Análisis Granulométrico de Agregados Finos y Gruesos

Jorge BadilloJorge Chong

Sharon Mayorga Niels Romero

1

Jueves, 1 de noviembre

OBJETIVO

Describir el procedimiento utilizado para la determinación de la granulometría de un agregado. Proceso regido por normas de granulometría ya establecidas.

Determinar la distribución de las partículas de agregados, de diferentes tamaños a través de los tamices .Hallando el porcentaje que pasó de los diferentes tamaños de agregado y a partir de estos datos construir una curva granulométrica.

Determinar mediante el análisis de tamizaje las diferentes gradaciones que pueden existir en una muestra de agregados.

INTRODUCCIÓN

El ensayo de granulometría tiene como finalidad principal determinar en forma cuantitativa la distribución de las partículas de los agregados según su tamaño.

Debemos diferenciar entre agregados gruesos, que son aquellas partículas que presentan un tamaño superior a 0.075 mm y la distribución de estas partículas se realiza por el tamizado, con una serie de mallas normalizadas. Y agregados finos, los cuales presentan tamaños menores a 0.075mm, su granulometría se determina mediante el tamizado por cribas, este proceso puede ser manual.

MARCO TEÓRICO

Granulometría

Se denomina clasificación granulométrica o granulometría, a la medición y gradación que se lleva a cabo de los granos de una formación sedimentaria, de los materiales sedimentarios, así como de los suelos, con fines de análisis, tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas, y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica.

Agregados finos

El agregado fino es aquel que pasa el cedazo o tamiz 3/8y es retenido en el cedazo numero 200.

Usualmente se dan gracias a la desintegración de las rocas.

Es un material cerámico que interviene en la elaboración del concreto ocupando en este aproximadamente el 75% de su volumen,   se   obtiene de canteras aluviales o artificialmente. Su   estudio para concreto es de suma importancia ya que analizándolo se podrá determinar la resistencia, durabilidad y deformaciones que podría sufrir en un futuro.

A menos que se indique otra cosa, el aglomerado fino suele ser arena, el producto de la desintegración y abrasión natural de las rocas.

Peso especifico

Mediante el estudio de esta práctica se evaluara el peso del volumen absoluto de la materia sólida del agregado. Siendo este el factor que se usa para la determinación del volumen que ocupa el agregado y el concreto.

Formulas a Utilizar:

P. E = W1

Wa+ W - Wp

Donde:

P. E = Peso Específico W1 = Peso de la muestra Saturada con superficie Seca Wa = Peso del picnómetro lleno con agua Wp = Peso del picnómetro con la muestra y el agua hasta la marca de

calibración

P. E = W

Wa+ W - Wp

Donde:

P. E = Peso Específico (Saturado con superficie seca) W1 = Peso de la muestra Saturada con superficie Seca Wa = Peso del picnómetro lleno con agua Wp = Peso del picnómetro con la muestra y el agua hasta la marca de

calibración

Composición

El agregado fino consistirá en arena natural proveniente de canteras aluviales o de arena producida artificialmente. La forma de las partículas deberá ser generalmente cúbica o

esférica y razonablemente libre de partículas delgadas, planas o alargadas. La arena natural estará constituida por fragmentos de roca limpios, duros, compactos, durables.

En la producción artificial del agregado fino no deben utilizarse rocas que se quiebren en partículas laminares,1 planas o alargadas, independientemente del equipo de procesamiento empleado.

Calidad

En general, el agregado fino o arena deberá cumplir con los requisitos establecidos en la norma, es decir, no deberá contener cantidades dañinas de arcilla, limo, álcalis, mica, materiales orgánicos y otras sustancias perjudiciales.

El máximo porcentaje en peso de sustancias dañinas no deberá exceder de los valores siguientes, expresados en porcentaje del peso:

Agregados gruesos

El agregado grueso es aquel que pasa el cedazo o tamiz 3y es retenido el cedazo numero 4.

Se puede clasificar en piedra chancada y grava.

La grava o agregado grueso es uno de los principales componentes del hormigón o concreto, por este motivo su calidad es sumamente importante para garantizar buenos resultados en la preparación de estructuras de hormigón.

Peso especifico

Este método permitirá calcular con ayuda del principio de Arquímedes y con la 2da ley de newton la cantidad en volumen que ocupará el agregado grueso en el mezclado del concreto

Formulas a Utilizar

P. E = W1

W2 - W3

Donde:

P. E = Peso Específico. W1 = Peso en el aire de la muestra secada al horno, en gramos. W2 = Peso en el aire de la muestra Saturada con superficie Seca W3 = Peso en el aire de la muestra Saturada, en gramos.

Composición

El agregado grueso estará formado por roca o grava triturada obtenida de las fuentes previamente seleccionadas y analizadas en laboratorio, para certificar su calidad. El tamaño mínimo será de 4,8 mm. El agregado grueso debe ser duro, resistente, limpio y sin recubrimiento de materiales extraños o de polvo, los cuales, en caso de presentarse, deberán ser eliminados mediante un procedimiento adecuado, como por ejemplo el lavado.

Calidad

En general, el agregado grueso deberá estar de acuerdo con la norma ASTM C 33 (El uso de la norma está sujeto de acuerdo al país en el cual se aplique la misma ya quelas especificaciones de cada una de estas varían de acuerdo con la región o país). Los porcentajes de sustancias dañinas en cada fracción del agregado grueso.

Curva Granulométrica

Tomando en cuenta el peso total y los pesos retenidos, se procede a realizar la curva granulométrica, con los valores de porcentaje retenido que cada diámetro ha obtenido. La curva granulométrica permite visualizar la tendencia homogénea o heterogénea que tienen los tamaños de grano (diámetros) de las partículas.

MATERIALES

Balanzas o básculas con una precisión mínima de 0,5 gr para el árido grueso y de 0,1 gr para el árido fino

Tamices (2”, 121“, 1”,

34

”, 12

”, 38

”, N°4, N°10, N°20, N°40, N°60, N°80, N°100,

N°200, Fondo) Vibrador de tamices mecánico Cepillo Varios recipientes Una muestra de 8340 gr

PROCEDIMIENTO

Tomamos una muestra de agregados finos y gruesos en el terreno y luego la dejamos secar por un tiempo hasta lograr que dicha muestra tenga un peso constante.

Luego colocamos esta muestra en una bandeja para posteriormente comenzar con nuestro análisis granulométrico.

Luego de haber colocado la muestra ha utilizar en un recipiente procedemos a realizar

nuestro análisis granulométrico en los tamices 2”, 121“, 1”,

34

”, 12

”, 38

”, N°4 los cuales se

harán en un tamizador de agregados gruesos.

Luego de haber vertido la muestra completa en el tamizador se encendió la maquina comenzando a vibrar, al cabo de 20 segundos se apago la maquina y se retiro el primer tamiz, en este caso el de 2”, luego se encendió nuevamente el tamizador y comenzó a

vibrar por 20 segundos, luego se retiro el tamiz de 121” y así sucesivamente se procedía a

retirar cada tamiz luego de haber encendido la maquina por unos 20 segundos.

Luego de haber separado cada tamiz procedemos a pesar cada uno, para lo cual utilizaremos una balanza. Se colocara el contenido de cada tamiz en una bandeja de metal de gran tamaño para evitar alguna perdida por los extremos del tamiz, luego se colocara dicho contenido en un recipiente más pequeño el cual nos servirá para ser pesado en la balanza la misma que ya esta calibrada con el peso inicial del recipiente.

Pesos en gramos de los tamices:

Luego de pesar el tamiz numero 4 procedemos a pesar el fondo de igual manera, el cual nos dio un peso de 1822 gr.

Tamiz 1”

Tamiz 34

” Tamiz 12

”

Tamiz 121”

Tamiz 38

”

Tamiz N°4

Con este agregado de 1822 gr. Lo dividiremos en dos partes la cual se ubicara en dos

recipientes diferentes, para poder hacer el tamizado en los tamices: N°10, N°20, N°40, N°60, N°80, N°100, N°200. Esto fue necesario ya que utilizaremos un procedimiento de tamizado de agregados finos en el cual el tamaño de la muestra es limitado.

Precedemos a realizar el tamizado de la primera parte:

Este tamizado (de agregados finos) consistirá en depositar la primera parte en una serie de tamices ubicados de mayor abertura a menor abertura y al final un fondo el cual retendrá los sobrantes de agregado que no fueron retenidos, se procederá a sacudirlos al cabo de 30 segundos y luego con mucho cuidado se retirara cada tamiz el mismo que será vaciado en un recipiente de metal, para este trabajo será necesario un cepillo para raspar los tamices y así evitar que se retenga la muestra en ella. Posteriormente se vaciara el recipiente metálico y se colocara el contenido en un recipiente de plástico para ser pesado en la balanza ya calibrada. Y así sucesivamente se hará con cada tamiz hasta acabar con la primera parte.

Pesos en gramos de los

tamices:

Tamiz N°20 Tamiz N°40

Así mismo luego de concluir la primera parte se tamizara la segunda parte de nuestro agregado fino para ello utilizaremos el mismo procedimiento realizado en la primera parte, sin olvidar de vaciar correctamente cada bandeja antes de volverlas a utilizar.

Tamiz N°80Tamiz N°60

Tamiz N°100 Tamiz N°200

FONDO

Luego de haber obtenido todos los pesos de los agregados retenidos en cada tamiz procederemos a recoger toda la muestra que hemos usado y luego limpiar todos los tamices cuidadosamente.

Tamiz N°10 Tamiz N°20

Tamiz N°200

Tamiz N°80

Tamiz N°60

Tamiz N°100

Tamiz N°40

FONDO

Finalmente se calculara los porcentajes totales que quedan retenidos así como los porcentajes pasantes de cada tamiz para finalmente con estos datos dibujar en papel semilogaritmico la distribución de tamaños de los gránulos y así poder graficar la curva granulométrica. También encontraremos el modulo de finura de dicha muestra.

RESULTADOS

ANALISIS GRANULOMETRICOReferencias: AASHO T-87-70; T-88-70; ASTM D421-58; D422-63

Proyecto: PRUEBA DE GRANULOMETRIA Fecha: 25 de Octubre del 2012 Muestra: CASCAJO Para: Ing. Gastón Proaño Fuente de Material: Proporcionada en el laboratorio. Descripción del Material: Cascajo obtenido en canteras; de color café claro; dureza media compuesto por agregados finos y gruesos.

# TAMIZ Diámetro(mm)

Peso Parcial

%Retenido %Retenido Acumulado

%Pasante Acumulado

2 50 228 2.73 2.73 97.271 ½ 38,1 608 7.29 10.02 89.98

1 25,0 1870 22.43 32.45 67.55

¾ 19,0 776 9.31 41.76 58.24

½ 12,5 982 11.78 53.54 46.46

3/8 9.5 704 8.44 61.98 38.02

4 4.75 1348 16.17 78.15 21.85

10 2 574 6.88 85.03 14.97

20 850um 448 5.37 90.4 9.6

40 425um 284 3.41 93.81 6.19

60 250um 196 2.35 96.16 3.84

80 180um 116 1.39 97.55 2.45

100 150um 58 0.70 98.25 1.75

200 75um 112 1.34 99.59 0.41

Fondo - 34 0.41 100 0

TOTAL - 8338 100 - -

Formulas Utilizadas:

%Retenido=Peso del agregadoretenido en tamizPeso total de lamuestra

∗10 0 (Calculo del %Retenido)

%Pasante Acu .=100 %−%Retenido Acumulado (Calculo % pasante acumulado)

Calculo del Modulo de Finura

Los tamices que intervienen en el módulo de finura son: 1 ½”, ¾” ,3/8”, Nº4, Nº8, Nº16, Nº30, Nº50, Nº100.

M F=∑ %retenido acumulado¿¿¿

MF=(10.02+41.76+61.98+78.15+98.25 ) %

100 %=2.902

Por lo tanto el modulo de finura de nuestra muestra fue de 2.902

DISCUSIONES Y OBSERVACIONES

Para realizar el ensayo se tuvo que tomar en cuenta que la muestra estuviese completamente seca, es decir, libre de humedad para evitar peso adicional al momento de ponerla en la balanza.

La balanza debe estar calibrada y sin residuos en el platillo. Se debe realizar la práctica con la seriedad necesaria para evitar errores durante

el ensayo y cumplir con las normas para obtener un grado de seguridad.

Error del peso de la muestra (error de trabajo): 8340 – 8338 = 2.0g 0.02%

Error Permitido 1% 83.40g (83.40 >> 2.0) gr.

Observando el error del peso de la muestra podemos constatar que iniciamos con un peso de 8340 gr y al final, el peso total en la tabla resulto ser 8338 gr lo cual nos indica que en el transcurso de la realización de la práctica se perdieron dos gramos. Dicho error puede ser compartido por los siguientes motivos:

Primeramente por el manejo del agregado en varios recipientes antes de ser pesado.

Segundo a la hora de verter el agregado de los diferentes tamices en el recipiente metálico, al principio por la falta de práctica se pudo haber regado fuera del recipiente.

Finalmente este error pudo ser contribuido por los residuos del agregado que quedaba en la bandeja plástica, al constatar que la bandeja tenía una forma no plana en su fondo (con deformaciones cortantes) esto pudo haber sumado a que se queden residuos de agregado en la bandeja plástica.

Estos motivos sin duda generan alguna variación y perdida de la muestra inicial, sin embargo al trabajar con un error permisible del 1% nuestra práctica resulto muy favorable ya que casi no presento error alguno.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El método del tamizado es relativamente fácil para clasificar las muestras de suelos. Pero se debe considerar que al realizar el ensayo con los tamices para agregados finos, debimos estar atentos de no tener pérdidas de la muestra.

Por medio de la practica podemos tener una idea de qué tipo de suelo proviene la muestra ya que sabemos que un suelo demasiado fino es perjudicial para una construcción.

Mediante las pruebas realizadas en el laboratorio podemos concluir que si cumple los requerimientos para la elaboración de diseño de mezcla y si el suelo puede ser utilizado para la construcción de proyectos.

Cada miembro del grupo debe aportar con gran interés para realizar un buen ensayo y obtener resultados aceptables.

Como recomendaciones todo el grupo recomienda trabajar con una muestra seca para evitar aumentos de peso, también trabajar con máximo dos bandejas a la hora de ser pesadas y una bandeja metálica con un fondo redondo para evitar cualquier retención de la muestra y finalmente recomendamos trabajar con mucha calma y serenidad para evitar que la muestra se pierda en el puso por algún descuido. Así como también nosotros concluimos que fue una práctica muy interesante la cual contribuirá en mucho a nuestra formación como ingenieros civiles.

BIBLIOGRAFÍA

Dirección: http://www.monografias.com/trabajos55/agregados/agregados.shtml /

Tema: Agregados /Año: 2010-2011

Dirección: http://www.imcyc.com/revistacyt/pdfs/problemas40.pdf / Tema:

Agregados para concreto / Sección: Análisis granulométrico y métodos de prueba / Autor: Editado por el instituto Mexicano del cemento y del concreto, A.C

Dirección: http://es.wikipedia.org/wiki/Clasificaci%C3%B3n_granulom%C3%A9trica

/ Tema: Clasificación Granulométrica / Año: 2010-2011

ANEXOS