5.11: Agregados para mezclas de hormigón y de asfalto

Contenido de humedad y gravedad específica (para agregado fino)

1. Obtener aproximadamente 1 kg al aire agregado fino (arena) y colóquelo en una bandeja de metal plana. La arena debe secarse en un horno a temperaturas superiores a 220° F por al menos 24 horas evaporar toda el agua.
2. Llevar el árido fino a la condición SSD rociar unas gotas de agua sobre la arena al aire y mezcla bien.
3. Pulsado un molde cónico firmemente en la bandeja de metal plana de gran diámetro.
4. Colocar sin apretar una porción de la arena en el molde llenando hasta el punto de desbordamiento, luego arena adicional montón encima de la parte superior del molde.
5. Apisonar ligeramente la arena en el molde con 25 gotas de luz de la varilla de apisonamiento. Iniciar cada gota aproximadamente 0,2 pulgadas sobre la parte superior de la arena. Permitir que la barra caiga libremente en cada gota. Ajustar la altura inicial a la nueva elevación de la superficie después de cada gota y distribuya las gotas sobre la superficie.
6. Suelta de la arena de alrededor de la base y retire el molde levantándolo verticalmente. Cuando la arena cae ligeramente indica que ha llegado a una condición seca superficie saturada. Si el cono conserva su forma de molde, la arena es todavía en un estado húmedo y el proceso necesita ser repetido utilizando menos agua. Este es un procedimiento de ensayo y error.
7. Tomar aproximadamente 400 g de la SSD agregada. Peso exacto registro de SSD muestra (D).
8. Llenar un frasco con 500 mL de agua y registre el peso del agua y el matraz en gramos (B). La temperatura del agua debe ser alrededor de 73 ± 3^oF (23 ± 1,5^oC).
9. Vaciar el agua del frasco y añadir toda la muestra de arena de SSD en el matraz. Llene el matraz con agua hasta aproximadamente 1/2 pulgadas por encima del agregado. Aplicar vacío y acción de balanceo para eliminar el aire atrapado en el agregado. Esta acción tendrá por lo menos 5 minutos.
10. Llenar el matraz con agua hasta la marca de 500 mL. Registrar el peso total (en gramos) del matraz más agua más el agregado (C).
11. Calcular la gravedad específica Bulk (SSD) basado en los pesos B, C, D y comparar el valor calculado con el valor típico para que los datos obtenidos sean exactos.
12. Vierta todo el contenido del matraz en un recipiente y coloque en el horno. Puede utilizar agua adicional según sea necesario lavar el agregado del frasco. Después de 24 horas y medir el peso del agregado secado en horno (A).

Análisis de tamiz (para agregado fino)

1. Obtener el adecuado peso de agregado seco. Para agregado fino, use unos 400 gramos.
2. Montar 8" diámetro de tamices de tamaño en el siguiente orden: #4, #8, #16, #30, #50, #100, pan.
3. Colocar los agregados en la parte superior de la pila de tamiz y cubrir con la tapa. Correctamente Asegure los tamices en el agitador mecánico y encienda el agitador durante 5 minutos.
4. Pesar los materiales retenidos en cada uno de los tamices, incluido el peso retenido en la bandeja y registro en la hoja de datos. Si no es la suma de estos pesos dentro de 0.1% veces el número de tamices utilizados (0.6%) del peso original de la muestra, el procedimiento debe repetirse. Por otra parte, utilizar la suma del peso retenido en la bandeja para calcular el porcentaje retenido en cada tamiz.
5. Calcular el porcentaje acumulado retenido en y el porcentaje que pasa cada tamiz. Trazar las curvas de gradación de los agregados finos del experimento en la tabla de gradación como se muestra a continuación en el diagrama de ejemplo a continuación.
6. Calcular el módulo de fineza del agregado fino.

El hormigón y el asfalto son, con diferencia, los materiales de construcción más utilizados en la actualidad. Los áridos constituyen un volumen muy importante de estos materiales. Los agregados gruesos y finos se mezclan con pasta de concreto o aglutinante asfáltico, proporcionando superficies para que el material se una. La medición y el control del tamaño de partícula de estos rellenos económicos permite que los agregados ocupen el mayor volumen posible.

Debido a que los agregados generalmente se almacenan al aire libre, también se debe probar la forma en que los agregados se comportan en contacto con el agua. Los agregados también deben ser rígidos, duraderos, fuertes y químicamente inertes con respecto al concreto o asfalto en el que se utilizan.

En este video, examinaremos las propiedades básicas de los agregados que se necesitan para desarrollar diseños exitosos de mezclas de concreto. Las características principales que veremos son la distribución o gradación del tamaño, la gravedad específica y el contenido de humedad y la capacidad de absorción.

Los agregados se consideran gruesos si tienen más de 4,75 milímetros y finos si son partículas más pequeñas. Como se utilizan principalmente como rellenos en el hormigón y son relativamente baratos, es importante que ocupen el mayor volumen posible.

Cuando se compara un agregado correctamente clasificado con uno que tiene una distribución uniforme, se necesita menos pasta para llenar los vacíos. Sin embargo, si hay demasiadas partículas finas, el aumento de la superficie que debe recubrirse da como resultado una mezcla de hormigón demasiado rígida.

Se realizan pruebas de tamiz para determinar las cantidades y la distribución de las partículas. El número de tamiz más pequeño por el que puede pasar todo el agregado es el tamaño máximo, mientras que el 95 por ciento puede pasar a través del tamiz de tamaño nominal. La suma de los porcentajes de peso acumulados para los seis tamaños de tamiz estándar, dividida por 100, es el módulo de finura, FM. Los valores más pequeños indican agregados más finos y los valores más grandes indican agregados más gruesos.

Además del tamaño, se debe conocer la condición del agua del agregado. Debido a que el agregado constituye gran parte de la mezcla, un pequeño cambio en el contenido de humedad tiene un enorme impacto en la relación agua-cemento. El secado al horno, que no contiene agua, y el seco superficial saturado, cuando la superficie está seca pero los poros están saturados, son dos de las condiciones estudiadas. La condición de superficie saturada seca, o SSD, se asume cuando se diseñan mezclas. En la práctica, por lo general, es necesario agregar o eliminar agua de los agregados para lograr la condición de SSD antes de mezclar.

La prueba de asentamiento se utiliza para probar la condición de SSD. En esta prueba, un molde cónico se empaqueta con agregado y se invierte; si el material se desploma ligeramente cuando se retira el molde, está en condiciones SSD. Si el molde mantiene su forma, está en condiciones húmedas o mojadas.

Las mediciones de los pesos de la muestra que se seca en horno y SSD se pueden utilizar para calcular la capacidad de absorción y el contenido de humedad, así como la gravedad específica con respecto a las muestras secas al horno y SSD.

En la siguiente sección, mediremos el contenido de humedad, la gravedad específica y realizaremos un análisis de tamiz para una muestra de agregado fino.

Prepare aproximadamente dos kilogramos de un agregado fino como arena, el día antes de la prueba, secándolo en un horno. Deje el agregado en el horno durante al menos 24 horas con la temperatura establecida por encima de 220 grados Fahrenheit, para que se evapore toda el agua. Agregue aproximadamente un kilogramo del agregado secado al horno a una sartén de metal aplanada.

Encontrar la condición de SSD es un procedimiento de prueba y error. Comience agregando unas gotas de agua al agregado y luego mezcle bien. Ahora, pruebe la mezcla realizando una prueba de desplome. Para realizar la prueba, sostenga firmemente un cono de asentamiento en la bandeja de metal plana con el diámetro grande hacia abajo. Llene el molde sin apretar hasta que el agregado se acumule sobre la parte superior y luego apisone ligeramente el agregado en el molde con 25 gotas ligeras de la varilla apisonadora. Comience cada caída aproximadamente a un cuarto de pulgada por encima de la superficie y permita que la caña caiga libremente cada vez. A medida que apisonas, intente distribuir las gotas de manera uniforme sobre la superficie.

Ahora, limpie cualquier agregado suelto alrededor de la base y luego levante con cuidado el molde verticalmente. Si el agregado se desploma ligeramente, indica que ha alcanzado una condición SSD. Sin embargo, si el cono conserva su forma, el agregado aún está demasiado seco, y si colapsa, el agregado está demasiado húmedo.

Ajuste la mezcla agregando más agregado o agua seca en el horno según corresponda y mezcle bien. Continúe ajustando y probando hasta que se hayan alcanzado las condiciones de SSD. Ahora, tome aproximadamente 400 gramos del agregado SSD y registre el peso exacto como D.

A continuación, llene un matraz con 500 mililitros de agua y registre el peso total del agua y el matraz como B. Vierta el agua y llene el matraz ahora vacío con la muestra de SSD que acaba de pesar. Agregue un poco de agua adicional al matraz hasta que el nivel esté aproximadamente media pulgada por encima del agregado.

Ahora, aplique vacío y una acción de rodadura a la muestra durante al menos cinco minutos para eliminar el aire atrapado en el agregado. Después de desgasificar la muestra, retire el vacío y llene el matraz con agua hasta la marca de 500 mililitros. Registre el peso total del matraz, el agua y el agregado como C. Finalmente, vierta todo el contenido del matraz en una sartén y, si es necesario, use agua del grifo adicional para lavar todo el agregado del matraz.

Coloque la sartén en el horno y déjela secar durante al menos 24 horas con la temperatura establecida por encima de 220 grados Fahrenheit. Cuando el agregado esté seco, registre el peso final como A. Ahora tiene cuatro medidas de peso que puede utilizar para calcular la gravedad específica aparente, la gravedad específica a granel y la absorción del agregado.

Para esta prueba, utilizaremos un juego de tamices estándar de ocho pulgadas de diámetro. Ensamble los tamices números 4, 8, 16, 30, 50 y 100 en una pila ordenada, con el tamiz número 4 en la parte superior, de modo que la apertura limpia se reduzca en los niveles siguientes, moviéndose hacia abajo. Coloque la bandeja vacía en la parte inferior de la pila.

Pesa aproximadamente 400 gramos de árido fino y seco. Después de registrar el peso final, vierta el agregado en el tamiz superior y cubra la pila con la tapa. Cuando la tapa esté en su lugar, asegure los tamices en un agitador mecánico y agite el conjunto durante cinco minutos. Ahora retire la pila y separe con cuidado los tamices. Pesar y registrar por separado el agregado retenido en cada uno de los tamices y en la bandeja.

Confirme que el peso total del agregado es menos del 0,6 por ciento diferente del peso de la muestra original. Si no es así, repita el procedimiento. Al sumar el peso de cada tamiz al peso acumulado de los tamices superiores, se calcula el peso acumulado retenido en cada nivel. Posteriormente, dividiendo estos resultados por el peso total nos dan los porcentajes acumulados retenidos en cada nivel.

Finalmente, el módulo de finura es la suma de los porcentajes acumulados para los seis tamaños de tamiz estándar, divididos por 100. El módulo de finura para esta prueba es 3.02, lo que indica un agregado relativamente grueso. El porcentaje acumulado que pasa por cada tamiz se puede encontrar restando el porcentaje retenido del 100 por ciento. A continuación, la abertura del tamaño del tamiz se puede trazar en función del porcentaje acumulado que pasa por cada criba, lo que da como resultado la curva de gradación para el agregado.

Ahora que aprecia la importancia del agregado utilizado en la fabricación de hormigón, veamos cómo se usa en el mundo que nos rodea.

Los edificios altos no son lo primero que viene a la mente cuando se piensa en estructuras hechas de hormigón. Pero las mezclas de concreto específicas para cada aplicación ayudan a que la estructura independiente más alta del hemisferio occidental, la Torre CN en Toronto, Canadá, se eleve a más de 553 metros.

El hormigón se utiliza habitualmente para la construcción de presas. La presa de hormigón más alta del mundo es la Grande Dixence, en Suiza. La presa tiene 285 metros de altura, y fue terminada en 1961 después de ocho años de construcción, y seis millones de metros cúbicos de hormigón. Pruebas como las que se muestran en este vídeo son necesarias para garantizar la coherencia entre lotes.

Acaba de ver la introducción de JoVE a los agregados para concreto y mezclas asfálticas. Ahora debe comprender la importancia de las pruebas de asentamiento por absorción de agua y la distribución del tamaño de los agregados.

¡Gracias por mirar!