Granulometria

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METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA COMPOSICIÓN GRANULOMÉTRICA DE

AGREGADOS FINOS Y GRANULARES

1. Objetivos

Establecer la distribución porcentual de las partículas que componen un

material fino o granular en función de su tamaño.

Determinar el porcentaje de paso de los diferentes tamaños del agregado

(fino y grueso) y con estos datos construir su curva granulométrica.

2. Fundamento Teórico

Granulometría

La granulometría es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el

cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños

previstos por una escala granulométrica.

El método de determinación granulométrico más sencillo es hacer pasar las

partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado (a modo de

coladores) que actúen como filtros de los granos que se llama comúnmente

columna de tamices. Pero para una medición más exacta se utiliza un

granulómetro láser, cuyo rayo difracta en las partículas para poder determinar su

tamaño.

Escala granulométrica

Partícula Tamaño

Arcillas < 0,002 mm

Limos 0,002-0,06 mm

Arenas 0,06-2 mm

Gravas 2 mm-6 cm

Cantos

rodados 6-25 cm

Bloques >25 cm

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Curva Granulométrica

La curva granulométrica de un suelo es una representación gráfica de los

resultados obtenidos en un laboratorio cuando se analiza la estructura del suelo

desde el punto de vista del tamaño de las partículas que lo forman.

Factores que derivan del análisis granulométrico

a) Para agregado fino:

Módulo de Finura (MF )

El módulo de finura es un parámetro que se obtiene de la suma de los porcentajes

retenidos acumulados de la serie de tamices especificados que cumplan con la relación

1:2 desde el tamiz # 100 en adelante hasta el tamaño máximo presente y dividido en 100 ,

para este cálculo no se incluyen los tamices de 1" y ½".

MF=∑%Retenido Acumulado

100

Se considera que el MF de una arena adecuada para producir concreto debe estar entre 2,

3, y 3,1 o, donde un valor menor que 2,0 indica una arena fina 2,5 una arena de finura

media y más de 3,0 una arena gruesa.

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b) Para agregado grueso:

Tamaño máximo ( TM)

Se define como la abertura del menor tamiz por el cual pasa el 100% de la muestra.

Tamaño Máximo Nominal (TMN)

El tamaño máximo nominal es otro parámetro que se deriva del análisis granulométrico y

está definido como el siguiente tamiz que le sigue en abertura (mayor) a aquel cuyo

porcentaje retenido acumulado es del l5% o más. La mayoría de los especificadores

granulométricos se dan en función del tamaño máximo nominal y comúnmente se estipula

de tal manera que el agregado cumpla con los siguientes requisitos.

El TMN no debe ser mayor que 1/5 de la dimensión menor de la estructura,

comprendida entre los lados de una formaleta.

El TMN no debe ser mayor que 1/3 del espesor de una losa.

El TMN no debe ser mayor que 3/45 del espaciamiento libre máximo entre las

barras de refuerzo.

Granulometría Continua

Se puede observar luego de un análisis granulométrico, si la masa de agrupados contiene

todos los tamaños de grano, desde el mayor hasta el más pequeño, si así ocurre se tiene

una curva granulométrica continua.

Granulometría Discontinua

Al contrario de lo anterior, se tiene una granulometría discontinua cuando hay ciertos

tamaños de grano intermedios que faltan o que han sido reducidos a eliminados

artificialmente.

Función de los Tamices

Los tamices son básicamente unas mallas de aberturas cuadradas, que se encuentran

estandarizadas por la Norma Técnica Colombiana # 32.

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La serie de tamices utilizados para agregado grueso son 3", 2", 1½", 1", ¾", ½", 38

", # 4 y

para agregado fino son # 4, # 8, # 16, # 30, # 50, # 100, # 200.

La serie de tamices que se emplean para clasificar agrupados para concreto se ha

establecido de manera que la abertura de cualquier tamiz sea aproximadamente la mitad

de la abertura del tamiz inmediatamente superior, o sea, que cumplan con la relación 1 a

2.

La operación de tamizado debe realizarse de acuerdo con la Norma Técnica Colombiana #

77 sobre una cantidad de material seco. El manejo de los tamices se puede llevar a cabo a

mano o mediante el empleo de la máquina adecuada.

El tamizado a mano se hace de tal manera que el material se mantenga en movimiento

circular con una mano mientras se golpea con la otra, pero en ningún caso se debe inducir

con la mano el paso de una partícula a través del tamiz.

Balanza de Roberval

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La contribución del matemático al desarrollo de las balanzas ha sido más que importante .

Su grano de arena se le suma al de Da Vinci y al de los romanos y egipcios, si hacemos un

poco más de historia.

Su aporte radicaba en la invención de un sistema de varios astiles que se podían acoplar

siempre y cuando fuera paralelamente (mecanismo de Roberval). Debido a esto, lo que se

desafiaba era el ya famoso método de palancas o sistema de palancas, que a su vez

permitía que los platos de la balanza se mantuvieran en una horizontalidad que no se

pusiera en peligro ni siquiera con el desplazamiento de los pesos.

Lo que proveía el Mecanismo de Roberval era que los platos destinados a la recepción de

la mercadería se encontraran sobre la barra de la balanza. Esto se oponía a una colocación

perpendicular de los mismos que encontraba su auge en los métodos más tradicionales.

Dicho método continúa en boga hoy, incluso en las balanzas de índole electrónica.

Agregados

Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los

agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de

partícula que pueden llegar hasta 10mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas

partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño

máximo de agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm.

• Agregados grueso: Grava

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En geología y en construcción se denomina grava a las partículas rocosas de

tamaño comprendido entre 2 y 64 mm, aunque no existe homogeneidad de

criterio para el límite superior.

Pueden ser producidas por el hombre, en cuyo caso suelen denominarse

«piedra partida» o «chancada», y naturales. En este caso, además, suele

suceder que el desgaste natural producido por el movimiento en los lechos de

ríos haya generado formas redondeadas y se denominan canto rodado. Existen

también casos de gravas naturales que no son cantos rodados.

Estos áridos son partículas granulares de material pétreo de tamaño variable.

Este material se origina por fragmentación de las distintas rocas de la corteza

terrestre, ya sea en forma natural o artificial. En este último caso actúan los

procesos de chancado o triturado utilizados en las respectivas plantas de

áridos. El material que es procesado, corresponde principalmente a minerales

de caliza, granito, dolomita, basalto, arenisca, cuarzo y cuarcita.

• Agregado fino: Arena

La arena es un conjunto de partículas de rocas disgregadas. En geología se denomina

arena al material compuesto de partículas cuyo tamaño varía entre 0,063 y 2 mm.

Una partícula individual dentro de este rango es llamada grano de arena. Una roca

consolidada y compuesta por estas partículas se denomina arenisca. Las partículas

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por debajo de los 0,063 mm y hasta 0,004 mm se denominan limo, y por arriba de la

medida del grano de arena y hasta los 64 mm se denominan grava.

El componente más común de la arena, en tierra continental y en las costas no

tropicales, es el sílice, generalmente en forma de cuarzo. Sin embargo, la

composición varía de acuerdo a los recursos y condiciones locales de la roca.

Según el tipo de roca de la que procede, la arena puede variar mucho en

apariencia. Por ejemplo, la arena volcánica es de color negro mientras que la

arena de las playas con arrecifes de coral suele ser blanca.

La arena es transportada por el viento, también llamada arena eólica,

(pudiendo provocar el fenómeno conocido como calima) y el agua, y

depositada en forma de playas, dunas, médanos, etc. En el desierto, la arena

es el tipo de suelo más abundante. La granulometría de la arena eólica está

muy concentrada en torno a 0,2 mm de diámetro de sus partículas.

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3. Materiales

Tamices, ordenados gradualmente, según se trate de arena o grava, con su

correspondiente tapa y base.

Tamizadora mecánica

Agregados, que en este caso serán grava y arena.

Recipientes para colocar cada agregado.

Balanza tipo Roberval de 25 Kg de capacidad por plato con sensibilidad de

1gr.

Paño para limpiar el laboratorio.

4. Procedimiento

Se selecciona una muestra de cada material a ensayar, tratando que sea lo

más representativa posible.

Calibrar la balanza.

Pesar el recipiente vacío.

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Pesar y anotar la cantidad de grava y arena a ensayar, respectivamente.

Hacer pasar la muestra anterior por una serie de tamices o mallas

dependiendo del tipo de agregado.

En el caso del agregado grueso se pasa por los siguientes tamices en orden

descendente ( 2, 1½" ,1", ¾", ½" , 38

”, # 4 y bases )

La cantidad de muestra retenida en cada uno de los tamices se cuantifica

en la balanza obteniendo de esta manera el peso retenido.

Lo mismo se realiza con el agregado fino pero pasando la muestra por la

siguiente serie de tamices (# 10, # 16, # 30, #40, #50, #100, #200 y Fondo).

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En el caso de la arena, colocar la muestra (una vez dentro de la serie de

tamices) en la tamizadora mecánica por un lapso de 3 min.

Este paso no es necesario en el caso de la grava, ya que puede realizarse

manualmente, pero en mayor lapso de tiempo.

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5. Cálculos y Resultados

Grava

Tamiz (mm)

Peso Retenido

(grs)

Retenido Acumulado % Retenido

% que pasa del total

(100-retenido)

2" 0 0 0 1001 (1/2) " 398 398 7,96 92,04

1" 2871 3269 65,38 34,62(3/4)" 982 4251 85,02 14,98(1/2)" 582 4833 96,66 3,34(3/8)" 107 4940 98,8 1,2

4" 56 4996 99,92 0,08Base 6,5 5002,5 100,05 -0,05

2" 1 (1/2) " 1" (3/4)" (1/2)" (3/8)" 4" Base0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

100%92%

35%

15% 3% 1% 0% 0%

Curva Granulométrica Grava

Abertura de Tamiz

% q

ue p

asa

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Arena

Tamiz (mm)

Peso Retenido

(grs)

Retenido Acumulado

% Retenido

% retenido acumulado

%....(100-retenido)

N 10 255 255 12,75% 12,75% 87,25%N 16 645 900 32,25% 45,00% 55,00%N 30 870 1770 43,50% 88,50% 11,50%N 40 95 1865 4,75% 93,25% 6,75%N 50 65 1930 3,25% 96,50% 3,50%

N 100 67,5 1997,5 3,38% 99,88% 0,12%N200 1,97 1999,47 0,10% 99,97% 0,03%

Pt N 10 N 16 N 30 N 40 N 50 N 100 N2000%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

100.00%

87.25%

55.00%

11.50% 6.75%3.50% 0.12% 0.03%

Curva Granulométrica Arena

Abertura de Tamiz

% q

ue p

asa

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6. Conclusiones

Se considera que una buena granulometría es aquella que está constituida

por partículas de todos los tamaños, de tal manera que los vacíos dejados

por las de mayor tamaño sean ocupados por otras de menor tamaño y así

sucesivamente.

Las granulometrías ideales solo existen a nivel teórico y difícilmente se

pueden reproducir en la práctica.

En el Agregado Fino se observó que hay gran variedad de tamaños.

7. Bibliografía

• http://www.construaprende.com/Lab/19/Prac19_1.html

• http://kmoddl.library.cornell.edu/biographies/Roberwal/Roberval%20balance

%202.jpg

• http://www.arqhys.com/granulometria.html

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