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Laboratorio de Materiales Daniela Martínez Vedia
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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