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Granulometría (Gradación).


La granulometría es la distribución del tamaño de las partículas de un agregado, que se determina a través del análisis de los tamices (cedazos, cribas) (ASTM C 136, AASHTO T 27, COVENIN 0255, IRAM 1505, NCh165, NMX-C-077, NTC 77, NTE 0696, NTP400.012 y UNIT 48).

La variación del tamaño de partículas se enseña en la Figura 5-4. El tamaño de la partícula del agregado se determina por medio de tamices de malla de alambre con aberturas cuadradas. Los siete tamices normalizados para el agregado fino tienen aberturas que varían de 150 µm a 9.5mm (Tamiz No.100 a
3⁄8 pulg.) (ASTM C 33, AASHTO M6/M80, IRAM 1512, IRAM 1531, IRAM 1627, NMX-C-111, NTC 174, NTP400.037) de 0.160 mm a 10 mm (NCh163) y Venezuela especifica 8 tamices, que varían de 75 µm a 9.51 mm (COVENIN 277). Mientras que el agregado grueso se ensaya con 13 tamices estándar, con aberturas que varían de 1.18 mm a 100 mm (0.046 pulg. a 4 pulg.) (ASTM C 33, AASHTO M6/M80, NMX-C-111, NTC 174, NTP400.037). En Argentina se usan tamices cuyas aberturas varían de 4.75 mm a 63.0 mm (IRAM 1627), en Chile las aberturas varían de 1.25 mm a 80 mm (NCh 163) y en Venezuela de 595 µm a 75 mm (COVENIN 277). Las tolerancias para las aberturas de la malla de los tamices se encuentran en ASTM E 11 (AASHTO M 92), IRAM 1501, NCh1022, NCh1024 y UNIT-ISO 565).

Fig. 5-4. Varios tamaños de partículas que se encuentran
en los agregados para uso en concreto. (8985)

Los números de tamaño (tamaño de granulometría) de los agregados gruesos se aplican a las cantidades de agregado (en masa), en porcentaje que pasa a través de un conjunto de tamices (Fig. 5-5). En la construcción de autopistas, la ASTM D 448 (AASHTO M 43) lista los mismos 13 números de tamaño de la ASTM C 33 (AASHTO M 6/M 80), más seis números adicionales de agregados gruesos. El agregado fino o la arena tiene solamente un rango de tamaño de partículas para la construcción en general y para la construcción de carreteras. Algunos países, tales como Argentina, Chile y México no usan números para tratar de tamaños específicos de agregados, pero usan los tamaños nominales o grados (tamaños límites).
Fig. 5-5. Realización del ensayo de análisis granulométrico
del agregado grueso en el laboratorio. (30175-A)




La granulometría y los límites granulométricos se expresan generalmente en porcentaje de material que pasa a través de cada tamiz. La Figura 5-6 enseña estos límites para el agregado fino y un tamaño de agregado grueso.
Fig. 5-6. Las curvas indican los límites especificados en la
AASHTO M6, IRAM 1512, Nch 163, NMX-C-111, NTC 174
para el agregado fino y para un tamaño granulométrico de
agregado grueso comúnmente utilizado. 


Hay muchas razones para que se especifiquen los límites granulométricos y el tamaño máximo nominal de los agregados, pues afectan las proporciones relativas de los agregados, bien como la demanda de agua y de cemento, trabajabilidad, bombeabilidad, economía, porosidad, contracción (retracción) y durabilidad del concreto.

Las variaciones en la granulometría pueden afectar seriamente la uniformidad del concreto de una amasada a otra.

Las arenas muy finas son normalmente antieconómicas, mientras que arenas y gravas gruesas pueden producir mezclas sin trabajabilidad. En general, los agregados que no tienen una gran deficiencia o exceso de cualquier tamaño y presentan una curva granulométrica suave, producirán los resultados más satisfactorios.

El efecto de la combinación de varios tamaños sobre el volumen total de vacíos entre los agregados se ilustra por un simple método enseñado en la Figura 5-7. La probeta de la izquierda se llena con partículas grandes de agregados con tamaño y forma uniformes. La probeta del medio se llena con el mismo volumen de partículas pequeñas de agregado con tamaño y forma uniformes y la probeta de la derecha se llena con partículas de ambos tamaños. Debajo de cada probeta con agregado se enseña una probeta graduada con la cantidad de agua necesaria para llenar los vacíos en la probeta con agregado. Nótese que cuando la probeta se llena con un solo tamaño de partículas, un mismo volumen de agregado contiene una cantidad de vacíos constante, independientemente del tamaño del agregado. Cuando se combinan dos tamaños de agregados, la cantidad de vacíos disminuye. Si se repitiera esta operación con la inclusión adicional de varios tamaños, ocurriría una reducción aún mayor en la cantidad de vacíos. La demanda de pasta de cemento para el concreto se relaciona con la cantidad de vacíos de la combinación de agregados.

Fig. 5-7. El nivel del líquido en las probetas, que
representan a los vacíos, es constante para volúmenes
absolutos iguales de agregados con tamaños uniformes,
aunque diferentes. Cuando se combinan tamaños
diferentes, el contenido de vacíos disminuye. La ilustración
no está en escala.

Durante los primeros años de la tecnología del concreto, se asumía, algunas veces, que el menor porcentaje de vacíos (mayor densidad del agregado) era más adecuado para el concreto. En la misma época, se crearon límites para las cantidades y tamaños de las partículas más pequeñas. Ahora se sabe que, incluso en estas bases restrictas, este no es el mejor enfoque para el diseñador de la mezcla. Sin embargo, la producción de un concreto satisfactorio y económico requiere agregados con baja cantidad de vacíos, pero no la más baja. Se pueden ensayar los vacíos de los agregados según ASTM C 29 (AASHTO T 19), COEVNIN 0274, COVENIN 0263, IRAM 1548, NMX-C- 073, NTC 92, NTP400.017, UNIT-NM 45.

En realidad, la cantidad de pasta de cemento necesaria en el concreto es mayor que el volumen de vacíos entre los agregados. La Figura 5-8, dibujo A, representa solamente agregados grandes, con todas las partículas en contacto. El dibujo B representa la dispersión de los agregados en la matriz de la pasta. La cantidad de pasta es necesariamente mayor que la cantidad de vacíos en el dibujo A, a fin de que se provea trabajabilidad al concreto. La cantidad real se influencia por la trabajabilidad y la cohesión de la pasta.

Fig. 5-8. Ilustración de la dispersión de los agregados en
mezclas de concreto cohesivas.

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