5.7 Sostenibilidad de los agregados 5.7.1 ■ Consideraciones LEED Los créditos LEED potenciales se pueden obtener mediante la recuperación de la carga agregada productos, por ejemplo, concreto, durante la fase de demolición del proyecto. Esto produce tanto un material reciclable como una reducción de los materiales colocados. en vertederos de materiales de construcción. Durante la construcción, los créditos LEED pueden ser ganado al especificar el uso de materiales reciclados primarios o secundarios. Los materiales reciclados primarios incluyen productos triturados que fueron principalmente agregados a base, como el hormigón triturado. Los productos secundarios son productos de desecho. de otras industrias que se utilizan como agregado, como la escoria de hierro y acero producción. 5.7.2 ■ Otras consideraciones de sostenibilidad La NSSGA ha publicado principios de pautas para operaciones agregadas sostenibles. Estos principios identifican la sostenibilidad como un enfoque comercial que integra aspectos ambientales, sociales y económicos para proporcionar un suministro a largo plazo de agregados para la sociedad. La extracción de agregados de una cantera implica la interrupción del paisaje natural Los estados han implementado códigos para el desarrollo, operación y cierre (o recuperación) de canteras (por ejemplo, WVDEP, 2001). para Reclamación Las solicitudes para el desarrollo de una cantera en Virginia Occidental deben incluir un plan del sitio en una función utilizable, como un área recreativa o de vida silvestre preservar. Resumen Los agregados se usan ampliamente como material base para cimientos y como ingrediente en hormigón de cemento portland y hormigón asfáltico. Mientras que la clasificación geológica de agregados da una idea de las propiedades del material, la idoneidad de un determinado La fuente de agregados para una aplicación particular requiere pruebas y evaluación. Los atributos más significativos de los agregados incluyen la gradación, la gravedad específica, forma y textura, y solidez. Cuando se usa en concreto, la compatibilidad de agregado y el aglutinante deben ser evaluados. Preguntas y problemas 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 ¿Cuáles son las tres clasificaciones mineralógicas o geológicas de rocas, y como se forman Discuta cinco características deseables diferentes del agregado utilizado en Portland Hormigón de cemento. Discuta cinco características deseables diferentes del agregado utilizado en el asfalto hormigón. Usando Internet, encuentre las especificaciones agregadas para su estado e identifique Las limitaciones para los materiales nocivos en los agregados utilizados para el hormigón asfáltico. La forma y la textura de la superficie de las partículas agregadas son importantes para ambos hormigón de cemento portland y hormigón asfáltico. a. Para preparar PCC, ¿preferiría agregado redondo y liso o rugoso y agregado angular? Explique brevemente por qué (no más de dos líneas). si. Para preparar HMA, ¿preferiría agregado redondo y liso o agregado áspero y angular? Explique brevemente por qué (no más de dos líneas). Defina los siguientes términos: a. Condición de superficie seca saturada de agregados b. Absorción de agregados. c. d. Agua libre en agregados Con referencia a la Figura 5.9, qué porción del agua en el agregado reacciona con el cemento en la mezcla PCC? 5.7 Una muestra de agregado húmedo pesó 297.2 N. Después de secar en un horno, esto muestra pesaba 281.5 N. La absorción de este agregado es 2.5%. Calcular El porcentaje de agua libre en la muestra húmeda original. 5.8 46.5 kg de agregado fino se mezclan con 72.3 kg de agregado grueso. La multa el agregado tiene un contenido de humedad del 2.0% y una absorción del 3.4%, mientras que el agregado grueso tiene un contenido de humedad del 1.3% y una absorción del 3.8%. ¿Cuál es la cantidad de agua requerida para aumentar el contenido de humedad de agregados finos y gruesos para alcanzar la absorción? ¿Por qué es importante determinar la cantidad de agua requerida para aumentar el contenido de humedad de agregado para alcanzar la absorción? 5.9 Tres muestras de agregado fino tienen las propiedades que se muestran en la Tabla P5.9. Tabla P 5. 9 Medida Muestra Masa húmeda (g) Masa seca (g) Absorción (%) A 521.0 491.6 2.5 B 522.4 491.7 2.4 C 523.4 492.1 2.3 Determine en porcentaje: (a) contenido de humedad total y (b) humedad libre contenido para cada muestra y el promedio de las tres muestras. 5.10 Las muestras de agregado grueso de una reserva se llevan al laboratorio para determinación de gravedades específicas. Se encuentran los siguientes pesos: Masa de la muestra de agregado húmedo como traída al laboratorio: 5,298 g Masa de agregado secado al horno: 5.216 g Masa de áridos sumergidos en agua: 3.295 g Masa de SSD (superficie saturada seca) Agregado: 5,227 g Encontrar a. El agregado a granel seco gravedad específica si. La gravedad específica aparente agregada C. El contenido de humedad del agregado de la reserva (informe como porcentaje) re. Absorción (informe como porcentaje) 5.11 El agregado del curso base tiene una densidad seca objetivo de 1917 kg / m3 en su lugar. Eso se colocará y se compactará en un área de reparación de calle rectangular de 600 m * 15 m * 0.15 m. El agregado en la reserva contiene 3.1% humedad. Si la compactación requerida es el 95% del objetivo, cuántas toneladas de se necesitará agregado? 5.12 Calcule el porcentaje de huecos entre partículas agregadas que se han compactado mediante varillas, si el peso unitario de varillas secas es 1410 kg / m3 y el volumen la gravedad específica seca es 2.701. 5.13 Calcule el porcentaje de huecos entre las partículas agregadas que se han compactado mediante varillas, si el peso unitario de varillas secas es de 1161 kg / m3 y el volumen la gravedad específica seca es 2.639. 5.14 El agregado grueso se coloca en un cubo rígido y se aplica una varilla de apisonamiento para determinar su peso unitario. Se obtienen los siguientes datos: Volumen del cubo = 14 L Peso del cubo vacío = 9,21 kg Peso del balde lleno de árido grueso con varillas secas: Prueba 1 = 34,75 kg Prueba 2 = 34,06 kg Prueba 3 = 35,74 kg a. Calcule el peso unitario promedio de varillas secas si. Si la gravedad específica en seco a granel del agregado es 2.620, calcule Porcentaje de huecos entre partículas agregadas para cada ensayo. 5.15 Las siguientes pruebas de laboratorio se realizan en muestras agregadas: a. Gravedad específica y absorción si. Solvencia C. Prueba de análisis de tamiz ¿Cuál es el significado y el uso de cada una de estas pruebas? 5.16 Los estudiantes en el laboratorio de materiales realizaron la gravedad específica y la absorción. prueba (ASTM C127) en agregado grueso y obtuvieron los siguientes datos: Peso seco = 3862.1 g Peso SSD = 3923.4 g Peso sumergido = 2452.1 g Calcule los valores de gravedad específicos (volumen seco, SSD y aparente) y el absorción del agregado grueso. 5.17 La prueba de gravedad específica y absorción (ASTM C128) se realizó en fino total y se obtuvieron los siguientes datos: Masa de arena SSD = 500.0 g Masa de picnómetro con agua solamente = 623.0 g Masa de picnómetro con arena y agua = 938,2 g Masa de arena seca = 495.5 g Calcule los valores de gravedad específicos (volumen seco, SSD y aparente) y el absorción del agregado fino. 5.18 En referencia a la especificación ASTM C33 (Tabla 5.5), ¿cuáles son los tamices máximos? tamaño y el tamaño nominal máximo del tamiz (definición tradicional) para cada uno de los tamaños estándar Números 357, 57 y 8? 5.19 Calcule el análisis de tamiz que se muestra en la Tabla P5.19 y trace en una gradación de semilog papel. ¿Cuál es el tamaño máximo? ¿Cuál es el tamaño máximo nominal? T a b l e P 5. 19 Tamiz, mm Cantidad Retenido, g Monto acumulado Retenido, g Porcentaje acumulado Retenido Por ciento Paso 25 0 9.5 47.1 4.75 239.4 2.00 176.5 0.425 92.7 0,075 73,5 Pan 9.6 5.20 Calcule el análisis de tamiz que se muestra en la Tabla P5.20, y trace en una gradación de potencia de 0.45 gráfico. ¿Cuál es el tamaño máximo? ¿Cuál es el tamaño máximo nominal? T a b l e P 5. 2 0 Tamaño del tamiz mm Cantidad Retenido, g Acumulativo Cantidad Retenido, g Porcentaje acumulado Retenido Por ciento Paso 37,5 0 25 315 19 782 9.5 1493 4.75 677 0.60 1046 0.075 1502 Pan 45 T a b l e P 5. 2 1 Tamiz, mm Cantidad Retenido, g Tamaño del tamiz mm Cantidad Retenido, g 25 0 1.18 891.5 19 376,7 0,60 712,6 12,5 888,4 0,30 625,2 9.5 506.2 0.15 581.5 4,75 1038,4 0,075 242,9 2.36 900.1 Pan 44.9 5.21 Se realizó una prueba de análisis de tamiz en una muestra de agregado y se produjo Los resultados se muestran en la Tabla P5.21. Calcule el porcentaje que pasa por cada tamiz. Trace el porcentaje que pasa versus tamaño de tamiz en: a. una tabla de gradación semilog, y si. un gráfico de gradación de 0.45 (Figura A.25). ¿Cuál es el tamaño máximo? ¿Cuál es el tamaño máximo nominal? 5.22 Se realizó una prueba de análisis de tamiz en una muestra de agregado grueso y se produjo los resultados en la tabla P5.22. a. Calcule el porcentaje que pasa por cada tamiz. si. ¿Cuál es el tamaño máximo? C. ¿Cuál es el tamaño máximo nominal? re. Trace el porcentaje que pasa frente al tamaño del tamiz en una tabla de gradación de semilog. mi. Trace el porcentaje que pasa frente al tamaño del tamiz en un gráfico de gradación de 0.45 (Figura A.25). F. En referencia a la Tabla 5.5 (ASTM C33), ¿cuál es el número de tamaño más cercano y ¿Cumple con la gradación para ese tamaño estándar? T a b l e P 5. 2 2 Tamaño del tamiz, mm 75,0 50,0 37,5 25.0 19.0 12,5 9.5 4.75 Pan Cantidad retenida, g 0 0 1678 7212 5443 6124 12111 4581 590 5.23 Dibuje un gráfico para mostrar el porcentaje acumulado que pasa por el tamiz versus tamaño del tamiz para agregados bien clasificados, con clasificación de separación, abiertos y de un tamaño. ¿Cuál es el nombre del formato de este gráfico? 5.24 Se deben mezclar tres agregados en la siguiente proporción: Agregado A: 35% Agregado B: 40% Agregado C: 25% Para cada agregado, el porcentaje que pasa un conjunto de cinco tamices se muestra en la Tabla P5.24. T a b l e P 5. 2 4 Tamiz, mm % De aprobación Agregado A % De aprobación Agregado B % De aprobación Agregado C 9.5 85 50 40 4.75 70 35 30 0.6 35 20 5 0.3 25 13 1 0,15 17 7 0 5.25 En referencia a la Tabla 5.6, trace los límites de especificación de la gradación Superpave con un tamaño máximo nominal de 19 mm en un gráfico de gradación de 0.45 (Figura A.25). ¿Cuál es el tamaño agregado máximo de esta gradación? ¿Es esto denso, abierto, o gradación graduada brecha? ¿Por qué? 5.26 Refiriéndose a las gradaciones agregadas A, B y C en la figura P5.26, responda siguientes preguntas: a. ¿Cuál es el tamaño máximo de cada gradación? si. ¿Cuál es el tamaño máximo nominal de cada gradación? C. Clasifique cada gradación como densa, abierta o vacía indicando la razón de cada clasificación 5.27 La Tabla P5.27 muestra las distribuciones de tamaño de grano de los agregados A, B y C. Se deben mezclar tres agregados en una proporción de 15:25:60 en peso, respectivamente. Usando un programa de hoja de cálculo, determine la distribución del tamaño de grano de la mezcla. T a b l e P 5. 2 7 Agregado A Agregado B Agregado C Porcentaje de aprobación Tamiz, mm 25 19 12.5 9.5 4.75 1.18 0.60 0.30 100 100 100 77 70 42 34 28 100 85 62 43 24 13 7 0 100 100 84 51 29 19 18 14 0.15 20 0 9 5.28 La tabla P5.28 muestra las distribuciones de tamaño de grano de dos agregados A y B. T tabla P 5. 2 8 Tamiz Tamaño, mm % De aprobación Agg. UNA 25 19 12.5 9.5 4.750 2.36 1.18 0.600 0.300 0.150 0.075 100 92 76 71 53 38 92 65 37 31 32 17 10 5 3.0 28 21 15.4 % De aprobación Agg. si 100 100 30 29 Responda las siguientes preguntas y muestre todos los cálculos: a. ¿Cuáles son los tamaños máximos de los agregados A y B? si. ¿El agregado A está bien calificado? ¿Por qué? C. ¿El agregado B está bien calificado? ¿Por qué? Nota: para responder las preguntas byc, debe trazar las gradaciones en 0.45 tablas de gradación. Puede crear gráficos de gradación de potencia de 0.45 usando Excel o puede trazar manualmente los datos en una copia de la Figura A.25. Determine el porcentaje que pasa cada tamiz para el agregado mezclado. 5.29 La tabla P5.29 muestra la distribución del tamaño de grano para dos agregados y la especificación límites para un hormigón asfáltico. Determine la proporción de mezcla requerida para cumplir con las especificaciones y las gradaciones de la mezcla. En una gradación semilog graficar, graficar las gradaciones del agregado A, el agregado B, la mezcla seleccionada, y los límites de especificación. T tabla P 5. 2 9 Porcentaje de aprobación Tamiz, mm 19 12.5 9.5 4.75 2.36 Especificación límites 100 80–100 70–90 50–70 35–50 Agregado A 100 85 55 20 2 Agregado B 100 100 100 85 67 0.60 0.30 18–29 13–23 0 0 45 32 0.15 0.075 8–16 4–10 0 0 19 11 5.30 Las pruebas de laboratorio de gravedad específica y absorción se realizan en dos agregados gruesos tamaños, que deben mezclarse. Los resultados son los siguientes: Agregado A: Gravedad específica a granel = 2.814; absorción = 0.4, Agregado B: Gravedad específica a granel = 2.441; absorción = 5.2, a. ¿Cuál es la gravedad específica de una mezcla de 35% de agregado A y 65%? agregado B en peso? si. ¿Cuál es la absorción de la mezcla? 5.31 La Tabla P5.31 muestra la distribución del tamaño de grano para dos agregados y la especificación límites para un hormigón asfáltico. Determine la proporción de mezcla requerida para cumplir con las especificaciones y las gradaciones de la mezcla. En una gradación semilog graficar, graficar las gradaciones del agregado A, el agregado B, la mezcla seleccionada, y los límites de especificación. T a b l a P 5. 3 1 Porcentaje de aprobación Tamiz, mm 19 12.5 9.5 4.75 2.36 0.60 0.30 0.15 0.075 Especificaciones. límites 100 80–100 70–90 50–70 35–50 18–29 13–23 8–16 4–10 Agregado A 100 100 100 79 66 41 38 21 12 Agregado B 100 92 54 24 3 1 0 0 0 5.32 Haga un programa de plantilla de mezcla de hoja de cálculo para realizar una gradación de mezcla Análisis de hasta cuatro existencias con la capacidad de producir automáticamente ambos gráficos de gradación semilog y power 0.45. Use la tabla P5.32 para demostrar la plantilla. 5.33 Las pruebas de laboratorio de gravedad específica y absorción se realizan en dos agregados gruesos. tamaños, que deben mezclarse. Los resultados son los siguientes: Agregado A: Gravedad específica a granel = 2.491; absorción = 0.8, Agregado B: Gravedad específica a granel = 2.773; absorción = 4.6, a. ¿Cuál es la gravedad específica de una mezcla de 60% de agregado A y 40%? agregado B en peso? si. ¿Cuál es la absorción de la mezcla? T a b l a P 5. 3 2 A Mezcla 20% Tamaño del tamiz, 37.5 100 25 100 19 95 12,5 89 9.5 50 4,75 10 2,36 2 1,18 2 0.6 2 0.3 2 0,15 2 0,075 2 B 15% 100 100 100 100 85 55 15 5 3 2 2 1 Agregar C D 25% 40% mm Porcentaje de paso 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 88 98 55 45 35 34 22 25 15 14 6 5 Mezcla T a b l e P 5. 3 4 Menos 0.075 mm Grueso Intermedio Agregado fino 0.5% 1.5% 11.5% 5.34 El diseño de la mezcla para una mezcla de concreto asfáltico requiere de 2 a 6% menos 0,075 mm. Los tres agregados que se muestran en la Tabla P.5.34 están disponibles. Considerando que cantidades aproximadamente iguales de gruesas e intermedias el agregado se usará en la mezcla, ¿cuál es el porcentaje de agregado fino que dará un resultado menos 0.075 mm en la mezcla en el medio de la rango, alrededor del 4%?. 5.35 Definir el módulo de finura del agregado. ¿Para qué se usa esto? 5.36 Calcule el módulo de finura del agregado A en el problema 5.28. Es tu respuesta dentro del rango típico para el módulo de finura? ¿Si no, porque no? 5.37 Calcule el módulo de finura del agregado B en el problema 5.29. Es tu respuesta dentro del rango típico para el módulo de finura? ¿Si no, porque no? (Tenga en cuenta que el el porcentaje que pasa el tamiz de 1.18 mm no se da y debe estimarse). 5.38 Una mezcla de concreto de cemento Portland requiere mezclar arena que tenga una gradación siguiendo el punto medio de la banda de gradación ASTM (Tabla 5.4) y grava teniendo una gradación siguiendo el punto medio del número de tamaño 467 de la ASTM banda de gradación (tabla 5.5) en una proporción de 2: 3 en peso. En una gradación de potencia de 0.45 gráfico, trazar las gradaciones de la arena, grava y la mezcla. Es la gradación de la mezcla bien graduada? Si no, ¿cómo lo llamarías? 5.39 Discuta el efecto de la cantidad de material que pasa el tamiz de 0.075 mm en el estabilidad, drenaje y susceptibilidad a las heladas de los cursos de base agregados. 5.40 Agregados de tres fuentes con las propiedades que se muestran en la Tabla P5.40 se mezclaron en una proporción de 55:25:20 en peso. Determinar las propiedades de la mezcla agregada. T a b l e P 5. 4 0 Propiedad Angularidad agregada gruesa, por ciento caras aplastadas Gravedad específica a granel Gravedad específica aparente Agregado 1 100 2.631 2.732 Agregado 2 Arena 87 2.711 2.765 N/A 2.614 2.712 5.41 Agregados de tres fuentes con las propiedades que se muestran en la Tabla P5.41 se mezclaron en una proporción de 25:60:15 en peso. Determinar las propiedades de la mezcla agregada. T a b l e P 5. 4 1 Propiedad Angularidad agregada gruesa, caras aplastadas por ciento Gravedad específica a granel Gravedad aparente aparente Agregado 1 73 2.774 2.810 Agregado 2 95 2.390 2.427 Arena N/A 2.552 2.684 5.42 Un contratista está considerando usar tres reservas para un diseño de mezcla Superpave eso requiere la evaluación de tres porcentajes de mezcla diferentes. Determina el Gravedad específica combinada para las tres mezclas que se muestran en la Tabla P5.42. T a b l e P 5. 4 2 Material Caliza triturada Escoria de alto horno Arena Gsb 2.702 2.331 2.609 Reservas 1 45% 35% 20% Reservas 2 55% 20% 25% Reservas 3 50% 30% 20% ¿Cuál es la gravedad específica a granel de los agregados mezclados? 5.43 ¿Qué es la reactividad álcali-sílice? ¿Qué tipo de problemas son causados por ASR? Mencione dos formas de minimizar ASR. 5.44 ¿Cuáles son las sustancias nocivas típicas en los agregados que afectan a Portland hormigón de cemento? Discuta estos efectos. 5.45 Revise ASTM D75 y resuma lo siguiente: a. Muestreo de agregados de cintas transportadoras. si. Muestreo de agregados de existencias. C. Muestreo de agregados de bases y subbases de carreteras. re. Si el tamaño de agregado máximo nominal es de 19 mm, ¿cuál es el mínimo tamaño de muestra que necesita ser obtenido? 5.46 Prepare un informe de 2 páginas a espacio simple sobre los agregados locales utilizados en su Estado utilizando materiales en línea, especificaciones estatales y contactos personales. Temas cubierto en el informe debe incluir tipos y fuentes agregados, típicos gradaciones para mezclas de hormigón y asfalto, necesidad de trituración y mezcla, y pruebas de laboratorio utilizadas para control de calidad y garantía de calidad. Mostrar la lista de referencias utilizadas y citarlas. 5.8 Referencias Departamento de Transporte de Arizona. Especificaciones estándar para carreteras y Construcción de puentes. Phoenix, AZ: Departamento de Transporte de Arizona, 2008. El Instituto de Asfalto. Métodos de diseño de mezcla para hormigón asfáltico y otros materiales calientes Mezclar tipos. 6ta ed. Manual Serie No. 2 (MS-2). Lexington, KY: El asfalto Instituto, 1995. Administración Federal de Carreteras. Asphalt Concrete Mix Diseño y control de campo. Asesoramiento técnico T 5040.27. Washington, DC: Administración Federal de Carreteras, 1988. Goetz, W. H. y L. E. Wood. Materiales bituminosos y mezclas. Autopista Manual de Ingeniería, Sección 18. Nueva York: McGraw-Hill, 1960. Kosmatka, S. H. y M. L. Wilson. Diseño y Control de Mezclas de Concreto. 15 ed. (Revisado). Skokie, IL: Asociación de Cemento de Portland, 2011. McGennis, R. B. y col. Antecedentes del diseño de la mezcla de asfalto Superpave y Análisis. Publicación No. FHWA-SA-95-003. Washington, DC: Carretera federal Administración, 1995. Meininger, R. C. y F. P. Nichols. 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