Mostrando entradas con la etiqueta MATERIALES DE CONSTRUCCION. Mostrar todas las entradas
Mostrando entradas con la etiqueta MATERIALES DE CONSTRUCCION. Mostrar todas las entradas

sábado, 11 de diciembre de 2010

Forma de las Partículas que Integran los Agregados.


La forma de las partículas se refiere a la forma que presentan las partículas que integran los  agregados (arena  o  grava),  esta  forma  se  puede  distinguir observando con  cuidado  las partículas, para este propósito se acostumbra usar un lente de mano con aumento 10X (diez veces mayor que). Comparativamente, la forma de las partículas puede caer dentro de las siguientes categorías: redondeada, subredondeada, subangular, angular y alargada o plana. Cada una de las formas mencionadas se explican por mismas, encontrándose una posible relación entre las formas que la roca adopta al descomponerse en el agregado y su respectivo proceso de formación. Así  por  ejemplo  la  forma  redondeada y  subredondeada generalmente se  relacionan con  un desgaste de las caras del agregado debido a la abrasión que sufren las partículas durante el arrastre causado ya sea por el viento, por el río o por el agua de lluvia (gravas y arenas naturales). Por otro lado cuando se trata de un agregado natural, la forma subangular indica un desgaste

ligero relacionado con un arrastre corto, en tanto que la forma angular en el caso de un agregado natural indica que el material prácticamente no ha tenido arrastre y las partículas se encuentran muy cerca de la roca madre. Cuando el agregado es resultado de un proceso de trituración, la forma de las partículas es invariablemente angular. La forma alargada o plana que pueden tomar las partículas se relaciona estrechamente con el tipo de roca, de tal manera que este tipo de forma es casi exclusivo de las estructuras laminares (se parten en forma de lajas) dadas en rocas que pueden ser tanto ígneas, sedimentarias como metamórficas. La forma alargada de los agregados es por lo regular despreciada para muchos trabajos. En concretos hidráulicos se considera que la presencia de un porcentaje de partículas alargadas en exceso de 10-15% es mala.
La forma de las partículas puede ser relevante para algunos trabajos e irrelevante para otros (decoración), los trabajos que por lo general son afectados por la forma de la partícula tienen que ver con el objetivo de lograr una alta resistencia o una alta densidad en el producto final, lo cual sólo puede lograrse al combinar los agregados con la forma y la granulometría adecuadas. Como ejemplo considérese la siguiente situación práctica en la construcción de una base hidráulica para un pavimento. Se ha encontrado que el uso de partículas redondeadas como material de base facilitan grandemente su acomodo y generalmente proporcionan altas densidades con poca energía de compactación, en contraste con los agregados triturados que requieren más energía  de  compactación  porque  la  angularidad  de  los  agregados  opone  mayor  resistencia friccionante, sin embargo cuando este tipo de agregados se han compactado bien proporcionan una gran estabilidad y capacidad de soporte a las bases. Por otro lado, tanto en el caso del concreto hidráulico como en el del concreto asfáltico se prefieren agregados producto de la trituración, porque la adhesión del material cementante con este tipo de agregados es mejor y esto se traduce en una mejor resistencia del concreto.

viernes, 10 de diciembre de 2010

Granulometría: Mallas Estándar , Límites Granulométricos de Agregados y Gravas.

La  granulometría  de  los  agregados  se  refiere  a  la  distribución  de  tamaño  de  las partículas, generalmente son de interés en esa distribución el tamaño máximo permisible y el tamaño mínimo permisible, sin embargo existen aplicaciones en las cuales se puede preferir un cierto tamaño uniforme en las partículas. La distribución de las partículas se determina por medio de  ensayos  de  cribado  empleando  mallas,  donde  los  alambres que  integran  las  mallas  se entretejen formando espacios cuadrados con diversas aberturas. Las mallas que se usan dependen en cuanto a su abertura y nomenclatura de las normas que se adopten, entre algunas normas y mallas de uso a nivel mundial se encuentran las americanas y las inglesas que se presentan a continuación:

Tabla 7.1. Mallas Estándar para Normas Americanas e Inglesas.



Cualesquiera  que   sean   las   mallas   a   emplear,  éstas   se   colocan  en   un   ensayo granulométrico de la siguiente manera: arriba la malla con abertura mayor y hacia abajo en orden decreciente de abertura las demás mallas, finalmente hasta abajo se coloca una charola para recoger aquellas partículas menores a la malla más cerrada. El ensayo consiste en depositar hasta arriba una muestra del agregado a cribar, después se coloca una tapa sobre la malla de arriba y el conjunto se pone en un agitador mecánico por el tiempo especificado por la norma (también se puede hacer con agitado manual, pero esto es lento), posteriormente se determinan los pesos retenidos en las mallas y en la charola y sé grafican los resultados para checarlos contra los límites especificados. El dibujo granulométrico puede considerar los porcentajes retenidos en las mallas o los porcentajes que pasan las mallas empleadas, siendo este último el más usado. Debido a que en la construcción se pueden adoptar una gran variedad de especificaciones para controlar el uso de los agregados, solo se presentarán algunos de los requisitos granulométricos más usuales en diversos trabajos con concretos y materiales de base en carreteras. La Tabla 7.2 presenta los  límites  granulométricos que  se usan como control en  la  elaboración de  varios materiales de construcción donde se emplean agregados.

Tabla 7.2. Límites Granulométricos de Agregados para Algunas Aplicaciones.


Como ejemplo del tipo de gráfica que se obtiene con los límites especificados para los agregados, se presenta la Figura 7.1 para una grava de tamaño máximo de 19 mm (3/4 de pulgada) que se acostumbra a usar en el concreto hidráulico. En la figura se aprecian dos límites, el inferior y el superior, la curva granulométrica de la grava que se pretenda usar en el concreto deberá caer dentro de dichos límites, no deberá presentar discontinuidades para poder ser aceptada, de otra manera  se  rechazaría  el  material.  

Cabe  mencionar  que  los  límites  granulométricos  que  se presentan en la tabla 7.2 no representan todas las posibilidades, sólo son ejemplos, los límites dependen de las especificaciones que se adopten.

Figura 7.1. Límites Granulométricos de una Grava para Concreto Hidráulico.

Los  requisitos  granulométricos  de  los  agregados  varían  con  la  aplicación,  ya  que generalmente las especificaciones que establecen estos requisitos se basan en la experiencia, no quiere esto decir que deba bastar el proporcionar granulometrías que caigan dentro de los límites especificados para que las cosas salgan bien por sí solas, aún dentro de los límites se debe buscar una optimización para lograr una mejor calidad del producto final. Los límites granulométricos sólo regulan el trabajo.


La buena granulometría de los agregados (también la forma de las partículas) es clave para lograr diversos objetivos, por ejemplo, es muy deseable pretender una alta densidad en materiales como el concreto hidráulico o el concreto asfáltico, puesto que esto repercute en mejores cualidades estructurales. Además, tal objetivo se puede lograr de una manera económica ya que la alta densidad se logra gracias a que la buena granulometría permite que las partículas sólidas se acerquen más entre ellas reduciendo los vacíos a un mínimo, con un porcentaje de vacíos mínimo se requerirá consecuentemente menos pasta de cemento en el caso del concreto hidráulico y menos asfalto en el caso del concreto asfáltico.
Módulo de finura.- El  módulo de finura es un valor útil en la elaboración de los concretos hidráulicos, este valor está relacionado con la granulometría de los agregados. El módulo de finura se puede calcular tanto en las gravas como en las arenas, sin embargo es más significativo en las arenas, a este parámetro se le llega a utilizar en algunos métodos de diseño de mezclas. El módulo de finura de la arena se calcula primero sumando los porcentajes retenidos acumulados en las mallas No. 4, No. 8, No. 16, No. 30, No. 50 y No. 100 y luego dividiendo esta cantidad por 100. Valores altos del módulo de finura (arriba de 3.00) indican arenas gruesas y valores bajos (cercanos a 2.00) indican arenas finas. Debe indicarse que el parámetro es útil para evaluar el consumo de pasta de cemento que se puede emplear en los morteros o concretos ya que dependiendo del tamaño de las arenas se requerirá más o menos pasta para rodear las partículas, las arenas finas (mayor superficie específica) consumirán más pasta y consecuentemente más cemento, por el contrario las arenas gruesas (menos superficie específica) consumirán menos pasta y consecuentemente menos cemento.

jueves, 9 de diciembre de 2010

Los Agregados en la Construcción.

Se entiende por agregados a una colección de partículas de diversos tamaños que se pueden encontrar en la naturaleza, ya sea en forma de finos, arenas y gravas o como resultado de la trituración de rocas. Cuando el agregado proviene de la desintegración de las rocas debido a la acción de diversos agentes naturales se le llama agregado natural, y cuando proviene de la desintegración provocada por la mano del hombre se le puede distinguir como agregado de trituración, pues éste método es el que generalmente se aplica para obtener el tamaño adecuado. Los  agregados  naturales  y  los  de  trituración  se  distinguen  por  tener  por lo  general  un comportamiento constructivo diferente, sin embargo se pueden llegar a combinar teniendo la mezcla a su vez características diferentes.

Los agregados que se emplean más en la construcción se derivan de las rocas ígneas, de las sedimentarias y de las metamórficas, y es de esperarse que las cualidades físicas y mecánicas de la roca madre se conserven en sus agregados. En la actualidad es posible producir algunos tipos de agregado de manera artificial, como por ejemplo la perlita y la vermiculita que se obtienen de la cocción de espumas volcánicas, otro ejemplo lo constituye el agregado ligero que se obtiene de la expansión por cocción de nódulos de arcilla, en general a estos agregados se les puede llamar agregados sintéticos. Existen otros materiales resultado de la actividad industrial que bajo ciertas condiciones pudieran usarse como agregados (en lugar de almacenarse como desperdicio), como la escoria de alto horno, la arena sílica residual del moldeo de motores, la ceniza de carbón quemado y otros.
Los agregados ya sean naturales, triturados o sintéticos se emplean en una gran variedad de obras de ingeniería civil, algunas de las aplicaciones pueden ser: construcción de filtros en drenes, filtros para retención de partículas sólidas del agua, rellenos en general, elaboración de concretos hidráulicos, elaboración de concretos asfálticos, elaboración de morteros hidráulicos, construcción de bases y subbases en carreteras, acabados en general, protección y decoración en techos y azoteas, balasto en ferrocarriles y otras.

miércoles, 8 de diciembre de 2010

Cemento Blanco y Puzolánico

El cemento blanco.- El cemento blanco se puede considerar como un cemento especial, que sólo se fabrica bajo demanda del mercado, generalmente las plantas de cemento capacitadas lo producen periódicamente para satisfacer la demanda de los fabricantes de pegazulejo y de otras industrias, se le puede encontrar comercialmente en bajas cantidades y se le emplea normalmente para  propósitos decorativos. Este  tipo  de  cemento se  produce básicamente con  los  mismos ingredientes que el cemento normal, salvo que los materiales arcillosos que se emplean deben ser muy bajos en óxidos de fierro y de manganeso, ya que estos óxidos dan tonalidades grises en los cementos.  En  la  producción  del  cemento  blanco  se tiene  mucho  cuidado  en  no  causar contaminación de los ingredientes con los óxidos mencionados, de tal manera que tanto en la molienda como en la quema se evita el contacto con el fierro, por ejemplo la molienda no se hace con bolas de acero ni se quema carbón para calcinar la harina cruda, en su lugar se usan bolas de metales no ferrosos y gas.

El cemento puzolánico.- Por deseo de la industria cementera, al menos en México, el cemento puzolánico se ha convertido para muchos lugares de la república en la única alternativa para la industria de la construcción, ya que es más fácil de conseguir. Este cemento se fabrica incorporando al cemento normal de un 15 a un 40 por ciento de puzolana por peso. La puzolana es un material natural o artificial que contiene sílice en forma reactiva, la sílice por si sola no tiene ningún poder cementante, pero en presencia de humedad y en combinación con el hidróxido de calcio que libera el cemento normal durante su hidratación genera nuevos productos sólidos. Los fabricantes de cemento puzolánico generalmente obtienen la  puzolana por medio de la molienda de rocas de origen volcánico, aunque en forma alterna se pueden emplear las cenizas volcánicas (natural) y la ceniza de carbón quemado (artificial). La calidad de las puzolanas depende de la reactividad de las mismas, esta reactividad se verifica de diversas maneras siendo la más sencilla la que consiste en evaluar su resistencia al combinarla con cal y agua. Existen otras características que se evalúan en las puzolanas que también son importantes como: la finura, la contracción por secado, la demanda de agua, su capacidad para reducir reacciones expansivas, su expansividad en morteros y su sanidad. Como se observa la calidad de los cementos puzolánicos puede ser muy variable entre marcas comerciales.

La puzolana es menos densa que el cemento, por ejemplo la ceniza de carbón quemado (ceniza volante) puede tener una densidad relativa entre 2.1 y 2.5. En el caso de la ceniza la superficie específica puede ser muy alta ya que el tamaño de las cenizas es más pequeño, una ceniza volante
puede tener 500 m2/Kg, por esta razón este material resulta peligroso para la salud si es inhalado.

La Figura 6.4 presenta una microfotografía de una ceniza volante tomada con un microscopio electrónico, el objetivo en la fotografía tiene un aumento de 3,000 veces su tamaño real.

 Figura 6.4. Microfotografía de una Ceniza Volante.

El reemplazo parcial del cemento por puzolana presenta tanto ventajas como desventajas que hay que considerar. Los beneficios incluyen un aumento en la impermeabilidad (nuevos productos sólidos disminuyen la permeabilidad), disminución del calor de hidratación (la ceniza reemplaza cemento y actúa como un agregado más), reduce la reacción álcali-agregado (el incrementar la cantidad de sílice a nivel de superficie en el agregado reduce las reacciones) y mejora la trabajabilidad (el tamaño y forma de las cenizas proporciona una lubricación extra). Una de las principales desventajas consiste en que el cemento puzolánico desarrolla resistencia más lentamente que el cemento normal. Este último problema se puede subsanar empleando un poco más de cemento, tal vez alrededor de un 10% más, esta solución se aplicaría en el caso de tener que usar el cemento puzolánico pero con efectos semejantes a los que posee el cemento normal en cuanto a ganancia rápida de resistencia.
 
La desventaja que presentan los cementos puzolánicos en cuanto a su baja resistencia inicial puede revertirse a la larga, siempre y cuando el proceso de hidratación no se interrumpa, es decir, siempre y cuando exista humedad disponible para que reaccione la sílice de la puzolana con el hidróxido de calcio liberado durante la hidratación del cemento, de aquí que las aplicaciones ideales para este tipo de cemento sean aquellas en las cuales el concreto o el producto derivado del cemento puzolánico esté en contacto con el agua (canales, cisternas, bordos, pilotes bajo el nivel freático, y otros). La Figura 6.5 muestra en forma esquemática el beneficio que a la larga puede tener un concreto con cemento puzolánico contra un concreto elaborado con cemento normal.
Figura 6.5. Concreto con Cemento Normal contra Concreto con Cemento Puzolánico.

lunes, 6 de diciembre de 2010

Sanidad del Cemento.

La  sanidad  del  cemento  consiste  en  verificar  que  no  se  producirán expansiones o contracciones dañinas en el cemento endurecido, ya que éstas provocarían la destrucción del concreto. La no-sanidad del cemento se atribuye a la presencia de magnesia o de cal libre en cantidades  excesivas.  La  cal  o  la magnesia  hidratadas  desarrollan  con  el  tiempo  fuerzas expansivas que afectan la pasta endurecida. Como el fenómeno toma tiempo en caso de que las sustancias  mencionadas se  encuentren en  cantidades excesivas, se  realiza  normalmente una prueba  acelerada,  que  consiste  en  someter  barras  de  pasta  de cemento  a  un  curado  en autoclave, en  este  aparato se  mantiene vapor de  agua a  presión, con lo que se  acelera  la hidratación y la generación de productos sólidos, si las barras muestran expansiones mayores al
0.8% se dice que el cemento no pasa la prueba de sanidad.

Endurecimiento del Cemento.

El endurecimiento del cemento se inicia una vez que se inicia el fraguado del cemento, la ganancia en resistencia (medida del endurecimiento) es progresiva según avanza el grado de hidratación del cemento.  
Como se ha mencionado el proceso de hidratación continúa siempre y cuando haya agua disponible y existan las condiciones climáticas adecuadas, esto no significa que todos los granos de cemento se hidraten, sin embargo los granos no hidratados no perjudican la resistencia alcanzada. Entonces, el endurecimiento del cemento es consecuencia de la hidratación del mismo. El endurecimiento o ganancia de resistencia del cemento hidratado se puede verificar con diversas técnicas, entre ellas tenemos las siguientes:

a) Medición del calor generado
b) Determinación de la cantidad de cal liberada [Ca (OH)2]
c) Determinación de la cantidad de cemento no hidratado (análisis cuantitativo de rayos x)
d) Determinación de la cantidad de agua combinada químicamente e) Verificación del aumento de densidad
f) Pruebas directas de resistencia

En forma práctica la evolución de resistencia del cemento no se verifica con pruebas realizadas sobre la pasta de cemento, en su lugar se elabora una mezcla de cemento, arena sílica y agua siguiendo normas estándar. Con el mortero se fabrican cubos, los cuales se curan y se prueban de manera estándar para obtener la resistencia a las edades especificadas según el tipo de cemento.   La   evolución   de   resistencia  de   los   diferentes   cementos   considerados   como convencionales (tipos I, II, III, IV y V) es diferente en los primeros días sin embargo a la larga alcanzan resistencias semejantes, esto no es una regla pues la evolución en resistencia depende de muchas variables. La Tabla 6.4 presenta una versión aproximada de la evolución de resistencia de los diferentes cementos con relación al cemento normal tipo I. De acuerdo con esta tabla debe esperarse que a los tres meses las resistencias de todos los concretos hechos con los diferentes tipos de cemento sean iguales. Como un ejemplo de que es posible obtener diferentes resultados a los representados por la Tabla 6.4, se presenta la Figura 6.3 que en forma esquemática ilustra lo anterior.

Tabla 6.4. Evolución de Resistencia Relativa entre los Cementos Portland.



Figura 6.3. Evolución de Resistencia de Concretos con Diferentes Cementos. 

 

Entrada destacada

Triangulation: Estructura Trianguladas

Si se analiza cualquier estructura formada por la unión de perfiles simples, como las de las grúas de la construcción, algunos puentes, las ...

Entradas populares