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TECNOLOGIA DEL CONCRETO Página 1

ENSAYOS DE LABORATORIO

CARATULA



INDICE

1. INTRODUCCION………………………………………………………………………………………………………..…..3

2. OBJETIVOS………………………………………………………………………………………………………………………4a) Generales………………………………………………………………………………………………………………….…4b) Específicos……………………………………………………………………………………………………………..……4

3. ASPECTO TEORICO………………………………………………………………………………………………………..5a) Granulometría………………………………………………………………………

……………………………………5b) Contenido de

Humedad……………………………………………………………………………………..……6

c) Peso Unitario………………………………………………………………………………………………………………7



d) Peso Específico………………………………………………………………………………………………………..…8

e) Porcentaje de Absorción……………………………………………………………………………………..…10

4. PROCEDIMIENTO…………………………………………………………………………………………………………12a) Granulometría del

agregado…………………………………………………………………………………12

b) Contenido de Humedad…………………………………………………………………………………………16

c) Peso Unitario……………………………………………………………………………………………………………18

d) Peso Específico…………………………………………………………………………………………………………23

e) Porcentaje de Absorción…………………………………………………………………………………..……29

5. CONCLUSIONES Y RECONMENDACIONES…………………………………………………………..…32

1. INTRODUCCION

La selección de las proporciones de una mezcla de concreto, puede ser verificada eficazmente mediante ensayos de laboratorio, los cuales sirven para determinar las propiedades físicas básicas de los materiales empleados, para establecer interrelaciones entre el contenido de aire, la relación agua-cemento, el contenido de cemento y la resistencia, y para proporcionar información sobre las características de trabajabilidad de las mezclas ensayadas.



El presente trabajo, tiene como objetivo determinar el peso específico, contenido de humedad, el módulo de fineza, porcentaje de absorción, peso específico de la masa, peso unitario suelto y compactado realizadas en el laboratorio con el fin de determinar las propiedades de los agregados para proporcionarnos una buena calidad en el diseño de mezcla.

2. OBJETIVOS

a) GENERALES

Investigar la variación de la calidad de los agregados gruesos y finos para concreto, obtenidos de la cantera de Arunta, distrito de Gregorio



Albarracín- Tacna, teniendo como base las Normas Técnicas Peruanas (NTP).

Esta establece los procedimientos para la descripción de suelos para propósitos de ingeniería.

La identificación está basada en un examen visual y ensayos manuales.

Cuando se requiera una clasificación de suelos precisa para propósitos de ingeniería, deberán utilizarse los procedimientos prescritos en la NTP 339.134

Entre los objetivos de este informe están los siguientes:

Conocer las diferencias de un agregado óptimo con respecto a otros, en sí conocer sus características.

Informar de los aportes de los agregados al concreto, ya sea que este se encuentre en estado fresco y/o endurecido.

Hacer el uso de las normas establecidas a seguirse en cada ensayo.

b) ESPECÍFICOS:

Realizar los ensayos necesarios establecidos bajo la respectiva Norma Técnica Peruana para cada muestreo. Analizar los resultados estadísticos y obtener parámetros para determinar la calidad de los diferentes agregados, para unificar conclusiones y recomendar sobre la base del análisis.

3. ASPECTO TEORICO



a) GRANULOMETRIA

Es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices, según la norma de “Método de prueba estándar por el Análisis del tamiz de agregados finos y gruesos C 136” (ASTM).

El método de determinación granulométrico es hacer pasar las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramada (a modo de coladores) que actúan como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices.

TIPOS DE GRANULOMETRÍA

Tenemos:

Granulometría Continua: Es la que corresponde a un árido o suelo uniformemente graduado en todos sus tamaños, desde los más gruesos hasta los más finos.

Granulometría Discontinua: Corresponde a un árido o suelo al que le faltan los tamaños intermedios.

Granulometría Semicontinua : Corresponde a un árido o suelo que posee pocos tamaños intermedios.

Granulometría Interferida . Corresponde a un árido o suelo con exceso de tamaños intermedios.

TAMAÑO MÁXIMO

Tamaño Máximo según NTP : Es el menor tamiz por el que se pasa toda la muestra.

Tamaño Máximo según ASTM : Está dado por la abertura de la malla inmediatamente superior a la que retiene el 15% o más al cribar (tamizar) por ella el agregado más grueso.



TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL

Tamaño Máximo Nominal según NTP: Es aquel que corresponde al menor tamiz de la serie utilizada que produce el primer retenido.

b) CONTENIDO DE HUMEDAD

Es la cantidad de agua superficial retenida por las partículas del agregado. Viene a ser la diferencia entre el estado actual del humedad y es estado seco

El grado de humedad está directamente relacionado con la porosidad de las partículas. La porosidad está también relacionada con el tamaño de los poros, su permeabilidad y la cantidad o volumen total de los poros.

Más amplio en la NTP.185.2002.

El agregado tiene 4 estados:

Seco. Se consigue mediante un horno a 110°C. Parcialmente seco. En el aire libre.



Saturado Superficialmente Seco (SSS). Es un estado ideal, se da cuando sus poros están llenos de agua y están secos superficialmente secos.

Húmedo. Cuando poros y superficies están llenos de agua.

Fórmula para calcular el % humedad:

%humedad=%w=x= Humedo−SecoSeco

x100

c) PESO UNITARIO

El peso específico unitario, es la relación de la masa del agregado que ocupa un volumen patrón unitario entre la magnitud de éste, incluyendo el volumen de vacíos propio del agregado, que ha de ir a ocupar parte de este volumen unitario patrón.

El peso específico unitario, tiene idéntica definición al peso unitario simplemente, es decir, peso dividido por el volumen, pero la diferencia fundamental con el peso específico, es que el volumen es el aparente, es decir este volumen incluye los vacíos ínter granulares, el peso no difiere.

El peso específico unitario, es el peso de la muestra sobre un volumen definido del molde, viene a ser a la vez una constante de cada material, que sirve para transformar pesos a volúmenes o viceversa,



principalmente en la dosificación de hormigones. Existen dos valores para el peso unitario de un material granular, dependiendo del sistema que se emplee para acomodar el material; la denominación que se le dará a cada uno de ellos será: Peso Unitario Suelto y Peso Unitario Compactado.

Peso Unitario Suelo (PUS): Se denomina PUS cuando para determinarla se coloca el material seco suavemente en el recipiente hasta el punto de derrame y a continuación se nivela a ras una carilla. El concepto PUS es importante cuando se trata de manejo, transporte y almacenamiento de los agregados debido a que estos se hacen en estado suelto.

Peso Unitario Compactado (PUC): Se denomina PUC cuando los granos han sido sometidos a compactación incrementando así el grado de acomodamiento de las partículas de agregado y por lo tanto el valor de la masa unitaria. El PUC es importante desde el punto de vista diseño de mezclas ya que con él se determina el volumen absoluto de los agregados por cuanto estos van a estar sometidos a una compactación durante el proceso de colocación de agregado.

d) PESO ESPECIFICO



Peso específico es la relación, a una temperatura estable, de la masa en el aire de un volumen unitario de material, a la masa del mismo volumen de agua a temperaturas indicadas.

El peso específico de los agregados, que expresa también como densidad al sistema Internacional de Unidades, adquiere importancia en la construcción, cuando se requiere que el concreto tenga un peso límite, sea máximo o mínimo.

Además, el peso específico es un indicador de calidad, en cuanto que los valores elevados corresponden a materiales de buen comportamiento, mientras que el peso específico bajo generalmente corresponde a agregados absorbentes y débiles, caso en el que es recomendable realizar pruebas adicionales.

Peso específico (densidad): Es la relación, a una temperatura estable, de la más del mismo volumen de agua destilada, libre de gas.

Peso específico (densidad aparente): Es la relación, a una temperatura estable, de la masa en el aire de un volumen unitario de material, a la masa en el aire de igual densidad de un volumen de agua destilada libre de gas. Si el material es un sólido, el volumen es aquel de la porción impermeable.

Peso específico (densidad de masa) : Es la relación, a una temperatura estable, de la amasa en el aire de un volumen unitario de material permeable (incluyendo los poros permeables e impermeables, naturales del material) a la masa en el aire de la misma densidad, de un volumen igual de agua destilada libre de gas.

Peso específico (saturado superficialmente seco) : Es lo mismo que peso específico de masa, excepto que la masa incluye el agua en los poros permeables.



Absorción : Es la cantidad de agua absorbida por el agregado después de ser sumergido 24 horas en esta. Se expresa como porcentaje del peso.

e) PORCENTAJE DE ABSORCION

La absorción es importante pro que indica la cantidad de agua que puede penetrar en los poros permeables de los agregados (áridos) en 24 horas, cuando estos se encuentran sumergidos en agua.

Es la cantidad de agua que un agregado necesita para pasare de la condición seca a la condición de saturado superficialmente se expresa generalmente en porcentaje.

% absorcion=%a=D−SS

x 100

Donde:

D=peso del agregado saturado y superficialmente seco

S=peso del agregado en condición seca



Los cuatro estados graficados responden a las siguientes características:

1. Seco: La humedad del agregado es eliminada totalmente mediante secado en estufa a 105ºC, hasta peso constante. Los poros permeables se encuentran vacíos. Es un estado obtenido en laboratorio.

2. Seco al aire: los poros permeables se encuentran parcialmente llenos de agua. Este estado es el que se encuentra habitualmente en la naturaleza.

3. Saturado y superficie seca: Los poros se encuentran llenos de agua, luego de permanecer el agregado 24 horas. cubierto con agua.

En el caso del agregado grueso para los ensayos de laboratorio, el secado de la superficie se realiza en forma manual mediante una toalla o trapo. En el caso del agregado fino se extiende sobre una mesada y se trata de secarla mediante alguna corriente de aire.

4. Humedad: es la película superficial de agua que rodea a la partícula, cuando todos los poros se encuentran llenos de agua. Los distintos estados se establecen mediante pesadas y la relación de diferencia entre ellos con respecto al peso de referencia, establece los porcentajes para calcular la absorción y la humedad.



PARA AGREGADOS GRUESOSPara el desarrollo de esta práctica vamos a definir unas variables para luego poder calcular los pesos específicos y la absorción. Llamando:

A = Peso al aire de la muestra disecada [g]. B = Peso del picnómetro aforado lleno de agua [g]. C = Peso total del picnómetro aforado con muestra y lleno en agua [g]. D = Peso de la muestra saturada, con superficie seca [g].

Para el cálculo de estos pesos específicos se debe realizar a temperatura ambiente, las formulas son las siguientes:

PARA AGREGADOS FINOS

Para el desarrollo de esta práctica vamos a definir unas variables para luego poder calcular los pesos específicos y la absorción. Llamando:

A = Peso al aire de la muestra disecada [g]. B = Peso del picnómetro aforado lleno de agua [g]. C = Peso total del picnómetro aforado con muestra y lleno en agua [g]. D = Peso de la muestra saturada, con superficie seca [g].

Para el cálculo de estos pesos específicos se debe realizar a temperatura ambiente, las formulas son las siguientes:



4. PROCEDIMIENTO

a) GRANUOMETRIA DEL AGREGADO

1. Objetivos: Determinación de la distribución por tamaño de partículas del agredo fino y grueso. Obtener el Modulo de Finura. Determinar el Tamaño máximo nominal

2. Materiales y Equipos

Tamices Tamices Balanza

Agregado fino Agregado grueso Bandeja



3. Procedimiento

El procedimiento para el agregado fino el similar para el empleo del agregado grueso.

Se selecciona una muestra la más representativa posible.

Una vez secada la muestra se pesan 500 gramos del agregado fino y 4000 gramos de agregado grueso.

Se arma las mallas en según la NTP 400.012, para luego introducir, nuestro espécimen de ensayo.



Comienza a Agitar los tamices, para que así en estos solo quede el material que en verdad es retenido.

Después la muestra anterior se hace pasar 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 (1½" ,1", ¾", ½”, 3/8" , # 4 y Fondo)

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 se pasa por la siguiente serie de tamices (# 4, # 8, # 16, # 30 #50, #100, #200 y Fondo).

b) CONTENIDO DE HUMEDAD

1. Objetivos: Determinar el contenido de la humedad total para asegurar la calidad y uniformidad del suelo.

2. Materiales y Equipos

Agregado Grueso Agregado Fino Horno



Balanza Cuchara Bandeja

3. Procedimiento

Se selecciona una fracción representativa del material a determinar la humedad.

Se ubica la muestra en un recipiente (tara) previamente pesado. El recipiente debe estar limpio y seco.



Se pesa la muestra en el recipiente, luego se llevan a proceso de secado en horno por un tiempo de 24 horas a 110°C aproximadamente.

Al cabo delas 24 horas, se pesa el conjunto de muestra más recipiente. La muestra no debe ser pesada inmediatamente sacada del horno, se debe facilitar un enfriamiento de ella.

Se desecha la muestra de suelo y luego se realizan los cálculos.

4. Resultados:



Agregado grueso

Agregado fino

Peso T. A. Húmedo 4.00 Kg. 0.5 Kg.Peso T. A. Seco 3.989 Kg. 0.497 Kg.Porcentaje de humedad

0.276 % 0.6%

c) PESO UNITARIO Objetivos:

Determinar el Peso Unitario Suelto (PUS) y el Peso Unitario Compactado (PUC) del agregado fino (arena gruesa) y agregado grueso (piedra chancada de ¾’’) según los parámetros establecidos por la NTP 400.017 o ASTM C-29, para desarrollar un diseño de mezcla adecuado.

Materiales

Agregado Grueso Agregado fino Balanza

Cuchara Bandeja Recipiente cilíndrico



Varilla Brocha Wincha

Procedimiento: Calibración del recipiente: Se procede a pesar el recipiente

cilíndrico vacío, en donde se colocará la muestra.

Peso Unitario

Se llena el recipiente la altura del recipiente se divide en tres capas, y por cada capa se le da 25 golpes con la varilla.



Se enrasa la superficie del agregado con una regla o con una varilla, de modo que las partes salientes se compensen con las depresiones en relación al plano de enrase.

Se limpia el recipiente con la brocha. Se determina la masa en kg. del recipiente lleno.



Resultados:

P .U . Suelto= PesoNetoVolumen

Dónde:Peso Neto: (B) – (A)

Peso Unitario Suelto

AGREGADOS GRUESO FINOPeso Cilindro (A) 8.751 Kg 8.751 KgPeso Cilindro + Ag (B)

14.594 Kg 14.675 Kg 14.541 Kg 14.127 Kg 14.144 Kg 14.136 Kg

Vol. Cilindro (C) 0.7854 m3 0.7854 m3Peso Unitario (Kg/m3)

7.4395 7.5427 7.3720 6.8449 6.8666 6.8564

Calculo:Agregado Grueso

P .U . Suelto ( muestra1 )=14.594−8.7510.7854

=7.4395 kg/m3




=7.5427 kg /m3


=7.3720 kg /m3

Agregado Fino


=6.8449 kg/m3


=6.8666kg /m 3


=6.8564 kg /m3

Peso Unitario Compactado

AGREGADOS GRUESO FINOPeso Cilindro (A) 8.751 Kg 8.751 KgPeso Cilindro + Ag (B)

15.260 Kg 15.051 Kg 15.147 Kg 14.782 Kg 14.851 Kg 14.863 Kg

Vol. Cilindro (C) 0.7854 m3 0.7854 m3Peso Unitario (Kg/m3)

8.2875 8.0214 8.1436 7.6789 7.7667 7.7820

Agregado Grueso

P .U .Compactado (muestra1 )=15.260−8.7510.7854

=8.2875 kg /m3


=8.0214 kg/m 3


=8.1436 kg /m3

Agregado Fino


=7.6789 kg /m3


=7.7667 kg /m3




=7.7820 kg/m3

d) PESO ESPECIFICO

1. Objetivos:

Determinación del Peso específico de la masa, superficialmente seco y aparente; y absorción de agregados finos y gruesos

a. Determinar la densidad de una arena y/o un suelo fino (dado que es el mismo procedimiento para ambos suelos), empleando para ello un matraz de fondo plano, con su correspondiente curva de calibración.b. Determinar la densidad y la absorción en una grava de río y en una caliza triturada.

Definición:

La densidad de sólidos se define como la relación que existe entre el peso de los sólidos y el peso del volumen del agua desalojado por los mismos. Generalmente la variación de la densidad de sólidos es de 2.60 a 2.80, aunque existen excepciones como en el caso de la turba en la que se han registrado valores de 1.5 y aún menores, debido a la presencia de materia orgánica. En cambio en suelos con cierta cantidad de minerales de hierro la densidad de sólidos ha llegado a 3.

2. Materiales:

Agregado fino Cocina Electrica-Olla Balanza-Tara



Fiolas Guantes Agua

3. Procedimiento:

Para la determinación de la densidad de arena y finos;

Se pesan las fiolas.

Se vierte la muestra a la fiola.



Se vierte agua al fiola hasta la mitad de la parte curva, se vacían los sólidos empleando para esto un embudo y en la parte inferior del fiola coloca un fólder, por si se cae algo de material pueda ser recogido posteriormente y vaciado a la fiola.

Se extrae el aire atrapado en el suelo, dejando reposar la fiola con el material sobre agua previamente hervida en una cocina eléctrica en este caso; la fiola con el material con el agua se gira sobre su eje con la ayuda de guantes para evitar quemadura, se repite este procedimiento cada 5 minutos.

Se repite el paso anterior las veces que sea necesario hasta eliminar visiblemente los espacios vacios.



Se completa la capacidad de la fiola con agua hasta la marca de aforo, de tal manera que la parte inferior del menisco coincida con la marca (500 ml).

Se pesa el matraz + agua + sólidos (Wmws). Se toma la temperatura de la suspensión, con esta, se entra

a la curva de calibración de la fiola y se obtiene el peso del matraz + agua hasta la marca de aforo (Wmw).

Se sustituyen los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene la densidad:

Para la densidad en gravas: Se dejan las gravas en saturación por 24 hrs.



Se les retira el agua y se secan superficialmente con una franela ligeramente húmeda, se pesa una cantidad de material cercana a los 500 grs., obteniéndose de esta forma el peso saturado y superficialmente seco de gravas (Wsss).

Se procede a determinar el volumen desalojado de gravas (Vdes.), para esto se emplea el Principio de Arquímedes, pesando las gravas en una canastilla, sumergidas en agua, obteniéndose el peso de gravas sumergidas (Wsum.).



Sin que haya pérdida de material, se vacían las gravas a una charola para secarlas totalmente ya sea en la estufa o en el horno, obteniéndose el peso de gravas secas (Ws).

Con los datos anteriores se obtiene la absorción de las gravas, de la siguiente manera:

Se determina la densidad o peso específico relativo de los sólidos (Ss) de la siguiente manera:

4. Resultados: AGREGADO FINO

SIGNIFICADO PESOA Peso de la muestra seca 3028.5

gB Peso en aire de la muestra sup.

seca3050g

C Peso de la muestra sumergida en agua

1903.5g

Peso específico aparente = 3028.53050−1903.5

=2.64 [g /cm3 ]

Peso específico aparente (S.S.S.) = 30503050−1903.5

=2.66 [g /cm3]

Peso específico nominal = 3028.53028.5−1903.5

=2.69[ g/cm3]

Absorción (%) = 3050−3028.53028.5×100=0.71 [% ]



AGREGADO GRUESO :

γap=2.64 [g/ cm3 ]

γsss=2.64 [g / cm3]

γap=2.68 [g / cm3]

γap=0.51 [% ]

e) ABSORCION

1. Materiales:

Agregado fino Balanza Cono de Absorción

Fiola Agua Tara

2. Procedimiento:

Seleccionar por cuarteo 1 Kg de muestra y secarla en el horno, luego dejarla enfriar a una temperatura cómoda al tacto, una vez seca se repite el proceso hasta tener uno constante.



Se cubre a la muestra completamente con agua, por 24 horas.

Terminado se decanta la muestra evitando la perdida de finos, luego de ello secar su superficie con una moderada corriente de aire caliente, para asegurarnos de ello, se hace la prueba del cono, llenándolo y dándole 25 golpes.

Luego se introduce la muestra en el picnómetro 500 g del agregado fino, y se añade agua hasta los 500 cm3, determinado el agua introducida, luego se saca el material del recipiente y se seca determinado su peso.

3. Resultados:

AGREGADO GRUESO



A= peso seco en el aire: 4000.6 B = peso superficialmente seco: 4030.2 C= peso de la muestra en agua: 2495.2

AGREGADO FINO

W0 = Peso en el aire de la muestra secada: 495.3 g V = Volumen del frasco: 500 cm3 Va = Peso del agua añadida al frasco: 296.2 g

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En general los agregados o áridos deben ser ensayados para determinar sus características y/o propiedades y por medio de estas saber qué cualidades pueda desarrollar en el momento de utilizarse en cualquier estructura.

Mediante los ensayos realizados en el laboratorio, se pudieron estudiar algunas características básicas de los agregados fundamentales para la elaboración de concreto y morteros, como lo son: granulometría, contenido de humedad, peso unitario suelto y compactado, peso específico y porcentaje de absorción.



Cuando tomemos muestras debemos de tener en cuenta el método de cuarteo par así obtener muestras que representa a los agregados que estamos usando.

Es recomendable intentar no perder gran parte del agregado cuando se esté efectuando algún ensayo debido a la perdida que se puede ocasionar, y alterar el ensayo.

También recomendamos que cuando hagamos el peso unitario compactado, los golpes que se dan con la varilla deba ser con el mismo módulo de fuerza para así obtener resultados más precisos.

Tener sumo cuidado o tener en cuenta las recomendaciones del encargado del laboratorio al usar los equipos necesarios para evitar accidentes

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