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LENNIN MARQUEZ MONTES EDGAR PEREZ DIAZ LUIS RUIZ JOSE SUAREZ ORTEGA

02/04/2013

2013

INFORME N° 4MASA UNITARIA SUELTA Y COMPACTADA

INFORME DE UNA PRÁCTICA REALIZADA EN EL LABORATORIOS SUELOS Y PAVIMENTOS DE LA UNIVERSIDAD DE SUCRE SOBRE LA MASA UNITARIA SUELTA Y COMPACTADA DE UNA MUESTRA DE ARENA Y UNA MUESTRA DE GRAVA.

INFORME N° 4.

MASA UNITARIA SUELTA Y MASA UNITARIA COMPACTADA

LENIN MÁRQUEZ MONTES*

223-92061316495

EDGAR PÉREZ DÍAZ*

223-92062217320

LUIS RUIZ SIERRA*

223-1102837938

JOSÉ SUAREZ ORTEGA*

223-92080350564

DOCENTE

ING. ALVARO OROSCO

UNIVERSIDAD DE SUCRE

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

MATERIALES DE LA CONSTRUCCION

28/02/2103

*Estudiantes de sexto semestre de ingeniería civil de la universidad de sucre.

INTRODUCCION

Para los ingenieros es de gran importancia trabajar con un concreto de buena calidad

y para esto se hace indispensable conocer a detalle las características y propiedades

de los componentes que lo conforman, ya que tanto la resistencia y la durabilidad de

este depende de las propiedades físicas y químicas que estos componentes tengan, en

especial la de los agregados. Pero esto por lo general se encuentran con problemas al

momento de emplear la pasta de concreto, y esto se debe a la poca verificación que se

hacen a las propiedades de los agregados que utilizan, esto genera perturbaciones en

las características que se esperan del concreto.

La masa unitaria de un agregado es la masa del agregado necesario para llenar un

volumen definido, este, ocupado por las partículas sólidas del agregado y por los

vacíos que quedan entre las partículas. La masa unitaria suelta es aquella que se

encuentra en estado suelto, y como se encuentra en este estado el volumen de vacío es

mayor porque quedan mayor espacios entre partículas y por tanto su masa unitaria

es menor; en cambio la masa unitaria compacta es aquella donde se determina un

grado de acomodamiento de las partículas del agregado cuando se somete al proceso

de compactación, puesto que con esto se mejora el acomodamiento de las partículas

y aumenta su masa unitaria; esta propiedad es necesaria conocerla para obtener las

proporciones adecuadas en el diseño de mezclas.

En el siguiente informe de laboratorio se analizan estas propiedades utilizando el procedimiento de compactación.

OBJETIVOS

Objetivos generales

Determinar la masa unitaria suelta y compacta de las muestras de

agregado grueso y fino que fueron llevadas para la práctica.

Objetivos específicos

Conocer los valores de las masas unitarias de las muestras de agregados.

Analizar los datos obtenidos en los ensayos y comparar con los

establecidos en la norma.

Observar la compactibilidad de cada agregado atreves de la diferencia

de masa unitaria antes de compactar y después de compactar.

JUSTIFICACION

La determinación de la masa unitaria suelta y compacta de los agregados ensayados en laboratorio son de vital importancia porque permiten conocer el comportamiento de estos a la hora de usarlos en concretos, debido que estos poseen volúmenes de vacíos y en relación con la masa unitaria suelta y la masa unitaria compacta se logra saber cuánto más material se necesita para llenar los espacios vacíos, puesto que en la masa unitaria suelta predominan los vacíos entre las partículas.

En este mismo sentido para una elaboración de un diseño de mezcla es indispensable conocer el contenido de aire, debido a que a mayor contenido de aire menor será la resistencia del concreto y de acuerdo a esto es la razón por la que se necesita conocer las masas unitarias. Lo anterior permite al ingeniero civil prever el comportamiento, resistencia y durabilidad de cualquier obra civil.

EQUIPOS Y MATERIALES

Para el ensayo de masa unitaria suelta y compactada de una muestra de grava y arena se utilizaron los siguientes materiales y equipos

Muestra gruesa y fina. Muestra de arena y grava para ensayar (figura 1)

Figura 1: muestras gruesa y fina

Molde cilíndrico. Utilizado para alojar la masa de material y así obtener

un volumen específico de esta (figura 2)

Figura 2: molde cilíndrico

Vernier. Utilizado para obtener las dimensiones precisa de cualquier

objetó de dimensiones regulares (figura 3)

Figura 3: vernier

Balanza (1g de sensibilidad). balanza de sensibilidad de 1gr, utilizada para obtener el valor de la masa de los distintos materiales. (figura 4)

Figura 4: balanza de precisión

Cinta métrica. Utiliza para determinar las dimensiones del cilindro

utilizado en el ensayo (figura 5)

Figura 5: cinta métrica

Varilla. Utiliza para compactar cada una de las muestras (figura 6)

Figura 6: varilla

PROCEDIMIENTO

En primer lugar se tomó una muestra de agregado grueso o grava y una de agregado

fino o arena, luego con la ayuda del vernier se toman las dimensiones del molde y

luego este se lleva a la balanza y se pesa. Después para realizar el procedimiento del

estado suelto se tomó la muestra y se procedió a echarla en el molde, dejándola caer

de una altura de aproximadamente 10cm desde la parte superior del molde, ya

estando lleno se pesó nuevamente el molde lleno con la muestra, este procedimiento

se realizó tres veces para la muestra de arena y para la muestra de grava.

Para la segunda parte se realizó el procedimiento del estado compactado; en este

procedimiento se hecho una primera capa de la muestra aproximadamente a un

tercio de la altura total del molde, luego se realizó la compactación producida por los

25 golpes de una barra, ya con esto se procedió a verter una segunda capa a dos

tercios de la altura del molde aproximadamente y se realizó el proceso de

compactación la cual es producida por los 25 golpes de la barra y una tercera capa la

cual se llena hasta la parte superior del molde, y se compacta de igual forma que las

dos capas anteriores, luego se lleva a la balanza y se pesa; este procedimiento se

realizó tres veces para cada una de las muestras (arena y grava).

RESULTADOS

Los datos que se muestran en la tabla #1 son los obtenidos en el laboratorio del

agregado grueso (grava); y los datos que se muestran en la tabla #2 son los obtenidos

en el laboratorio del agregado fino (arena).

GRAVA SUELTA GRAVA COMPACTADA

DESCRIPCIONES MEDIDAS DESCRIPCIONES MEDIDASDiámetro del molde (cm) 15,24 Diámetro del molde (cm) 10

Altura del molde (cm) 16,5 Altura del molde (cm) 20

Masa molde vacío (Kg) 6,206 Masa molde vacío (Kg) 7,586Masa del molde + muestra suelta (Kg) 10,184 Masa del molde + muestra suelta (Kg) 9,902Masa del molde + muestra suelta (Kg) 10,118 Masa del molde + muestra suelta (Kg) 9,898Masa del molde + muestra suelta (Kg) 10,202 Masa del molde + muestra suelta

(Kg)9,918

ARENA SUELTA ARENA COMPACTADA

DESCRIPCIONES MEDIDAS

DESCRIPCIONES MEDIDAS

Diámetro del molde (cm) 10 Diámetro del molde (cm) 10

Altura del molde (cm) 20 Altura del molde (cm) 20

Masa molde vacío (Kg) 7,586 Masa molde vacío (Kg) 7,586

Masa del molde + muestra suelta (Kg) 10,052 Masa del molde + muestra suelta (Kg)

10,268

Masa del molde + muestra suelta (Kg) 10,078 Masa del molde + muestra suelta (Kg)

10,272

Masa del molde + muestra suelta (Kg)

10,072 Masa del molde + muestra suelta (Kg)

10,276

Entonces se tiene que la masa unitaria es la relación entre el peso de la muestra y el

volumen del molde.

Tabla #1. Datos del agregado grueso

Tabla #2. Datos del agregado fino

D=mV

PARA EL AGREGADO GRUESO (GRAVA).

Masa Unitaria Suelta (Ds).

Ds=masa total sueltaV

V= π D2h4

=π × (0,1524m)2×(0,165m)

4

V=0,01203937m3

promediode (Masa delmolde+msuelta¿ )=∑ (Masa delmolde+muestra suelta)¿ ( pruebas )

promedio de (Masa delmolde+msuelta¿ )=10,184Kg+10,118 Kg+10,202Kg3

promediode (Masa delmolde+msuelta¿ )=10,168Kg

masa total suelta=promedio de (Masadelmolde+msuelta¿ )−ma samolde vacio

masa total suelta=10,168Kg−6,206Kg=3,962Kg

Ds= 3,962Kg

0,01203937m3

Ds=329,087Kg /m3

Masa Unitaria Compactada (Dc).

Dc(masaunitaria compactada)=masa totalcompactadaV

V= π D2h4

=π × (0,10m )2×(0,20m)

4

V=0,00628319m3

promediode (Mmol+mcompactada¿ )=∑ (Masa delmold+muestracompactada )¿ (pruebas )

promedio de (M delmold+mcompactada¿ )=9,902Kg+9,898Kg+9,918Kg3

promediode (Masa delmolde+mcompactada¿ )=9,906Kg

masa total compactada=promedio de (Mmold+mcompactada¿ )−masamolde

masa total suelta=9,906Kg−7,586Kg=2,32Kg

Dc= 2,32Kg

0,00628319m3

Dc=369,239Kg /m3

% deaumento demasaunitaria=(DcDs−1)×100=( 369,239Kg /m3329,087Kg /m3−1)×100

% deaumento demasaunitaria=12,2%

GRAVA SUELTA GRAVA COMPACTADA

DESCRIPCIONES MEDIDAS DESCRIPCIONES MEDIDAS

Masa del molde + muestra suelta PROMEDIO (Kg)

10,168Masa del molde + muestra

suelta PROMEDIO (Kg)9,906

Volumen del molde(cm3) 0,01203937 Volumen del molde(cm3) 0,00628319

Masa Total Suelta (Kg) 3,962 Masa Total Suelta (Kg) 2,32

MASA UNITARIA SUELTA (Kg/m3)

329,087MASA UNITARIA

COMPACTADA (Kg/cm3)

369,239

% DE AUMENTO DE MASA UNITARIA 12,2 %

Tabla#3: %aumento en grava

PARA EL AGREGADO FINO (ARENA).

Masa Unitaria Suelta (Ds).

Ds=masa total sueltaV

V= π D2h4

=π × (0,10m )2×(0,20m)

4

V=0,00628319m3

promedio de (Masa delmolde+msuelta¿ )=∑ (Masa delmolde+muestra suelta)¿ ( pruebas )

promedio de (Masa delmolde+msuelta¿ )=10,052Kg+10,078Kg+10,072Kg3

promedio de (Masa delmolde+msuelta¿ )=10,067Kg

masa total suelta=promediod e (Masa delmolde+msuelta¿ )−masamolde vacio

masa total suelta=10,067Kg−7,586Kg=2,481Kg

Ds= 2,481Kg

0,00628319m3

Ds=3 94,9165Kg /m3

Masa Unitaria Compactada (Dc).

Dc(masaunitaria compactada)=masa totalcompactadaV

V= π D2h4

=π × (0,10m )2×(0,20m)

4

V=0,00628319m3

promediode (Mmol+mcompactada¿ )=∑ (Masa delmold+muestracompactada )¿ (pruebas )

promedio de (M delmold+mcompactada¿ )=10,268Kg+10,272Kg+10,276Kg3

promedio de (Masa delmolde+mcompactada¿ )=10,272Kg

masa total compactada=promedio de (Mmold+mcompactada¿ )−masamolde

masa total suelta=10,272Kg−7,586Kg=2,686Kg

Dc= 2,686Kg

0,00628319m3

Dc=427,4902Kg /m3

.

% deaumento demasaunitaria=(DcDs−1)×100=( 427,490Kg /m3394,916Kg /m3−1)×100

% deaumento demasaunitaria=8,25%

ARENA SUELTA ARENA COMPACTADA

DESCRIPCIONES MEDIDAS DESCRIPCIONES MEDIDAS

Masa del molde + muestra suelta PROMEDIO (Kg)

10,067Masa del molde + muestra

suelta PROMEDIO (Kg)10,272

Vol. del molde(m^3) 0,006 Vol. del molde(cm^3) 0,006

Masa Total Suelta (Kg) 2,481 Masa Total Suelta (Kg) 2,686

MASA UNITARIA SUELTA (Kg/cm3)

394,9164654587MASA UNITARIA

COMPACTADA (Kg/cm3)

427,4901771448

% DE AUMENTO DE MASA UNITARIA 8,25 %

ANALISIS DE LOS RESULTADOS

Tabla#3: %aumento en arena

Luego de realizar la experiencia en el laboratorio y de realizar los cálculos con los

datos obtenidos se puede hacer el siguiente análisis.

La masa unitaria de una muestra se puede obtener para dos estados de esta, cuando

está en estado suelto y cuando esta compactado, así pues, para el agregado grueso

(grava) se obtuvo un valor de masa unitaria suelta de 329,087 Kg/m³ y de masa

unitaria compactada 369,239kg/m³; en relación al agregado fino, el valor de la masa

unitaria suelta 394,9165 Kg/m³ y el valor de la masa unitaria compactada es

427,4902kg/m³, de lo dicho, se observa que el valor de masas unitarias compactadas

son mayores que los valores de masas unitarias sueltas, lo cual, se debe a la acción de

la energía de compactación, ya que en este proceso las partículas de los sólidos se

acomodan y los espacios entre partículas se hacen menor, esto incide de manera

directa en la cantidad de masa que entra en un volumen específico, y se nota con los

resultados que para el agregado grueso (grava) se tiene un aumento de relación en la

masa unitaria del 12,2 % y en el agregado fino (arena) esta relación fue del 8,25 %, lo

cual quiere decir que las gravas al poseer partículas más grandes tienen mayor

espacios entre partículas y cuando se compacta estos vacíos se reducen más que en el

agregado fino.

.

CONCLUSION

De la práctica en el laboratorio se puede concluir que el valor de masa unitaria

compactada es mayor a la de masa unitaria suelto; también que por medio del

proceso de compactación se mejora la propiedad de masa unitaria y la capacidad de

estos a soportar esfuerzos de los agregados, ósea que, la masa unitaria es

directamente proporcional al grado de compactación.

También se observó que el re acodamiento de las partículas de agregado grueso

después del proceso de compactación aumenta en mayor porcentaje la masa unitaria

que en agregado finos debido a la mayor cantidad de vacíos presente en la muestra de

agregado grueso

Para el diseño de mezcla es indispensable conocer la masa unitaria de los agregados,

ya que con este valor se puede estimar la cantidad de agregados que es adecuada para

cierto tipo mezcla de mortero o concreto.

BIBLIOGRAFÍA

CONCRETO. Serie de Conocimientos Básicos. Revista N°1. ASOCRETO. Instituto Colombiano de Productores de Cemento.

MANUAL DEL INGENIERO CIVIL. Tomo I. Mac Graw Hill: México. sección 5-6.

ARANGO V., Antonio. Mecánica de Suelos. Universidad Nacional de Colombia. Seccional Medellín. Cap. 3. p. 40 – 50.

TECNOLOGIA DEL CONCRETO Y DEL MORTERO. Diego Sánchez De Guzmán

Anexos

Llenado de cilindro de la primera capa de agregado fino

Primera capa de compactación de agregado grueso

Cilindro de compactación