ENSAYO N° 8 INTRODUCCIÓN Para un buen diseño de hormigón es sustancial encontrar la mezcla o una determinada proporción de agregados agregados finos y agregados gruesos, la cual nos permitirá tener la densidad máxima y con ella determinar la densidad óptima, teniendo en cuenta que a la palabra densidad entendemos como masa unitaria compactada (MUC) a través del método de varillado.
1. TEMA DENSIDAD ÓPTIMA DE UNA MEZCLA DE AGREGADOS
“
”
2. OBJETIVOS
Determinar la densidad óptima de una mezcla de agregados finos y grueso
Graficar y diferenciar diferencia r la densidad óptima y la densidad máxima
3. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 3.1 Densidad aparente: considera el volumen de los agregados, el volumen de los huecos entre los agregados y el volumen de los poros accesibles e inaccesibles. 3.2 Densidad máxima: se refiere a la mezcla del agregado grueso y agregado fino para determinar la máxima densidad; consiste en determinar el porcentaje de agregado grueso y el complementario de agregado fino para que esta mezcla adquiera una máxima masa unitaria, produciendo la menor cantidad de vacíos a ser ocupados por una mínima cantidad de pasta. 3.3 Densidad Óptima: Es algo menor que la densidad máxima, la misma que se obtiene disminuyendo un 4% del porcentaje de agregados finos y por lo tanto un aumento en el mismo porcentaje de agregados gruesos, de tal manera que se obtenga una cantidad mayor de vacíos la misma que posteriormente será llenada por pasta de cemento y agua.
1
Al hablar de densidad óptima jugamos con la economía ya que es encontrar una dosificación que tenga el menor porcentaje de vacíos. La densidad óptima da muy buenos resultados a pesar de que no haya una norma específica para esta práctica; sin embargo la densidad óptima es de gran importancia para la determinación de dosificaciones para el diseño de hormigones de buena calidad.
4. EQUIPOS E INSTRUMENTAL
Horno: De tamaño suficiente, capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 ºC ± 5 ºC. Balanza: Con una precisión de por lo menos 0,1% de la carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso para este método de ensayo. Cuarteador mecánico para árido grueso Recipientes: Bandejas para toma de muestras y una bandeja grande para mezcla de los agregados 2 Palas y chucharon Varilla de compactación: Debe ser una varilla recta, lisa, de acero, de 16 mm de diámetro y aproximadamente 600 mm de longitud, teniendo el extremo de compactación o los dos extremos redondeados con punta semiesférica, cuyo diámetro es de 16 mm. Molde: Recipiente cilíndrico con capacidad para 14 litros, de metal, preferiblemente provisto de asas. Impermeable, con la parte superior y el fondo, rectos y uniformes. Suficientemente rígido para mantener su forma bajo condiciones agresivas de uso. Placa de vidrio: De al menos 6 mm de espesor y por lo menos 25 mm mayor que el diámetro del molde a ser calibrado. Termómetro: Con un rango de al menos entre 10 °C y 32 °C y que permita una lectura de por lo menos 0,5 °C.
4.1 Material empleado
30000gr de agregado grueso 30000gr de agregado fino
2
5. ESQUEMA
FIGURA 1: Esquema, materiales empleados en el presente ensayo Elaborado por: Edison G. Tierra
6. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Preparación de muestra de ensayo Obtener la muestra de campo, de acuerdo con la NTE INEN 695 y reducirla hasta el tamaño de muestra adecuado, de acuerdo con la NTE INEN 2.566. La muestra reducida secarla al horno a 110 °C ± 5 °C hasta obtener masa prácticamente constante.
a. Cuartear el agregado grueso b. Escoger un recipiente para cada tipo de agregado 3
c. Determinar la masa para cada recipiente d. Llenar el recipiente cilíndrico con la mezcla de 100% de árido grueso y con 0% de árido fino; en forma compactada a 25 golpes cada tercio. e. Enrazar la superficie del recipiente con la varilla de compactación f. Determinar la masa del recipiente más la mezcla. g. Entre dos personas verter la mezcla compactada del recipiente sobre la bandeja grande para mezclar el material completamente volteando toda la muestra más de tres veces cada uno. h. Repetir los pasos d, e, f, g, para los valores procedentes de la relación entre porcentajes de agregado grueso y agregado fino, la cual se ilustran en la tabla 3?? i.
Calcular el volumen del recipiente cilíndrico
j.
Calcular y tabular la masa de la mezcla.
k. Finalmente calculamos la densidad aparente de la mezcla.
7. CALCULOS 7.1 Cálculo tipo para llenar la tabla de densidad aparente de las dosificaciones específicas Ejemplo: 80% Árido grueso y 20% Árido fino
Para encontrar la masa del agregado fino realizamos una regla de tres: 80% → 30000 gr 20% → X (Masa del A. fino) X= 7500 gr
Masa del agregado fino a añadir: A los 7500gr le restamos la masa del agregado fino de la mezcla 90% Árido grueso y 10% Árido fino, 3333,33 gr. 7500 gr - 3333,33 gr = 4166,67gr
4
Masa de la mezcla: Masa recipiente más mezcla – Masa del recipiente 33550 gr – 8000 gr = 25550 gr
7.2 Cálculo de volumen del molde para agregado grueso
Donde: Masa placa de vidrio, gr T ( masa del molde, gr) Temperatura del agua, °C W (Masa del agua, placa de vidrio y molde en gr.) M (Masa de la placa de vidrio más molde, gr) D (Densidad del agua para la temperatura de medición, gr/cm³) Tabla 1: Datos para la calibración del molde de agregado grueso Elaborado por: Edison G. Tierra
7.3 Cálculo densidad aparente
Donde: : Densidad aparente en g/cm³ G: Masa del árido grueso más el molde, gr T: Masa del molde, gr V volumen del molde cm³
5
2545 8100 18.8 24850 10645 0.99812
8. TABULACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS 8100 24850 0.99812 14231.75 29750
Masa del recipiente (gr) Masa del recipiente calibrado mas agua (gr) Densidad del agua a 18,8° (gr/cm³) Volumen del recipiente (cm³) Masa del recipiente más 100% A. grueso (gr)
Tabla 2: Datos para la calibración del molde de agregado grueso Elaborado por: Edison G. Tierra
DENSIDAD ÓPTIMA DE LOS AGREGADOS MEZCLA (%)
MASA (gr)
Masa rec + mezcla (gr)
Masa mezcla (gr)
Densidad aparente (g/cm³)
A. Grueso
A. Fino
A. Grueso
A. Fino
A. Fino a añadir (gr)
100
0
30000.00
0.00
0.00
29750.00
21650.00
1.52
90
10
30000.00
3333.33
3333.33
31650.00
23550.00
1.65
80
20
30000.00
7500.00
4166.67
33550.00
25450.00
1.79
70
30
30000.00
12875.14
5357.14
35100.00
27000.00
1.90
60
40
30000.00
20000.00
7142.86
36450.00
28350.00
1.99
50
50
30000.00
30000.00
10000.00
36050.00
27950.00
1.96
Densidad máxima Densidad óptima
1.99 g/cm³ 1.97 g/cm³
Proporción: 40% / 60% Proporción: 36% / 64%
Tabla 3: Resultados densidad máxima y óptima de los agregados Elaborado por: Edison G. Tierra 6
9. CUESTIONARIO ¿Influirá el contenido de humedad en la densidad óptima? Si influye en los resultados, por ello se debe tomar en cuenta la humedad de los agregados, con el objeto de hacer la corrección por humedad, pues las cantidades de los materiales en el diseño corresponden a materiales secos, saturados y superficialmente secos.
10. CONCLUSIONES
La proporción óptima es de 36% de agregado fino y de 64% de agregado grueso lo que nos da una densidad óptima de 1.97 gr/cm ³. La densidad óptima es la más recomendada en el diseño de hormigones, puesto que al dejar una mayor cantidad de vacíos entre agregados que posteriormente será llenada de pasta (cemento – agua), le dará al hormigón mayor trabajabilidad, cohesión y resistencia. Una óptima relación los agregados grueso y finos proporciona una masa unitaria máxima, obteniendo así una porosidad mínima y por consiguiente una menor cuantía de cemento. Cuando se hace un diseño, es indispensable efectuar una mezcla de prueba para verificar que los materiales respondan adecuadamente o hacer las correcciones que sean necesarias.
11. RECOMENDACIÓNES
A lo que se realice el procedimiento para la masa unitaria compactada se deberá tener mucho cuidado al momento de dar los 25 golpes para que la varilla normada no pase o afecte a la capa anterior. Se recomienda utilizar mascarillas para evitar afectaciones a la garganta por el polvo generado al mezclar los áridos.
12. BIBLIOGRAFÍA
Norma Técnica Ecuatoriana INEN 858:2010, Inicio. Fecha de Consulta: 13 de mayo de 2014. Disponible en: http://www.normalizacion.gob.ec/ American Society for Testing and Materials, Norma ASTM C 29 – 0 9, Inicio. Fecha de Consulta: 13 de mayo de 2014. Disponible en: http://www.astm.org/FAQ/indexspanish.html.
7
13. ANEXOS
TABLA 4. Densidad del agua Fuente: NTE INEN 858:2010
FIGURA 2. Esquema ensayo, densidad óptima en una mezcla de agregados Elaborado por: Edison G Tierra 8
}
9
