PESO ESPECÍFICO Y ABSORCION DE AGREGADOS FINOS Y GRUESOS INTRODUCCIÓN. Una de las propiedades físicas de los agregados es el PESO ESPECÍFICO. AL realizar este laboratorio podemos decir que de acuerdo a los tipos de agregados encontraremos partículas que tienen poros saturables como no saludables que dependiendo de su permeabilidad pueden estar vacíos parcialmente saturados o totalmente llenos de agua, generando así una serie de estados de humedad y peso específico. Sabiendo lo que más interesa en el diseño de mezcla es el peso específico aparente de los agregados. Este factor es importante para el diseño de mezcla porque con él podemos determinar la cantidad de agregado requerido para un volumen unitario de concreto. OBJETIVOS. Objetivos Generales.
Determinar el peso específico y la absorción de los agregados (finos y gruesos) a partir del humedecimiento de los agregados en un tiempo determinado.
Objetivos Específico.
Calcular el peso específico y absorción de una cierta muestra de agregado (fino y grueso) para saber si cumple los requerimientos para la elaboración del diseño de mezcla.
Establecer el tipo de agregado (fino y grueso) para la elaboración de un buen diseño de mezcla.
Conocer la importancia y cómo influye el peso específico y absorción que tienen los agregados en una mezcla de concreto.
MATERIAL Y EQUIPOS. Balanzas. De acuerdo a la ASTM C136 las balanzas a usar tendrán una legibilidad y una exactitud como sigue:
Agregado fino. Legible al 0.1 gr y una precisión de 0.1 gr o 0.1% de la carga de prueba, para cualquier punto que en el rango de uso, el que sea mayor.
Agregado grueso. Legible y precisa a 0.5 gr o 0.1% de la carga de prueba para cualquier punto en el rango de uso, el que sea mayor.
Tamiz Nº 4 y Nº 100.
Molde cónico. Debe ser de forma tronco cónico con las medidas siguientes: 40 mm de diámetro en la base superior, 90 mm de diámetro en la inferior y 75 mm de altura. Pisón Metálico. Debe tener un peso de 340 g y una sección plana de 25 mm de diámetro.
Horno. De tamaño apropiado capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 ± 5ºC (230 ± 9ºF)
Probeta Probeta con capacidad de 500ml
Cesta con malla de alambre
Con abertura correspondiente al tamiz N°6 o abertura menor, también se puede utilizar un recipiente de igual ancho y altura con capacidad de 4L a 7L para tamaños máximos nominales de
1
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pulg. o menores. El cesto deberá ser construido de tal
forma de prevenir el aire atrapado cuando esté sumergido.
Dinamómetro. El dinamómetro es un instrumento utilizado para medir fuerzas o para pesar objetos.
Otros Equipos y adicionales.
Pala de Mano: Una pala o cucharón de suficiente capacidad para llenar el recipiente con el agregado.
Recipiente. Se utiliza para depositar como también introducir la muestra en el horno, pueden ser las bandejas y las taras, y una tina que se pueda llenar con agua. Escobilla de acero, comba con cabeza de goma, escobilla y pipeta.
BASE TEÓRICA. El peso específico es una propiedad física de los agregados y está definida por la relación entre el peso y el volumen de una masa determinada, lo que significa que depende directamente de las características del grano de agregado. Como generalmente las partículas de agregado tienen poros tanto saturables como no saturables, dependiendo de su permeabilidad interna pueden estar vacíos, parcialmente saturados o totalmente llenos de agua se genera una serie de estados de humedad a los que corresponde idéntico número de tipos de peso específico, descritos en las Normas Técnicas Peruanas 400.021 y 400.022; la que más interesa en el campo de la tecnología del concreto y específicamente en el diseño de mezclas es la peso específico aparente que se define como la relación que existe entre el peso del material y el volumen que ocupan las partículas de ese material incluidos todos los poros (saturables y no saturables). Este factor es importante para el diseño de mezclas porque con él se determina la cantidad de agregado requerido para un volumen unitario de concreto, debido a que los poros interiores de las partículas de agregado van a ocupar un volumen dentro de la masa de concreto y además porque el agua se aloja dentro de los poros saturables. El valor de la peso específico de la roca madre varía entre 2.48 y 2.8 kg/cm³. El procedimiento para determinarla está se encuentra en la NTP 400.021 para los agregados gruesos y la NTP 400.022 para los agregados finos. Existen tres tipos de peso específico las cuales están basadas en la relación entre la masa (en el aire) y el volumen del material; a saber:
Peso Específico de masa. Es la relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado, incluyendo los poros no saturables, y la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a temperatura establecida.
Peso Específico Aparente. La relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado, incluyendo sus poros saturables y no saturables, (pero sin incluir los vacíos entre las partículas) y la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida.
Peso Específico de Masa Saturada con Superficie Seca (SSS). La relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado, incluyendo la masa del agua dentro de los poros saturables, (después de la inmersión en agua durante aproximadamente 24 horas), pero sin incluir los vacíos entre las partículas, comparado con la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida.
El peso específico aparente es la característica usada generalmente para el cálculo del volumen ocupado por el agregado en diferentes tipos de mezclas, incluyendo el concreto de cemento Portland, el concreto bituminoso, y otras mezclas que son proporcionadas o analizadas sobre la base de un volumen absoluto. El peso específico aparente es también usado en el cálculo de los vacíos en el agregado en la NTP. El peso específico aparente (SSS) se usa si el agregado está húmedo, es decir, si se ha satisfecho su absorción. Inversamente, el peso específico nominal (seco al horno) se usa para cálculos cuando el agregado está seco o se asume que está seco. El peso específico nominal concierne al peso específico relativo del material sólido sin incluir los poros saturables de las partículas constituyentes.
Absorción. Es la cantidad de agua absorbida por el agregado después de ser sumergido 24 horas en esta, se expresa como porcentaje del peso seco. El agregado se considera “seco” cuando éste ha sido mantenido a una temperatura de 110°C por tiempo suficiente para remover toda el agua sin combinar.
La capacidad de absorción se determina por medio de los procedimientos descritos en la Norma Técnica Peruana 400.021, para agregados gruesos, y la Norma Técnica Peruana 400.022, para los agregados finos. Básicamente consiste en sumergir la muestra durante 24 horas luego de lo cual se saca y se lleva a la condición de peso específico aparente (SSS); obtenida esta condición, se pesa e inmediatamente se seca en un horno y la diferencia de pesos, expresado como un porcentaje de peso de la muestra seca, es la capacidad de absorción.
AGREGADO GRUESO. Peso Específico Aparente. Pea = A / (A – C) Donde
A: Peso de la muestra seca en el aire (gr.)
B: Peso de la muestra saturada superficialmente seca en el aire (gr.)
C: Peso en el agua de la muestra saturada (gr.)
Peso Específico Aparente (saturada y superficialmente seca).
PeSSS = B / (B – C) Peso Específico de Masa. Pem = A / (B – C) ABSORCIÓN Ab (%) = ((B – A) / A) * 100
AGREGADO FINO. Peso Específico Aparente. Pea = Wo / ((V - Va) - (500 – Wo)) Donde
Pem: Peso específico de masa (gr.)
Wo:
Peso en el aire de la muestra seca al horno (gr.)
V:
Volumen del frasco ( cm
Va:
Volumen de agua añadida al frasco ( cm
3
) 3
)
Peso Específico Aparente (saturada y superficialmente seca). P = 500 / (V – Va) Peso Específico de Masa. P = Wo / (V – Va) ABSORCIÓN Ab (%) = ((500 – Wo) / Wo) * 100 MUESTREO. Las muestras para el ensayo se obtendrán por medio de cuarteo manual o mecánico, dichos criterios están establecidos en la Norma Técnica Peruana 400.010. El agregado debe estar completamente mezclado antes de cuartearlo y tener la suficiente humedad para evitar la segregación y la pérdida de finos. La muestra para el ensayo debe tener la masa seca aproximada y consistir en una fracción completa de la operación de cuarteo. No está permitido seleccionar la muestra con una masa exacta determinada. Agregado fino.
El agregado fino será arena natural. Sus partículas serán limpias, de perfil preferentemente angular, duro, compactas y resistentes. El agregado fino deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partículas escamosas o blandas, exquisitos, pizarras, álcalis, materia orgánica, sales u otras sustancias perjudiciales Se recomienda que las sustancias dañinas no excedan los porcentajes máximos siguientes: 1. Partículas deleznables: 3% 2. Material más fino que la malla #200: 5% Agregado grueso. Las partículas deben estar libres de tierra, polvo, limo, humus, escamas, materia orgánica, sales u otras sustancias dañinas. El agregado grueso deberá estar conformado por partículas limpias, de perfil preferentemente angular o semi-angular, duras, compactas, resistentes, y de textura preferentemente rugosa. Se recomienda que las sustancias dañinas no excedan los porcentajes máximos siguientes: 1. Partículas deleznables: 5% 2. Material más fino que la malla #200: 1% 3. Carbón y lignito: 0.5%
PROCEDIMIENTO. 1. Se procede a cuartear la muestra y coger de una sola diagonal nuestras muestras. 2. Esa muestra seleccionada se zarandea con la malla Nº04 y lo retenido (según la norma ASTM) corresponde al agregado grueso, para el agregado fino se utiliza el Nº100, así para obtener el adecuado en ambos casos que se utilizará para el ensayo. 3. Ahora tomamos una muestra, el cual se procede a lavarla hasta que el agua alcance una transparencia (lo que indica que se elimina la suciedad contenida) y luego se deja sumergida en agua durante 24 horas.
4. Apisonar la muestra con 25 golpes de afuera hacia adentro hasta que quede saturada superficialmente seca (SSS), para el caso del agregado fino, para el agregado grueso se procederá a secar con una franela cada partícula. 5. Pesar tres muestras de 500gr. cada una en una balanza, el agregado fino; y pesar tres muestras de 3000gr. cada una, de agregado grueso. 6. Vaciar la muestra de 500g en una probeta que contenga 500 ml de agua para luego medir el volumen de la masa saturado superficialmente seco. 7. Eliminar el agua de la muestra para luego someterlo al horno por 24 horas a una temperatura de 110 ± 5ºC (230 ± 9ºF) para obtener una masa completamente seca, el cual será pesado posteriormente. 8. La muestra del agregado grueso que quede saturada superficialmente seca (SSS), se hecha a la cesta de alambre, se toma el peso de la muestra sumergida. 9. La muestra sumergida se somete al horno por 24 horas a una temperatura de 110 ± 5ºC (230 ± 9ºF) para obtener una masa completamente seca, el cual será pesado posteriormente. DATOS Y RESULTADOS. Peso específico. PESO ESPECÍFICO - AGREGADO GRUESO UND
M-1
M-2
M-3
gr. gr. gr.
2895 3000 1750
2915
2909
3000
3000
1630
1760
PESO ESPECÍFICO
gr/cm3
2.32
2.13
2.35
PROMEDIO DE MUESTRAS
gr/cm3
PMSH PSSS PSSS SUMERGIDO
2.263
PESO ESPECÍFICO - AGREGADO FINO UND
PSSS PMSH
M-1
M-2
M-3
gr.
500
500
500
gr.
484.1
482.2
484.2
VOLUMEN DESPLAZADO
cm3
192
189
190
PESO ESPECÍFICO
gr/cm3
2.52
2.55
2.55
PROMEDIO DE MUESTRAS
gr/cm3
2.540
Absorción. ABSORCIÓN (Ab%) - AGREGADO GRUESO UND
M-1
M-2
M-3
PSSS PMSH
gr.
3000
3000
3000
gr.
2895
2915
2909
CONTENIDO DE HUMEDAD
%
3.63%
2.92%
3.13%
AbPROMEDIO
%
3.224%
ABSORCIÓN (Ab%) - AGREGADO FINO UND
M-1
M-2
M-3
gr.
500
500
500
gr.
484.1
482.2
484.2
CONTENIDO DE HUMEDAD
%
3.28%
3.69%
3.26%
AbPROMEDIO
%
PSSS PMSH
3.413%
CONTENIDO DE HUMEDAD DE AGREGADOS FINOS Y GRUESOS INTRODUCCIÓN. En los agregados existen poros, los cuales se encuentran en la intemperie y pueden estar llenos de agua, estos poseen un grado de humedad, la cual es de gran importancia ya que con él podríamos saber si nos aporta agua a la mezcla. En nuestro laboratorio utilizaremos agregados que están parcialmente secos para la determinación del contenido de humedad total de los agregados. Este método consiste en someter una muestra de agregado a un proceso de secado y comparar su masa antes y después de usar este método para determinar su porcentaje de humedad total. OBJETIVOS. Objetivo general.
Establecer el método de ensayo para determinar el porcentaje de humedad total evaporable de una muestra de agregado por medio del secado.
Objetivos específicos:
Determinar el contenido de humedad total para asegurar la calidad y uniformidad dadas de los agregados.
Conocer el uso del calor como medio más apropiado para hacer la extracción de humedad de los agregados.
Saber sobre la relación que existe entre la humedad total, la humedad superficial y la absorción.
MATERIALES Y EQUIPOS Horno de secado. Fuente de calor capaz de mantener a una temperatura de 110 ° C, para nuestro ensayo de laboratorio se requirió una temperatura de 105°C durante 24h.
Balanza. Una balanza o báscula con precisión dentro del 0.1% de la carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso, graduada como mínimo a 0,05 kg.
Recipientes. Se utiliza para introducir la muestra en el horno.
BASE TEÓRICA. Los agregados pueden tener algún grado de humedad lo cual está directamente relacionado con la porosidad de las partículas. La porosidad depende a su vez del tamaño de los poros, su permeabilidad y la cantidad o volumen total de poros. Las partículas de agregado pueden pasar por cuatro estados, los cuales se describen a continuación:
Totalmente seco. Se logra mediante un secado al horno a 110°C hasta que los agregados tengan un peso constante. (generalmente 24 horas). Parcialmente seco. Se logra mediante exposición al aire libre. Saturado y Superficialmente seco. En un estado límite en el que los agregados tienen todos sus poros llenos de agua pero superficialmente se encuentran secos. Este estado sólo se logra en el laboratorio. Totalmente Húmedo. Todos los agregados están llenos de agua y además existe agua libre superficial.
El contenido de humedad en los agregados se puede calcular mediante la utilización de la siguiente fórmula: AGREGADO GRUESO Y AGREGADO FINO P= [(W – D) / D] * 100 Donde: P: es el contenido de humedad [%] W: es la masa inicial de la muestra [g] D: es la masa de la muestra seca [g]
PROCEDIMIENTO.
1. Se determinó la masa de la muestra con una precisión del 0.1% (500g). 2. Se secó la muestra en el recipiente, teniendo cuidado de evitar la pérdida de ninguna partícula. Un secado muy rápido puede causar que exploten algunas partículas resultando en pérdidas de partículas. Usar un horno de temperatura controlada. 3. La muestra estará suficientemente seca cuando la aplicación de calor adicional cause pm pueda causar menos de 0.1% de pérdida adicional de masa. 4. Se determinó la muestra seca con una aproximación de 0.1% después que se haya secado y enfriado lo suficiente. 5. En la muestra se obtuvo de agregado fino un 7.40% de humedad promedio y en el agregado grueso un 3.02% de humedad promedio
DATOS Y RESULTADOS. Contenido de humedad. CONTENIDO DE HUMEDAD (W%) - AGREGADO GRUESO UND
PMN PMSH
M-1
M-2
M-3
gr.
500
500
500
gr.
481.9
486.5
487.6
% %
3.76%
2.77%
2.54%
UND
M-1
M-2
M-3
gr.
500
500
500
gr.
466.2
465.2
465.2
CONTENIDO DE HUMEDAD
%
7.25%
7.48%
7.48%
WPROMEDIO
%
CONTENIDO DE HUMEDAD
WPROMEDIO
3.025%
CONTENIDO DE HUMEDAD (W%) - AGREGADO FINO
PMN PMSH
7.404%
CONCLUSIONES
Se considera que una buena granulometría es aquella que está constituida por partículas de todos los tamaños, de tal manera que los vacíos dejados por las de mayor tamaño sean ocupados por otras de menor tamaño y así sucesivamente. El tamaño máximo nominal obtenido fue de 1" que es el tamaño promedio de las partículas de Agregado. En el Agregado Fino se observó que hay gran variedad de tamaños; ya que si tenemos arenas muy finas se obtienen mezclas segregadas y costosas mientras que con arenas gruesas mezclas ásperas; por esto se debe evitar la utilización de cualquiera de los dos extremos. Las curvas granulométricas dadas en nuestro laboratorio tienden a semejarse a las curvas granulométricas recomendadas por la Norma Técnica Peruana 400.037, la cual establece unos límites para los agregados tanto fino como grueso. Las granulométricas ideales solo existen a nivel teórico y difícilmente se pueden reproducir en la práctica, en nuestro laboratorio hay límites que se encuentran fuera del intervalo de recomendado por la NTP 400.037. pero esto no quiere decir que nuestro agregado utilizado no de las resistencias esperadas en el diseño de mezclas. El agregado se considera como "seco" cuando se ha mantenido a una temperatura de 110°C ± 5°C por suficiente tiempo para remover toda el agua no combinada, en especial 24 horas.
Cuando se desee trabajar con un agregado debe siempre estudiárselo para conocer sus propiedades y así obtener una buena muestra. El resultado de laboratorio arrojó que el peso específico del agregado fino es mayor que el agregado grueso debido a la relación entre masas de los dos agregados. El agregado fino es proporcionalmente más grande que el agregado grueso debido a que tiene una mayor compactación y menos espacio de vacíos, lo cual hace que aumente su peso específico. La absorción que se presentó en el agregado grueso es buena, ya que nos indica que en el diseño de mezclas, el agregado aportará agua en una mínima dosis; debemos tener en cuenta este porcentaje. La peso específico promedio del agregado fino que nos resultó en el laboratorio esta entre. Esto indica que el grado de compactación es menor que en el agregado grueso, presentando un mejor acomodamiento en las partículas. La saturación que se presentó en el agregado fino es muy mínima, esto se nota en el aumento de peso que se observó en el laboratorio. El resultado de laboratorio arrojó que el peso específico del agregado fino es mayor que el agregado grueso debido a que la relación entre masas de los dos agregados. El agregado fino es proporcionalmente más grande el agregado grueso debido a tiene una mayor compactación y menos espacio de vacíos, lo cual hace que aumente su peso específico. La absorción que se presentó en el agregado grueso es buena, ya que nos indica que en el diseño de mezclas, el agregado aportará agua en una mínima dosis; debemos tener en cuenta este porcentaje. Se observa en los resultados que ese mínimo aumento en peso debido a la absorción del agregado fue de 0.84% para la muestra #1 y 0.54% para la muestra #2. Puede ser que el agregado escogido en la muestra #2, las partículas escogidas sean más pequeñas que las partículas de la muestra # 1 y por eso la diferencia entre el porcentaje de absorción. En el laboratorio se observó que en el agregado fino y grueso los cuales estaban en un ambiente al aire libre, la humedad total es casi aproximadamente igual a todas las muestras tomadas. La humedad total de los agregados es relativamente baja, esto nos quiere decir que en los poros del agregado estaban parcialmente secos; aquí podemos deducir que el agregado nos aporta una mínima cantidad de agua a la mezcla.
ANEXOS PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO.
Foto 0001
Descripción: Pesando la canastilla
Foto 0002
Descripción: Pesando el agregado grueso en la canastilla Foto 0003
Descripción: Hallando el peso sumergido
Foto 0004
Descripción: Se coloca la muestra en una bandeja para llevarlo al horno
