ENSAYOS DE AGREGADOS PARA CONCRETO INTRODUCCION: Actualmente, el concreto es el elemento más usado en el ámbito mundial para la construcción, lo que conlleva a la evolución de las exigencias para cada uso del mencionado elemento. Debemos tomar plena conciencia del rol determinante que juega el concreto en el desarrollo nacional. La adecuada selección de los materiales integrantes de la mezcla; el conocimiento profundo de los materiales integrantes de la mezcla; los criterios de diseño de las proporciones de la mezcla más adecuada para cada caso, el proceso de puesta en obra; el control de la calidad del concreto; y los más adecuados procedimientos de mantenimiento y reparación de la estructura, son aspectos a ser considerados cuando se construye estructuras de concreto que deben cumplir con los requisitos de calidad, seguridad, y vigencia en el tiempo que se espera de ellas. El diseño de mezcla es todo un proceso que consiste básicamente en calcular las proporciones (cantidades) que conforman el concreto. En si estas dosificaciones de cada componente del concreto, se debe realizar de manera adecuada con la finalidad de producir altas resistencias, durabilidad, trabajabilidad, consistencia y entre otras propiedades que logran obtener un concreto de calidad. Para el presente informe realizamos nuestro respectivo diseño de mezcla, en donde con la finalidad de aprender aprender y comprender comprender como como es este proceso, es que hemos desarrollado todos estos procedimientos obteniendo finalmente el concreto deseado. OBJETIVOS: General: Investigar la variación de la calidad de los agregados gruesos y finos para concreto, obtenidos de la cantera de la Municipalidad de Pocollay, 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 u n examen visual y ensayos manuales. Cuando se requiere la 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 agregados al concreto, ya sea que es se encuentre en estado fresco o endurecido. Hacer el uso de las normas establecidas a seguirse en cada ensayo.
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. CANTERA DE PROCEDENCIA DE LOS AGREGADOS AGREGADO GRUESO: Este agregado se consiguió de la CANTERA DE LA MUNICIPALIDAD DE POCOLLAY que se encuentra en la Avenida Tarapacá en el distrito de Pocollay en el departamento de Tacna. La muestra que se obtuvo para los ensayos es una muestra representativa, de 70 kg aproximadamente. AGREGADO FINO: El agregado fino se trajo de la Cantera de la Municipalidad de Pocollay. La muestra que se trajo del fino fue de 50 kg aproximadamente. ENSAYOS: CONTENIDO DE HUMEDAD DEL AGREGADO: Es la cantidad de agua superficial retenida por las partículas del agregado. Viene a ser la diferencia entre el estado actual de humedad y su 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. Esta información es obtenida de 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): En un estado ideal, se da cuando sus poros están llenos de agua y están secos superficialmente. Húmedo: Cuando los poros y superficies están llenos de agua. Fórmula para calcular el % de humedad:
Materiales y Equipos: 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. Horno: Capaz de mantener la temperatura de 110 °C ± 5 °C. Recipiente o tara: Para producir la muestra en el horno. Procedimiento:
El procedimiento es el mismo que se va a emplear tanto para el agregado fino, como para el agregado grueso: Se coloca el agregado en una bandeja y se selecciona la cuarta parte del material para 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 al proceso de secado en horno por un tiempo de 24 horas a 110 °C aproximadamente. Al cabo de las 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 del suelo y luego se realizan los cálculos. Resultados: AGREGADO FINO 11 135.3 g + 735.8 g
TARRO N PESO DE LA TARA SUELO HUMEDO TARA SUELO SECO + TARA PESO DEL AGUA PESO SUELO SECO NETO PROENTAJE DE HUMEDAD
AGREGADO GRUESO 7 135.8 g 437.7 g
730.3 g 5.5 g 595 g
436. 4 g 1.3 g 300.6 g
0.92
0.43
PESO UNITARIO DEL AGREGADO: Mediante este ensayo obtendremos el peso unitario del agregado ya y a sea suelto o compactado, como tambien el calculo de vacios en ambos agregados y una mezcla de ambos. Nos ayudamos con la NORMA TECNICA: NTP 400.0.17 Tener una clasificacion de los agregados en livianos, peados y normales. Materiales y Equipos: Balanza: Una balanza o bascula con presicion dentro del 0.1 % de la carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso, graduada. Agregado fino y grueso, ya seleccionado por el método del cuarteo. Recipiente o cilindro, con peso y volumen especificados. Procedimientos: El procedimiento para el agregado fino es similar para el empleo del agregado grueso. Peso Unitario Suelto:
Se llena el recipiente por medio de una pala de modo que el agregado se descargue de una altura no mayor de 15 cm. por encima del borde, hasta colmarlo.
Se enrasa la superficie del agregado con una regla o con una varilla, de modo que las partes salientes se compemsen con las depresiones en relación al plano de enrase. Se determina la masa en kg. del recipiente lleno, mediante la báscula. Este proceso se realiza tres veces para sacar un promedio. Peso Unitario Variado:
El agregado se coloca en el recipiente, correspondiente a tres capas de igual volumen aproximadamente, hasta colmarlo. Cada una de las capas se empareja y se apisiona con 25 golpes de varilla, distribuidos uniformemente en cada capa. La varilla de acero es de 16 mm. de ancho y 60 cm. de longitud, terminada en una semiesfera. Al apisionar se aplica la fuerza necesaria para que la varilla atraviese solamente la capa respectiva. Una vez colmado el recipiente se enrasa la superficie usando la varilla como regla y se determina la masa del recipiente lleno, en kg. Resultados:
Donde: Peso Neto: (B) – (A) PESO UNITARIO SUELTO AGREGADOS Peso del molde (gr.) (A) Peso del molde + Material (gr.) (B) Volumen del molde (cm 3) (C) Peso Unitario (kg/m3) Promedio
FINO 7686 12511
GRUESO 7686 12586
12502
3050 1582 1589
12597
12559
12516
1598
1584
3050 1607
1579
1610 1597
Cálculo: Agregado Fino:
( ) ) ( ) )
( ) )
Agregado Grueso:
( ) )
( ) ) ( ) ) PESO UNITARIO VARIADO AGREGADOS Peso del molde (A) Peso del molde + Material (B) Volumen del molde (C) Peso Unitario (kg/m3) Promedio
FINO 7686 13002
GRUESO 7686 12902
13055
3050 1743 1738
12558
12743
12870
1658
1700
3050 1710
1760
1597 1652
Cálculo: Agregado Fino:
( ) ) ( ) ) ( ) )
Agregado Grueso:
( ) ) ( ) ) ( ) )
GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO: Es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices, según la norma del “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. Los 7 tamices estándar ASTM C33 para agregado fino tiene aberturas que varían desde la malla No. 100 (150 micras) hasta 9.52 mm. 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 Semicpntinua: 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 mas 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. Materiales y Equipos: Balanzas: Las balanzas utilizadas en el ensayo de agregado fino, grueso y global deberán tener la siguiente exactitud y aproximación. Para agregado fino, con aproximación de 0.1 g y exacta a 0.1 g ó 0.1% de la masa de la muestra, cualqueira que sea mayor, dentro del rango de uso. Para agregado grueso o agregado global, con aproximación y exacta a 0.5 ó 0.1% de la masa de la muestra, cualquiera que sea mayor, dentro del rango de uso. Tamices: Los tamcies serán montados sobre armaduras construidas de tal manera que se prevea la pérdida de material durante el tamizado. Los tamices cumplirán con la NTP 350.001. Agitador mecánico de tamices: Un agitador mecánico de tamices impartirá un movimientonlateral al tamiz, causando que las partículas tiendan a saltar y girar presentando así diferentes orientaciones a la superficie del tamizado. La acción del tamizado será tal que el criterio para un adecuado tamziado esté dentro de un periodo de tiempo razonable. Procedimiento: El procedimiento para el agregadofino es similar para el empleo del agregado grueso. Para el agregado fino, el material seco lo lavamos y lo pasamos por la malla #200. Luego lo ponemos en el horno. Para el agregado grueso escogemos la cuarta parte del material que esta en la bandeja y lo tamizamos. 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 tamcies en orden descendente (2, 1 ½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, #4 y fondo). La cantidad de muestra retenida en cada uno de los tamcies 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 tamcies (#4, #8, #16, #30, #50, #100, #200, y fondo). Resultados: Agregado Grueso: Peso total de muestra = g Malla o Tamices Peso Retenido
TM = 1”
% Retenido
% Que pasa
% Retenido Acumulado
2” 1 ½” 1” ¾” ½” 3/8” ¼“
4 Fondo Peso Inicial
0g 132 g 604 g 636 g 1028 g 372 g 313 g 37 g 5g 3122.00
19.35 20.37 32.93 11.92 10.03 1.19
95.77 76.43 56.05 23.13 11.21 1.19 0.00
23.57 43.95 76.87 88.79 98.81 100.00
Cálculo:
( ⁄ ) Agregado Fino: Peso = g Malla o Tamices
Peso Retenido
% Retenido
% Que pasa
8 16 30 50 100 200 Fondo Peso Inicial
743 g 883 g 1146 g 132.7 g 879 g 451 g 15 g 6009.8
13.21 15.70 20.38 23.60 15.63 8.02 0.27
83.61 67.90 47.52 23.92 8.29 0.27 0.00
% Retenido Acumulado 16.39 32.10 52.48 76.08 91.71 99.73 100.00
Cálculo:
( ⁄ ) PESO ESPESÍFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO: Materiales y Equipo: Balanza: Con una capacidad mínima de 1000 g y sensibilidad de 0.1 g. Matraz aforado o picnómetro: En el que se puede introducir la totalidad de la muestra y capaz de apreciar volúmenes volúmenes con una exactitud de ± 0.1 cm3. Su capacidad hasta el enrase será, como mínimo, un 50 por ciento mayor que el volumen ocupado por la muestra. Molde Cónico: Un tronco de cono recto construido con una chapa metálica de 0.8 mm de espesor como mínimo, y de 40 ± 3 mm de diámetro interior en su base menor, 90 ± 3 mm de diámetro interior en una base mayor y 75 ± 3 mm de altura. Varilla para apisionado, metálica, recta, con un peso de 340 ± 15 g y terminada por uno de sus extremos en una superficie circular plana para el apisionado, de 25 ± 3 mm de adiámetro. Bandejas de zinc, de tamaño apropiado. Un dispositivo que proporcione una corriente de aire caliente de velocidad moderada.
Procedimiento: Se selecciona, por cuarteo, una cantidad de aproximadamente 1000 g, que se seca en el horno a 100 temperatura ambiente durante 1 a 3 horas. – 110 °C, se enfría luego al aire a la temperatura Una vez fría se pasa, repitiendo el secado hasta lograr peso constante. A continuación se cubre la muestra completamente con agua y se deja así sumergida durante ± 24 horas. Para el agregado fino que dejamos sumergido por 24 horas en agua lo colocamos en una bandeja y lo llevamos al horno para que seque superficialmente. Una vez que el agregado fino se halla secado superficialmente utilizamos el Cono de Abram, para esto dividimos el marterial en tres partes y lo hechamos en el cono en tres capa y a cada capa se le daran 8 golpes. Este ensayo se realiza para determinar si la humedad del material es la adecuada. Luego hechamos una parte del material superficialmente seco en el picnómetro y le hechamos agua hasta la rayita que indica el picnómetro, para luego agitarlo y pesarlo. Utilización de Equipo a Baño María: El Baño María es usado en el laboratorio para calentar sustancias que no pueden ser expuestas a fuego directo mediante la ebullición del agua. Para calentar sustancias puede hacerse uso de aguas, aceites o soluciones salinas. En este caso utilizamos este equipo para eliminar todas las burjugas de aire con mayor rapidez.
Para la absorción del agregado fino colocamos una cierta cantidad del material en una tara y la pesamos. Luego lo llevamos al horno para obtener el peso del material seco.
Resultados: PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO
Cálculo:
( ) )
PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO: Materiales y Equipo: Dispositivo de pesaje apropiado según el tamaño de la muestra, y fácil de leer, con una precisión de 0.05% del peso de la muestra.
Canasta de alambre, de malla de alambre de un diámetro aproximado de 3.35 mm (N°6), el diámetro de la canasta debe ser igual a su altura con una capacidad de 4 a 7 L para el árido cuyas partículas tengan un tamaño máximo nominal de 37.5 mm. Esta no debe atrapar aire cuando sea sumergida. Depósito de agua, en el cual se suspende la muestra en la canasta, y que pueda ser colocado debajo de la balanza. Procedimiento: Lavar la muestra hasta asegurar que han sido eliminados el polvo u otros recubrimientos superficiales de partículas, se seca a continuación en el horno a temperatura de 110 ± 5 °C.
Dejarla enfriar al aire a temperatura ambiente durante un periodo de 1 a 3 horas. Una vez fría se pesa, y se sumerge en agua a temperatura ambiente por un periodo de 24 horas. Para el agregado grueso (Peso de granulometría superficialmente seco) secamos el material superficialmente y lo dividimos en dos partes, colocando el material en las taras previamente pesadas. Luego pesamos las dos taras con co n el material superficialmente seco. Para el peso del material sumergido en agua colocamos el material de cada tara el la canastilla sumergida en agua. El material sumergido en agua lo regresamos a sus respectivas taras, para colocarlas en el horno.
Resultados: PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO
Cálculo:
() )
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: En general los agregados o áridos deben ser ensayados para determinar sus características y propiedades y por medio de estas qué cualidades pueda desarrollar en el movimiento de utilizarse en cualquier estructura. Mediante los ensayos realizados en el laboratorio, se pudieron estudiar algunas características básicas de los agregados fundamentalmente fundamentalmente para la elaboración 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 para 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 pérdida 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 debe ser con el mismo módulo de fuerza para así obtener resultados más presicos. Tener sumo cuidado o tener en cuenta las recomentdaciones del encargado del laboratorio al usar los equipos necesarios para evitar accidentes.
