UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL FA CUL TA D DE ING ENIERÍA
INTRODUCCION En este trabajo esbozaremos y plantearemos la importancia que tiene el analizar los agregados para así obtener buen resultado a lo que se quiere llegar. Hablando ya de los temas a tratar en este informe entre ellos encontramos la granulometría que es la que nos permite conocer la distribución y cantidad de material ensayado en el laboratorio conociéndose que los agregados constituyen el 75% en volumen La limpieza, sanidad, resistencia, forma y tamaño de las partículas son importantes en cualquier tipo de agregado. En nuestro laboratorio nos enfocaremos en esta última, teniendo como propiedad la granulometría. La granulometría y el tamaño máximo de los agregados son importantes debido a su efecto en la dosificación, trabajabilidad, economía, porosidad y contracción del concreto. En el contenido de arcilla se estudiara o es aquel proceso que nos permite evaluar la cantidad de materias finos en los agregados para concreto, contenido de humedad este ensayo nos permite conocer y asegurar la calidad del concreto.est ensayo se hace con el fin de determinar el porcentaje de limo y arcilla entre otro de los ensayos a ver planteado en este informe encontramos la Masa unitariaEl unitariaEl propósito es determinar la masa por unidad de volumen de una muestra de agregado, para agregados que no excedan 100 mm de Tamaño Máximo Nominal. La masa de un agregado debe ser siempre relacionada con el volumen específico. La masa unitaria de un
agregado debe ser conocida para seleccionar Las proporciones adecuadas en el diseño de mezcla. por último plantearemos en ensayo de Densidad la cual es una de las propiedades físicas de los agregados 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 densidad. Notando que lo que más interesa en el diseño de mezcla es la densidad 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 GENERALES
Determinar las propiedades física de los agregados
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Conocer la distribución de tamaño de los materiales ensayado en el laboratorio. la degradación y Conocer calidad de los agregados el contenido de Determinar arcilla de los agregados finos y gruesos Determinar la densidad de los materiales ensayados
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GRANULOMETRIA DE AGREGADOS FINOS Y GRUESOS
del análisis en tamiz se coloquen en forma tabular.
La granulometría: se entiende pro granulometría aquel método que nos permite conocer la distribución de los tamaños de una base de agregados. Esta granulometría se determina haciendo pasar una muestra representativa de agregados por una serie de tamices ordenados, por abertura, de mayor a menor.
Las curvas granulométricas permiten visualizar mejor la distribución de tamaños dentro de una masa de agregados y permite conocer además que tan grueso o fino es. En consecuencia hay factores que se derivan de un análisis granulométrico como son:
Tamices: son básicamente unas
mallas de aberturas cuadradas, que se encuentran estandarizadas por la Norma Técnica Colombiana # 32.
PARA AGREGADO FINO
a. Módulo de Finura ( MF ) El módulo de finura es un parámetro que se obtiene de la suma de los porcentajes retenidos acumulados de la serie de tamices especificados que cumplan con la relación 1:2 desde el tamiz # 100 en adelante hasta el tamaño máximo presente y dividido en 100 , para este cálculo no se incluyen los tamices de 1" y ½".
La serie de tamices que se emplean para clasificar agrupados para concreto se ha establecido de manera que la abertura de cualquier tamiz sea aproximadamente la mitad de la abertura del tamiz inmediatamente superior, o sea, que cumplan con la relación 1 a 2. La operación de tamizado debe realizarse de acuerdo con la Norma Técnica Colombiana # 77 sobre una cantidad de material seco. El manejo de los tamices se puede llevar a cabo a mano o mediante el empleo de la máquina adecuada.
Se considera que el MF de una arena adecuada para producir concreto debe estar entre 2, 3, y 3,1 o, donde un valor menor que 2,0 indica una arena fina 2,5 una arena de finura media y más de 3,0 una arena gruesa.
El tamizado a mano se hace de tal manera que el material se mantenga en movimiento circular con una mano mientras se golpea con la otra, pero en ningún caso se debe inducir con la mano el paso de una partícula a través del tamiz; Recomendando, que los resultados
PARA AGREGADO GRUESO.
a. Tamaño máximo ( TM) Se define como la abertura del menor tamiz por el cual pasa el 100% de la muestra.
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b. Tamaño (TMN)
Máximo
Nominal
El tamaño máximo nominal es otro parámetro que se deriva del análisis granulométrico y está definido como el siguiente tamiz que le sigue en abertura (mayor) a aquel cuyo porcentaje retenido acumulado es del l5% o más.
Porcentaje de terrones de arcilla y partículas deleznables. Norma NTC 589
Procedimiento
La muestra de agregado para el ensayo, debe ser material seco al horno que sea retenido en el tamiz 75µm. para obtener dicha muestra, se sigue el procedimiento de la norma NTC78, que consiste en mezclar con agua, la cantidad de agregado previamente secado al horno que esta dado en la tabla. Tamaño Masa máximo(mm) mínima(g) 2.38 100 4.76 500 9.51 2000 19.00 2500 >38.10 5000 Separe el agregado grueso en diferentes fracciones usando los siguientes tamices: 4.76mm, 9.51mm, 19.00mm, y 38.1mm
El TMN no debe ser mayor que 1/3 del espesor de una losa. El TMN no debe ser mayor que 3/45 del espaciamiento libre máximo entre las barras de refuerzo.
Luego se organizan los tamices de mayor a menor abertura para comenzar el tamizado
a. Granulometría Continua.
Se puede observar luego de un análisis granulométrico, si la masa de agrupados contiene todos los tamaños de grano, desde el mayor hasta el más pequeño, si así ocurre se tiene una curva granulométrica continua. EQUIPOS balanza serie de tamices distintos a los de agregado fino y grueso tara
Procedimiento para agregado fino
Se mete la muestra al horno por 24 horas. Se toman 1000 gr de esa muestra para ser tamizada.
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INFORME DE DENSIDAD
Densidad Nominal. 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.
La densidad 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.
Densidad 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.
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 densidad, descritos en las Normas Técnicas Colombianas 176 y 237; la que más interesa en el campo de la tecnología del concreto y específicamente en el diseño de mezclas es la densidad 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).
Densidad Aparente (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.
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.
La densidad 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. La densidad aparente es también usada en el cálculo de los vacíos en el agregado en la NTC 1926. La densidad aparente (SSS) se usa si el agregado está húmedo, es decir, si se ha satisfecho su absorción. Inversamente, la densidad nominal
Existen tres tipos de densidad las cuales están basadas en la relación entre la masa (en el aire) y el volumen del material; las cuales son:
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(seco al horno) se usa para cálculos cuando el agregado esta seco o se asume que está seco. La densidad nominal concierne a la densidad relativa del material sólido sin incluir los poros saturables de las partículas constituyentes.
D = A / [B – C] Donde A es la masa en el aire de la muestra de ensayo secada al horno (grs)
La absorción en los agregados, es el incremento en la masa del agregado debido al agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, expresado como un porcentaje de la masa seca. 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.
B es la masa en el aire de la muestra de ensayo saturada y superficialmente seca (grs)
La capacidad de absorción se determina por medio de los procedimientos descritos en la Norma Técnica Colombiana 176, para agregados gruesos, y la Norma Técnica Colombiana 237, 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 densidad 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.
D = A / [A – C]
C es la masa en el agua de la muestra de ensayo saturada (grs)
Densidad Aparente (saturada y superficialmente seca). D = B / [B – C]
Densidad Nominal.
ABSORCIÓN Absorción = ([B – A] / A) * 100 Para el agregado fino la densidad se calcula de la siguiente manera:
Densidad Aparente
Daparente = A / [B + S – C] Donde A es la masa en el aire de la muestra de ensayo secada al horno (grs)
Para el cálculo, tanto las densidades como la absorción para el agregado grueso se calculan de la siguiente manera:
B es la masa del picnómetro lleno con agua
Densidad Aparente
S es la masa de la muestra saturada y superficialmente seca (grs)
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C es la masa del picnómetro con la muestra y el agua hasta la marca de calibración (grs), y
veces dejando caer libremente el pisón Sobre la superficie de la muestra desde una altura aproximada de 1cm, posteriormente nivele la superficie y retire el molde verticalmente en una sola operación, sin girarlo ni vibrarlo. Si existe agua libre, el cono de arena conserva su forma yes necesario continuar secando la muestra y repitiéndolo el ensayo a intervalos frecuentes hasta que el cono se derrumbe parcialmente al retirar el molde, lo que indica que llego al esto indicado. Llene parcialmente el picnómetro con agua, inmediatamente introduzca dentro del picnómetro de 500± 10g de la arena saturada y superficialmente seca, y llene con agua adicional hasta aproximadamente el 90% de la capacidad. Gire, invierta y agite el picnómetro para eliminar todas las burbujas de aire.
D densidad grs / cm³
Densidad Aparente (saturada y superficialmente seca). Dsss = S / [B + S – C]
Densidad Nominal. D = A / [B + A – C]
ABSORCIÓN Absorción (%) = ([S – A] / A) * 100
EQUIPOS Agregado fino Balanza. Picnómetro Molde Metálico Pisón Metálico
MONTAJE Procedimiento De acuerdo a la norma NTC 3674, obtenga 1000g de agregado fino tamizado través del tamiz de 4.76mm y sumérjala totalmente en un recipiente con agua durante 24 horas. Extiéndala muestra sobre una superficie no adsorbente y seque con aire caliente hasta obtener el estado saturado superficialmente seco. El estado saturado y superficialmente seco se identifica ejecutando los siguientes pasos: coloque en el molde y apisone 25
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recipiente (medida) de volumen conocido, y entonces se resta la masa del recipiente. Usando los datos obtenidos de la aplicación de las normas NTC 237 Y NTC176 a la misma muestra, se puede calcular el porcentaje de vacíos.
PESO VOLUMETRICO El peso volumétrico de un agregado, más comúnmente conocido como masa unitaria, está definido como la relación existente entre el peso de una muestra y el volumen que ocupan esas partículas agrupadas dentro de un recipiente de volumen conocido. De tal manera que al colocar el agregado dentro del recipiente se tendrá un acomodamiento de las partículas en que el menor volumen de espacios en que el menor volumen de espacios entre partícula y partícula se logra cuando se coloca la mayor cantidad posible de piedras, lo cual depende del tamaño, la granulometría, la forma y la textura del agregado. El denominador es el volumen del recipiente, el cual incluye el volumen de las partículas, el volumen de los poros de las partículas (saturables y no saturables) y el volumen de los espacios entre partícula y partícula. El numerador de la expresión es el
ENSAYO DE MASA UNITARIA. Este método de ensayo es determinar la masa por unidad de volumen de una muestra de agregado, para agregados que no excedan 100mm de tamaño máximo nominal. La masa de un agregado debe ser siempre relacionada con un volumen específico. La masa unitaria de un agregado debe ser conocida para seleccionar las proporciones adecuadas en el diseño de mezcla de concreto. Este método permite la determinación de la masa unitaria de un agregado en la condición compactada (por apisonado externo o vibración) o en la condición suelta (como viene una pala o cucharon) después que el agregado ha sido agregado hasta masa constante. El método involucra la determinación de una muestra de agregado en un
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peso del material que depende de que tan compactas y densas (poco porosas) sean las partículas. En consecuencia, la masa unitaria de un agregado indica de manera general la calidad de este y su aptitud para ser utilizado en la fabricación de concreto. Existen dos tipos de masas unitarias que se describen a continuación, cuyo valor suele oscilar entre para agregados naturales, según grado de compactación.
ejemplo el transporte se hace por volumen y en estado suelto, de tal manera que el volumen de agregados a transportar y consumir será mayor que el volumen de agregados dentro del concreto a producir, colocar y compactar.
Abultamiento de la arena Hay un fenómeno que afecta a la arena, conocido como abultamiento o expansión. Este fenómeno consiste en un aumento de volumen para un determinado peso de arena, causado por la presión del agua entre partícula y partícula de arena cuando se encuentra húmeda, o sea con agua libre en la superficie. Experimentalmente se ha observado que al aumentar el agua libre de un cinco a un ocho por ciento el abultamiento puede llegar a ser del 20 al 30 por ciento. Sin embargo, cuando la arena está totalmente inundada, el volumen disminuye y no existe expansión alguna. Por otra parte, la expansión en arenas gruesas puede ser hasta del 20% y en arenas muy finas hasta de 40%. Por lo expuesto, es conveniente recordar que este fenómeno ocurre, con el objeto de prevenir que el transporte y el almacenamiento de la arena se pueden ver afectados al subestimar las cantidades reales del material.
Masa unitaria compacta Se entiende por masa unitaria compacta el grado de acomodamiento de las partículas de agregado cuando se ha sometido a vibración, ya que esta mejora el acomodamiento y aumenta la masa unitaria. La importancia de este factor radica en que con el se determinan los volúmenes absolutos de agregados en el diseño de mezclas por cuanto las partículas del agregado van a quedar confinadas dentro de la masa de concreto.
Masa unitaria suelta Se denomina masa unitaria suelta la del material que se encuentra en estado normal de reposo por que el volumen que ocupa es mayor y por tanto su masa unitaria es menor. En este caso, el valor de la masa unitaria suelta es de vital importancia cuando se van a manejar los agregados, ya que por
Equipos utilizados en el laboratorio.
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agregados con tamaño máximo nominal menor o igual a 37.5mm, o mediante el método de golpeteo si el tamaño máximo nominal es superior a los 37.5 mm e inferior a 150mm. El método apisonado con varilla, mida la masa del recipiente y ponga agregado en tres capas de igual volumen, hasta llenarlo. Empareje cada capa con la mano y apisone 25 golpes de varilla distribuidos uniformemente en cada capa. El método de golpeteo consiste en levantar las caras opuestas alternativamente cerca de 50mm y permitir su caída de tal forma que se golpeé fuertemente, por este procedimiento, las partículas de agregados se acomodan en una condición densamentecompactada.
Balanza con una capacidad de 1 Kg y una sensibilidad de 0.1g Varilla compactadora Recipiente de medida de 10 dm3 para agregado fino Recipiente con capacidad mínima indicada en la tabla.
Tamaño máximo nominal Del agregado(m m)
Capacid ad del molde (m3)
Capacid ad del molde (L)
12.5 25.0 37.5 75.0 112.0 150.0
0.0028 0.0093 0.0140 0.0280 0.0700 0.1000
2.8 9.3 14.0 28.0 70.0 100.0
Montaje
El volumen real del molde debe ser como mínimo un 95% del volumen nominal tabulado. Procedimiento MASA UNITARIA SUELTA La masa unitaria suelta se determina usando el método de paleo para el cual se sigue el siguiente procedimiento: Se determina la masa del recipiente y llene de modo que el agregado se descargue de una altura no mayor de 50mm por encima del borde. Enrase la superficie y pese el recipiente lleno. Repita esta operación tres veces y saque el promedio MASA UNITARIA APISONADA La masa unitaria compacta se determina usando el método de apisonamiento con varilla en
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Tamizado agregado fino y grueso NTC77 Este método cubre la determinación de la distribución de tamaños de las partículas del agregado fino y grueso por tamizado. Los resultados de este método se usan para determinar el cumplimiento de la distribución granulométrica con los requerimientos de las especificaciones aplicables y para proporcionar los datos necesarios para el control de la producción de varios productos agregados y mezclas que contienen agregados El tamaño máximo del agregado en una mezcla de concreto afecta varias propiedades. Incluyendo la resistencia y la trabajabilidad. Equipo empleado en laboratorio Balanza con sensibilidad del 0.1% de la masa de la muestra que se va a ensayar Series de tamices: 12.5mm, 9.51mm, 4.76mm, 2.36mm, 1.19mm, 600µm, 300µm, 150µm y 75µm para agregado fino. Series de tamices: 50mm, 38.1mm, 25.4, 19.0mm, 12.5mm, 9.51mm, y 4.76mm para agregado grueso Horno que debe tener una temperatura110± 5°c
nominal del agregado, las cantidades indicadas en la tabla y tamice manualmente usando la serie para agregado grueso de tamices ensamblados en forma decreciente Tabla tamaño de la muestra agregado grueso Tamaño máximo Masa nominal(mm) mínima de la muestra (Kg) 1 12.5 2 19.0 5 25.0 10 37.5 15 50.0 20
Porcentaje de terrones de arcilla y partículas deleznables. Norma NTC 589
ENSAYO DE CONTENIDO DE ARCILLA Los limos, arcillas y polvos procedentes de la trituración de las rocas con tamaños menores de 0.074 mm de diámetro son perjudiciales si se encuentran en un alto porcentaje en los agregados. La razón radica especialmente en que por ser tamaños menores que los granos de cemento, se encuentran recubriendo los agregados más gruesos impidiendo una buena adherencia entre éstos y la pasta de cemento.
Procedimiento: Agregado fino: pese alrededor de 500g de material seco al horno y tamice manualmente usando la serie de tamicez en forma decreciente. Luego determine la masa retenida en cada tamiz y el que queda en el fondo Agregado grueso: pese dependiendo del tamaño máximo
Algunos tipos de arcilla, al entrar en contacto con el agua producen fenómenos de expansión o
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encogimiento, que generan presiones internas que pueden agrietar la estructura.
Agite la muestra hasta conseguir que el materia fino que dé en suspensión. Luego vacié el agua de lavado sobre el juego de tamices y agregue agua esta operación es repetida hasta ver que el agua sala clara. devuelve el material Se retenido a la muestra lavada, colocando los tamices sobre el recipiente vertiendo agua sobre ellos Y por ultimo lleve la muestra al horno a una de temperatura de 110ªc
Por otro lado, la presencia de estas partículas con si incremento de superficie especifica aumenta la demanda de agua en las mezclas de concreto y por consiguiente la cantidad de cemento. Con este método se evalúa la cantidad de material fino en los agregados para concreto. Cuando se requiere una cantidad muy exacta de material fino, este método de lavado se puede combinar con el método de tamizado en seco descrito de la norma NTC77, sin embargo la cantidad de material adicional obtenido por tamizado en seco es muy pequeña
Agregado fino y grueso
Mezcle la muestra y reduzca a una cantidad adecuada, con el procedimiento de cuarteo, humedeciéndola previamente. Posteriormente, seque a una temperatura de 110 ± 5°C durante 24 horas, se registra el peso seco de la muestra a experimentar; por ultimo coloque en el recipiente y adicione agua pura. Agite la muestra hasta conseguir que el material fino quede en suspensión e inmediatamente después, vacié el agua de lavado sobre el tamiz 200 y agregue agua. Repita esta operación hasta que el agua del lavado salga visiblemente clara. Devuelva el material retenido en el tamiz número 200 a la muestra lavada, teniendo la precaución de agregar todas las partículas retenidas. Seque el agregado que ha sido lavado, a una temperatura de 110 ± 5°C durante 24 horas. Y finalmente, con los datos obtenidos, se determina el contenido de arcilla presente en la muestra.
Equipos - Agregados Gruesos y Agregados Finos - Agua - Balanza Digital - Tamiz 200 - Horno - Espátula Mezcladora - Tara o Recipiente - Bandeja Metálica.
Procedimiento
Secar una cantidad de muestra a temperatura de 110ªc durante 24 horas
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Bibliografía
NORMA TECNICA COLOMBIANA # 176. Método de Ensayo para Determinar la Densidad y la Absorción del Agregado Grueso.
NORMA TECNICA COLOMBIANA # 237. Método de Ensayo para Determinar la Densidad y la Absorción del Agregado Fino.
ASOCIACION COLOMBIANA DE PRODUCTORES DE CONCRETO (ASOCRETO). Manual de Laboratorio de concretos de Asocreto. Tomo III Bogotá. 2003.
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