PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA
LABORATORIO DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Práctica N°2 (2017-2) AGREGADO FINO HORARIO
GRUPO
3
Fecha de la práctica: 13 de septiembre del 2017 Jefe de práctica del grupo: ALUMNOS Apellidos y Nombres
Código
Prueba de Entrada
Participación T.C.
T.G.
Informe
Nota Final
CALIFICACIÓN INFORME Jefe de práctica : Contenido del informe (4 p.) Evaluación de resultados (2 p.) Comentarios y conclusiones (2 p.) Presentación (2 p.) TOTAL (10 puntos) P á g i n a 1 | 27
INDICE
1. INTRODUCCION ............................................. .................................................................... .............................................. ........................................... .................... 3 2. OBJETIVOS ........................................... .................................................................. ............................................. ............................................. ................................ ......... 3 3. ENSAYOS REALIZADOS. ............................................................ ................................................................................... .................................... ............. 4 ................................................................... ............................................ ...................... 18 4. RESULTADOS OBTENIDOS ............................................. 5. EVALUACION DE RESULTADOS ................................................................. .............................................................................. .............. 21 ................................................................... .............................. ...... 23 6. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES ........................................... 7. BIBLIOGRAFÍA ............................................. .................................................................... ............................................. ............................................ ...................... 25 8. ANEXO ............................................. ................................................................... ............................................ ............................................. ...................................... ............... 26
P á g i n a 2 | 27
1. INTRODUCCION Los agregados son un conjunto de piedras de todo tamaño y como vimos en el anterior laboratorio, conocer las propiedades del agregado es importante ya que este ocupa el 75% del concreto siendo así el esqueleto del hormigón. En el presente laboratorio se realizaron ensayos con el agregado fino, que cumpliendo la normas ASTM estas deben pasar por el tamiz de 3/8”. En el primer ensayo se realizó el análisis granulométrico para determinar la curva granulométrica y observar el módulo de finura, el segundo ensayo consistió en verificar el peso unitario con el fin de comparar el peso del agregado suelto y compactado ya que esto influye en la dosificación del concreto, en el tercer ensayo se observó el peso específico y la humedad de absorción, el cuarto ensayo nos permitió conocer el porcentaje de agua con relación al peso del agregado verificando la humedad natural de este y finalmente en el quinto ensayo se calculó el porcentaje de agregado que pasa por la malla #200 para obtener el material más fino. De esta forma el presente informe desarrollará los objetivos para conocer las propiedades del agregado fino, se describirán los ensayos realizados, se evaluaran los resultados obtenidos y finalmente se verificara si cumple con las normas ASTM Y NTP.
Figura 1: Agregados finos
2. OBJETIVOS •
Aprender acerca del análisis granulométrico del agregado fino y determinar el porcentaje que pasa y queda retenido en cada malla.
•
Aprender métodos de ensayo para el análisis del a gregado fino.
•
Determinar el peso unitario del agregado fino. P á g i n a 3 | 27
•
Determinar la absorción y peso específico del agregado fino.
•
Determinar la humedad natural del agregado fino.
•
Hallar el porcentaje de agregado fino que pasa por la malla #200.
•
Determinar posibles fuentes de error en el laboratorio.
•
Comparar los resultados obtenidos en cada ensayo con las normas establecidas en cada uno.
3. ENSAYOS REALIZADOS 3.1 Instrumentos y equipos empleados 3.1.1 Horno: De 110°C +/- 5° C de precisión, utilizado para el secado de muestras de agregados.
Figura 2: Horno
3.1.2 Balanza electrónica: Aquel instrumento que se utiliza para calcular el peso de un elemento con mayor precisión.
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Figura 3: Balanza electrónica
3.1.3 Balanza convencional: Instrumento que se utiliza para medir masas de cuerpos, tiene menor precisión que una balanza electrónica.
Figura 4: Balanza convencional
3.1.4 Agitadores de agregados y tamices: Instrumento que realiza el tamizado de materiales de hasta 0.03 metros cúbicos. Está compuesto por bandejas independientes removibles, en las cuales se recolecta el material que pasa por los diferentes tamaños de las mallas. Figura 5: Agitador para agregados finos
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3.1.5 Cucharones y bandejas: Los cucharones son una herramienta de mano que se utiliza para mover materiales, en este laboratorio se utilizó para llenar el recipiente cilíndrico de agregado fino. Por otro lado, las bandejas se utilizaron para colocar muestras de agregado fino y analizarlas.
Figura 6: Cucharon Figura 7: Bandejas con agregado fino
3.1.6 Varilla de fierro liso de 5/8”: Instrumento utilizado para la compactación del agregado fino.
Figura 8: Varilla de fierro liso para la compactación
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3.1.7 Recipiente cilíndrico: Recipiente de metal que se utilizó para los ensayos de agregado fino compactado y suelto.
Figura 9: Recipiente cilíndrico de 3.150 dm3
3.1.8 Molde cónico y pisón: Molde en forma de cono que se utiliza para el ensayo de peso específico. El pisón es una herramienta que sirve para dar los golpes al agregado fino para verificar su estado saturado superficial mente seco.
Figura 10: Molde cónico y pisón
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3.1.9 Matraz de 500ml : Recipiente de vidrio de forma esférica y con un cuello recto estrecho , se utilizó en este laboratorio para el ensayo de peso especifico
Figura 11: Matraz de 500ml
3.1.10 Malla ASTM #200: Tamiz #200 que separa el material más fino, en este laboratorio se utilizó para calcular el % de agregado fino que pasa.
Figura 12: Malla #200
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3.2 Ensayos En esta sesión de laboratorio se realizaron cinco ensayos:
3.2.1 Granulometría del agregado fino
Norma: ASTM C136 y NTP 400.012
En este ensayo se calculó los % que pasan por cada malla para así poder hallar el módulo de finura y trazar la curva granulométrica del agregado fino. Para este ensayo se siguieron los siguientes pasos: -
Primero se pesó 500gr de material en una bandeja y se anotó como peso inicial del ensayo.
Figura 13: Agregado fino pesado en la balanza electrónica
-
Segundo, se vaceo el material en el agitador para agregados finos para que pase por todos los tamices del agitador, se deja por un tiempo de 3 minutos.
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Figura 14: Agregado fino al agitador
vaciado
P á g i n a 10 | 27
-
Tercero, se retiró cada malla del agitador y se pesó el agregado que quedo en cada una.
-
Por último se anota el peso de cada malla y se suma el total, con esto se calcula el peso final del material.
3.2.2 Peso unitario del agregado fino
Norma: ASTM C29 y NTP 400.017
En este segundo ensayo se buscó diferenciar entre el agregado fino sin varillar y el compactado, analizando cada uno de sus pesos. Para este ensayo se siguieron los siguientes pasos:
3.2.2.1 Agregado fino sin varillar -
Primero para el agregado fino sin varillar se llena dos veces el recipiente de arena con ayuda de los cucharones.
Figura 15: Agregado fino sin varillar -
Segundo, se pesó con la balanza electrónica dos veces el recipiente con arena para así poder sacar un promedio entre ambos pesos.
Figura 16: Peso del agregado fino sin varillar
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-
Tercero, con los datos obtenidos y tomando en cuenta el volumen del recipiente s e logra hallar el peso unitario del agregado fino sin varilla r.
3.2.2.2 Agregado fino compactado -
Primero se llenó el recipiente con arena hasta la tercera parte y se dieron 25 golpes de manera circular con la varilla de acero lisa, sin llegar al fondo.
Figura 17: Agregado fino compactado
-
Segunda se llena las otras dos terceras partes de la misma manera, cada una con 25 golpes, además al terminar de llenar el recipiente debe enrasarse.
Figura 18: Recipiente lleno de agregado fino compactado
-
Finalmente se realiza un ensayo más de agregado grueso compactado y se toma nota de los pesos y se halla de esa manera el peso unitario.
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3.2.3 Peso específico y absorción del agregado fino
Norma: ASTM C128 y NTP 400.022
En este tercer ensayo el objetivo principal fue analizar la absorción y peso específico del agregado fino, además de conocer cómo se presenta un agregado grueso en estado saturado superficialmente seco con el método del picnómetro. Para este ensayo se siguieron los siguientes pasos:
-
Primero se pesó aproximadamente 500gr de agregado fino y se colocó en una bandeja plana limpia.
Figura 19: Agregado fino siendo
-
colocado en la bandeja
Segundo, se le agrego agua hasta que sobrepase el estado saturado superficialmente seco y se vierte un poco del agregado al molde cónico. El molde cónico debe encontrarse en una superficie lisa.
Figura 20: Agregado fino siendo colocado en la bandeja
Figura 21: Molde cónico con agregado SSS
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-
Tercero , se apisona 25 veces con el pistón y se procede a retirar el molde Cuarto , si la arena conserva la forma del molde quiere decir que está muy húmeda y se debe secar para llegar al estado saturado superficialmente seco
Figura 21: El agregado conservo la
-
forma del molde cónico
Quinto, se introducen los 500gr del agregado SSS en el matraz de 500ml, el cual debe ser llenado con agua.
Figura 21: Agregado introducido en el matraz de 500ml
-
Sexto, el matraz lleno de agua con el agregado debe ser rodado hasta expulsar las burbujas de aire atrapado. Se deja reposar el matraz por un tiempo de 20 minutos.
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-
Finalmente se saca el material del matraz y se deja en una bandeja, la bandeja se coloca en el horno para que al día siguiente pueda ser pesada y podamos obtener el peso después del secado.
Figura 22: Matraz rodado con el agregado + agua
Figura 23: Se saca el agregado del matraz y se coloca en la bandeja
3.2.4 Humedad natural del agregado fino
Norma: ASTM C566 y NTP 339.185
En este cuarto ensayo se buscó calcular la humedad total en el agregado fino estando este en estado natural de humedad. Para este ensayo se siguieron los siguientes pasos:
Primero en una bandeja se coloca alrededor de 500gr de agregado fino, en este caso la bandeja #11. - Segundo se pesa el agregado fino en la balanza convencional y se anotan l os datos.
-
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Figura 24: Agregado fino siendo balanza convencional
-
pesado en la
Tercero se coloca en el horno la bandeja durante 24 horas Finalmente al día siguiente se retira la bandeja del horno y se vuelve a pesar el agregado en estado seco, con los datos obtenidos se logra calcular la humedad total.
Figura 25: Horno con los ensayos realizados
3.2.5 % que pasa la malla #200 en agregado fino
Norma: ASTM C117 y NTP 400.018
En este último ensayo se buscó calcular el porcentaje del material que pasa el tamiz #200, para lograr calcular esto se siguieron los siguientes pasos:
-
Primero ,pesar alrededor de 1000gr de agregado fino en una bandeja (T10) Segundo verter el material de la bandeja a la malla#200 para separar las partículas gruesas
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Figura 26: Agregado fino en la malla#200
-
Tercero abrir el lavado y verter agua, se agito la malla hasta que el agua que pasaba se vuelva clara.
Figura 27: Agitando la malla#200
-
Todo el material retenido en la malla #200 se retorna al r ecipiente y se coloca en el horno hasta el día siguiente.
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Figura 28: Material siendo regresado a la bandeja#10
-
Finalmente, al día siguiente se saca la bandeja del horno y se pesa el agregado seco.
4. RESULTADOS OBTENIDOS A.
ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN MUESTRA 1. Bandeja N°
2
2. Peso agregado S.S.S. + bandeja
625.32 gr
3. Peso bandeja
125.32 gr
4. Peso agregado S.S.S. 5. Picnómetro
500 gr 2
6. Peso picnometro + agregado S.S.S. + agua
987.6 gr
7. Peso picnometro + agua
676.15 gr
8. Bandeja para secado N° 9. Peso agregado seco + bandeja
2 616.36 gr
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10. Peso bandeja
125.32 gr
11. Peso agregado seco
491.04 gr
12. Volumen agregado S.S.S.
188.55
13. Peso específico
2.604
14. Agua de absorción
8.96 gr
15. Humedad de absorción
B.
0.018
ENSAYO DE PESO UNITARIO O VOLUMÉTRICO SUELTO SUELTO VARILLADO VARILLADO
1. Recipiente N°
1
1
1
1
2. Peso agregado + recipiente
8384 gr
8359 gr
8980 gr
8960 gr
3. Peso recipiente
3051 gr
3051 gr
3051 gr
3051 gr
4. Peso agregado
5333 gr
5308 gr
5929 gr
5909 gr
3150 dmз
3150 dmз
1.882
1.876
5. Volumen del recipiente 6. Peso unitario
C.
3150 dmз 3150 dmз 1.693
1.685
ENSAYO DE HUMEDAD 1. Bandeja N° 1 2. Peso agregado en E.N. +bandeja
553.2 gr
3. Peso de bandeja
141.8 gr
4. Peso agregado seco + bandeja
548.13 gr
5. Cantidad de agua en el agregado
D.
11
5.07 gr
6. Peso agregado seco
406.33 gr
7. Humedad total
1.247 %
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL AGREGADO FINO
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TAMIZ
TAMIZ
MATERIAL RETENIDO
MATERIAL RETENIDO
RET (AC.)
PASA (AC.)
ASTM
mm
gr
%
%
%
3/8"
76.10
0
0
0
0
#4
64.00
19.95
4.01
4.01
95.99
#8
50.80
81.86
16.45
20.46
79.54
#16
38.10
82.31
16.55
37.01
62.99
#30
25.40
95.64
19.23
56.24
43.76
#50
19.00
95.88
19.27
75.51
24.49
#100
12.70
95.70
19.24
94.75
5.25
#200
9.51
24.80
4.98
99.73
0.27
-
-
-
-
-
-
Menor a #200
1.33
0.27
100
0
TOTAL
497.47
100
Menor a #200 TOTAL
PESO INICIAL : 500 gr PESO FINAL : 497.47 gr ERROR : 0.506 % M.F. : 2.87 ≈ 3
E.
ENSAYO DE PORCENTAJE DE MALLA
1.- Bandeja utilizada
T10
2.- Peso de Bandeja
185.50 gr
3.- Peso de Bandeja + Agregado fino
870.40 gr
4.- Peso de agregado fino después de la malla #200 825.24 gr 5 .- Peso de agregado fino que pasó la malla #200
45.16 gr
PROPIEDADES FÍSICAS
P á g i n a 20 | 27
M.F. 2.87
P200 5.188
Wa (%) 1.824
Wo (%) 1.247
Peso unitario Seco
Peso unitario Seco
P.e. (seco)
Varillado (gr/cm³)
Suelto (gr/cm³)
2.636
1.877
1.687
M.F. : Módulo de Finura wa : Humedad de Absorción (Casillero 16 de su formato de laboratorio) wo : Humedad Natural (Casillero 7 de su formato de laboratorio referido como Humedad total) P.e. : Peso específico o densidad relativa bulk seca (Casillero 14 de su formato de laboratorio) P200 : Porcentaje que pasa la malla N°200
5. EVALUACION DE RESULTADOS 5.1 Tipo de curva de granulometría obtenida Como observamos en la gráfica granulométrica del agregado fino ensayado; se puede sugerir que se trata de una curva granulométrica bien graduada y con pendiente pronunciada y uniforme.
Curva Granulometrica 100
95.99
90 79.54
80 70
62.99
60 50
43.76
40 30
24.49
20 10
5.25 0.26
0 #4
#8
#16
#30
#50
#100
#200
Mallas y Tamices ASTM
Asimismo, se puede verificar que el agregado fino ensayado cumple satisfactoriamente con los requisitos granulométricos de la norma ASTM; ya que la curva se encuentra dentro del huso de la arena estándar.
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Curva granulomètrica Arena fina
Limite inferior
Limite superior
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 #4
#8
#16
#30
#50
#100
#200
Mallas y Tamices ASTM
5.2 Comparación con valores esperados o típicos. 5.2.1Ensayo granulométrico: a) Evaluación del error de peso: Al iniciar el ensayo se calibro un peso de muestra de 500gr; y al finalizar se calibró un peso de 497.46gr por lo que el ensayo mostró un error de: (Peso inicial calibrado-Peso final)/Peso inicial calibrado= (500-497.46)/500 = 0.508% de error Este porcentaje de error no cumple con las especificaciones del ASTM C136; por lo que se debió repetir en ensayo, pero por motivos de tiempo no se logró realizar. b) Otro punto a evaluar es el módulo de finura (MF) que se halló en el ensayo:
MF=(4.01+20.46+37.01+56.24+75.51+94.75)/100=287.98/100=2.88 Según el ASTM C136 la arena tiene un módulo de finura que varía entre los 2.3 y 3.1; por lo que la arena ensayada se encuentra en el rango establecido por la norma.
5.2.2Ensayo de humedad El grado de absorción y humedad superficial permitidos de los agregados se deben determinar mediante las normas ASTM; donde menciona que los agregados gruesos y fino generalmente tienen una humedad de absorción que varían entre 0.2% al 4% y del 0.2% al 2% respectivamente. Por lo tanto, la humedad de absorción calculada en el ensayo (1.824%) se encuentra en el rango normado por la ASTM.
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5.2.3Ensayo de Peso unitario del agregado fino *El peso unitario suelto del agregado fino ensayado es de 1.687gr/cm3 y según la NTP Nª400.017 indica que este peso unitario debe encontrase entre los 1.4gr/cm3 y 1.6gr/cm3; por tanto esta arena no cumple con la norma. *El peso unitario compactado del agregado fino ensayado es de 1.877gr/cm3 y según la Nª400.017 indica que este peso unitario debe encontrarse entre los 1.5gr/cm3 y 1.7gr/cm3; por lo tanto este parámetro tampoco cumple la arena ensayada. 5.3Tabla de los pesos específicos
promedios El peso específico de la arena seca hallado en el laboratorio fue de2636kg/m3; por ello se puede sugerir que dicha arena no es apta para construcción (elaboración de concreto)
6. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES a. ENSAYO 1 Observamos el ensayo de granulometría del agregado fino para observar los porcentajes que pasaban desde la malla 3/8” hasta la #200. Se pudo verificar la norma ASTM del agregado fino ya que toda la muestra pasó por la malla 3/8” En el laboratorio nos salió que el error del peso era 0.508% por lo tanto no cumple con la norma ASTM C136 por ello se debió repetir el ensayo pero por el inconveniente del tiempo no pudo realizar dicha acción Los errores frecuentes que logran alterar el peso final suele ser que las partículas del agregado quedan atoradas en las mallas y esto no permite que el ensayo se desarrolle de forma correcta y obteniendo errores que se encuentran fuera del rango permitido como en nuestro caso
b. ENSAYO 2
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Este ensayo consistió en calcular el peso unitario del agregado en dos formas, suelto y compactado, el valor de este cálculo es muy importante en la elaboración del concreto ya que nos permite establecer relaciones de cantidades de material a utilizar. c. ENSAYO 3 Para el ensayo de peso específico y absorción del agregado se tuvo que utilizar el agregado en estado superficialmente seco para esto se utilizó un molde cónico y luego soltarla desde una altura establecida, de este modo si la arena conserva la forma del molde se tiene que secar nuevamente ya que significa que está muy húmeda El peso específico de la arena que se halló en el laboratorio es 2636kg/m3 lo cual lo hace una arena no apta para la elaboración de concreto d. ENSAYO 4 En el ensayo de humedad natural, obtuvimos como resultado 1.824% y como la norma establece que la humedad de un agregado fino puede variar desde 0.2 a 2% se concluye que cumple la norma ASTM Un error frecuente para ente ensayo es la perdida de partículas que hacen que varíe el peso final y esto nos lleva a mal interpretar los resultados
.
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7. BIBLIOGRAFÍA Coord. Laura Navarro 2017 Manual de laboratorio Lima, Agosto 2017 Ing. Enrique Pasquel 1998 Tópicos de tecnología del concreto en el Perú, Noviembre 1998 Navarro; Laura Diapositivas de materiales de construcción Lima, 2016
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8. ANEXO 1. Análisis granulométrico
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2. Curva granulométrica de agregado fino
P á g i n a 27 | 27
