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Los pesos unitarios de los agregados y contenido de humedad

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practicas en laboratorio

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Los pesos unitarios de los agregados y contenido de humedad

  1. 1. LOS PESOS UNITARIOS DE LOS AGREGADOS Y EL CONTENIDO DE HUMEDAD INTRODUCIÓN: Estos ensayos son importantes para realizar posteriormente un diseño de mezcla de concreto de calidad. En este laboratorio se realizó para determinar el contenido de humedad, el peso unitario suelto (PUS.) y peso unitario compactado (PUC.) de los agregados (arena y grava). Para este ensayo nos apoyaremos de las siguientes normas: NTP 400.017, ASTM C-29, MTC E203 siguiendo los parámetros e indicativos de la misma. Es una manera de conocer el material con el cual un diseñador de concreto va a trabajar con un agregado que cumpla con las especificaciones de la norma. La muestra de agregado, está compuesto de varias partículas en diferentes tamaños y en proporciones. Al conocer los resultados, se evalúa para tomar otras alternativas para su uso de dicho agregado, por ejemplo si el material, en una construcción contiene más del 5% de material fino (impurezas) , se puede realizar el lavado en INSITU realizando pozas en un rio. El uso del molde nos facilita para realizar este ensayo, tomamos su volumen de dicho recipiente, además al determinar el peso de las muestras, se puede obtener los PUS, PUC y el contenido de humedad se obtuvo con el uso del horno, luego con los resultados del peso seco de la muestra, se procede realizar los cálculos respectivos. OBJETIVOS: Determinar el Peso Unitario Suelto (PUS) y el Peso Unitario Compactado (PUC) del agregado fino (arena gruesa) y agregado grueso (piedra chancada de ¾’’) según los parámetros establecidos por la NTP 400.017 o ASTM C-29, para desarrollar un diseño de mezcla adecuado. Calculo del contenido de humedad. MATERIALES Y EQUIPOS: Los materiales con el cual se realizó el ensayo son:  Arena
  2. 2.  Piedra chancada  Bandeja de aluminio  Molde 1de 0.1530 m  Molde 2 de 0.2046 m. Varilla de acero punta hemisférica de 5/8” (ver fig.4).  Balanza digital (ver fig.5).  Horno eléctrico (ver fig.5) FUNDAMENTOS TEÓRICOS: El peso específico unitario, es la relación de la masa del agregado que ocupa un volumen patrón unitario entre la magnitud de este, incluyendo el volumen de vacíos propio del agregado, que ha de ir a ocupar parte de este volumen unitario patrón. Sirve para transformar pesos a volúmenes o viceversa. Existen dos valores
  3. 3. para el peso unitario de un material granular, dependiendo el sistema que se emplee para acomodar el material; la denominación que se le dará a cada uno de ellos será: peso unitario suelto y peso unitario compactado. Por otro lado, del contenido de humedad del agregado se determina para conocer el grado de humedad del agregado. 1 El agregado fino: se define el agregado que pasa el tamiz 3/8" y queda retenido en la malla N° 200, el más usual es la arena producto resultante de la desintegración de las rocas. 4.2 El agregado grueso: es aquel que queda retenido en el tamiz N°4 y proviene de la desintegración de las rocas; puede a su vez clasificarse en piedra chancada y grava. 4.3 Peso unitario: Es el peso de la unidad de volumen de material a granel en las condiciones de compactación y humedad es que se efectúa el ensayo, expresada en kg/m3. Se puede realizarse el ensayo sobre agregado fino y agregado grueso 4.4 Peso unitario suelto (PUS). Se determina colocando el material seco suavemente en el recipiente hasta el punto de derrame y a continuación se nivela a ras una carilla de 5/8” (ver fig.4). Se usa invariablemente para la conversión de peso a volumen, es decir para conocer el consumo de áridos por metro cubico de hormigón. 4.5 Peso unitario compactado (PUC). Es cuando los granos han sido sometidos a compactación incrementado así el grado de acomodamiento de las partículas de agregado y por lo tanto el valor de la masa unitaria. 4.6 Contenido de humedad: Es la cantidad de agua que contiene la muestra de agregado, al momento de efectuar la determinación de su masa. Puede estar constituida por la suma de humedad superficial y humedad contenida en sus poros. Se expresa como la relación del peso de agua y peso seco de la muestra, lo cual nos indica la cantidad agua existente en el material. 5. PROCEDIMIENTO DE ENSAYOS Hemos realizado tres ensayos, mencionamos en el siguiente procedimiento cada uno de ellos: 5.1 PESO UNITARIO SUELTO ARENA 1. Primero se determina el peso y volumen del molde. 2. Colocar la arena en el molde sin compactar (ver fig. 6). 3. Una vez que esté lleno el molde enrasar la superficie con la varilla. 4. Pesar el molde contenido con arena (ver fig. 7). 5.2 PESO UNITARIO COMPACTADO ARENA
  4. 4. 1. Primero se determina el peso y volumen del molde 2. Colocar la arena en tres capas (ver fig. 8). 3. En cada capa se empareja con la mano y se apisona con 25 golpes con la varilla lisa de 5/8 distribuida de manera uniforme (ver fig. 9). 4. Una vez que esté lleno el molde se enrasa la superficie con la varilla (ver fig. 10). 5. Pesar el molde contenido con arena compactada (ver fig. 11). 5.3 PESO UNITARIO SUELTO PIEDRA 1. Primero se determina el peso y volumen del molde 2. Colocar la piedra en el molde sin compactar (ver fig. 12). 3. Una vez que esté lleno el molde enrasar la superficie con la varilla (ver fig. 13). 4. Pesar el molde contenido con piedra chancada (ver fig. 14). 5.4 PESO UNITARIO COMPACTADO PIEDRA 1. Primero se determina el peso y volumen del molde 2. Colocar la piedra en el molde sin compactar (ver fig. 15). 3. Una vez que esté lleno el molde enrasar la superficie con la varilla (ver fig. 16). 4. Pesar el molde contenido con piedra chancada (ver fig. 17). 5.5 PORCENTAJE DE FINOS 1. Se toma una muestra de arena de 650g (ver fig. 18). 2. Se procede a lavar la arena en un recipiente y se va separando el agua sucio producto del lavado echando a un tamiz N° 200, se repite esta acción hasta que el agua quede en su forma cristalina (ver fig. 19). 3. Echar la arena retenida del tamiz al recipiente (ver fig. 20). 4. Con la ayuda del pizeta echamos agua para retirar la arena retenida en el tamiz (ver fig. 21). 5. Para el secado llevamos la arena limpia al horno por un tiempo de 24 horas. (ver fig. 22).
  5. 5. 5.6 CONTENIDO DE HUMEDAD 1. Se mide el peso de la capsula. 2. colocar la muestra húmeda en la capsula obteniendo el peso de la capsula más la muestra húmeda. (ver fig.23). 3. colocar la capsula con la muestra en el horno eléctrico a una temperatura de 100 a 110°C de 18 a 24 horas. (ver fig. 24) 4. una vez pasado el tiempo, debemos de sacar la muestra seca obtenida del horno y procedemos a pesarla obteniendo así el peso seco más el peso de la capsula. 5. los datos obtenidos lo remplazamos en la siguiente formula: w(%) = Ph − Ps Ps ∗100 Dónde: 𝑃ℎ = peso húmedo. 𝑃𝑠 = peso seco. (%) = porcentaje de humedad. 6. TOMA DE DATOS Y RESULTADOS 6.1 Datos tomados 6.1.1 Arena 6.1.1.1 Arena suelta y compactada: Utilizando el pie de rey y/o huincha obtenemos la altura y el diámetro de los moldes.  Molde para arena: ℎ = 15.3 𝑐𝑚 𝑑 = 15.3 𝑐𝑚 𝑣 = 𝜋 4 𝑑 2ℎ 𝑣 = 0.00281𝑚3
  6. 6.  Datos obtenidos Agregado Peso suelto (kg) Peso compactado (kg) Volumen del recipiente (𝑚3 ) arena 4.346 4.780 0.00281 Tabla 1. Datos obtenidos arena. 6.1.2 Piedra chancada 6.1.2.1 Piedra chancada suelta y compactada  Molde para piedra chancada ℎ = 29.0 𝑐𝑚 𝑑 = 20.2 𝑐𝑚 𝑣 = 𝜋 4 𝑑 2ℎ 𝑣 = 0.00929𝑚3  Datos obtenidos. Agregado Peso suelto (kg) Peso compactado (kg) Volumen del recipiente (𝑚3 ) Piedra 13.50 15.32 0.00929 Tabla 2. Datos obtenidos de la piedra chancada. 6.2 Cálculos realizados 6.2.1 Arena suelta y compactada  Peso unitario suelto.
  7. 7. P. U. S = W𝑠 𝑉 P. U. S = 4.346 kg 0.00281 m3 = 1546.6kg/m3  Peso unitario compactado P. U. C = W𝑐 𝑉 P. U. C = 4.780 k𝑔 0.00281 m3 P. U. C = 1701.1kg/m3 6.2.2 Piedra suelta y compactada.  Peso unitario suelto. P. U. S = W𝑠 𝑉 P. U. S = 4.346 kg 0.00281 m3 = 1546.6kg/m3  Peso unitario compactado P. U. C = W𝑐 𝑉 P. U. C = 4.780 k𝑔 0.00281 m3 P. U. C = 1701.1kg/m3 6.2.3 Porcentaje de finos. Peso arena tomada: 650g Datos obtenidos: Peso seco arena: 569g. %fino𝑠 = Peso total − Peso seco Peso tota𝑙 ∗ 100 %fino𝑠 = 650 − 569 650 ∗ 100
  8. 8. %fino𝑠 = 12.46% 6.3 Resultados. MATERIAL RESULTADOS P.U.S ARENA 1546.6𝑘𝑔/𝑚3 P.U.C ARENA 1701.1𝑘𝑔/𝑚3 P.U.S PIEDRA 1453.2𝑘𝑔/𝑚3 P.U.C PIEDRA 1649.1𝑘𝑔/𝑚3 Tabla 3. Resultados P.U.S y P.U.C de la arena y piedra chancada. CONCLUSIONES: Los resultados que se obtuvieron fueron: AGREGADO FINO: P.U.S= 1546.6 kg/m3 P.U.C= 1701.1 kg/m AGREGADO GRUESO: P.U.S= 1453.2 kg/m3 P.U.C= 1649.1 kg/m3 De estos resultados concluimos que los pesos unitarios compactados son mayores que los pesos unitarios sueltos, ya que ingresa mucho más material en un determinado volumen. En una obra cuando se hace el vaciado del concreto, disminuye el volumen que se tenía al principio del mezclado. El peso unitario suelto del agregado fino es de 1546.6 kg/m3 la NTP Nº 400.017 indica de 1400 kg/m3 - 1600 kg/m3, por tanto, cumple la norma. El peso unitario compactado del agregado fino es de 1701.1 kg/m3 la NTP Nº 400.017 indica de 1500 kg/m3 – 1700 kg/m3 por tanto no cumple la norma. Aunque es pequeña la diferencia. El peso unitario suelto del agregado grueso es de 1453.2 kg/m3 la NTP Nº 400.017 indica de 1500 kg/m3 - 1600 kg/m3, por tanto, no cumple la norma. El peso unitario compactado del agregado grueso es de 16491.1 kg/m3 la NTP Nº 400.017 indica de 1600 kg/m3 – 1900 kg/m3 por tanto cumple la norma.
  9. 9. El ensayo realizado en la malla Nº 200 para el agregado fino es 12.46℅, la norma NTP Nº 400.018 indica que el porcentaje de finos debe estar entre 0 a 5℅, por lo tanto, este material no cumple con la norma. RECOMENDACIONES Es importante tomar en cuenta que los materiales a ser utilizados deben cumplir con los requerimientos que pide la norma vigente por motivos de seguridad y calidad para poder realizar un buen proyecto. Dosificar bien los agregados es muy importante para así obtener los resultados más próximos a lo pedido según las normas. Para el perfecto enrasado del material en el molde debemos llenar el mismo a una altura de 5cm por encima de él. Para evitar errores en los pesos se recomienda pesar en una sola balanza, es mucho mejor si esta es electrónica, para lograr mayor precisión. Muy importante es que los agregados sean de un mismo lote o cantera ya que de esa manera tendremos un diseño con mejores resultados y teniendo en consideración que no tenga partículas extrañas, pues si sucede esto estaría distorsionando los resultados del diseño de mezcla. Se deben tener controladas las condiciones ambientales del laboratorio, porque la presencia de corrientes de aire al momento de realizar el ensayo, podría afectar a los valores obtenidos, también para evitar que la muestra de finos absorba humedad. 9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS -Abanto, F. (1997), “Tecnología de concreto”, Lima, Perú. -Norma técnica peruana NTP 400.017 (1999) “Método de ensayo para determinar el peso unitario del agregado” -Norma técnica peruana NTP 400.018. (2002) “Método de ensayo normalizado para determinar materiales más finos que pasan por el tamiz normalizado N° 200 por lavado en agregados”. REFERENCIAS VIRTUALES. Manual de ensayo de materiales. https://www.mtc.gob.pe/transportes/caminos/normas_carreteras/documento s/manuales/EM-2000/seccion-01/mtc103.pdf Curso básico de tecnología del concreto para ingenieros civiles.
  10. 10. https://www.academia.edu/9191423/CURSO_BASICO_DE_TECNOLOGIA_DEL_ CONCRETO_PARA_INGENIEROS_CIVILES

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