UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA (UNI-RUPAP)
DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION
PRACTICA N°2: DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA Y PORCENTAJE DE ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO. ASTM C 128 AASHTO T 84 DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA Y PORCENTAJE DE ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO. ASTM C 127 AASHTO T 85
INTEGRANTES: ENRIQUE LUIS CORDON MENA ELVIN JOSE CORTEZ CORTEZ
GRUPO DE TEORIA:
GRUPO DE PRACTICA:
2010-32655 2010-33585
IC-31D
IC-31D2
PROFESOR DE TEORIA: ING. JOSE ALFONSO JEREZ
PROFESOR DE PRÁCTICA: ING. MARITZA REYES
FECHA DE REALIZACION: FECAHA DE ENTREGA:
16 DE MAYO DEL AÑO 2012 26 DE MAYO DEL AÑO 2012
1
INDICE
I.
OBJETIVOS
3
II.
INTRODUCCION
4
III.
GENERALIDADES
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IV.
EQUIPO Y MATERIAL EMPLEADO
8
V.
DESARROLLO
9
VI.
CALCULOS
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VII.
ANALICIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS
16
VIII.
BIBLIOGRAFIA
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I.
OBJETIVOS
Generales
Calcular la densidad relativa y absorción de una cierta muestra de agregado (fino y grueso) según la ASTM C127 para el grueso y ASTM C128 para el fino.
Específicos
Conocer la importancia y cómo influye la densidad y absorción que tienen los agregados en una mezcla de concreto. Conocer el procedimiento y materiales necesarios para la obtención de la densidad relativa y absorción de los agregados según normas de la ASTM. Identificar cuando un agregado es apto para la función que deseamos. Dar a conocer otros tipos de métodos para la obtención de la densidad relativa y absorción de los agregados.
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II.
INTRODUCCION
El presente informe tiene como fin presentar el procedimiento y resultados obtenidos en la práctica dos de materiales de la construcción, donde se determinó la densidad relativa (gravedad específica) y el porcentaje de absorción de los agregados utilizados para la elaboración del concreto. La determinación de estos fue según la ASTM C127 para el agregado grueso y ASTM C 128 para el agregado fino. El lugar de la práctica fue en el laboratorio Julio Padilla de la universidad nacional de ingeniería (UNI-RUPAP), el día miércoles 16 de mayo del año 2012 a las 8:30 de la mañana. Densidad relativa (gravedad específica) es la relación de la densidad de un material a la densidad de agua destilada a una temperatura determinada; los valores son adimensionales. La importancia de esta propiedad radica en la obtención de los volúmenes que ocupará un agregado en el concreto de manera más exacta, que le ayudará mucho al ingeniero para realizar mezclas más exactas. La absorción es importante porque indica la cantidad de agua que puede penetrar en los poros permeables de los agregados (áridos) en 24 horas, cuando estos se encuentran sumergidos en agua.
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III.
GENERALIDADES
Densidad relativa es la relación de la densidad de un material a la densidad de agua destilada a una temperatura determinada; los valores son adimensionales. A veces se la llama gravedad específica (del inglés specific gravity) especialmente en los países con fuerte influencia anglosajona. Tal denominación es incorrecta, ya que en términos científicos "específico" significa por unidad de masa. La utilización de esta importante propiedad es para la determinación de volúmenes de los agregados ya que estos se les dificulta medir de forma directa debido a su irregularidad, pero conociendo esta propiedad y el peso del material que es fácil de encontrar, se determina fácilmente el volumen de una manera más exactas que cualquier otro tipo de método. Densidad relativa aparente (gravedad especifica aparente), es la relación del peso sólido del material entre el peso volumétrico del agua, al igual que la densidad relativa esta es adimensional. La densidad aparente (gravedad específica aparente) del suelo es un buen indicador de ciertas importantes características del suelo, como: porosidad, grado de aireación y capacidad de infiltración. En los diferentes tipos de agregados los valores bajos de densidad aparente implican materiales bien porosos, mientras que valores altos quiere decir el material es compacto, poco poroso y la infiltración del agua es lenta. Densidad relativa en condición saturada superficialmente seca, esta densidad relativa al igual que las otras dos es adimensional y relaciona el peso del material en la condición superficialmente seca entre el peso volumétrico de todo el material.
Absorción, es el aumento en el peso de los agregados 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 del peso seco. Este es usado en proporcionar las mezclas de concreto en la cual los agregados se encuentran en su condición de humedad natural. Una aplicación práctica de la absorción, es para un costo y presupuesto más exacto. El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza1 recibe el nombre de 5
empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newton (en el SI). El principio de Arquímedes se formula así:
Donde E es el empuje, ρf es la densidad del fluido, V el «volumen de fluido desplazado» por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo, g la aceleración de la gravedad y m la masa, de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje (en condiciones normales y descritas de modo simplificado) actúa verticalmente hacia arriba y está aplicado en el centro de gravedad del fluido desalojado por el cuerpo; este punto recibe el nombre de centro de carena. La ASTM C127 (agregados gruesos), designa múltiples métodos para determinar la densidad relativa (gravedad específica) y absorción como:
Método de la balanza hidrostática. Por medio de un picnómetro. Método del sifón.
Método de la balanza hidrostática: Este es el método que se empleara en la práctica, esta se basa mediante el principio de Arquímedes, más adelante se explicara a detalle. Por medio de un picnómetro: El picnómetro o botella de gravedad específica, es un frasco con un cierre sellado de vidrio que dispone de un tapón provisto de un finísimo capilar, de tal manera que puede obtenerse un volumen con gran precisión. Esto permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de un fluido de densidad conocida como el agua o el mercurio. Normalmente, para la determinación de la densidad de algunos productos especiales como las pinturas, se utilizan picnómetros metálicos. La densidad de partículas de un árido (agregado fino), que no puede determinarse con el simple método de pesar, puede obtenerse con el picnómetro. El polvo se pone en el picnómetro, que se pesará, dando el peso de la muestra de árido. A continuación, se completa el llenado del picnómetro con un líquido, de densidad conocida (agua), en el que el polvo sea completamente insoluble. El peso del líquido desplazado podrá luego determinarse, y así hallar la gravedad específica del polvo.
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Método del sifón: Un sifón está formado por un tubo, en forma de "U" invertida, con uno de sus extremos sumergidos en un líquido, que asciende por el tubo a mayor altura que su superficie, desaguando por el otro extremo. Para que el sifón funcione el orificio de salida debe estar más abajo de la superficie libre (h2 debe ser mayor a h1 en la figura) pues funciona por gravedad, y debe estar lleno de líquido ya que esa conectividad permite que el peso del líquido en la rama del desagüe sea la fuerza que eleva el fluido en la otra rama. El sifón combinado con el picnómetro se utiliza para la determinación de algunas de las principales propiedades de ciertos materiales como el de los agregados, es muy utilizado en la determinación de densidades relativas y porcentajes de absorción.
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IV.
MATERIAL EMPLEADO
Para la ASTM C128 agregado fino (arena)
Balanza mecánica ,estas son empleadas para realizar tareas de investigación y análisis en laboratorios, así como también pueden aparecer en el medio de la docencia debido a que se trata de un modelo ideal para hacer demostraciones de uso, por la precisión y la forma de manejo de la báscula en sí.
Frasco Volumétrico (matraz aforado de cuello largo) de 500 cm³ de capacidad, este es un recipiente de cristal donde se mezclan las soluciones químicas, generalmente de forma esférica y con un cuello recto y estrecho, que se usa para contener líquidos.
Molde cónico de metal de 40 mm de diámetro en la parte superior, 90 mm de diámetro en el fondo, con 75 mm de altura.
Un pisón metálico de 340 gramos de peso y que con una sección circular de 25 mm de diámetro.
Gotero, en este caso se uso una pacha, este se compone de un tubo, actualmente de plástico, y de una tapadera sellable herméticamente provista de una tetina flexible adaptable a la boca del infante, que tiene un agujero pequeño por cual el niño bebe, absorbiendo el líquido.
Horno que mantenga una temperatura constante de 110 °C. 8
Charolas.
Agregado fino en la condición saturada superficialmente seco.
Para la ASTM C127 agregado grueso (grava)
Horno que mantenga una temperatura constante de 110 °C.
Cesta de alambre.
Paños lo suficientemente capaz para absorber agua.
Sistema de balanza de flotabilidad ELE diseñado para la determinación de la densidad de las partículas (densidad relativa) de agregados. Consiste en un bastidor de apoyo de elevada resistencia que utiliza un depósito de agua montado sobre una plataforma. Se utiliza in dispositivo de elevación mecánica para levantar el depósito de agua y sumergir la muestra suspendida por debajo de la balanza.
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V.
DESARROLLO A. Procedimiento
Agregado fino (arena)
Previamente a la prueba el agregado fino debe estar bajo la condición saturado y superficialmente seco. Método de Matraz Aforado: La arena estaba sobre una charola. Se realizó la prueba del cono. Se colocó la arena suelta sobre el molde cónico y se le aplicó 15 golpes con el pisón sobre la superficie, se rellenó y se volvió a aplicar 10 golpes mas para un total de 25 golpes y se enrasó el material. Se levantó el molde verticalmente. La arena conservó un poco mas de ¾ partes de la altura del cono. Se esperó un tiempo y se volvió a hacer la prueba nuevamente. Esta vez el árido se desmoronó al levantar el cono, por lo que se pudo comprobar que el agregado ha llegado a la condición de saturado sin humedad superficial. 1. 2. 3. 4. 5. 6.
7. 8.
Se pesaron 500 gramos de arena en la condición antes mencionada (B). Se determinó el peso del frasco seco limpio(C). Se colocaron los 500 gramos de arena en el frasco volumétrico y se llenó de agua hasta la marca de aforo. El frasco se agitó hasta eliminar el aire atrapado. Se le agregó agua al frasco hasta la marca de aforo, luego se pesó el frasco que contenía la arena y el agua añadida para completar la capacidad del frasco (D). Se determinó el peso de una tara. Se retiro el agua y la arena contenida en el frasco, depositándolo en la tara, colocándola en el horno a temperatura de 110 ± po un pe iodo de o as En este tiempo se considera que el árido pierde toda el agua, inclusive la que se encuentra en los poros permeables. Después de las 24 horas se retiró la tara del horno, se refrescó la muestra y se determinó su peso seco (A). Se prosiguió a determinar la densidad relativa y porcentajes de absorción mediantes las formulas que presentarnos más adelante.
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Agregado grueso (grava)
Método de la balanza hidrostática: La grava se encontraba sumergida en un balde con agua previamente por 24 horas para que se encontrara en la condición saturada superficialmente húmeda. 1. Se retiró del recipiente una parte de la grava y se colocó en una charola. Se tomó un paño y se seco la grava hasta quedar en el estado saturado superficialmente seco. 2. Se pesaron 1020.5 gramos del agregado (B). 3. Se determinó el peso de la cesta vacía sumergida (E). 4. Se colocaron los 1020.5 gramos de grava sobre la cesta y se determinó el peso de la cesta más el material sumergido (D). 5. Se pesó una tara. 6. Se extrajo la grava de la cesta y se depositó en la tara. 7. a a a se in odujo en el o no po un pe iodo de o as a una empe a u a de 8. Ya transcurrida las 24 horas se retiro la tara del horno y se dejo enfriar el material a temperatura ambiente, luego se peso. 9. La gravedad específica se calculan las formulas que presentaremos a continuación.
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VI.
CALCULOS A. Formulas a utilizar a) Agregado fino (arena)
(
)
(
(
)
)
Donde: W: peso agua añadida. Ge: Gravedad especifica. Gsss: Gravedad especifica en condición saturada superficialmente seca. GAp: Gravedad especifica aparente. %Abs: Porcentaje de absorción. A: Peso de la muestra seca. B: Peso de la muestra en condición saturada superficialmente seca. C: Peso del frasco seco y limpio. D: Peso del frasco con agua y la muestra. F: Peso de la tara con la muestra seca. Wtara: Peso de la tara. b) Agregado grueso (grava)
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Donde: Ge: Gravedad especifica. Gsss: Gravedad especifica en condición saturada superficialmente seca. GAp: Gravedad especifica aparente. %Abs: Porcentaje de absorción. A: Peso de la muestra seca. B: Peso de la muestra en condición saturada superficialmente seca. C: Peso de la muestra sumergida en agua. D: peso de la cesta mas muestra sumergida en agua. E: peso de la cesta vacía sumergida en agua. F: Peso de la tara con la muestra seca. Wtara: Peso de la tara. B. Tabla de datos
ARENA(gr) A
474.450
B
500.000
C
190.490
D
980.040
F
637.750
Wtara
163.300
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GRAVA(gr) A
1011.950
B
1020.500
C
647.600
D
1365.600
E
718.000
F
1175.250
Wtara
163.300
C. Modelo de cálculo
Arena:
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Grava:
D. Tabla de resultados
ARENA
GRAVA
Ge
2.254
2.714
Gsss
2.376
2.737
Gap
2.566
2.777
% Abs
5.385
0.845
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VII.
ANALICIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS
A. Conclusiones Se pudo concluir que el conocimiento práctico adquirido, nos ayudara mucho en la resolución de problemas en un futuro como ingenieros ya que sabiendo la densidad relativa, aparente y en la condición saturada superficialmente seca, se puede saber la cantidad exacta en volumen de cualquier tipo de agregado que ocupara en una masa de aglomerado, además que fue bajo las norma ASTM C 127 para el grueso y ASTM C128 para el fino, así como también el grado de porosidad de estos. La determinación del porcentaje de absorción nos ayudara para una proporción agua cemento, más exacta lo que ayudaría a obtener las resistencias necesarias para cualquier tipo de concreto o mortero en el que se utilice estos agregados.
B. Interpretación de resultados
Arena
Se puede ver en la tabla de resultados que la densidad relativa de nuestra muestra de arena de 500 gr, (se determino mediante la ASTM C 128) fue de 2.254, el rango de aceptación de agregados finos es de 2.21 a 2.67, como podemos observar nuestro material casi esta en el margen mínimo de aceptación y por eso se recomienda que sea utilizado para obras que el concreto o el mortero no requiera mucha resistencia. La densidad relativa aparente de la arena fue de 2.566, esta densidad define que tan poroso esta el material, mientras mayor sea su densidad aparente menor será los huecos que presente el agregado. La absorción que presento el agregado fino fue de 5.385 % y el rango de aceptación es de 0 % al 5 %, lo cual no implica, que el material no es apto para la construcción bajo esas condiciones, pero la solución es mejorarse para presentar porcentajes de absorción que supere expectativas deseadas, algunas formas de mejoramiento serian combinarlo con uno de menor absorción para promediar.
Grava
Se puede ver en la tabla de resultados que la densidad relativa de nuestra muestra de grava, (se determino mediante la ASTM C 127) fue de 2.714, el rango de aceptación de agregados gruesos es de 2.33 a 2.75, cumple satisfactoriamente para cualquier tipo de concreto al que se desea elaborar. La densidad relativa aparente de la grava fue de 2.777, esta densidad define que tan poroso esta el material, mientras mayor sea su densidad aparente menor será los huecos que presente el agregado. 16
La absorción que presento el agregado grueso fue de 0.845 % y el rango de aceptación es de 0 % al 3 %, cumple satisfactoriamente el porcentaje de absorción lo cual implica que el material es apto para cualquier tipo de construcción.
C. Reomendaciones
Es la tabla que se muestra se refleja los resultados obtenidos en un laboratorio norteamericano según normativas de la ASSHTO T 85 que al igual que la ASTM C127 van dirigidas a determinar las mismas propiedades de agregados. Como podemos comparar los resultados obtenidos se asemejan mucho a los de la tabla: GRAVA Ge
2.714
Gsss
2.737
Gap
2.777
% Abs
0.845
Implica que los resultados obtenidos son bien satisfactorios, para la realización de todo tipos de concretos para diferente utilidades como zapatas, columnas vigas, pedestal y muchas otras utilidades. Con los resultados obtenidos se puede concluir que el material es apto para: Es apta para un buen diseño de la mezcla. Es apta para obtener mezclas homogéneas con un buen desempeño a largo plazo.
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En cuanto a la absorción, en el caso de la arena un valor demasiado alto de la misma, no es una característica para desecho del árido, pero puede ser indicio de un desempeño inadecuado dentro de la masa de hormigón. Se puede obtener una buena calidad en el concreto con alta resistencia mecánica, con baja deformabilidad.
VIII.
BIBLIOGRAFIA
1. Proyecto de pregrado. “Ma e ial de apoyo didác ico pa a la enseñanza y ap endizaje de la asignatura materiales de construcción (guía de las practicas de campo y normas de calidad)” Alconz Ingala Wilthon Pavel autor. Cano Prado Gustavo tutor. Cochabamba, Bolivia. Universidad Mayor de Simon.2006. 2. Apuntes tomados en clases. 3. ASTM C127. Determinación de la gravedad específica y porcentaje de absorción del agregado fino. 4. ASTM C128 y ASSHTO T 85. Determinación de la gravedad específica y porcentaje de absorción del agregado grueso. 5. Guía general para las prácticas de laboratorio. Blanco Rodríguez Marvin, Matus Lazo Iván. Universidad nacional de ingeniería (UNI-RUPAP). Nicaragua.
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