Guia Lab Materiales

REPÚBLICA DE CHILE UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN OBRAS CIVILES

GUÍA DE LABORATORIO DE MATERIALES Incluye Ensayes de Laboratorio para la Asignatura: Materiales de Ingeniería

Lientur Guzmán Meza Ingeniero Civil

2008

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN OBRAS CIVILES

Mat 0

INDICE ÍNDICE …………………………………………………………………………….…… INTRODUCCIÓN ………………………………………………………………….….. ESTRUCTURA DEL CÓDIGO …………………………………………………….…

i iv v

PARTE I. ARIDOS …………………………………………………………………...

1

1. ÁRIDOS ……………………………………………………………………….. 1. Generalidades ………………………………………………………………… 1.1 Definiciones …………………………………………………………………… 1.2 Propiedades de los áridos …………………………………………………… 1.3 Características del grano ……………………………………………………. 1.4 Cualidades de la superficie del grano ……………………………………… 1.5 Muestreo de los áridos ....…………………………………………….……... 1.6 Frecuencia del muestreo .....……………………………………………….… 1.7 Ensayos a los áridos ………………………………………………………...

1 2 3 3 4 5 6 8 8

2. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD (NCH 1515) …… Objetivos …………………………………………………………………………… Procedimiento ………………………………………………………………………

9 10 11

3. DETERMINACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA (NCh 166) …………. Objetivo …………………………………………………………………………..… Procedimiento ………………………………………………………………………

12 12 12

4. CUBICIDAD DE PARTÍCULAS (LNV 3-86) ……………………………..… Terminología ……………………………………………………………………..… Expresión de resultados…………………………………………………………...

13 13 13

5. ESPONJAMIENTO DE LAS ARENAS …………………………………..… Procedimiento …………………………………………………………………..…. Expresión de resultados …………………………………………………………..

15 15 16

6. DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA DE GRAVAS, GRAVILLAS Y ARENAS (NCh 1116) …………………………………….… Definiciones ……………………………………………………………………..….. Procedimiento ……………………………………………………………………….

18 18 20

7. DENSIDAD NETA, REAL, Y ABSORCIÓN DE LOS ARIDOS GRUESOS (NCh 1117) ………………………………………………………. . Antecedentes y definiciones ………………………………………………………. Procedimiento para los pétreos gruesos ………………………………………… Determinación de la absorción …………………………………………………....

22 22 25 25

GUÍA LABORATORIO MATERIALES

i


Mat 0

8. PORCENTAJE DE HUECOS EN ÁRIDOS (NCh 1326) ………………… Determinacón práctica de huecos en gravas ………………………………….. Determinacón práctica de huecos en arenas …………………………………..

29 30 31

9.

DETERMINACIÓN PRÁCTICA DEL % DE FINOS < 0,08 mm (NCh 1223) ……………………………………………………………………. Objetivo y antecedentes ………………………………………………………….. Procedimiento ………………………………………………………………………

33 33 33

10. DETERMINIACIÓN COEF. VOLUMÉTRICO DE LAS GRAVAS (NCh 1511) …………………………………………………………………...

35

11. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO (NCh 165) ……………………………..

38

12. CATASTRO DE ÁRIDOS … ……………………………………………….. Gravas ………………………………………………………………………………. Gravillas …………………………………………………………………………….. Arenas ……………………………………………………………………………….

48 48 49 50

PARTE II.

METALES ………………………………………………………………

51

ENSAYO DE TRACCIÓN ……………………………………………………………..

52

MÁQUINAS UNIVERSALES DE ENSAYO Y EXTENSÓMETROS ……………..

53

COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE ALGUNOS MATERIALES SOMETIDOS A TRACCIÓN Y COMPRESIÓN ………………………………………………………

54

ENSAYO DE TRACCIÓN DEL ACERO ……………………………………………..

55

PARTE III.

CERÁMICOS …………………………………………………………..

58

CERÁMICOS…………………………………………………………………………….

59

UN CERÁMICO IMPORTANTE: LADRILLO ………………………………………. Clasificación de ladrillos de arcilla ……………………………………………………. Ventajas del ladrillo prensado …………………………………………………………. Desventajas de los ladrillos hechos a mano …………………………………………. Otros tipo de ladrillos ……………………………………………………………………. Procedimiento para cubicar albañilerías ………………………………………………

60 60 63 63 63 66


ii


Mat 0

ANEXOS. ……………………………………………………………………………….

67

ANEXO A. Ejemplos resueltos ……………………………………………………..

68

ANEXO B. Ejercicios propuestos…………………………………………………..

70

ANEXO C. Fichas típicas …………………………………………………………….

79


iii


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INTRODUCCIÓN Este documento es resultado de la experiencia de más de 20 años obtenida en el Laboratorio de Materiales y Geotecnia del Departamento de Ingeniería en Obras Civiles perteneciente a la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Santiago de Chile. Este documento tiene como finalidad apoyar la docencia y entregar antecedentes básicos sobre las experiencias que se desarrollan en el laboratorio. En ningún caso, el alumno, debe considerar el contenido de este documento como suficiente para comprender el comportamiento de los materiales, el estudio constante complementará sus conocimientos. Se ha incluido material proveniente de diversas fuentes adecuándolo a los programas de las asignaturas del área. El contenido del texto no es una transcripción de las normas, el desarrollo de las experiencias necesariamente deberá complementarse con el estudio de la norma correspondiente. Para la presente guía se han considerado fundamentalmente las siguientes normas: NCh y LNV (Laboratorio Nacional de Vialidad). Esta guía está sujeta a mejora continua, por lo que se agradece hacer llegar cualquier sugerencia al Laboratorio de Materiales y Geotecnia. En la presente edición, se incluye en la primera hoja una estructura de códigos que tiene por objeto explicar la codificación de los documentos a usar en el Departamento de Ingeniería en Obras Civiles. Se agradece el apoyo de los profesores del área Eduardo Barra Rivera y Pablo Medina Dávila.


iv


Mat 0

ESTRUCTURA DEL CÓDIGO ESTRUCTURA DEL CÓDIGO: • P: F:

X

:

Identifica el tipo de documento, que puede ser:

Procedimiento Formulario

• y.y ejecutar:

:

I: L:

LDoc LExt Eje Lec Reg

PPP :

Instructivo Listado

E: G:

Especificaciones Guía

Tres caracteres que dependen de la cátedra o tipo de laboratorio a Com Est Geo Hid Hor Mad Mat San Top

•

X - y.y - PPP - qq

Computación Estructuras Geotecnia Hidráulica Hormigón Madera Materiales Sanitaria y Ambiental Topografía

Tres o cuatro caracteres que dependen la función del documento

: Laboratorio Docente : Laboratorio de Extensión y Servicios : Ejercicios y/o Ejemplos. : Lectura : Reglamento

• qq : Indica el correlativo de creación de cada documento para cada cátedra o laboratorio. Ejemplo de Código: G-Mat-LDoc-1 (G) Corresponde a una guía. (Mat) Dicha guía es del Laboratorio de Materiales (LDoc) La guía se usa en Docencia. (1) Es el documento de la primera sesión del laboratorio de Materiales.


v


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PARTE I ÁRIDOS

CODIGO

G-Mat-LDoc-1

FECHA DE EMISIÓN

Marzo de 2008

VERSIÓN Nº

3

REEMPLAZA A

Versión 2 del 2002

AUTOR

Lientur Guzmán Meza


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PARTE I ÁRIDOS 1

GENERALIDADES

Los materiales pétreos son aquellos cuya constitución básica es la piedra o los que tienen la misma naturaleza que ella. La piedra es el más antiguo material de construcción. Hasta 1890 la historia de la arquitectura fue la construcción en piedra. Hoy este material ha perdido importancia como elemento de construcción y se le emplea más bien como elementos decorativos. Sin embargo, su importancia reside actualmente en el uso que se le da en el hormigón, tanto simple como armado. De su calidad va depender la resistencia del hormigón ya que ocupa aproximadamente el 75% de su masa, es el esqueleto resistente. En las mezclas asfálticas ocupa aproximadamente el 90% de su masa. Dentro de las rocas sedimentarias se encuentran las rocas incoherentes o disgregadas que resquebrajadas dan origen a fragmentos de aristas vivas, llamados bloques o cascajos, según sea su tamaño. Las rocas que provienen de canteras, son procesadas en plantas chancadoras y clasificadoras dan formas con aristas agudas y se les llama “áridos de canto vivo”. Las provenientes de ríos o pozos, arrastradas por las aguas van pulimentándose formando las piedras llamadas “áridos de canto rodado”. Según sean las dimensiones, algunos autores las clasifican como: − − − − − − − − − − −

Bolones Grava gruesa Grava Fina Gravilla Grava arena Arena gruesa Arena media Arena fina Limo o polvo Arcilla Coloides

: : : : : : : : : : :

mayores de 80 mm (sobre 3” ) de 80 a 40 mm (de 3” a 1 ½” ) de 40 a 20 mm (1 ½” a ¾” ) de 20 a 10 mm (¾” a 3/8”) de 10 a 5 mm (3/8” a Nº 4) de 5 a 2 mm (Nº 4 a Nº 10) de 2 a 0,50 mm ( Nº 10 a Nº 40) de 0,50 a 0,080 ( Nº 40 a Nº 200) de 0,05 a 0,005mm de 0,005 a 0,001 mm menores que 0,001 mm.

A las cinco primeras, se les conoce, según normas, como árido grueso; a las cuatro siguientes como árido fino; y las dos últimas constituyen las arcillas. Según sea la composición química de estas rocas disgregadas, se las denomina silíceas, calizas, etc. GUÍA LABORATORIO MATERIALES

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1.1

DEFINICIONES

Árido: material pétreo compuesto de partículas duras, de forma y tamaño estables. Árido natural: árido procedente de yacimientos pétreos y que no ha sido sometido a tratamiento mecanizado. Árido tratado: árido que se sometió a tratamiento de trituración, dosificación por tamaños y/o lavado en operaciones mecanizadas. Arena (árido fino): árido que pasa por el tamiz de abertura nominal de 5 mm y es retenido en el de 0,08 mm ( Nº 200). Grava (árido grueso): árido retenido en el tamiz de abertura nominal de 5 mm (Nº 4), Árido total (árido combinado): árido resultante de la combinación de arena y grava en proporciones definidas por el estudio de dosificación y que ha de emplearse en la fabricación de un hormigón. Árido revuelto (árido integral): arena y grava mezclada en proporción no definida.

1.2

PROPIEDADES DE LOS ÁRIDOS Las piedras que se utilizan en construcción deben tener las siguientes propiedades: -

Ser homogéneas, compactas, duras, estables y de grano uniforme. Carecer de grietas, coqueras (cavidades), nódulos, restos orgánicos, etc. lo que se aprecia fácilmente por el sonido claro al golpearlas con el martillo. Ser resistentes a las cargas que hayan de soportar: flexión, compresión, desgaste, impacto, etc., aproximadamente superior a 500 kg/cm2 las eruptivas y 250 kg/cm2 las de sedimentación y metamórficas.

Se realizan diversos ensayos para estos efectos pero hay incertidumbres en la interpretación de los mismos. Las partículas forman parte de un conjunto, están confinadas, lo que hace difícil pronunciarse sobre si es más útil contar con una partícula dura o de otra que, siendo más blanda, interactúe en mejor forma con el medio que la rodea. Las arenas de Pirque con blandas, sin embargo, se obtienen resistencias a la compresión y flexotracción destacables. Los áridos de baja robustez estructural producen hormigones de baja resistencia al desgaste lo que los hace descartables en pavimentos. -

No deberán alterarse por los agentes atmosféricos y agentes químicos (humedad, agua, hielo, etc.) teniendo una pérdida de resistencia a la compresión menor del 10%. Ser resistentes al fuego. No ser absorbentes o permeables en proporción mayor del 4,5% de su volumen.

La porosidad del grano está íntimamente relacionada con la absorción de agua ya que con esta medición se pretende representar el volumen de huecos accesibles. GUÍA LABORATORIO MATERIALES

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La absorción se relaciona con: -

la finura de los granos la rugosidad de la superficie cantidad de poros accesibles afinidad del material con el agua.

Se recomienda limitar la absorción de agua en un 5% en peso para hormigones que no estarán en contacto con humedad. Para hormigones impermeables se limita al 3%. En hormigones pobres se tolera hasta un 10%. -

1.3

Tener buena adherencia a los morteros. Dejarse labrar fácilmente. Libre de contaminaciones, impurezas, sales, arcilla, residuos azucarados, carbón, mica, etc. Buena granulometría o distribución ordenada de los distintos tamaños de las partículas pétreas.

CARACTERÍSTICAS DEL GRANO

La forma de los granos influye en las propiedades del hormigón. Las piedras de formas irregulares (mayor superficie específica) producen dificultades en el manipuleo o menor trabajabilidad, pero, por otra parte, produce mayor trabazón y soporta mejor las tracciones. Un exceso de partículas irregulares acarrea dificultades que se compensan con el uso de los finos (arena y cemento) los que hacen disminuir las resistencias y aumentan las deformaciones por contracción. Para los efectos prácticos se puede decir que no hay problemas en el uso de áridos redondeados y áridos de cantos angulosos (chancado) siempre y cuando se use la dosificación adecuada. Se recomienda no usar o evitar el usar arenas con formas irregulares o angulosas. Los defectos de forma de granos se convierten en dificultad de colocación y ésta se trata de compensar con exceso de finos (arena y cemento) y agua, lo que disminuye la resistencia y aumenta las deformaciones de contracción. Frente a la estabilidad físico química es importante pronosticar un comportamiento estable frente a los ataques físicos y químicos y que los hace permanente en el tiempo. Varios son los factores que degradan a los áridos: - composición mineralógica - porosidad accesible - compuestos solubles - compuestos reactivos - tipos de cemento con los que se va a usar - solicitaciones, etc. GUÍA LABORATORIO MATERIALES

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Tiene que existir afinidad con la pasta de cemento. La reacción química de los áridos con los álcalis del cemento produce dilataciones y agrietamientos. El ópalo (sílice hidratada amorfa) también reacciona desfavorablemente. Para que se produzcan estos fenómenos deben coincidir tres condiciones: − áridos reactivos − cementos con exceso de álcalis − ambiente cálido y húmedo En Chile se han observado casos aislados en la zona norte. Se puede prevenir haciendo: - observaciones de los hormigones de la zona - haciendo análisis de reactividad potencial - verificando diagnósticos positivos en estudios petrográficos - comprobando deformaciones en probetas confeccionadas con áridos y cementos que serán usados.

1.4

CUALIDADES DE LA SUPERFICIE DEL GRANO

Superficie específica. Cada vez que se parte una piedra aparece una nueva cara que deberá ser cubierta con cemento. En los materiales más finos hay más superficie por unidad de peso. La superficie específica corresponde a la suma del área total de las partículas que caben en la unidad de peso. Se expresa en cm2/g para los finos y en cm2/kg para arenas y gravas. Pregunta: sean 1000 g de partículas de densidad real G y diámetro medio “a”, ¿cuál es la superficie específica? El diámetro medio “d” puede ser establecido como el promedio aritmético o geométrico de los valores máximo y mínimo, generalmente los valores de dos mallas sucesivas de la serie normal. El valor “d” se expresa en cm. a)

Determinación del número N de granos que hay en el kg.

[ ]

d3 cm 3 6 S = N ⋅ π ⋅ d2 (cm2)

V = N ⋅π ⋅

N= b)

P = V ∗ G (g )

1000 ⋅ 6 (unidades/kg ) d3 ⋅G

Superficies específicas:

SE = GUÍA LABORATORIO MATERIALES

1000 ⋅ 6 ⋅ π ⋅ d 2 6000 = d ¨⋅G π ⋅d3 ⋅G 5


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Los valores resultantes de éste cálculo, en que se han supuesto granos esféricos, densidad real 2,7 y diámetro equivalente a la media geometría de los tamaños extremos, se muestra en la tabla siguiente. Hay que hacer correcciones por la forma de los granos. Tabla 1. Superficies específicas. Valores relativos de las superficies específicas. Mallas Aberturas ( mm ) cm2/kg 3” a 1 ½” 80 a 40 412 1 ½” a ¾” 40 a 19 828 ¾” a 3/8” 19 a 9,5 1660 3/8” a Nº 4 9,5 a 5 3300 Nº 4 a Nº 8 5,0 a 2,5 6080 Nº 8 a Nº 16 2,5 a 1,25 13200 Nº 16 a Nº 30 1,25 a 0,63 26300 Nº 30 a Nº 50 0,63 a 0,315 53200 Nº 50 a Nº 100 0,315 a 0,16 105600 Para un material de río, estos coeficientes se aumentan en 10 a 15%. Para materiales de chancado se emplean coeficientes de 1,4 a 1,6.

1.5

MUESTREO DE LOS ARIDOS.

Una de las operaciones más importantes a considerar previo a los ensayos a que se ha de someter el árido es el muestreo. Para los fines de control de la producción, los áridos pueden se muestreados en yacimientos, canteras, pozos, plantas, vehículos, acopios, correas transportadoras. Para los fines inmediatos del hormigón, los áridos pueden muestrearse en la obra, sea sobre o durante la descarga de camiones para control de recepción, o en el punto de entrada al equipo pesador o mezclador para control de uso. La muestra en definitiva debe ser “representativa“, es decir, que muestre la verdadera naturaleza y condición (uniformidad y variabilidad) de todo el material existente. Precauciones para la extracción: 1. Para extraer muestras de acopio o montones se procede a tomar paladas al azar en distintos puntos y desde el interior del acopio haciendo excavaciones u hoyos a distintos niveles en contorno de, acopio. 2. Se recomienda no tomar paladas del material en la base ni en la cima de los acopios. Las extracciones efectuadas a unos 30 cm de altura sobre el piso y de 30 cm más abajo del nivel superior, pueden proporcionar muestras más representativas. 3. Para extraer muestras desde camiones se efectúan excavaciones en distintos puntos de la capa, retirando porciones a medida que se profundiza la excavación. GUÍA LABORATORIO MATERIALES

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4. Para muestrear en correas transportadoras, se procede a detener el sistema en distintos instantes de la operación, retirando cada vez todo el material existente en un tramo, por ejemplo, en un metro lineal de correa. Reducción por cuarteo: La cantidad de material extraída para muestreo debe ser unas cuatro veces la cantidad de muestra requerida por el laboratorio. Para los ensayos esta muestra debe ser reducida aún más mediante el procedimiento de cuarteo que puede ser mecánico o manual. El procedimiento mecánico es un aparato separador que desvía el material proporcionalmente en dos fracciones, mediante canaletas alternadas, hacia ambos lados. El material se desparrama horizontalmente en le parte superior del aparato, recogiéndose en recipientes en la parte inferior. Se prosigue de igual forma con una de las fracciones hasta obtener el tamaño de la muestra deseada.

-

El procedimiento manual es como sigue: El material se revuelve y luego se amontona formando un cono. Mediante pala el material se aplasta formando un círculo. Se trazan dos ejes perpendiculares separando el material en cuatro cuadrantes. Se eliminan dos cuadrantes opuestos. Con los cuadrantes que quedan se prosiguen las reducciones hasta obtener el tamaño de muestra requerido. En las arenas resulta fácil el proceso si se humedece.

Tamaño de las muestras para laboratorio: Como recomendación general y según en número de ensayos debe considerarse: 1.Para ensayos corrientes: Se recomienda enviar al laboratorio una cantidad de material, expresado en litros a lo menos dos veces el tamaño máximo del árido medido en mm. Ej.: Grava de 20 mm Volumen de la muestra = 20 x 2 = 40 litros. En la práctica esto corresponde enviar: - 2 sacos cementeros de grava (aprox. 70 lt) - 2 sacos cementeros de gravilla (aprox. 50 lt) - 1 saco cementero de arena (aprox. 25 lt) 2.Si se requiere confeccionar mezclas de prueba, además de los ensayos corrientes, se debe enviar, a lo menos, dos veces las cantidades anteriores. 3.Para ensayos especiales, como desgaste o especiales de reconocimiento, en ese caso también debe ser, a lo menos, dos veces el volumen requeridos para la muestras corrientes. Importante es el envasado de las muestras evitando contaminaciones e identificando bien las muestras: procedencia, ubicación, obra, etc. GUÍA LABORATORIO MATERIALES

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1.6

Mat 1

FRECUENCIA DEL MUESTREO

Debe hacerse en forma constante y periódica con una frecuencia de muestreo que permita conocer las variaciones o características del árido. La NCh 164 fija esta frecuencia de muestreo, según el lugar en que se encuentra el árido y el objetivo del control. -

Durante la producción el árido: cada 1000 m3 de árido producido o cada mes de producción, el que sea más exigente.

-

Durante la recepción de la obra: cada 500 m3 de árido grueso y cada 300 m3 de árido fino recibidos. Cada 750 m3 de árido grueso y 450 m3 de árido fino si el productor proporciona ensayos del último mes de producción.

-

Durante el uso en la dosificación: cada 300 m3 de hormigón elaborado, siempre que sea de la misma recepción.

Además de la frecuencia del muestreo, es importante fijar el tamaño de los lotes. Un plan de muestreo aceptable es efectuar un muestreo diario o cada 200 m3 por árido, el que sea más exigente. Para evitar decisiones personales se recurre a una decisión probabilística. La NCh 43 establece un sistema para seleccionar la muestra mediante la aplicación de los llamados “números al azar“.

1.7

ENSAYOS A LOS ARIDOS Para caracterizarlos se les somete a variados ensayos: a) -

impurezas arcillosas contenido de materia orgánica b)

-

Ensayos básicos para la aceptación:

Ensayos para dosificación:

densidad aparente compactada seca densidad aparente suelta densidad real, neta absorción esponjamiento porcentaje de huecos granulometría.


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c) -

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Ensayos particulares:

Dureza, reactividad silícea, contenidos salinos, equivalente de arena, coeficiente de forma, coeficiente volumétrico.

Los principales requisitos exigidos a las gravas (rodadas o chancadas) y gravillas son: Tabla 2. Requisitos para gravas.

REQUISITOS PARA LAS GRAVAS HORMIGON ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN Finos arcillosos por lavado en tamiz Nº 200 % máximo Desgaste en máquina Los Angeles, % máx. Coef, de forma medio del grano, minimo: - árido > 25 mm - árido ≤ 25 mm

SIMPLE 1,0 50

ARMADO 1,0 50

PAVIMENTO 0,5 40

0,15 0,12

0,20 0,15

0,15 0,12

Porosidad, según absorción de agua, % máx. Desintegración en 5 ciclos de sales, % máx. - en sulfato de sodio - en sulfato magnesio

2,0 12 18

Contenido de cloruros y sulfatos solubles Sulfuros oxidables, como SO4

Véase capítulo agua 1,80 kg/m3, hormigón

Tabla 2. Requisitos para arenas.

REQUISITOS DE LAS ARENAS HORMIGON ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN Finos arcillosos por lavado en # 200, % máx. Impurezas orgánicas, color máximo Desintegración en 5 ciclos de sales, % máx. - en sulfato de sodio - en sulfato magnesio Porosidad, según absorción de agua, % máx. Equivalente de arena, % mínimo Dureza del grano, % trituración máximo Contenido de sales: Cl-SO4


SIMPLE 5

ARMADO 5 Amarillo claro

PAVIMENTO 3

10 15 3 75 25 Véase capítulo agua

9


2.

Mat 1

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD. NCh 1515.

Objetivo Se pretende determinar el contenido de agua que tiene un material y que está presente en las formas que se indican: - agua gravitacional - agua capilar - agua de constitución o pelicular. El agua que queda retenida en los poros y sobre la superficie de las partículas se llama “agua retenida”. De esta agua retenida se tiene el agua químicamente combinada, que es la que forma parte de la estructura cristalina de los minerales y en una cantidad muy pequeña. Esta agua no puede ser eliminada si se seca hasta 110°C, de ahí la práctica de secar las muestras es entre 105 y 110 °C.El agua que se pierde en el secado a que s someten los materiales en el laboratorio es el agua gravitacional y capilar. Tanto en las arenas como en las arcillas la humedad produce esponjamiento, o sea aumento de volumen. Este aumento interesa en el caso de las arenas cuando se especifican los materiales en volumen en el caso de hormigones. A un árido es posible encontrarlo bajo cuatro condiciones o estados de humedad; húmedo con agua libre; húmedo sin humedad libre o saturado superficialmente seco (sss); parcialmente seco o semi-saturado y finalmente seco.

Agua Intersticial

Agua Intersticial Agua Libre

Partícula Saturada

Partícula Superficialmente Seca

Partícula Seca

Figura 1. Estados de humedad. El estado sss es el estado de humedad neutro del árido y corresponde a la condición en que se encuentra el árido, cuando está dentro del hormigón fresco: no aporta ni gasta agua. Es una condición importante en los hormigones para fijar la razón agua/cemento. Es conveniente hacer dos determinaciones de humedad cuyos resultados no deben diferir en más de 0,3%. El secado debe ser a peso constante. Se entiende por peso constante el valor obtenido cuándo la pérdida de peso, entre dos pesadas sucesivas después de una hora adicional de secado, sea menor a 0,1% del peso del material. 10 GUÍA LABORATORIO MATERIALES


Mat 1

Procedimiento: Se debe tomar una muestra de acuerdo al tamaño máximo de la muestra según la tabla: Tamaño máximo (mm) 50 25 12,5 5 2 0,5 1.2.3.4.5.-

Cantidad a emplear ( g ) 3000 1000 750 500 100 10

Determinar y registrar la masa del recipiente (Mr) Colocar la muestra en el recipiente y pesar (Mh) Secar en horno por 24 hr a 110 +/- 5 C° Determinar la masa de la muestra seca (Ms) Determinar la humedad con:

Fórmula a aplicar sin considerar recipiente:

ω=

mh− ms ⋅100 (%) ms

Fórmula a aplicar cuando se considera recipiente:

ω=

mh − ms ⋅100 (%) ms − mr

en que:

mh = masa húmeda ms = masa seca mr = masa recipiente


11

3.


Mat 1

DETERMINACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA. NCh 166 ANALISIS COLORIMÉTRICO

Objetivo Determinar en forma cualitativa la presencia de materia orgánica en suelos y arenas. La presencia de impurezas orgánicas en los áridos es perjudicial en la dosificación de hormigones, debido a que éstas le quitan las propiedades a la mezcla, es decir, pueden absorber parte del agua que se ha calculado y variar la razón agua/cemento (A/C). También provoca que la interfase (zona entre el árido y el cemento) no se adhiera correctamente haciendo un hormigón menos resistente. Una arena con presencia considerable de materia orgánica la hace inutilizable para los fines de morteros y hormigones. Se llama “Índice de coloración” en términos de ácido tánico, superior a 500 partes por millón, es la característica de una solución que tiene una intensidad de color superior (té cargado) a la solución tipo. Reactivos:

Solución de hidróxido de sodio, NaOH (soda cáustica) al 3% y una solución de ácido tánico al 2%.

Preparación: La solución de NaOH al 3% se prepara disolviendo 30 gr. de soda cáustica en 970 cc de agua destilada. La solución de ácido tánico al 2 % se prepara disolviendo 2 g de ácido tánico en 10 cc de alcohol de 95° y 90 cc de agua destilada. La solución patrón de ácido tánico de 500 partes por millón se prepara agregando 2,5 cc de solución de ácido tánico al 2 % a 97,5 cc de la solución de soda cáustica al 3%. Se agita y se deja reposar por 24 hr. Procedimiento: Se coloca en una probeta 150 a 200 g de la muestra a analizar junto con 100 cc de la solución de soda cáustica al 3%. Se agita y se deja decantar por 24 hr. Al cabo de ese tiempo se comparan los colores de la solución con el material con la muestra patrón con ácido tánico. Si el color es más oscuro que el patrón quiere decir que hay presencia de materia orgánica. Color solución Transparente Cetrino Amarillo Te simple Te cargado GUÍA LABORATORIO MATERIALES

Contenido estimado materia orgánica No tiene Indicios Regular Abundante Muy abundante 12

4.


Mat 1

CUBICIDAD DE PARTÍCULAS (LNV 3-86)

Este método establece el procedimiento para determinar las partículas chancadas, rodadas y lajeadas de la fracción retenida en tamiz 5 mm de un pétreo. Este método se aplica a todos los áridos y agregados pétreos que se emplean en pavimentos. TERMINOLOGÍA Chancado: partícula pétrea que tiene dos o más caras fracturadas. Rodado: partícula pétrea que tiene una cara fracturada o que no tiene fracturas ni aristas. Laja: partícula pétrea en que la razón entre la dimensión máxima y mínima, referida a un prisma rectangular circunscrito, es mayor que cinco. Cantidad mínima necesaria para la muestra de ensayo: Tamaño máximo de las partículas (mm) 50 25 20 12,5 y menor

Masa mínima (g) 1000 750 500 250

CÁLCULOS PARCIALES: Chancado:

para calcular el porcentaje de partículas chancadas, use: Chi =

Rodado:

para calcular el porcentaje de partículas rodadas, use: Ri =

Laja:

Bi + Di ⋅ 100 (%) Ai

Ci + Ei ⋅ 100 (%) Ai

para calcular el porcentaje de laja, use:

Li = en que:

Di + Ei ⋅ 100 (%) Ai

Ai = masa de la fracción total considerada (g) Bi = masa de chancado (g) Ci = masa de rodado (g) Di = masa de laja chancada (g) Ei = masa de laja rodada (g)


13


Mat 1

RESULTADOS FINALES:

2 A20 ⋅ Ch20 + A5 ⋅ Ch5 2 A20 + A5

Chancado total:

Ch =

Rodado total:

R=

A20 ⋅ R20 + A5 ⋅ R5 A20 + A5

Laja efectiva:

L=

2 A20 ⋅ L20 + A5 ⋅ L5 2 A20 + A5

en que: A20 A5 Ch20 Ch5 R20 R5 L20 L5

= Masa de la fracción que pasa por tamiz 20 mm = Masa de la fracción que pasa por tamiz 5 mm = Chancado que pasa por tamiz 20 mm = Chancado que pasa por tamiz 5 mm = Rodado que pasa por tamiz 20 mm = Rodado que pasa por tamiz 5 mm = Laja que pasa por tamiz 20 mm = Laja que pasa por tamiz 5 mm.


14

5.


Mat 1

ESPONJAMIENTO DE LAS ARENAS

La arena al estar húmeda superficialmente, ocupa un mayor volumen que estando seca. Si se tiene una cierta cantidad de material granular seco y se compacta, se obtiene un volumen V. Si esta misma cantidad de material, se humedece levemente y se compacta de igual forma ocupará ahora un mayor volumen. Repitiendo la operación anterior con creciente cantidad de agua, su volumen aumentará hasta un valor máximo para luego ir disminuyendo, a medida que se agrega más agua, hasta alcanzar el mismo volumen seco V. Este aumento de volumen se llama “esponjamiento” (e) y es un valor típico para cada arena.

esponjamiento

Arena seca

esponjada

inundada

Figura 2. Esponjamiento de arenas. La explicación física sería: cuando un material seco es compactarlo, los granos toman contacto entre sí dejando un mínimo de huecos. Al humedecerlo los granos se cubren con una película de agua muy firme y que es difícil de romper por las fuerzas intermoleculares entre la superficie de los granos y la película de agua (agua elástica). Debido a esta película es que el volumen aumenta. Esta película no crece indefinidamente sino que llegado a cierto espesor se rompe y los granos vuelven a tomar contacto entre sí y el agua se localiza en los huecos que quedan entre ellos (agua libre).

arena seca

con agua elástica

Figura 3. Contenido de agua. Procedimiento: El procedimiento es medir en una probeta 250 cc de arena húmeda compacta, luego se agrega agua hasta inundarla y se le asienta bien dándole golpes a la probeta. Se lee el volumen ocupado por la arena inundada “v“, que es el mismo de la arena seca. GUÍA LABORATORIO MATERIALES

15


Mat 1

Siendo “V“, el volumen de la arena húmeda y “v“, el nivel de la arena inundada, el porcentaje de esponjamiento con respecto a la arena seca será:

e=

V −v ⋅100 v

En obra, es útil conocer el esponjamiento cuando la arena se mide volumétricamente en carretilla. El gráfico siguiente muestra curvas típicas de esponjamientos de arena gruesa y fina. [%] Arena fina Arena gruesa

30 20 10

% humedad

2

4

6

10

Figura 4. Esponjamiento arenas.

Tabla 3. Esponjamiento arenas del río Maipú. (Valores del material seco correspondiente a 1dm3 de Vap) HUMEDAD 0 2 4 6 8 10 12 14 16

DENSIDAD 1,808 1,354 1,318 1,316 1,298 1,321 1,352 1,394 1,440

Para calcular el esponjamiento en función de las densidades se utiliza la fórmula:


16


⎡ ⎢ D C e =100 ⋅ ⎢⎢ ⎢D ⎢⎣ ap

Mat 1

⎤ ⎥ −1⎥⎥ ⎥ ⎥⎦

en que: Dc Dap

= densidad aparente seca y compactada = densidad aparente húmeda y suelta, descontada la humedad.


17

6.


Mat 1

DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA. NCh 1116

Este método establece los procedimientos para determinar las densidades aparentes de los pétreos que se emplean en la elaboración de morteros, hormigones, tratamientos superficiales y mezclas asfálticas. La densidad de un árido es el cuociente entre el peso y el volumen del material pesado y se expresa en kgm3. Definiciones. - Hueco: espacio vacío entre las partículas de un pétreo. - Poro: espacio vacío interiores de una partícula de pétreo. - Vap = volumen aparente, es volumen de agua desplazado por la piedra, supuesta recubierta de una membrana impermeable infinitamente fina. En hormigones se definen las siguientes densidades: Densidad aparente: considera el volumen de los granos (Vr), el volumen de los huecos entre los granos y el volumen de los poros accesibles e inaccesibles. Se usa en la dosificación: Vr + ha + hi + H

-

Dap =

Ms Ms = Vap Vr + H + ha + hi

(kg/m3 )

Densidad real: considera el volumen de los granos y el volumen de los poros accesibles e inaccesibles. Se usa en la dosificación.: Vr + ha + hi

-

Dr =

Ms Vr + ha + hi

(kg/m 3 )

Densidad neta: considera el volumen de los granos y el volumen de los poros inaccesibles. Se usa para conocer la porosidad del grano.: Vr + hi = Vap – ha

-

Dn = -

Ms ⎡ kg ⎤ 3 m ⎥⎦ Vr + hi ⎢⎣

Densidad absoluta (Dab): corresponde a lo que en forma errónea se le designa por peso específico. Considera sólo el volumen del grano, condición que se logra cuando el material es molido a polvo impalpable. Su valor sirve para distinguir el origen mineralógico del árido.

Dab =

Ms [kg/m3 ] Vr − H − ha − hi


18


Mat 1

La compacidad (C) es la relación entre el volumen de sólidos que tiene un material granular y el volumen aparente que ocupa. El complemento de la compacidad es la “Oquedad” (Oq) o cantidad de huecos. Para un conjunto de áridos:

Compacidad (C):

C =

C =

∑ Vr Vap

= 1 − Oq

Vr Dap = Vap Dr

Se define la porosidad absoluta (Pa) u oquedad como:

Pa = Oq =

h =1− C Vr

Oquedad (Oq):

Oq =

Vap − ∑ Vr Vap Ms Vr ha hi h

en que Vap - ∑ Vr = volumen de huecos entre los áridos.

= masa del material seco a masa constante. = volumen real = huecos accesibles = huecos inaccesibles. = huecos totales ( ha + hi)

Equipos: -

Balanza, horno, varilla pisón, recipientes, regla de enrase, poruñas, etc.


19


Mat 1

PROCEDIMIENTOS: Determinación de la densidad aparente suelta de los pétreos, incluye: arena, gravilla y grava. −

−

Tomar muestra representativa (cuarteo) y secar hasta masa constante. Ocupar un recipiente de volumen conocido y de capacidad que indica la norma según el tamaño máximo nominal del pétreo en mm. (aprox. se usan 10 a 15 lt)

El volumen de la medida se realizará pesando el recipiente vacío y luego lleno de agua. El peso del agua será el volumen del recipiente. Se considera para los fines prácticos que la densidad del agua es uno. (γw = 1 kg/dm3). Vaciar el pétreo con una poruña desde una altura del borde del recipiente de 5 cm en una medida de capacidad volumétrica especificada (V) para el tamaño máximo nominal del pétreo. Determinar la masa (Ms) del pétreo suelto o compactado que llena la medida. Determinar la densidad aparente ( Dap) dividiendo la masa del pétreo por la medida por la capacidad volumétrica de la medida. Calcular la densidad aparente como el promedio aritmético de dos ensayos sobre muestras gemelas.

Daps =

Ms (kg/m3) Vap

Daps = densidad aparente suelta. Ms = masa del material seco a masa constante. Vap = volumen del tiesto que lo contiene. Determinación de la densidad aparente compactada de las arenas, gravas y gravillas. − − − − −

Llenar la medida en tres capas de espesores aproximadamente iguales, teniendo la última capa un exceso de pétreo por sobre el borde de la medida. Emparejar cada capa y compactar mediante 25 golpes de pisón uniformemente repartidos. El pisón debe penetrar levemente en la capa inferior. Enrasar la superficie con el pisón sin rellenar los huecos. Registrar la masa del recipiente lleno en kg. La densidad aparente compactada será el promedio de dos muestras gemelas aproximando a 10 kg/m3.

Se aplica a los pétreos de tamaño nominal igual o menor a 50 mm ( 2”). Llenar la medida en tres capas iguales compactando cada una de ellas con un pisón normalizado de 16 mm de diámetro terminado en media esfera. La expresión será:


20


Dapc =

Ms (kg/m3), Vap

Mat 1

Dapc = densidad aparente compactada.

Aceptación de resultados: Se acepta la determinación de las densidades cuando la diferencia entre los dos resultados obtenidos por el mismo operador, en ensayes sobre muestras gemelas, sea igual o inferior a 30 kg/m3. Para los pétreos de tamaño máximo nominal igual o superior a 50 mm e igual o inferior a 100 mm se aplica el procedimiento por percusión para la determinación de la densidad aparente compactada. Se llena en tres capas y se compacta cada una de ellas levantado el recipiente por cada asa a una altura de 5 cm y dejándola caer sobre una base firme. Se repite hasta completar 50 percusiones dejando caer la medida 25 veces de cada asa.


21

7.


Mat 1

DETERMINACIÓN DENSIDAD NETA, REAL Y ABSORCIÓN DE LOS PÉTREOS GRUESOS. NCh 1117.

Se aplicará a los pétreos cuya densidad neta fluctúe entre 2000 y 3000 kg/m3 que son los que se emplean en hormigones, mezclas asfálticas y tratamientos superficiales. El problema radica en determinar el volumen de un árido o de una cantidad de áridos. Para ello se aplica el principio de Arquímedes (287-212 a de C.) “Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del líquido desalojado “. Antecedentes teóricos. La densidad real y neta permite conocer los volúmenes compactos del árido con el fin de dosificar morteros y hormigones. Relacionada con la densidad aparente permite conocer la compacidad (C ) del árido. La absorción está íntimamente relacionada con la porosidad interna de los granos de árido y con la permeabilidad de los morteros y hormigones. Se llama pétreo grueso al material retenido en el tamiz N° 4 (5 mm ) y N° 8 (2,5 mm). Definiciones. -

-

Vap = volumen aparente = volumen de agua desplazado por la roca, supuesta recubierta de una membrana impermeable infinitamente fina. Vr = volumen real, es el volumen que ocupa la roca, sin contar el aire que encierra: Vap – ha –hi = Vap – h. ha = huecos accesibles o poros, también llamados abiertos, son los que están en comunicación con el aire exterior a la roca. hi = huecos inaccesibles o poros, también llamado cerrados, son los que no están en comunicación con el aire exterior a la roca. Pétreo grueso: material retenido en el tamiz de 5 mm y 2,5 mm que se emplea en hormigones y asfalto respectivamente. Densidad real ( Dr): densidad en que se considera el volumen macizo de las partículas del pétreo, más el volumen de los poros accesibles e inaccesibles de esas partículas. Densidad real de pétreo seco (Drs); densidad real en que se considera solamente la masa del pétreo seco. Densidad real del pétreo saturado superficialmente seco (Drsss): densidad real en que se considera la masa del pétreo seco mas la masa del agua que llena los poros accesibles. Densidad Neta ( Dn): densidad en que se considera el volumen macizo de las partículas más el volumen de los poros inaccesibles. Absorción de agua ( Ab): masa de agua necesaria para llevar un pétreo de estado seco a estado saturado superficialmente seco. Se expresa como porcentaje del pétreo secado en horno hasta masa constante. Secado hasta masa constante: límite de secado en que dos pesadas sucesivas, separadas por una hora de secado, difieren en un porcentaje igual o inferior al 0,1% de la menor masa determinada.


22


Mat 1

La densidad real sss es aquella en que se considera la masa del pétreo seco más la masa de agua contenida en los poros accesibles. Se define como estado sss al grado y distribución de humedad que corresponde a la saturación de las cavidades accesibles, sin presencia de agua libre en la superficie de granos. Si se sumerge una piedra en agua por 24 hr ésta se satura y si se seca su superficie y se pesa, se tiene: Msss = Ms + γw * ha = M + ha

γw = 1 kg/dm3

Si se pesa sumergida en una balanza hidrostática, según Arquímedes: Msum = Ms – ( Vap – h )*γw Msss = masa de pétreo saturado superficialmente seco. Ms = masa del pétreo en estado seco. γw = densidad del agua (1 kg/dm3 supuesto a una t° = 18°C y a nivel del mar)

Absorción de agua es la masa de agua necesaria para llevar un pétreo de estado seco a estado sss. en 24 hr. Ello representa o pretende representar al volumen de huecos accesibles de las piedras. Se expresa como porcentaje del pétreo secado en horno hasta masa constante. Se recomienda limitar la absorción de agua al 5% en peso cuando se trata de hormigones que no estarán en contacto con agua. Para el caso de hormigones que deben ser impermeables se limita en el 3% y se permite hasta el 10% en hormigones pobres o de menor importancia.

En pavimentos es más riguroso aceptándose para las gravas un 2% y para las arenas un 3%.

Ab =

Mw Msss − Ms = * 100 Ms Ms

(%)

El agua libre (wL) que tiene el árido será:

wL

= w – Ab

w

= humedad total (%)


(%)

23


Mat 1

Equipos: Balanza, horno , recipiente, canastillo, herramientas. La forma de determinar la densidad de un material fino (arena, suelo fino) es hacer tres pesadas: - Masa de un picnómetro con agua (Mw) - Masa seca del material fino (aprox. 200 gr) Ms - Masa del picnómetro con agua y el material dentro de él. (Mt) Si ha y hi son los huecos accesibles e inaccesibles, entonces los huecos totales serán h = ha + hi; luego el volumen real (Vr) será: Vr Vap

= Vap – h = volumen aparente

La densidad real Dr será:

Dr =

Ms Vap − h

Expresiones: -

Vr = volumen real, es el volumen que ocupa la roca, sin contar el aire que encierra: Vap – ha –hi = Vap – h

Dap =

M ; Vap

Dr =

M M = Vap - ha - hi Vap − h

M Dap Volumen real Vap − h Vap Compacidad (C) = = = = M Dr Volumenaparente Vap Vap − h Se llama porosidad absoluta (Pa) a la relación: (Oquedad)

Pa =

h ha + hi h + Vap − Vap Vap h − Vap Vap − h Vr = = = + = 1− = 1− = 1− C Vap Vap Vap Vap Vap Vap Vap

La porosidad relativa (Pr) considera solamente los poros accesibles (ha)

Pr =

ha Vap


24


Mat 1

PROCEDIMIENTOS PARA LOS PETREOS GRUESOS: El tamaño de la muestra de ensayo debe ser de 4 kg cuando el tamaño máximo absoluto sea igual o inferior a 40 mm (1 ½”) − − − − −

Eliminar por tamizado las partículas inferiores a 5 mm ó 2,5 mm para hormigón o asfalto respectivamente. Saturar la muestra por 24 horas en agua. Hacer una pesada sumergida (Msum) mediante un canastillo. Secar superficialmente con un paño las piedras y pesar (Msss). Secar la muestra hasta masa constante a 110 más menos 5 grados Celsius. (Ms)

Expresiones: Densidad real saturado superficialmente seco. Drsss =

Densidad real del pétreo seco: Drs =

Dn =

Densidad neta :

Msss ⋅ 1000 (kg/m3) Msss − Msum

Ms ⋅ 1000 (kg/m3) Msss − Msum

Ms ⋅ 1000 (kg/m3) Ms − Msum

DETERMINACIÓN DE LA ABSORCIÓN Si la humedad (ω) del árido es menor que la ωsss éste absorberá agua durante el amasado, se le denomina absorción parcial. Si la cantidad de agua ω es mayor que la ωsss, entonces habrá agua libre que será cedida a la masa de hormigón durante la amasada.

% Abs = Msss Ms ωT ωL Abs

M sss − M s ⋅ 100 Ms

y Humedad Total (ω T ) = ω L − Abs.

= masa saturada superficialmente seca. = masa seca ( se obtiene en horno a 110° C durante 24 hrs. ) = humedad total = humedad libre = absorción.

Absorción de agua: Ab =

Msss − Ms ⋅ 100 (%) Ms

La densidad del agua se considera como 1000 kg/m3. GUÍA LABORATORIO MATERIALES

25


Mat 1

Las densidades se expresan en kilos por metro cúbico aproximando a 10 kg/m3 y la absorción se expresa en porcentaje aproximando a 0,05% Procedimiento para determinar las densidades real, neta y absorción de los finos. NCh 1239. Objetivo Las densidades real y neta de las arenas permiten conocer sus volúmenes compactos con el fin de dosificar morteros y hormigones. Relacionado con la densidad aparente, puede determinarse la compacidad del árido. La absorción está íntimamente vinculada con la porosidad interna de los granos del árido y con la permeabilidad de los morteros y hormigones. Procedimiento: Si la muestra contiene un porcentaje igual o inferior a 15% de material retenido en el tamiz de 5 mm, se eliminará dicha fracción retenida, y a la fracción que pasa se le aplicará el procedimiento. Si el porcentaje es superior al 15% se separará en dos fracciones por el tamiz de 5 mm y se determinará por separado cada fracción. En este caso los resultados se expresarán como el promedio ponderado de las densidades real y neta y absorción de agua correspondiente a ambas fracciones.

Dp =

Dnr ⋅ Pr + Dnp ⋅ Pp 100

(kg/m 3 )

Dnr = densidad neta de la fracción retenida en kg/m 3 Pr = porcentaje en masa de la fracción retenida,% Dnp = densidad neta de la fracción que pasa en kg/m 3 Pp = porcentaje en masa de la fracción que pasa, % Absorción del árido integral:

Abr ⋅ Pr + Abp ⋅ Pp (%) 100 Abr = absorción de la fracción retenida, % Abp = absorción de la fracción que pasa, % Abp =


26


-

-

-

-

Mat 1

Se estima una cantidad de material fino de aproximadamente de 1 kg, seco y limpio. Sumergir el árido en agua por 24 hr para conseguir el estado saturado. Para conseguir el estado sss de la arena se procede a secarla suavemente hasta conseguir que compactada en un molde tronco cónico con 25 golpes con un pisón normalizado, se produzca un desmoronamiento según un talud natural. Conseguido esto se toma una cantidad superior a 50 gr e inferior a 500 gr. Se pesa un picnómetro que generalmente es un matraz aforado con agua hasta la marca de calibración. (Mpic+w). Se coloca la muestra en estado sss en el matraz y se vuelve a llenar con agua hasta la marca de calibración. Se agita el matraz a fin de eliminar las burbujas de aire en forma inclinada y golpeándolo con las manos. Se mide y registra la masa total del matraz más la muestra. (Mpic+w+arena). Saturar el material por 24 hrs en agua. Determinar el estado saturado superficialmente seco mediante un cono normalizado. Se llena el cono con el material secado gradualmente en una corriente de aire caliente. Se compacta con 25 golpes y se levanta el cono, si el cono conserva su forma se prosigue el secado hasta que al levantar el cono se produzca un asentamiento o talud natural. Se toma una muestra de la arena en estado sss (generalmente 200 gr) y se vacía en un picnómetro para determinar, mediante el principio de Arquímedes, el volumen de esta masa. Se pesa el matraz más la arena en estado sss. ( Msss) Se recupera el material del picnómetro y se seca a masa constante y se pesa, Ms. Se recupera la muestra del matraz y se seca a masa constante y se registra su peso (Ms).

Expresiones: Densidad real de la arena sss: (Drsss)

Drsss =

Msss ⋅1000 M pic+w + Msss − M pic+w+arena

(kg/m3 )

Densidad real de la arena seca (Drs):

Drs =

Ms ⋅1000 M pic+w + Msss− M pic+w+arena

(kg/m3 )

Densidad Neta (Dn):

Dn =

Ms ⋅ 1000 (kg/m3 ) M pic+w + Ms − M pic+w+arena


27


Absorción de agua: Ab =

-

Ms Msss Mpic+w Mpic+w+arena

Msss − Ms ⋅ 100 Ms

Mat 1

(%)

= masa de la muestra seca, g = masa de la muestra saturada superficialmente seca, g = masa del matraz con agua hasta la marca de calibración, g = masa del matraz con agua más la muestra hasta la marca de calibración, g.

Cada valor de densidades y absorción se obtendrá como el promedio aritmético de dos ensayos sobre muestras gemelas. Las densidades se expresarán en kg/m3, aproximando a 10 kg/m3 y la absorción se expresará en porcentaje, aproximando a 0,05%. Se acepta la determinación de densidades y absorción de las arenas cuando la diferencia entre dos resultados obtenidos por un mismo operador en ensayos sobre muestras gemelas, sea: -

igual o inferior a 30 kg/m3 en la determinación de densidades. igual o inferior a 0,40% en la determinación de absorción de agua.


28


8.

Mat 1

PORCENTAJE DE HUECOS EN ARIDOS (NCh 1326 Of.77)

El contenido de huecos que tiene un árido no se emplea directamente en el cálculo de la dosificación pero entrega un valor que permite comprobar la regularidad granulométrica de él. Una grava con alto porcentaje de huecos si se mezcla con gravilla se mejora su granulometría disminuyendo los huecos. Un árido con un alto contenido de huecos significa deficiencias en algunos tamaños como sucede en el caso de las gravas “cortadas” en 25 mm procedentes de plantas clasificadoras que tienen un alto contenido de huecos. Si estas gravas se mezclan con gravilla, al mejorar la granulometría, los huecos disminuyen. Los huecos de un árido corresponden a las separaciones o vacíos de los granos mayores que no son llenados por granos menores. El concepto de compacidad de la dosificación está basado en el relleno de huecos. Los huecos se expresan en porcentajes y representan la relación entre el volumen de vacíos y el volumen aparente de los granos contenidos en un recipiente.

Vh ⋅ 100 (%) Vap Vh = volumen de huecos H =

Vap = volumen aparente Se puede demostrar, a partir de esta relación, que el porcentaje de huecos tiene relación con la densidad real y la densidad aparente que es un método indirecto analítico de obtener el porcentaje de huecos:

Dr − Dap ⋅ 100 (%) Dr Dr = densidad real seca H=

Dap = densidad aparente compactada seca. También el cálculo se puede efectuar con las densidades aparente y real en la condición sss. Compacidad es el concepto que en dosificación indica el relleno de huecos. Respecto de ella se tiene: GUÍA LABORATORIO MATERIALES

29


Mat 1

Para una mezcla binaria con material monogranular 1ª Ley : Se alcanza la máxima compacidad en una mezcla binaria con siete partes en peso de material base y tres partes de material de relleno aproximadamente. Se llama material monogranular al que queda limitado entre un tamaño máximo y un mínimo que es la mitad del máximo. 2ª Ley: Para una base monogranular de tamaño D, la máxima compacidad se alcanza con un relleno monogranular de dimensión igual a 1/16 D. 3ª Ley: La compacidad depende de la granulometría. Los granos de cantos redondeados dan más altas compacidades que los materiales chancados. La compacidad se altera con la humedad y el grado de energía de compactación. La determinación de la densidad real se efectúa de acuerdo a las normas NCh 1117 para las gravas y NCh 1239 para las arenas y la la determinación de la densidad aparente se efectúa de acuerdo a la norma NCh 1116.

DETERMINACIÓN PRÁCTICA DE HUECOS EN GRAVAS. Es un método rápido de terreno y da un valor diferente al calculado matemáticamente dependiendo del grado de saturación del árido. El valor más exacto se obtiene con los áridos en estado sss. Como en terreno no se tienen los áridos saturados, se procede con los áridos secos, realizando el ensayo en forma rápida. Para las gravas se seca superficialmente el material (estado saturado superficialmente seco, SSS) y en un tiesto de 10 lt se llena en tres capas apisonando cada una de ellas con 25 golpes con una barra de hierro liso de 60 cm de longitud por 1,5 cm de diámetro y punta redondeada (punta de bala). Se enrasa con regla metálica sin acomodar el material y con una probeta se vacía agua hasta que aflore registrando la cantidad de agua usada. El volumen de agua usada ( Vw ) representa el contenido de huecos, expresado en porcentaje resulta:


30


% Hueco =

Mat 1

Volumen agua empleada ( Vw) ⋅ 100 Volumen muestra ( V )

También se calcula a partir del conocimiento de la densidad real y aparente seca del material:

% Huecos = Dr Da

Dr - Da ⋅ 100 Dr

NCh 1326

= densidad real ..............NCh 1117 = densidad aparente ..... NCh 1116

DETERMINACIÓN PRÁCTICA DE HUECOS EN ARENAS. Con la arena sumergida 24 hr se determina el estado superficialmente seco. Para ello se utiliza un molde metálico tronco cónico, un pisón y 600 cm3 aprox. de arena saturada. Se llena el molde con arena y se apisona con 25 golpes, si hay humedad libre al sacar el cono el molde de arena permanecerá intacto. Se seca gradualmente la arena hasta que al retirar el cono se produzca un asentamiento del material según un talud natural. Conseguido este estado se toman 500 cm3 de arena en una probeta (arena saturada y en estado SSS y asentada) y en otra probeta 300 cm3 de agua. Se vacía la arena en la probeta con agua y se lee el volumen del agua más la arena. El porcentaje de huecos de la arena será:

%Huecos =

500 + 300 - V(agua + arena ) ⋅ 100 500

RELACION ENTRE LOS HUECOS Y LAS “Dap” Y “Dr” Los huecos dejados entre los granos se expresan en % de su volumen en relación al volumen aparente.

H=

H ⋅ Vap Vh ⋅ 100 ⇒ Vh = 100 Vap

Dap =

P Vap


⇒ P = D ap ⋅ Vap

(1)

31


DR =

P = Vap − Vh

Vap −

Mat 1

(H ⋅ Vap ) P ⇒ P = D R ⋅ Vap − (H ⋅ Vap ) 100

(2)

100

(H ⋅ Vap )⎤ ⎡ D ap ⋅ Vap = DR ⋅ ⎢Vap − ⎥ 100 ⎦ ⎣ H ⎞ ⎛ = DR ⋅ Vap ⋅ ⎜1 − ⎟ ⎝ 100 ⎠

De 1) y 2) Dap ⋅ Vap 1−

Dap H = 100 DR

⇒

⎛ D ap H = ⎜⎜1 ⎝ DR

⎞ ⎟⎟ ⋅ 100 ⎠

⎡ D R − Dap ⎤ H=⎢ ⎥ ⋅ 100 ⎣ DR ⎦


32


9

Mat 1

DETERMINACIÓN DEL % FINOS MENOR QUE 0,08 mm. NCh 1223.

Objetivo Establece el procedimiento, mediante tamizado húmedo, para determinar el contenido de material fino compuesto por partículas inferiores a 0,08 mm en los pétreos. Antecedentes teóricos: El material más fino que la malla N° 200 (0,08 mm) que posee un árido se conoce como arcilla; ésta recubre los granos de árido formando una película que desmejora la adherencia entre el árido y la pasta de cemento, lo cual afecta la resistencia mecánica del mortero u hormigón. Equipos: Balanza, tamices: 1,25 mm (N° 16); N°200 (0,08 mm), recipientes, horno, herramientas. Procedimiento -

-

Tomar una muestra representativa mediante cuarteo en la cantidad que indican la norma correspondiente. Secar a masa constante y registrar su masa en estado seco (ms). Lavar la muestra en un recipiente de modo de separar el material más fino y vaciarlo en los tamices con la malla N° 16 sobre la 200 para protegerla. Con agua corriente se continúa el lavado hasta que el agua escurra limpia y clara. Recuperar este material lavado y secarlo a masa constante. Pesar este material lavado y registrar su masa como ml. El porcentaje de fino por lavado será:

ms − ml ⋅ 100 (%) ms Mf = contenido de material fino inferior a 0,08 mm. Mf =

Mf = contenido de fino menor que 0,08 mm Ms = masa seca a masa constante, en gr. Ml = masa del material lavado, en gr.


33


Mat 1

Tamaño de la muestra. Tamaño muestra Dn (mm) 40 o más 20 10 5 2,5

Masa mín. muestra seca (gr) 5000 2500 2000 500 100

Requisitos para Gravas y arenas. Cantidad de finos.

GRAVA: Máximo fino menor Nº 200 ARENA: Máximo fino menor Nº 200


SIMPLE 1 5

HORMIGON ARMADO PAVIMENTO 1 0,5 5 3

34

10.


Mat 1

DETERMINACIÓN COEF. VOLUMÉTRICO DE LAS GRAVAS. NCh 1511

La forma de los granos es importante. Los granos pueden tener formas esféricas, elipsoidales, poliédricas, laminares y alargadas. La forma ideal para los áridos redondeados o naturales es la esférica, y para los angulosos – producto de la trituración mecánica o chancado – es la cúbica. Los granos laminares, alargados o irregulares dan mezclas poco trabajables y con tendencia a causar sedimentación y exudación. Se llama COEFICIENTE VOLUMÉTRICO de un grano cualquiera, a la razón entre su volumen aparente y el de una esfera de diámetro igual a su mayor dimensión. El coeficiente volumétrico medio de las gravas es un índice que muestra cuantitativamente la forma de los granos del árido por comparación a la esfera. Un árido posee un CV mayor cuanto más redondeado sea, lo que influye principalmente en la manejabilidad del hormigón fresco. Este ensayo se aplica especialmente a los áridos provenientes de planchas chancadoras. La forma de las partículas desempeña un efecto importante sobre las propiedades del hormigón. Las piedras de formas irregulares son consideradas como defectuosas y son tolerables en pequeña cantidad. En las arenas se hace más difícil la definición de la forma que en las gravas. Generalmente se aplican conceptos cualitativos y se recomienda evitar el uso de arenas de granos de formas irregulares o angulosas. Los defectos de forma se convierten en dificultad de colocación y ésta se trata de compensar con exceso de finos (arena y cemento) y agua, lo que disminuye la resistencia y aumenta las deformaciones de contracción. El coeficiente volumétrico proporciona una idea de la regularidad de las partículas. Es una relación entre el volumen v de la partícula y el volumen de la esfera circunscrita.

D

V=

π ⋅ D3 5

(Volumen de una esfera)

Figura 5. Coeficiente volumétrico.


35


Mat 1

Otra forma de controlar es el “coeficiente de forma”. Existen recomendaciones francesas que emplean las proporciones entre las aristas de una piedra. Recomiendan el uso de áridos similares a la esfera o, por lo menos, próximos a cubo. Estas exigencias se pueden aproximar a la desigualdad:

L

L+A≤ 6E E A

Figura 6. Coeficiente de forma. El CV medio para gravas de densidad real normal consiste en calcular la suma de volúmenes reales de las partículas que constituyen un árido y la suma de los volúmenes de las esferas que inscriben las partículas del árido. Estas se relacionan y se determina el CVM. Procedimiento: -

-

Se determina y registra el tamaño máximo absoluto del árido (Ta). Se reduce por cuarteo el material retenido en Nº 4 a las cantidades que especifica la norma. Se acondiciona la muestra al estado SSS de acuerdo a la norma NCh 1117. Se coloca en una probeta graduada un volumen de agua que la deje totalmente sumergida. Se registra el volumen como V1. Se sumerge la muestra en el agua de la probeta, se agita para eliminar burbujas de aire. Se registra este volumen como V2. Se determina el volumen de agua desplazada V V= V2 – V1 Se miden con el pie de metro la mayor dimensión de cada partícula (Ni ) y se registra. Se calcula y se registra la sumatoria del cubo de Ni: (∑Ni3 = N13 + N23 + N33 + .......... + Nn3 )

-

Se calcula el CVM de acuerdo a:

CV =

V

π ⋅ ∑ Ni

3

=

6 ⋅V = 1,91 ⋅ π ⋅ Ni 3

∑

V Ni 3

∑

6 en que Volumen esfera =


π ⋅ d3 6 36


Ejemplo:

Mat 1

Da = 40 mm Cantidad mínima de ensayo = 500 gr. V1 = 300 cc V2 = 486 cc V = V2 – V1 = 486 – 300 = 186 cc Ni3 (cm3 ) 54,87 15,63 . . 0,22 _____________ 2090,68 cc

Ni ( cm ) 3,8 2,5 . . 0,6 ∑ Ni3 =

CV =

6V

π ⋅ ∑ Ni

3

=

6 ⋅ 186 = 0,17 3,14 ⋅ 2090,68

Ni Figura 7. Medida con pie de metro. Se recomienda en gravilla usar CV > 0,15 Para hormigón armado impermeable usar CV > 0,20 Para hormigones en masa CV ≈ 0,12 – 0,15 Una grava de río puede tener un valor sobre 0,40.


37

11.


Mat 1

ANALISIS GRANULOMÉTRICO. NCh 165

Sirve para determinar la distribución por tamaños de las partículas de una muestra. La proporción de los distintos tamaños se llama también composición granulométrica y su estudio y determinación análisis granulométrico. Tiene gran importancia en la confección de morteros, hormigones, bases, terraplenes etc, pues de ello depende la compacidad, impermeabilidad y resistencia mecánica. Se llama granulometría continua, aquella en que la gradación de la proporción en que figura cada tamaño de granos aumenta constantemente con éste; la discontinua es la que carece de uno o varios tamaños intermedios de granos; la semicontinua, aquella que tiene uno o varios tamaños intermedios de granos, que figuran en proporción no nula, pero menor que otros más finos; y la intermedia, que tiene uno o varias tamaños intermedios de granos que figuran en proporción parecida o mayor que los más gruesos. Teóricamente, si los granos fueran esferas de igual tamaño y se agruparan con sus centros formando un cubo (cada esfera sería tocada por otras seis) en una posición muy inestable, tendrían un 47,6 % de huecos. Si se agrupan como es más lógico con sus centros formando un tetraedro (cada esfera sería tocada por 12 esferas) tendrían en 26% de huecos. El investigador FERET, representó las proporciones entre granos gruesos, medianos y finos en un triángulo equilátero con sus lados g, m y f divididos en 100 partes. Un punto en el interior del triángulo indican el % de granos gruesos, medianos y finos respectivamente. Pueden establecerse las siguientes conclusiones: a) los áridos de un solo tamaño son los menos compactos. b) la ausencia de finos conduce a compacidades escasas. c) el árido más compacto es el compuesto de 60% de grueso y 40% de fino, con ausencia de medianos, lo que explica la preferencia para arenas gruesas, ya que el aglomerante del mortero hace el fino. FULLER estableció que la máxima compacidad responde a una composición granulométrica dada por la ecuación:

d D P = % de paso que atraviesa una serie de tamices de malla variable “d“. D = máximo tamaño del grano. P = 100 ⋅

Ecuación que se representa por una parábola, conocida también como parábola de GESSNER. Se admiten dos series de valores, una superior y otra inferior, dentro de cuyos límites se dice que la graduación es admisible. Más tarde la ecuación de Fuller fue modificada por BOLOMEY. En la práctica se procede de modo semejante, haciendo pasar el árido por varios tamices y estableciendo límites para cada tamiz, correspondiente a un área del gráfico que se considera aceptable. Un valor representativo de la granulometría de los áridos, que se utiliza en el diseño de hormigones es el Módulo de Finura. 38 GUÍA LABORATORIO MATERIALES


Mat 1

El Módulo de Finura (MF) es un concepto ideado por DUFF ABRAMS, que equivale al que se ensaya, en cuanto a necesitar ambos la misma cantidad de agua para dejar uniformemente mojados sus elementos. El MF representa gráficamente el área comprendida sobre la curva granulométrica. Cuanto más arriba es el trazado de la curva, menor es el área y, por lo tanto, menor es el MF: el árido es más fino y viceversa. En la práctica para determinar la granulometría se requiere un juego de tamices. Normalmente el juego de tamices está formado por un conjunto ordenados de abertura mayor a menor, en una relación igual a 2, lo que significa que cualquier tamiz tiene una abertura que es la mitad del anterior y el doble del que le sigue. Esta es la serie preferida de tamices:

NCh

(mm ) 80 63 50 40 25 20 12,5 10 6,25 5 2,5 2 1,25 0,85 0,63 0,50 0,315 0,25 0,16 0,08

SERIE DE TAMICES ASTM (mm ) ASTM (pulgada ) 75 3” 63 2½ 50 2 38,1 1½ 25 1 19 ¾ 12,5 ½ 9,5 3/8 ¼ 4,75 Nº 4 2,36 Nº 8 2 Nº 10 1,18 Nº 16 Nº 20 0,60 Nº 30 0,425 Nº 40 0,300 Nº 50 Nº 60 0,15 Nº 100 0,075 Nº 200

El tamizado se efectúa sobre una muestra representativa seca, como mínimo de: -

10 kg para gravas 1 kg para arenas.

El resultado de una granulometría se expresa en un gráfico, con ello se aprecia visualmente su comportamiento con las bandas granulométricas recomendadas o para comparar las variaciones del mismo árido.


39


Mat 1

Consta de un sistema de ejes en el que en ordenada se divide en 20 pts., distancias regulares iguales, por ejemplo a distancia de 5 mm. Cada punto representará, en este caso, 5%. Este eje indica los % que pasan. En el eje horizontal se marcan los tamices a escala logarítmica según la abertura de la malla. Cuando se trata de tamices intermedios que no siguen la relación 2 se calcula el logaritmo de la abertura del tamiz y enseguida se expresa en mm. Para ello, se toma como tamiz del punto O el tamiz de 0,160 mm (Nº 100). Las distancias “D“ medidas desde el punto O, para cualquier tamiz de abertura “ n “, se obtiene como sigue:

⎡ ⎛ abertura tamiz " n" ⎞ ⎤ D = ⎢log⎜ ⎟ : log 2⎥ ⋅ d 0,160 ⎠ ⎣ ⎝ ⎦ d n

= distancia en mm que s toma para marcar los puntos de la serie preferida, por ejemplo cada 10 ó 20 mm, o cualquier otra medida. = abertura en mm de cualquier tamiz complementario.

Para el uso de un árido no es básico el cumplimiento granulométrico, así los establece la Norma Chilena N° 163: “Las gravas que no cumplan con ninguno de los grados especificados pueden ser empleados siempre que las mezclas de prueba preparadas con estas gravas cumplan con los requisitos de las especificaciones particulares de la obra”. “Las arenas que no cumplan con los requisitos granulométricos pueden ser utilizadas siempre que las mezclas de prueba preparadas con estas arenas cumplan con los requisitos particulares de la obra“. Las bandas granulométricas de las Normas son, por lo tanto, recomendaciones para adoptar decisiones técnicas. Las siguientes son las bandas granulométricas más usadas.

-

El tamaño máximo es una medida importante en la tecnología del hormigón. La decisión de elegir el tamaño máximo apropiado del árido grueso está relacionada con la estructura que se debe hormigonar. En las especificaciones del proyecto debe estar establecido el tamaño máximo. Además el conocimiento del tamaño máximo permite en el método de dosificación propuesto, recomendar la cantidad de agua neta de amasado y estimar el aire atrapado o precisar el aire que se debe incorporar cuando de empleen aireantes. El tamaño máximo absoluto: corresponde a la abertura en mm del menor tamiz que deja pasar el 100% del material en la determinación granulométrica. Se designa por Da. El tamaño máximo nominal: corresponde a la abertura en mm del siguiente tamiz, después del anterior tamiz, que deja pasar entre 90 y 100% del material en la determinación granulométrica. Se designa por Dn. Cuando en el segundo tamiz pasa menos de 90%, ambos tamaños son iguales: Da = Dn.

40

-

-



Mat 1

GRANULOMETRIAS RECOMENDADAS PARA ARIDOS GRUESOS Tamices Granulometría completa Granulometría parcial 50 – 5 40 – 5 25 – 5 20 – 5 50 – 25 40 – 20 NCh ASTM 2” – Nº 4 1 ½ - Nº4 1” – Nº4 ¾” – Nº4 2” – 1” 1 ½” – ¾ 63 2 ½” 100 100 50 2 90 – 100 100 90 – 100 100 40 1 ½” 90 – 100 100 33 – 70 90 – 100 25 1” 35 – 70 90 – 100 100 0 – 15 20 – 55 20 ¾” 35 – 70 90 – 100 0 - 15 12,5 ½” 10 – 30 25 – 60 0 -5 10 3/8” 10 – 30 20 – 55 0 -5 5 #4 0 -5 0 -5 0 - 10 0 - 10 2,5 #8 0 -5 0 -5 La banda 50 – 5 se puede obtener también por mezcla de las bandas 50-25 con 25-5, en tanto que la banda 40-5 se puede obtener con la mezcla de 40-20 y 20-5.

GRANULOMETRIAS RECOMENDADAS PARA ARENAS TAMICES NCh ASTM GRUESA MEDIA 10 3/8” 100 100 5 Nº4 75-90 95-100 2,5 Nº 8 55-80 80-100 1,25 Nº 16 35-60 50-85 0,63 Nº 30 22-40 25-60 0,315 Nº 50 12-25 10-30 0,160 Nº 100 3 –10 2 -10 Módulo de finura máximo 3,98 3,38 Módulo de finura mínimo 2,95 2,15

FINA 100 90-100 85-100 70-90 60-80 37-50 12-20 2,46 1,60

Las granulometrías gruesas son recomendables para prefabricados. Requieren mayor cantidad de cemento. Las granulometrías medias corresponden a la banda granulométrica normal para hormigones corrientes. Las granulometrías finas son recomendables para morteros de pega, albañilerías y estucos. Requieren más agua y cemento. En hormigones exigen mayor control especialmente de compactación. GUÍA LABORATORIO MATERIALES

41


Mat 1

GRANULOMETRIAS RECOMENDADAS PARA ARIDO TOTAL COMBINADO. TAMICES TAMAÑO MÁX. 40 MM TAMAÑO MÁX. 20 MM. NCh ASTM A B C A B C 40 1 ½” 100 100 100 20 ¾” 60 80 90 100 100 100 10 3/8” 40 61 80 62 77 88 5 Nº 4 24 48 66 37 58 75 2,5 Nº 8 15 37 55 22 43 63 1,25 Nº 16 10 28 42 13 33 52 0,63 Nº 30 6 19 30 8 23 38 0,315 Nº 50 3 11 19 4 12 23 0,160 Nº 100 2 5 8 3 6 9 BANDA Preferida Aceptable Preferida Aceptable La banda comprendida entre las curvas A – B corresponde a la zona de trabajo preferida y resultan de mezclar las granulometrías completas de las gravas o gravilla con la arena media. Es aplicable a los hormigones habitualmente usados en la construcción corriente. Para hormigones de pavimentos es recomendable adoptar granulometrías próximas a las curvas A. La banda comprendida entre las curvas B-C corresponde a la zona de trabajo aceptable siempre que se dosifique con más cemento y agua. Es aplicable a hormigones bombeables, hormigones a la vista y en aquellos casos en que se requiere más trabajabilidad. Los límites de la banda de trabajo se aplican a partir de la curva granulométrica que resulte de la mezcla de grava y de arena de la obra y son las siguientes:

-

-

-

LIMITES GRANULOMETRICOS PARA BANDAS DE TRABAJO Límite inferior Tamiz NCh Límite superior - 5% 40 mm +5% -5 25 +5 -5 20 +5 -5 12,5 +5 -5 10 +5 -5 5 +5 -4 2,5 +4 -4 1,25 +4 -4 0,63 +4 -3 0,315 +3 -2 0,160 +2 De lo anterior se desprende que la banda de trabajo es típica para cada dosificación.


42


Mat 1

Para partículas menores que 0,08 mm se determina mediante granulometría húmeda o método de Boyoucos que consiste en determinar los diámetros de las partículas mediante sedimentación aplicando la ley de Stokes. Ejemplo: Cálculo de la granulometría de una arena, conociendo las pesadas parciales en cada tamiz, y la pesada inicial: 2012 gr. Tamiz ASTM ½” 3/8 4 8 16 30 50 100 Recipiente Total -

Pesadas parciales 0 120 175 288 367 395 410 200 55 2010

% parcial retenido 0 6,0 8,7 14,3 18,3 19,7 20,4 9,9 2,7

% acumulado retenido 0 6,0 14,7 29,0 47,3 67,0 87,4 97,3 100,0

% acumululado % expresado que pasa en Nº 4 100 94 85 100 71 84 53 62 33 39 13 15 3 4 258

304

La penúltima columna corresponde a la granulometría de la arena “disponible en la obra”, que contiene 15% de grava y sólo 85% de arena. La última columna corresponde a la granulometría de la arena neta expresada en el tamiz Nº 4, y que se obtiene dividiendo cada % acumulado que pasa, por el tanto por ciento que pasa por el tamiz Nº 4 (en el ejemplo por 0,85). La granulometría de esta columna se emplea para compararla con las granulometrías indicadas en la tabla “Granulometrías recomendadas para arenas“. Sirve, además, para calcular el Módulo de Finura que se emplea en dosificación de hormigones. Determinación del tamaño máximo.

El tamaño máximo es una medida importante en la tecnología del hormigón. La decisión de elegir el tamaño máximo apropiado del árido grueso está relacionada con la estructura que se debe hormigonar. En las Especificaciones del proyecto debe estar establecido el tamaño máximo. Además, el conocimiento del tamaño máximo elegido permite en el método de dosificación propuesto, recomendar la cantidad de agua neta de amasado y estimar el aire atrapado o precisar el aire que se debe incorporar cuando se empleen aditivos aireantes.


43


Mat 1

Ejemplo: Sean las granulometrías siguientes para determinar el tamaño máximo: Abertura Tamiz 50 mm 40 mm 25 mm 20 mm 12,5 mm 10 mm 5 mm Tamaño máximo: - absoluto - nominal

100 96 58 31 15 3 1

% que pasan 100 100 90 75 47 33 23 12 10 5 0 0 0 0

100 100 72 40 23 12 4

50 40

50 40

40 40

50 50

Determinación del Módulo de Finura. Se dijo que para caracterizar a un árido se emplea el Módulo de Finura. Se aplica especialmente a las arenas y se calcula referido al tamiz Nº 4, y se puede calcular con cualquiera de las siguientes fórmulas: -

Según la granulometría de la “ arena neta “ expresada en tamiz Nº 4:

MF = N − -

∑ % acumulados que pasan (tamices Nº 4 a Nº 100) 100

Según la granulometría de la “arena disponible en la obra“ o arena analizada en el Laboratorio.:

MF = N −

∑ % acumulado que pasa (de Nº 4 a

Nº 100 )

% que pasa en el tamiz # 4

N = número de tamices preferidos utilizados en el análisis (en las arenas N = 6: tamices Nº 4, 8, 16, 30, 50 y 100. En el cuadro anterior de granulometría, el Módulo de Finura sería:

MF = 6 −

304 100 + 84 + 62 + 39 + 15 + 4 = 6− = 2,96 100 100

o lo que es lo mismo:

MF = 6 −

258 85 + 71 + 53 + 33 + 13 + 3 = 6− = 2,96 85 85


44


Mat 1

Cuando se trata de árido grueso (grava o gravilla) o de árido total combinado (grava + gravilla + arena), el MF se obtiene aplicando la serie preferida completa de los tamices, formada por 9 tamices: NCh ASTM

40 1 ½”

20 ¾

10 3/8

5 Nº 4

2,5 Nº 8

1,25 Nº 16

0,63 Nº 30

0,315 Nº 50

0,160 Nº 100

Para el cálculo se puede proceder con el % acumulado que pasa o con el % acumulado retenido. Si se aplica el % acumulado retenido el MF se obtiene con la suma centesimal de los % retenidos acumulados. En este caso, se considera que el % retenido en 100 cuando los tamices el % que pasa es cero. Ejemplo: Calcular el MF de la siguiente gravilla: Tamices ASTM 1” ¾” ½” 3/8” Nº 4 Nº 8 Nº 16 Nº 30 Nº 50 Nº 100

NCh 25 mm 20 12,5 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,160

Con el % que pasa:

MF = 8 −

% acumulado que pasa 100 95 + 61 49 + 5+ 2+ 0+ 0+ 0+ 0+

% retenido acumulado 0 5+ 39 51 + 95 + 98 + 100 + 100 + 100 + 100 +

95 + 49 + 5 + 2 151 =8− = 6,49 100 100

Con el % retenido:

MF =

5 + 51 + 98 + 100 + 100 + 100 + 100 = 6,49 100

En el caso de un material integral se procede como sigue: Procedimiento (material integral: grava, gravilla, arena, arcilla, limo) -

Se toma una cantidad mínima de 15 kg (para árido tamaño máximo 40 mm) en estado seco. Se separa el material grueso del fino en la malla # 4 (cortar en 4) obteniéndose dos porciones: A = material grueso y B material fino. La suma de A + B = masa total.

45



Mat 1

Se tamiza ( previo lavado y secado) por separado la fracción gruesa (A) por los tamices: 2½”, 2”, 1”, ¾”, ½”, 3/8” y Nº 4, se registran los pesos retenidos en cada tamiz. La suma no debe diferir en 0,5% de A. Los % retenidos se determinan con:

-

% Re t =

Peso retenido ⋅ 100 Masa total

Se tamiza de la parte B sólo una porción que pueden ser 500 gr. Se pasan por los tamices de la serie preferida u otra: Nº4, Nº8, Nº16, Nº30, Nº50, Nº100 y los % retenidos se determinan, en este caso, con:

-

-

% Re t =

Peso ret. en Nº4 ⋅ % que pasa en Nº4 500

La suma de los pesos retenidos de los finos no debe diferir (en este caso 500 gr) en 3%. También se determina la arena neta expresada en el tamiz Nº 4, y que se obtiene dividiendo cada % acumulado que pasa, por el tanto por ciento que pasa por el tamiz Nº 4. Esta columna se emplea para compararla con las granulometrías indicadas en la banda recomendada y para determinar el Mf.

-

Respecto a que los áridos deben tener buena granulometría y en la debida proporción es un error creer que los materiales finos tienen menos huecos que los grandes. Para demostrar esto tomemos una caja de base cuadrada, cuyo ancho largo y alto sea: m x a y de altura n x a, se llena de esferas de diámetro “a“; el número de esferas que contenida en ella será justamente: m x m x n = m2 x n El volumen total de las esferas será:

4 ⎛a⎞ m ⋅ n ⋅ ⋅π ⋅⎜ ⎟ 3 ⎝2⎠

3

2

El volumen de la caja será:

nxa mxa

(m·a)(m·a)(n·a) = m2·n·a3 Comparando el Vt de las esferas con el volumen de la caja:

mxa

Figura 8. Comparación de huecos.


46


4 *π ⎛ a ⎞ ⋅⎜ ⎟ 1 3 ⎝2⎠ = 2 3 2 m ⋅n⋅a

Mat 1

3

Vol esferas = Vol caja

m2 ⋅ n ⋅

(tomando π = 3)

o sea, que el volumen de las esferas es la mitad del volumen de la caja e independiente del diámetro de las esferas, es decir, el volumen de huecos de un material no depende de su tamaño máximo sino de la combinación y o proporción de sus distintos tamaños.


47

12.


Mat 1

CATASTRO DE ÁRIDOS

Las fuentes de abastecimiento de áridos procede principalmente de los ríos. Sólo en Santiago y en algunas ciudades importantes existen plantas que entregan áridos chancados y lavados. En los cuadros siguientes se presentan las características medias de las constantes físicas que se pueden emplear como valores provisorios para el cálculo de dosificaciones de emergencia. GRAVAS. Procedencia

Ciudad

Forma del

Tamaño

grano

máximo mm

Extracción

Arica

San José

Antofagasta

Pozo Negra

La Serena

Densidad seca

%

% bajo

Aparente

Real

Absorción

5 mm

Rodado

40

1,68

2,65

0,8

1

La Rodado

40

1,61

2,66

0,95

7

Elqui

Rodado

50

1,70

2,67

0,58

0

Calera

Aconcagua

Rodado

50

1,82

2,69

0,66

1

Valparaíso

Carrasco

Chancado

40

1,70

2,67

0,85

0

Santiago

Arrip

Chancado

40

1,67

2,71

0,80

0

Santiago

Cerrillos

Chancado

40

1,65

2,70

0,83

0

Santiago

Quilin

Chancado

40

1,64

2,67

0,80

0

Curicó

Teno

Rodado

50

1,81

2,71

0,63

1

Chillán

Ñuble

Rodado

50

1,83

2,68

0,80

3

Arauco

Laraquete

Rodado

40

1,83

2,69

0,80

5

Los Angeles

Bío-Bío

Rodado

50

1,83

2,67

0,75

2

Temuco

Gatica

Chancado

50

1,71

2,66

0,70

1

P. Arenas

Faco

Chancado

40

1,61

2,75

0,60

1


48


Mat 1

GRAVILLAS. Procedencia

Forma del

Tamaño

% de

% bajo

Absorción

5 mm

Densidades grano

máximo

Ciudad

Extracción

Aparente

Real

Valparaíso

Carrasco

Rodada

20

1,74

2,64

0,95

3

Santiago

Arrip

Chancada

20

1,61

2,68

0,90

3

Santiago

Pétreos

Chancada

20

1,60

2,69

0,90

2

Santiago

Somin

Chancada

20

1,60

2,69

0,86

4

Concepción

Itata

Chancada

20

1,58

2,70

0,83

5

Temuco

Río Cautín

Rodada

25

1,65

2,68

0,76

8

P. Arenas

Faco

Chancada

25

1,61

2,67

1,00

3

MEZCLA 70% GRAVA Y 30% GRAVILLA. Procedencia

Forma del

Tamaño

% de

% bajo

Absorción

5 mm

Densidades grano

máximo

Ciudad

Extracción

Aparente

Real

Valparaíso

Maggie

Chancada

40

1,84

2,67

0,84

4

Santiago

Arrip

Chancada

40

1,70

2,70

0,83

1

Santiago

Pétreos

Chancada

40

1,67

2,71

0,89

1

P.Arena

Matic

Chancada

50

1,65

2,78

0,82

1

MEZCLA 60% GRAVA Y 40 % GRAVILLA Valparaíso

Maggi

Chancado

40

1,79

2,67

0,84

4

Santiago

Aries

Chancado

40

1,70

2,70

0,91

1

Santiago

Arrip

Chancado

40

1,72

2,70

0,84

1

Santiago

Cerrillos

Chancado

40

1,66

2,67

0,86

0

Santiago

Pétreos

Chancado

40

1,70

2,70

0,89

1

Concepción

Itata

Chancado

40

1,70

2,67

0,85

2


49


Mat 1

ARENAS. Módulo de

% bajo 5mm

Procedencia

% de Densidad Seca

Finura

Extracción

Arica

San José

2,60

96

1,70

2,58

1,75

Antofagasta

P. La Negra

1,32

100

1,82

2,70

1,70

Vallenar

Huasco

2,68

74

2,0

2,61

1,65

La Serena

Elqui

2,92

92

1,78

2,65

1,72

Viña del mar

Estero

2,99

92

1,71

2,61

1,72

Valparaíso

Laguna Verde

2,86

98

1,71

2,66

1,70

Melipilla

Maipo

2,25

85

1,77

2,62

1,70

Santiago

Maipo

2,57

87

1,84

2,61

1,68

Santiago

Lepanto

3,15

90

1,80

2,0

1,72

Talca

Maule

2,35

100

1,70

2,61

1,68

Chillán

Itata

3.05

87

1,74

2,63

1,69

Temuco

Toltén

3,13

84

1,76

2,62

1,71

Puerto Montt

Pozo

2,99

75

1,78

2,63

2,17

Pta. Arenas

Pl. Matic

3,30

100

1,62

2,54

1,60


Aparente

Absorción

Ciudad

Real

50


Mat 2

PARTE II METALES

CODIGO

G-Mat-LDoc-1

FECHA DE EMISIÓN

Marzo de 2008

VERSIÓN Nº

3

REEMPLAZA A

Versión 2 del 2002

AUTOR



51


Mat 2

PARTE II

METALES ENSAYO DE TRACCIÓN. NCh 200.Of 72 Esta norma se aplica al ensayo a la tracción de todo producto metálico ferroso o no ferroso. No se aplica a los alambres de resistencias elevadas a la rotura. Terminología general. 1.Deformación unitaria: variación dimensional unitaria debida a la carga (esfuerzo) aplicada, o sea en el tamaño o la forma del cuerpo con respecto a su tamaño o forma inicial. Se expresa en % o en mm/mm. El alargamiento es un caso particular de deformación. 2.Ensayo de tracción: consiste en aplicar a la probeta, en dirección axial, un esfuerzo de tracción creciente, generalmente hasta la rotura, con el fin de determinar una o más de las propiedades mecánicas que se mencionan en la norma. 3.Propiedades mecánicas: propiedades del material asociadas a las reacciones elásticas o inelásticas, cuando se le aplica un carga, y que establecen relaciones tensión-deformación. 4.Resistencia: tensión máxima que puede soportar un material a determinada solicitación mecánica. 5.Tensión: intensidad, en un punto de un cuerpo, de las fuerzas internas o de sus componentes que actúan en un plano dado a través del punto. Se expresa en unidad fuerza por unidad inicial de superficie (N/m2), (kgf/m2), (N/mm2). 6.Tensión de tracción: cuociente entre la carga y el área transversal de la sección inicial de la probeta, en cualquier instante del ensayo. Se conoce también por carga unitaria. 7.-

Extensómetro: artefacto destinado a medir deformaciones lineales.

8.Probeta: trozo o porción de material, extraído del producto metálico por ensayar, debidamente preparado según las especificaciones y las variaciones indicadas en normas. Puede ser: logitudinal, transversal, un trozo del material sin preparación especial. 9.-

1 kgf = 9,80665N;


1N = 0,10197 kgf;

1 kN = 1000 N;

1 kN = 101,97 kgf

52


Mat 2

MÁQUINAS UNIVERSALES DE ENSAYO Y EXTENSÓMETROS Objetivo: •

Conocer las máquinas que comúnmente se emplean para realizar ensayos de materiales, así como sus principios de funcionamiento y operación y proceder a su calibración.

•

Conocer los diferentes extensómetros que existen en el mercado para medir deformaciones en materiales sometidos a determinada carga.

1. Máquina de ensayo. a) Se hará un croquis esquemático de la máquina de ensayos, explicando separadamente los componentes fundamentales; cargador, medidor, dispositivos, marco de reacción y comandos. Respectos de cada uno de ellos se describirán los principios de funcionamiento y sus características. b) Deberá indicarse las características que definen la máquina; capacidad de carga, precisión, velocidades, flexibilidad en relación a los ensayos que en ella se pueden realizar y sistema de funcionamiento; mecánica, hidráulica, etc. c) Las investigaciones serán propias de cada grupo. 2. Extensómetros a) Se observarán extensómetros mecánicos, extensómetros de hilos calibrados (strain gage), extensómetro de flujo electromagnético y otros. b) Se harán croquis esquemáticos y descripciones de los extensómetros, se explicará su funcionamiento y se señalarán sus características. c) Se medirá el diámetro de una probeta con un pie de metro y la longitud de una probeta con huincha. En cada uno de los casos se establecerá la precisión de la medida. Bibliografía. •

Keyser, C. "Técnicas de laboratorio para pruebas de materiales"

•

Davis, H., Troxell, C., Wiskocil, C. "The testing and inspection of engineering materials"

•

Richards, C. "Engineering materials science".

•

Liddicoat & Potts. "Laboratory manual of materials testing".

•

ASTM E 74-64. Verification of calibration devices for certifyng testing machines.

•

ASTM E 4-72. Verification of testing machines.


53


Mat 2

COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE ALGUNOS MATERIALES SOMETIDOS A TRACCIÓN Y COMPRESIÓN Objetivo: Investigar el comportamiento mecánico que tienen algunos materiales sometidos a solicitaciones de tracción y compresión. Los materiales que se ensayan tienen propiedades que permiten hacer resaltar las diferencias que existen tanto en la magnitud de las deformaciones durante la aplicación de la carga, como en las cargas que pueden soportar hasta la rotura. También en la forma que se produce la rotura y las características de esa zona. Entre los materiales a ensayar están los que experimentan muy poca deformación, o casi frágiles, hasta los que se deforman considerablemente antes de romperse, o dúctiles. Probetas de ensayo para compresión: madera cepillada 5 x 5 x 15 cm cobre, bronce y acero dulce d = 1”,

h = 1,5”

cerámico (un aislador eléctrico), en acero cilindro hueco de pared delgada h = 2d

Probetas de ensayo para tracción: de cobre y acero de dimensiones normalizadas. Ensayos Los ensayos se aplican con carga en forma lenta y se van distinguiendo las etapas que se van produciendo en el material a medida que la carga aumenta. La carga se hará crecer en cada caso hasta llegar a la rotura de la probeta, o hasta que las deformaciones sean suficientemente grandes si es que no se puede llegar hasta la rotura.

Datos de laboratorio. Los alumnos deberán observar cuidadosamente el comportamiento de la probeta en ensayo y anotar cada fenómeno que se vaya produciendo.


54


Mat 2

Deberá registrarse además: •

Forma y dimensiones de la probeta antes y después del ensayo.

•

Velocidad de aplicación de la carga en cada ensayo.

•

Cargas máximas en cada ensayo.

•

Alargamiento y acortamiento de la probeta a la rotura en cada ensayo.

•

Modo de rotura y croquis de la zona de rotura.

•

Cargas y deformaciones en cada etapa del ensayo que sea posible medir.

ENSAYO DE TRACCIÓN DEL ACERO. El ensayo de tracción convencional es usado ampliamente para obtener información básica sobre la resistencia mecánica de los materiales y como ensayos de control de especificaciones de ellos. El ensayo en sí consiste en ir aplicando carga mono axial lentamente y midiendo al mismo tiempo el alargamiento que va experimentando la probeta. Con el seguimiento de todo el proceso se pueden detectar los fenómenos que se van produciendo hasta llegar a la rotura. Los datos obtenidos permiten construir un diagrama tensión deformación convencional y estudiar de él varias propiedades mecánicas del material ensayado. Al someter a tracción a una barra de acero se producen deformaciones que dentro de cierto rango son proporcionales a la carga aplicada, o sea cumplen con la Ley de Hooke que expresada como ecuación queda como sigue:

Δ1 = en que:

Pl 0 AE

(1)

∆1 = alargamiento medio (cm) l0 = longitud inicial (cm) P = carga aplicada (kg) A = sección recta de la probeta (cm2) E = módulo de elasticidad (kg/cm2)


55


Llamando

ε =

Δ1 l0

y

σ =

P , A

, alargamiento unitario (cm/cm)

tensión unitaria (kg/cm2)

Mat 2 (2)

(3)

La ley de Hooke queda expresada como: σ =ε E

o bien

E =

[kg/cm2]

σ ε

(kg/cm2)

(4) (5)

Si en las expresiones (2) y (3) no se considera el alargamiento instantáneo y se toma el área inicial constante a través de todo el ensayo, entonces se obtiene el diagrama tensióndeformación convencional. Sin embargo, esta curva usual no proporciona información sobre las características de deformación de un metal, ya que las dimensiones cambian constantemente durante el ensayo. Para obtener el diagrama real tensión-deformación que adquiere una importancia fundamental en la zona plástica donde las deformaciones son grandes, se expuso (Ludwik) la siguiente expresión para la deformación, donde la variación de longitud está referida a la distancia entre puntos instantánea y no a la distancia entre puntos iniciales.

εr = ∑ o bien:

εr =

l

∫ 0

11−10 12 −11 13−12 + + + ......... 10 11 12

dl l = ln l l0

Luego, la relación entre deformación real y convencional, considerando:

ε=

es:

Δ1 l − l0 l l = = −1 ⇒ ε + 1 = l0 l0 l0 l0

ε r = ln (ε + 1)


56


Mat 2

Considerando que durante la deformación plástica el volumen se mantiene esencialmente constante, se tiene:

A0 ⋅ l0 = A ⋅ l

⇒

l A0 = l0 A

Por lo tanto:

ε r = ln

l A = ln 0 l0 A

con

l = (ε + 1)

A=

A0 ε +1

y por otro lado:

σr =

P P = ⋅ (ε +1) = σ 0 (ε +1) A A0

σr = σ0(ε +1) La tensión real de rotura puede obtenerse midiendo la carga de rotura y la sección de la barra que resistió a esa carga. Una estimación burda de la deformación real en la rotura sería la medición del alargamiento unitario máximo en la zona de la estricción.


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Mat 3

PARTE III CERÁMICOS

CODIGO

G-Mat-LDoc-1

FECHA DE EMISIÓN

Marzo de 2008

VERSIÓN Nº

3

REEMPLAZA A

Versión 2 del 2002

AUTOR



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Mat 3

PARTE III CERÁMICOS CERÁMICOS. Antecedentes generales: El término “cerámica” proviene de la palabra griega “keramikos”, que significa “cosa quemada”, indicando con esto que las propiedades deseables de estos materiales se alcanzan después de un tratamiento térmico a altas temperaturas que se denomina cocción. La materia prima de la cerámica es la arcilla. Al amasarla con agua, adquiere características de plasticidad y por ello se les puede moldear en casi todas las formas. Los cuerpos fundamentales que entran en la composición de los materiales cerámicos son esencialmente: -

Silicatos aluminosos

-

Arcilla

-

Caolín

-

Silicatos magnésicos (Talco)

Hay otros componentes secundarios como: cuarzo, feldespato, alúmina, carburo silícico. Los cerámicos se clasifican según su capacidad de absorción -

Porcelana

-

Gres cerámico

-

Semi Gres Cerámico

-

Loza porosa.


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UN CERÁMICO IMPORTANTE:

Mat 3

LADRILLO

El ladrillo es uno de los materiales más antiguos usados por el hombre, se estima que data su uso desde hace 1200 años. Su producción mecanizada comenzó hacia el siglo XIX. Definición: “Piedra artificial de forma geométrica regular, que se fabrica de diversos materiales y sirve para construir muros”. Se llama albañilería a una estructura construida sobre la base del empleo de ladrillos de cerámica, bloques de cemento, piedras o algún otro elemento de forma semirregular unidos entre sí por una capa de mortero. Los diversos materiales con que se pueden hacer una albañilería son: Cerámica: −

ladrillos artesanales: fiscales ( 31x15x7) y murales ( 41x20x7).

−

ladrillos prensados: huecos, llenos o macizos.

−

de chimenea: refractarios.

Cemento: bloques llenos, y huecos. Piedra: sillar (piedra labrada por todas sus caras). El muro se llama sillería. Mampuesto, piedra labrada por una sola cara. El muro se llama mampostería. Adobe (60x30x10)

Clasificación de los ladrillos de arcilla Los ladrillos cerámicos se clasifican según su tipo, clase y grado de acuerdo a la NCh 169.Of.73. La materia prima es la arcilla, agua, y , en algunos casos aditivos especiales. Arcilla: La arcilla es un silicato hidratado de aluminio. Con agua se forma una masa plástica y en estado seco tiene gran resistencia. Se emplea en adobes, apisonada y con cemento se forman bloques “suelo-cemento” y bases estabilizadas. Cocida endurece y se obtienen los ladrillos artesanales, tejas y otros objetos artesanales: jarros, floreros, etc. A la arcilla se le conoce también como greda. 60 GUÍA LABORATORIO MATERIALES


Mat 3

A la arcilla pura se le conoce como caolín o arcilla de China. El color rojizo se le debe a la presencia de los óxidos de hierro y el color gris oscuro a la presencia de materia orgánica. Desde el punto de vista de su trabajo se distinguen las arcillas grasas que son muy plásticas y untuosas y las magras que son poco plásticas, arenosas y quebradizas. Desde el punto de vista de su cocimiento se clasifican en arcillas refractarias o infusibles y arcillas vitrificables o fusibles. La arcilla refractaria se emplea como base en la fabricación de refractarios silito-aluminosos. El componente principal de estas arcillas es la caolinita acompañada de otros elementos como hierro, magnesio titanio, sodio y potasio. En Chile se le llama Tofo. Su uso más difundido es en la fabricación de los ladrillos refractarios que resisten temperaturas de hasta 1600 ºC.

Clasificación de los ladrillos de arcilla Los ladrillos cerámicos se clasifican según su tipo, clase y grado de acuerdo a la NCh 169.Of.73. Según su proceso de producción se clasifican en tipos: A)

TIPO I: Ladrillos cerámicos a máquina, es aquel ladrillo fabricado por procesos industriales que amasan, moldean y prensan la pasta de arcilla. En su fabricación se distinguen las siguientes etapas: extracción y transporte de la materia prima, preparación, moldeo y cocción. TIPO II: Ladrillo cerámico artesanal, fabricado por medios manuales sin prensar la pasta. Su cocimiento se hace en hornos o chonchones (pirámides truncadas). Su cocimiento es irregular. Una cuadrilla puede moldear a mano hasta unos 240 ladrillos por hora, en cambio una máquina puede producir 3000 ladrillos en igual tiempo. Un chonchón puede cocer 333 ladrillos por hora, en cambio un horno moderno cuece 12000 por hora.

B)

Clases de ladrillos cerámicos. Se clasifican según sus características estructurales en las clases que se indican:


61

b.1


Mat 3

Clase MqM: macizos. Son ladrillos del tipo I compactos en toda su masa. perpendiculares a sus caras mayores.

b.2

Admitirán perforaciones

Clase MqP: perforados. Son unidades del tipo I que tienen perforaciones en su masa perpendiculares a las caras mayores.

b.3

Clase MqH: huecos. Son unidades del tipo I que admiten huecos paralelos a cualquiera de sus aristas Pueden ser: a) b)

MqHh : ladrillos con huecos horizontales. Tienen los huecos paralelos a la cara de apoyo del ladrillo, y MqHv : ladrillos con huecos verticales. Tienen los huecos dispuestos perpendicularmente a la cara de apoyo del ladrillo.

b.4

Clase mnM: macizos. Son ladrillos del tipo II. Deben ser solamente macizos en toda su masa, sin ninguna perforación ni hueco.

C)

Grados de ladrillos cerámicos.

Se clasifican desde el punto de vista de sus características y requisitos generales en los grados que se indican: C.1) Grado 1: Son de resistencia y durabilidad alta. En general se consideran aptos para un buen desempeño en condiciones de servicio extremas. C.2) Grado 2: Son de resistencia y durabilidad moderada. En general se consideran aptos para un desempeño adecuado en condiciones de servicios normales. C.3) Grado 3: Son de resistencia y durabilidad regular. En general se consideran aptos para un desempeño aceptable en condiciones de servicio medias. C.4) Grado 4: Son de resistencia y durabilidad baja. En general se consideran aptos para desempeño satisfactorio en condiciones de servicio sin exigencias.


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VENTAJAS DEL LADRILLO PRENSADO 1) 2) 3) 4)

Es posible construir sin pilares ya que por los huecos lleva acero. Posibilidad de no usar estucos lo que implica menos gasto de mortero. Es un elemento cortafuego ya que retarda el fuego por aproximadamente 3 horas. Relativo aislamiento térmico y acústico.

DESVENTAJAS DE LOS LADRILLOS HECHOS A MANO 1) 2) 3) 4)

Cocido no homogéneo. Materia prima no controlada. Más porosidad implica menos resistencia. Aristas irregulares lo que implica mala terminación.

En general el conocimiento de este material ha aportado a la industria de la construcción beneficios tales como: 1) 2)

3) 4)

Facilidad de uso en construcciones simples como en sistemas estructurales. Propiedades mecánicas y físicas favorables tales como: - No hay degradación del material por efectos químicos excepto ciclos de hielo-deshielo. - Resistencia a la compresión. - Buen aislante térmico y acústico. - Resistencia al fuego. - Buena adherencia con los morteros. - Buena integración con otros materiales. Gran variedad de calidades y formas. Capacidad de conferirles con facilidad propiedades de textura superficial sin necesidad de terminaciones ni revestimientos adicionales lo cual presenta ventajas económicas y arquitectónicas.

OTROS TIPOS DE LADRILLOS -

Ladrillos de suelo-cemento. Se utiliza una mezcla compuesta por 70% de arena; 30% de arcilla y 6% aprox. de cemento. Se consiguen resistencia a la compresión entre 50 a 60 kg/cm2 a los 28 días.

-

Ladrillo de vidrio. Elemento translúcido de vidrio prensado que se usa en tabiques que difunden uniformemente la luz natural. También se usan como baldosas formando lo que se llama “hormigón translúcido”. Se les conoce como pavez o vidrio pavez.

63


-


Mat 3

Ladrillos o bloques de yeso No son para resistir solicitaciones sino en interiores como protección contra incendios en pilares y cajas de elevadores. Las variedades de este tipo de ladrillos están: Ladrillo de yeso; bloques de yeso

de yeso liviano y

-

Ladrillo sílica o ladrillo sílico-calcáreo. Ladrillo de color blanco obtenido por la mezcla de arena y cal, amasado con agua, moldeado a presión y luego sometido a fraguado en autoclave. La NCh 180 Of.57 lo llama “ladrillo de hormigón silíceo”

-

Ladrillos refractarios. Ladrillo hecho a mano con arcilla refractaria con alto contenido aluminoso y que resiste altas temperaturas. (1500 a 1700 ºC)

Debido a la gran variedad de ladrillos existentes es necesario certificar su calidad lo que se logra mediante ensayos que se especifican en la NCh 167 Of.54 y NCh 168 Of.71. a) Ensayo de compresión: σ c = P

kg A cm 2

b) Ensayo de absorción ( importante para determinar el “coeficiente de saturación”

% Abs =

Msat − Ms ⋅ 100 Ms

c) Adherencia d) Gelividad Se llama Gelividad a la condición de algunos materiales pétreos, como ladrillos de arcilla o de cemento y hormigones de ser afectados por las heladas, lo que los descompone, se desagregan gradualmente, se fragmentan o sea son heladizos. A veces se usa el término “heladicidad”. Generalmente se determina el coeficiente de saturación: CS =

% Abs Msss _ Ms = % Sat Msat − Ms

Se dice que el material es estable cuando el coeficiente de saturación es inferior a =0,8. Por encima de 0,8 es dudosamente estable y sobre 0,9 es heladizo. e) Porosidad. Es la relación entre el volumen de los intersticios con el volumen aparente. GUÍA LABORATORIO MATERIALES

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Mat 3

ha Vap Msss = Ms + γ w ⋅ ha Pa =

Msss − Ms = γ w ⋅ ha Ms Ms luego Vap = Dap Vap Msss − Ms γw (Msss − Ms ) ⋅ Dap ⋅ 100 = Pa = Ms Ms ⋅ γ w Dap Dap =

Según la NCh 169 Of.73, los ladrillos deben tener una presentación y terminación tal que se les debe rechazar si presentan porcentajes de defectos superiores a los especificados en las normas en lo concerniente a: 1) Eflorescencias: son manchas blanquizcas o amarillentas en la superficie. Se rechazan si cubren más allá del 25% de su superficie. 2) Disgregaciones: no deben manchar el agua al ser sumergidos. 3) Partiduras: se acepta un máximo de 5% de ladrillos partidos de Tipo I y de 10% del Tipo II. 4) Defectos superficiales: su estructura debe ser compacta y no laminada. No debe presentar grietas, incrustaciones, saltaduras. 5) Sonido: son defectuosos los que suspendidos en el aire y golpeados con un objeto metálico su sonido sea sordo u opaco. 6) Color y textura: queda a convenir entre comprador y fabricante pero se consideran defectuosos los que se distancian demasiado del color del resto. (Cocimiento disparejo). Respecto de la impermeabilidad de los muros en la actualidad se prefiere el empleo de las siliconas, que en vez de impermeabilizar la cara exterior del muro, sólo modifican la capilaridad de su superficie, impidiendo que el agua adhiera a ella, a la vez que permite la posterior salida de la humedad. Los materiales clásicos de protección de la humedad como bitumen y pinturas asfálticas, ceras, parafinas, y más recientemente las resinas acrílicas y vinílicas, tienen el inconveniente de impermeabilizar la superficie, tapando los poros del muro, lo que impide la llamada respiración , o sea, la permeabilidad al aire y al vapor de agua, en ambas direcciones. Siliconas: compuesto organo-silíceos y macromoleculares, análogos a las materias plásticas orgánicas, pero en cuyas moléculas los átomos de silicio reemplazan a los de carbono. Dan origen así a una nueva familia de resinas, que pueden llegar a ser tan numerosa como la del carbono. GUÍA LABORATORIO MATERIALES

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Mat 3

Su obtención requiere un largo proceso, por lo que son de alto costo. Son productos de elevada polimerización, incombustibles, de carácter hidrófobo, resistentes a los agentes químicos y atmosféricos. En particular pueden ser termoestables o termoplásticos., líquidos o sólidos. Las siliconas comerciales nacieron en 1943.

PROCEDIMIENTO PARA CUBICAR ALBAÑILERIAS La forma como se disponen los ladrillos en una albañilería se llama APAREJO y los hay de soga, sardinel, de cabeza o tizón, de pandereta, etc. Para cubicar hay que considerar obviamente: altura, espesor y longitud. La cubicación se puede hacer por metro cuadrado o por metro cúbico.


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Mat 4

ANEXOS EJERCICIOS RESUELTOS EJERCICIOS PROPUESTOS FICHAS

CODIGO

G-Mat-LDoc-1

FECHA DE EMISIÓN

Marzo de 2008

VERSIÓN Nº

3

REEMPLAZA A

Versión 2 del 2002

AUTOR



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ANEXO A EJEMPLOS RESUELTOS

EJEMPLOS 1.

Cálculo Módulo Finura. Ejemplo: Calcular el MF de la granulometría del siguiente árido combinado. Tamices ASTM 2” 1 ½” 1” ¾” ½” 3/8 Nº 4 Nº 8 Nº 16 Nº 30 Nº 50 Nº 100

NCh 50 mm 40 25 20 12,5 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,160

% acumulado que pasa 100 99 + 78 68 + 53 45 + 34 + 29 + 24 + 15 + 6 + 2 +

% retenido acumulado 0 1 + 28 32 + 47 55 + 66 + 71 + 76 + ´85 + 94 + 98 +

Con el % que pasa:

MF = 9 −

99 + 68 + 45 + 34 + 29 + 24 + 15 + 6 + 2 322 =9− = 5,78 100 100

Con el % retenido:

MF =

1 + 32 + 55 + 66 + 71 + 85 + 94 + 98 578 = = 5,78 100 100


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2.


Mat 4

Cubicación ladrillos.

Ejemplo: Supongase un muro hecho de soga con ladrillo fiscal chonchón (31x15x7 cm) y con un tendel y llaga de 2 cm. Superficie de un ladrillo con mezcla: 0,33x0,09 = 0,0297 m2. Superficie de un ladrillo sin mezcla: 0,31 x 0,07 = 0,0217 m2. Si un ladrillo ocupa 0,0297 m2, en 1 m2 habrá x ladrillos:

1lad x 1lad = 2 x= 2 0,0297 0,0297 m 1m

x = 33,67 ladrillos ≈ 34 ladrillos.

La diferencia entre un ladrillo con mezcla a otro sin mezcla y multiplicado por el espesor del muro nos da la mezcla que se requiere por ladrillo: Mezcla: 0,0297 – 0,0217 = 0,008 m2 x 0,15 = 0,0012 m3/lad. El producto anterior multiplicado por la cantidad de ladrillos por m2 dará los litros de mezcla por m2. Litros mezcla/m2 = 0,0012 m3/lad · 34 lad. = 0,0408 m3 = 40,8 lts. = 41 litro.


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ANEXO B EJERCICIOS PROPUESTOS Ejercicio 1 Una grava compactada y sss ocupa en un tiesto un volumen de 30 litros. Para enrasar con agua el depósito se necesitaron 8 litros. ¿Cuál es el % de hueco de esta grava?

Ejercicio 2 Para determinar el % de huecos de una arena se midieron 580 cc en estado sss. Se le agregaron 350 cc de agua saturándola completamente. Agitada esta mezcla dio un volumen total de 870 cc. ¿Cuál es el % de hueco de esta arena? Ejercicio 3 Una grava seca pesa 3532 gr, húmeda pesa 4536 gr y sss pesa 4484 gr, sumergida en agua pesa 2082 gr. Calcular: la absorción, la humedad, el agua libre y la densidad real.

Ejercicio 4 Al sumergir un cuerpo que pesa 15 gr en un líquido de γL = 0,90 gr/cm3 se observa una pérdida de peso de 5 gr. ¿Cuál es el peso específico del cuerpo? Ejercicio 5 Un cuerpo pesa 15 kg, reduce su peso a 12 kg en el agua y a 12,6 kg en otro líquido. ¿Cuál es el peso específico del cuerpo y del líquido? Ejercicio 6 La densidad aparente de una piedra es de 2,32 kg/dm3 y su densidad real 3,20 kg/dm3, Después de sumergida en agua durante 24 hr, el agua absorbida representa el 10% del peso de la piedra seca. Se desea saber el porcentaje de poros cerrados de la piedra, en función del Vap. GUÍA LABORATORIO MATERIALES

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Mat 4

Ejercicio 7 Una muestra de roca pesa 1,766 kg en seco; saturada de agua pesa 2,242 kg y sumergida pesa 1,041 kg. a) Se desea saber la densidad aparente, la densidad real y la porosidad, sabiendo que todos los poros son accesibles. Se supone que sumergida entra agua en todos los poros. b) En el mismo problema, suponiendo que, al operar con la balanza hidrostática, no entra agua en los poros, determinar la densidad aparente. Ejercicio 8 Una roca tiene una densidad aparente de 1,9 kg/dm3, su densidad real vale 2,6 kg/dm3 y el volumen de poros inaccesibles es doble que el de poros abiertos. Hallar el incremento de peso que experimentará una muestra de esa roca al estar saturada de agua; expresado en porcentaje del peso seco de la roca. Ejercicio 9 Hallar la compacidad, porosidad absoluta y porosidad relativa de la roca del ejercicio anterior. Ejercicio 10 Una probeta de roca, de forma paralelepípeda rectangular, y dimensiones 6 x 2 x 2,15 cm se sumerge en un picnómetro con agua y se añade ésta hasta enrasar; el conjunto pesa 130 gr. Se supone que el agua no penetra en los poros accesibles. A continuación se pulveriza completamente la roca, sumergiéndola de nuevo en el mismo picnómetro y volviendo a enrasar; el conjunto pesa ahora 140 gr. Se pide hallar la relación Dr/Da. Ejercicio 11 Una roca tiene una densidad real de 2,6 kg/dm3, una porosidad relativa del 2%, referido al volumen aparente de la roca y los poros cerrados representan el 4% del volumen real. Se pide hallar la densidad aparente. Se tienen 4 ecuaciones y cinco incógnitas (h, ha, hi, M, Vap ), y se desea hallar Da =M/Vap; por tanto, los valores estarán en función de Vap. Ejercicio 12 Una piedra se muele finamente, ensayando después su solubilidad en agua que resulta nula. Tras ello se toman 0,30 gr. que se introducen en un picnómetro, enrasando con agua, obteniéndose un peso de 15,75 gr. El peso del picnómetro lleno de agua es de 15,6 gr. Otra muestra de 0,3 gr de la misma roca sin machacar es introducida en agua obteniéndose un peso de 0,305 gr, después de secarla superficialmente. La misma muestra introducida en agua da un peso de 0,105 gr. Hallar: a) Poros accesibles e inaccesibles, 2) densidades, 3) compacidad. GUÍA LABORATORIO MATERIALES

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Mat 4

Se trata de dos muestras distintas, pero de la misma roca por tanto las densidades, porosidades, etc., de las dos muestras serán iguales. En la práctica en hormigones se trabaja con las siguientes fórmulas: En las gravas:

Msss ⋅ 1000 kg/m 3 Msss − Msum Ms Drs = ⋅ 1000 Msss − Msum Ms DN = ⋅ 1000 ( Vol. macizo + hi ) Ms − Msum Msss - Ms Abs = ⋅ 100 Ms Drsss =

Ejercicio 13 Se mezclan un kg de arena y “n” kg de grava. Las características de los materiales son: Densidad aparente de la grava =Dapg Densidad aparente de la arena = Dapa Hallar la ley de variación de la Densidad aparente del árido resultante en función de “n”. Sol: Se supone que la arena no entra nunca en los huecos ni en los poros accesibles de la grava. 1ª. Hipótesis: Huecos de la grava < granos de la arena. Por cada kg de arena habrá en la mezcla “ n “ kg de grava.

Dap m =

P mezcla n +1 = = Vap mezcla Vap a + Vap g


n +1 n 1 + Dap a Dap g

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Grava

Arena

Mezcla

P1= n Kg

P2 = 1 Kg

Pm = (n+1) Kg

2ª. Hipótesis: Caso más común: la arena cabe en los huecos de la grava. Vapa < Hg Vapa = Hg Vapa > Hg

a) b) c)

( sobra arena )

En el caso a) va a faltar arena, es decir, cuando la arena no rellena todos los huecos dejados por la grava: Vapa < Vap.m – Vr.g Vap.a = volumen aparente de la arena Vap.m = volumen aparente de la mezcla Vr.g = volumen absoluto de la grava. Se verifica que:

1 n n < − Dap.a Dap.g Dr.g

Dap.a = densidad aparente de la arena Dap.g = densidad aparente de la grava Dr.g = densidad real de la grava. Caso b) cuando la arena rellena los huecos existentes entre la grava y enrasa. Vap.a = Vap.m – Vr.g También: Vap.m = Vap.g Vap.a = Vap.g – Vr.g =


y como ha = 0

P1 P n n − 1 = − Dap.g Dr.g Dap.g Dr.g

73


y como: Vap.a =

Mat 4

P2 1 = Dap.a Dap.a

De donde: Vap.a =

n n 1 − = Dap.a Dr.g Dap.a

o sea, la arena rellena todos los huecos dejados

por la grava y enrasa. Tanto en el caso a) como en b) se verifica que: Vap.m = Vap.g

Dap.m =

luego se tiene que:

Pmezcla Pmezcla 1+ n = = P.g Vap.m Vap.g Dap.g

y se tiene que:

Dap.m =

1+ n n Dap.g

Caso c) cuando la arena rellena los huecos dejados por la grava y sobra arena después de rellenarlos: Vap.a > Vap.g – Vr.g verificándose que:

1 n n > − Dap.a Dap.g Dr.g

Además: Vap.m = Vr.g + Vap.a Luego la densidad aparente: Dap.m = Luego.: Dap.m =

Pmezcla 1+ n = Vap.m Vr.g + Vap.a

1+ n n 1 + Dr.g Dap.a


74


Mat 4

Ejercicio 14 Se mezclan pesos iguales de una grava y una arena de las siguientes características: Dr.g = 2,6 kg/dm3; Dap.g = 1,682 kg/dm3 Dr.a = 2,65 „ ; Dap.g = 1,730 „ Se desea saber el peso de un metro cúbico de la mezcla. Ejercicio 15 Se mezclan una grava y una arena de la proporción de 2 volúmenes aparente de grava por 1 volumen aparente de arena. Hallar el tanto por ciento que aumenta el volumen aparente de la grava al añadirle arena, sabiendo que: Arena; Grava; Mezcla:

Dap.a = 1,68 ; Dap.g = 1,80 ; Dap.m = 2,16 ;

Dr.a Dr.g Dr.m

= 2,50 ( kg/dm3) = 2,50 „ = 2,50 “

Ejercicio 16 Un cajón de 110 · 72 · 85 cm contiene 1,042 kg de arena de densidad real = 2650 kg/m3 cuando está lleno y enrasada su superficie. Se pide: a) Determinar la compacidad del conjunto. b) Determinar la cantidad máxima de agua que podrá agregarse al cajón para rellenar los huecos. Ejercicio 17 Se dispone de una arena y una grava de las siguientes características: Arena

Dr.a = 2,5

Dap,a = 1,50

Grava

Dr.g = 2,6

Dap.g = 1,60

Se mezclan en la proporción arena/grava 3:1 en volúmenes reales. Hallar: a) En qué proporción están los volúmenes aparentes y los pesos. b) El porcentaje que aumenta el volumen aparente de la arena al añadirle la grava. c) El porcentaje que aumenta el volumen aparente de la grava al añadirle la arena.


75


Mat 4

Ejercicio 18 Se dispone de seis áridos cuyos volúmenes y dimensiones máximas, en cm3 y cm respectivamente, son: Arido 1 2 3 4 5 6 TOTALES

V (cm3) 10 11 12 8 10 7 58 cm3

d (cm) 4 3 3 3 5 3 21 cm

Se desea saber el coeficiente volumétrico de cada grano y el coeficiente volumétrico del conjunto de granos. Ejercicio 19 Un arena saturada pesa 920 gr; húmeda pesa 870 gr, saturada con superficie seca pesa 860 gr y seca pesa 828 gr. Determinar: a) Humedad b) % Absorción c) % Agua libre. Ejercicio 20 Si en una probeta se midieron 460 gr de arena húmeda, luego se saturó (inundó) y alcanzó un volumen de 400 cc. El esponjamiento es: 10% 15% 20% 24,5% 32% Ejercicio 21 El volumen de huecos totales de una piedra representa el 3% del volumen aparente, y la densidad aparente vale 1,96 kg/dm3. ¿Cuál es el valor de la Densidad Real? Ejercicio 22 Al ensayar una piedra en que todos los poros son abiertos, se obtienen los siguientes datos: Ms = 232 gr

Msss = 256 gr

Msum = 138 gr

Mh = 260 gr.

Determinar: Volumen de huecos abiertos (ha); Volumen real; Volumen aparente; Densidad Real; Compacidad.


76


Mat 4

Ejercicio 23 Se tiene la siguiente granulometría: Masa total ……………………….25.350 gr. Masa retenida en Nº 4 …………..15.150 gr. Masa considerada en la granula de los finos = 600 gr. Tamices ASTM

NCh

Pesos Retenidos Grueso

Fino

3”

80 mm

2 ½”

63

1250

2

50

2420

1 1/2

40

2210

1

25

3120

¾

20

1550

3/8

10

1850

Nº 4

5

2750

Nº 8

2,5

75

Nº 16

1,25

89

Nº 30

0,63

151

Nº 50

0,315

175

Nº100

0,160

100

Resid

%

% que

Retenido

Pasa

10

Totales


77


Mat 4

Se pide: a) b) c) d) e) f) g)

Completar el cuadro Tamaño máximo nominal de la muestra Dn Qué % de grava tiene esta muestra Módulo de finura de la arena Coeficiente de uniformidad Coeficiente de curvatura El material es bien graduado o nó, ¡ Justifique!

Ejercicio 24 Se desea saber si una arena es recomendable para hormigón de pavimento en cuanto a finos presente en la muestra. Para ello se pesó una cantidad de arena seca = 518 gr. Se lavó en la malla Nº 200, secada y pesada dio =512 gr. Cuál es el porcentaje de fino y diga si es aceptable o no y por qué? Ejercicio 25 Un tiesto de 10 litros se llena con gravilla en estado sss y compactada. Se mide el agua necesaria para llenar el tiesto hasta enrasar lo que da 3,5 litros. ¿Cuál es el porcentaje de huecos de esta gravilla? Ejercicio 26 La densidad aparente de una piedra es 80% de la densidad real. ¿Qué % representan los huecos totales respecto del volumen aparente?


78


Mat 4

ANEXO C FICHAS TÍPICAS

1.

FICHA HUMEDAD (NCh 1515)

PROCEDENCIA: ………………….

POZO N° ………………………….. PROFUNDIDAD: ………………………..

FECHA: ……………………………. OPERADOR: ………………………………. DETERMINACIÓN HUMEDAD

Muestra 1

Muestra 2

A) Masa recipiente + mat. húmedo

B) Masa recipiente

C) Masa mat. húmedo

D) Masa recip.+ mat. seco

E) Masa mat. seco

Humedad = (A – D)/(D ‐ B) * 100

2.

CUBICIDAD DE PARTICULAS (LNV 3 – 86)

PROCEDENCIA: ………………………. FECHA: …………………………………. (A) (B) (C) (D) (E) (F) (G)

OPERADOR: …………………………

MASA TOTAL (gr) Masa chancado Masa rodado Masa laja % Chancado B/A*100 % Rodado C/A*100 % Laja D/A*100


79

3.


Mat 4

DENSIDAD APARENTE SUELTA: GRAVAS, GRAVILLAS Y ARENAS (NCh 1116)

PROCEDENCIA: ………………………………… FECHA: …………………………………………

OPERADOR: …………………………….

PESO MEDIDA GRAVA (A)…………….kg PESO MEDIDA GRAVILLA (B) ……….kg PESO MEDIDA ARENA (C) ……………kg

VOL. MEDIDAGRAVA (D) ………cm3 VOL. MEDIDA GRAVILLA (E) … cm3 VOL. MEDIDA ARENA (F) ………cm3

MATERIAL

PESO MATERIAL + PESO DE LA MEDIDA

PESOS PROM. 5

1

2

3

4

∑p

5

i

1

GRAVA GRAVILLA ARENA

γG =

4.

(G) (H) (J)

G−A ⎡ kg ⎤ = ............⎢ 3 ⎥ D ⎣ cm ⎦

γ gr =

H −B ⎡ kg ⎤ = ..........⎢ 3 ⎥ E ⎣ cm ⎦

γa =

J −C ⎡ kg ⎤ = ............⎢ 3 ⎥ F ⎣ cm ⎦

DENSIDAD APARENTE COMPACTADA: GRAVAS, GRAVILLAS, ARENAS. (NCh 1116)

PESO MEDIDA GRAVA (A)……………kg PESO MEDIDA GRAVILLA (B) ………kg PESO MEDIDA ARENA (C) ………… kg MATERIAL

VOL. MEDIDA GRAVA (D ) ……cm3 VOL. MEDIDA GRAVILLA (E) … cm3 VOL. MEDIDA ARENA (F) ………cm3

PESO MATERIAL + PESO DE LA MEDIDA

PESOS PROM. 5

1

2

3

4

∑p

5

i

1

GRAVA GRAVILLA ARENA

γG =

G−A ⎡ kg ⎤ = ............⎢ 3 ⎥ D ⎣ cm ⎦


(G) (H) (J)

γ gr =

H −B ⎡ kg ⎤ = ..........⎢ 3 ⎥ E ⎣ cm ⎦

γa =

J −C ⎡ kg ⎤ = ............⎢ 3 ⎥ F ⎣ cm ⎦

80

5.


ESPONJAMIENTO ARENAS

PROCEDENCIA: FECHA: ……………………………….. Volumen arena MATERIAL Húmeda (V) (cc) ARENA GRUESA ARENA MEDIA ARENA FINA

6.

Mat 4

DETERMINACIÓN (NCh 1117).

OPERADOR: …………………………. Volumen arena % esponjamiento Inundada (v) (cc) [(V-v)/v]·100

DENSIDADES

Y

ABSORCIÓN:

GRAVAS

Y

GRAVILLAS.

GRUESO GRAVA A B C D Dn E Drs Ab

GRAVILLA

Peso sumergido (Msum) (gr) Peso sat.sup. seca (Msss) ( gr) Peso seco (Ms) (gr) DENSIDAD NETA DENSIDAD REAL SECA ABSORCIÓN

C- A (C/D)*1000 ( kg/m3) B-A (C/E)*1000 (kg/m3) [(B – C)/C]·100 % FINO ARENA

A B C D E Dn F Drs Ab

Peso matráz + agua Peso sat. Sup. Seca (Msss) Peso seco (Ms) Peso matráz + agua + arena DENSIDAD NETA DENSIDAD REAL SECA ABSORCIÓN


A+C–D (C/E)·1000 (kg/m3) (A + B – D) (C/F)·1000 (kg/m3) [(B – C)/C]·100 %

81


7.

Mat 4

GRANULOMETRÍA HORMIGONES

PROCEDENCIA: ………………………..

OPERADOR: ……………….

FECHA: ………………………… 1.- CUARTEO: 2.- GRANULOMETRÍA: Masa árido grueso = ……………………….gr Masa árido fino = …………………………...gr.

TAMICES ASTM

PESOS

NCh

3”

80 mm

2 ½”

63

2”

50

1 ½”

40

1”

25

¾”

20

½”

12,5

3/8”

10

Nº 4

5

Nº 8

2,5

Nº 16

1,25

Nº 30

0,63

Nº 50

0,315

Nº 100

0,25

RETENIDOS

%

%

% EXPRESADO

RETENIDO

QUE PASA

EN # 4

TOTALES

MFarena = N −

∑ %que pasa Nº4 a la Nº100 = .............. % que pasa Nº 4


82

8.


Mat 4

COEFICIENTE VOLUMÉTRICO PROCEDENCIA: …………………………………. OPERADOR: …………………….. FECHA: …………………… TAMAÑO MÁXIMO ABSOLUTO, Da = ……………… mm PESO MÍNIMO MUESTRA DE ENSAYO: …………… gr VOLUMEN DE LA MUESTRA, V = …………………… cc Ni (cm )

Ni3 ( cm3 )

∑ Ni3 =

Cv =


6 *V = .................... π * ∑ Ni 3

83

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