INFORMES DE LABORATORIO
Juan Manuel Peña Riaños Riaños Cod. 20152140514 Einer Mena López
Cod. 20171159915
Diego Armando Miranda
Cod. 20151130994
Orland Camilo Quintero
Cod. 20152139863
Anderson Andrés Jiménez Cod. 20171158079 Jhonatan Cabrera Vargas Cod. 20142132218 Carlos Andrés Quiroz
Cod. 20152142781
Alexander Salas
Cod. 20152143203
Presentado a: Ing. Julián Pulecio
Universidad Surcolombiana Facultad de Ingeniería Materiales de construcción 2017-1
GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO
INTRODUCCION El presente informe tiene como fin presentar el procedimiento y resultados obtenidos en la práctica dos de materiales de la construcción, donde se determinó la densidad relativa (gravedad específica) y el porcentaje de absorción de los agregados utilizados para la elaboración del concreto. La determinación de estos fue según la ASTM C 128 para el agregado fino. El lugar de la práctica fue en el laboratorio de construcción de la Universidad Surcolombiana de Neiva, facultad de ingeniería. Densidad relativa (gravedad específica) es la relación de la densidad de un material a la densidad de agua destilada a una temperatura determinada; los valores son adimensionales. La importancia de esta propiedad radica en la obtención de los volúmenes que ocupará un agregado en el concreto de manera más exacta, que le ayudará mucho al ingeniero para realizar mezclas más exactas. La absorción es importante porque indica la cantidad de agua que puede penetrar en los poros permeables de los agregados (áridos) en 24 horas, cuando estos se encuentran sumergidos en agua. PROCEDIMIENTO MATERIAL EMPLEADO
Para la ASTM C128 agregado fino (arena)
Balanza mecánica, estas son empleadas empleadas para realizar realizar tareas de investigación y análisis en laboratorios, así como también pueden aparecer en el medio de la docencia debido a que se trata de un modelo ideal para hacer demostraciones de uso, por la precisión y la forma de manejo de la báscula en sí.
Frasco Volumétrico (matraz aforado de cuello largo) de 500 cm³ de capacidad, este es un recipiente de cristal donde se mezclan las soluciones químicas, generalmente de forma esférica y con un cuello recto y estrecho, que se usa para contener líquidos.
Molde cónico de metal de 40 mm de diámetro en la parte superior, 90 mm de diámetro en el fondo, con 75 mm de altura. Un pisón metálico de 340 gramos de peso y que con una sección circular de 25 mm de diámetro. Gotero, en este caso se usó una pacha, este se compone de un tubo, actualmente de plástico, y de una tapadera sellable herméticamente provista de una tetina flexible adaptable a la boca del infante, que tiene un agujero pequeño por cual el niño bebe, absorbiendo el líquido. Horno que mantenga una temperatura constante de 110 °C.
Charolas.
Agregado fino en la condición saturada superficialmente seco.
DESARROLLO
Agregado fino (arena)
Previamente a la prueba el agregado fino debe estar bajo la condición saturado y superficialmente seco.
Método de Matraz Aforado:
La arena estaba sobre una charola. Se realizó la prueba del cono. Se colocó la arena suelta sobre el molde cónico y se le aplicó 15 golpes con el pisón sobre la superficie, se rellenó y se volvió a aplicar 10 golpes más para un total de 25 golpes y se enrasó el material. Se levantó el molde verticalmente. La arena conservó un poco más de ¾ partes de la altura del cono. Se esperó un tiempo y se volvió a hacer la prueba nuevamente. Esta vez el árido se desmoronó al levantar el cono, por lo que se pudo comprobar que el agregado ha llegado a la condición de saturado sin humedad superficial. 1.
Se pesaron 500 gramos de arena en la condición antes mencionada (B).
2.
Se determinó el peso del frasco seco limpio(C).
3.
Se colocaron los 500 gramos de arena en el frasco volumétrico y se llenó de agua hasta la marca de aforo. El frasco se agitó hasta eliminar el aire atrapado.
4.
Se le agregó agua al frasco hasta la marca de aforo, luego se pesó el frasco que contenía la arena y el agua añadida para completar la capacidad del frasco (D).
5.
Se determinó el peso de una tara.
6.
Se retiró el agua y la arena contenida en el frasco, depositándolo en la tara, colocándola en el horno a temperatura de 110 ± 5 ͦC por un periodo de 24 horas. En este tiempo se considera que el árido pierde toda el agua, inclusive la que se encuentra en los poros permeables.
7.
Después de las 24 horas se retiró la tara del horno, se refrescó la muestra y se determinó su peso seco (A).
8. Se prosiguió a determinar la densidad relativa y porcentajes de absorción mediante las fórmulas que presentarnos más adelante. CALCULOS Formulas a utilizar Agregado fino (arena) =
−
=
=
−
( − ) − ( − )
% =
−
× 100
= − ( + )
= −
Donde: W: peso agua añadida. Ge: Gravedad especifica. Gsss: Gravedad especifica en condición saturada superficialmente seca. G Ap: Gravedad especifica aparente. %Abs: Porcentaje de absorción. A: Peso de la muestra seca. B: Peso de la muestra en condición saturada superficialmente seca. C: Peso del frasco seco y limpio. D: Peso del frasco con agua y la muestra. F: Peso de la tara con la muestra seca. Wtara: Peso de la tara.
Tabla de datos
ARENA(gr) A
474.450
B
500.000
C
190.490
D
980.040
F
637.750
Wtara
163.300
Modelo de cálculo Arena:
= 637.75 − 163.300 = 474.450
= 980.040 − 500 − 190.490 = 289.550
− = 500 − 289.550 = 210.450
=
=
=
474.450 210.450
= 2.254
500 500 − 289.550
= 2.376
474.450 210.450 − 500 + 474.450
% =
500 − 474.450 474.450
= 2.566
× 100 = 5.385 %
Tabla de resultados ARENA Ge
2.254
Gsss
2.376
Gap
2.566
% Abs
5.385
ANALISIS Se puede ver en la tabla de resultados que la densidad relativa de nuestra muestra de arena de 500 gr, fue de 2.254, el rango de aceptación de agregados finos es de 2.21 a 2.67, como podemos observar nuestro material casi está en el margen mínimo de aceptación y por eso se recomienda que sea utilizado para obras que el concreto o el mortero no requiera mucha resistencia. La densidad relativa aparente de la arena fue de 2.566, esta densidad define que tan poroso está el material, mientras mayor sea su densidad aparente menor será los huecos que presente el agregado. La absorción que presento el agregado fino fue de 5.385 % y el rango de aceptación es de 0 % al 5 %, lo cual no implica, que el material no es apto para la construcción bajo esas condiciones, pero la solución es mejorarse para presentar porcentajes de absorción que supere expectativas deseadas, algunas formas de mejoramiento serian combinarlo con uno de menor absorción para promediar.
CONCLUSIONES Se pudo concluir que el conocimiento práctico adquirido, nos ayudara mucho en la resolución de problemas en un futuro como ingenieros ya que, sabiendo la densidad relativa, aparente y en la condición saturada superficialmente seca, se puede saber la cantidad exacta en volumen de cualquier tipo de agregado que ocupara en una masa de aglomerado. La determinación del porcentaje de absorción nos ayudara para una proporción agua cemento, más exacta lo que ayudaría a obtener las resistencias necesarias para cualquier tipo de concreto o mortero en el que se utilice estos agregados.
Gravedad específica (bulk seca, bulk sss y aparente) del AGREGADO GRUESO INTRODUCCION A continuación, se mostrara el procedimiento que se debe seguir para determinar la densidad promedio de una cantidad de partículas de agregado grueso (sin incluir los vacíos entre ellas), la densidad relativa (gravedad específica) y la absorción del agregado grueso. Dependiendo del procedimiento utilizado, la densidad, en kg/m3(lb/pie3), se expresa como seca al horno (SH), saturada y superficialmente seca (SSS) o aparente. Además, la densidad relativa (gravedad específica), que es una cantidad adimensional, se expresa como seca al horno (SH), saturada y superficialmente seca (SSS) o aparente (gravedad específica aparente). La densidad seca al horno (SH) y la densidad relativa seca al horno (SH) se deben determinar luego del secado del agregado. La densidad SSS, la densidad relativa SSS y la absorción se determinan luego de sumergir el agregado en agua durante un período especificado PROCEDIMIENTO
Muestreo del material. Mezclamos el material de forma homogénea y luego rechazamos todo lo que pasa por la malla Nº 4.
Se divide la muestra de forma que obtengamos una cantidad mayor a 1Kg. Pesamos y registramos el valor.
Lavamos el material en el tamíz Nº 200 hasta remover el polvo e impuresas (agregado fino) que pueda contener.
Metemos al horno el agregado, a una temperatura de 110 más o menos 5ºC por un tiempo menor a 24 horas. Retiramos la muestra y dejamos al ambiente por un par de horas y pesamos el material seco. Valor A.
Ahora procedemos a llenar el recipiente de agua, dejando una lámina que lo sobrepase. Por un tiempo de 48 horas conseguimos que el material se encuentre en una condición totalmente húmeda. Después de esto secamos superficialmente el agregado con un paño, para obtener la condición saturado superficialmente seco. Pesamos el material y obtenemos el valor B.
A continuación, hacemos uso de una balanza y una canastilla, se sumerge la canastilla en un recipiente con agua para determinar un peso que llamaremos C1 y luego repetimos el proceso pero ésta vez, con el agregado dentro de la canastilla para encontrar C2. La diferencia de ambos me dará como resultado la masa de agua que fue desplazada por el agregado, llamada masa aparente del agua. Valor de C.
CÁLCULOS Simbología:
A: Peso al aire de la muestra seca al horno, g. B: Peso al aire de la muestra saturada superficialmente seca, g. C: Peso aparente de la muestra saturada en agua, g. D: Peso de la canastilla con el agregado sumergida en agua, g. E: Peso de la canastilla vacía sumergida en agua, g. F: Peso al aire de la muestra, g.
Gravedad específica: () =
−
(_ ) = () =
−
−
Resultados: A B C D E F
() =
1173,5 1308 − 757,6
(_) = () =
1173,5 1308 757,6 1475,6 718 1200
= 2,13
1308 1308 − 757,6 1173,5
1173,5 − 757,6
= 2,38
= 2,82
CONCLUSIONES
Se concluye que el conocimiento adquirido en práctico nos ayudará para experiencias laborales puesto que con la determinación de la gravedad
específica se puede saber la cantidad exacta en volumen de cualquier tipo de agregado grueso que ocupara en una masa de aglomerado.
En base a los resultados cuantitativos, la gravedad específica aparente 2,82 define que tan poroso está el material, mientras mayor sea su densidad aparente menor serán los huecos que presente el agregado.
HUMEDAD (FINOS Y GRUESOS) INTRODUCCION Mediante el siguiente laboratorio lograremos determinar la cantidad de humedad presente en los dos agregados en su estado seco o en el entorno a condiciones ambientales PROCEDIMIENTO Utilizaremos 1000gr de agregado fino y grueso, los cuales serán pesados respectivamente en una balanza analítica. Depositaremos los 1000gr de cada agregado en un recipiente y los dejaremos en el horno durante un periodo de 24 horas. Posterior a esto volveremos a pesar los agregados para observar y hallar el porcentaje de humedad presente en los agregados
CALCULOS Humedad ag reg ado fino % =
1000 − 995.5 995.5
∗ 100 = 0.45%
Humedad ag reg ado gr ueso % =
1000 − 996.5 996.5
∗ 100 = 0.35%
ANALISIS Mediante los anteriores cálculos logramos determinar los porcentajes de humedad presentes en los agregados fino y grueso. Para fino 0.45% y grueso 0.35% Es decir que la diferencia de humedad entre ambos agregados es del 0.10% obteniendo un mayor porcentaje de humedad el agregado fino. Lo cual nos demuestra que el agregado fino es propenso a almacenar más humedad que el agregado grueso. CONCLUSIONES Con el anterior laboratorio logramos hallar los porcentajes de humedad presentes en los agregados fino y grueso mediante el procedimiento requerido para este Lo cual nos demuestra que el agregado fino es el que, en las mismas condiciones ambientales, puede lograr almacenar una mayor cantidad de humedad que el agregado grueso.
FLUIDEZ DE MORTEROS DE CEMENTO HIDRÁULICO (MESA DE FLUJO) INTRODUCCIÓN Determinaremos la fluidez de morteros de cemento hidráulico, utilizando la mesa de flujo con los pasos indicados que a continuación serán representados-
PROCEDIMIENTO Necesitaremos del siguiente equipo:
Mesa de flujo Se trata de una mesa y consta en esencia de lo siguiente: un soporte, un árbol y una plataforma circular Molde Debe ser de bronce o latón, de dureza Rockwell no inferior a 25 HRB, su peso no será inferior a 907 g ( no se especifica), y su espesor mínimo de 5 mm (0.2"), su forma es de tronco de cono recto, con base superior de 70 ± 0.5 mm (2.75 ± 0.02") de diámetro para moldes nuevos y 70+1.3 mm y -0.5mm(2.75+0.05" y -0.02”) de diámetro para moldes usados; la base inferior será de 100 ± 0.5 mm (4 ± 0.02") de diámetro, para moldes nuevos y 100 + 1.3 y -0.5mm (4.00 + 0.05 y - 0.02”) de diámetro para moldes en uso. La altura del molde 50 ± 0.5 mm (2 ± 0.02"). La base menor estará provista de un collar integral, para facilitar su remoción; en la base inferior del molde, se debe colocar una corona de un material no atacable por el mortero y unos 255mm (10”) de diámetro mayor y 100 mm (4”) de diámetro menor, con el objeto de evitar
que el mortero que queda fuera del molde, cuando esté lleno, caiga sobre la plataforma. Calibrador –Consiste en una mandíbula fija y una móvil a lo largo de una escala permanente, deberá ser proporcionado para medir el diámetro del mortero después de haber sido esparcido por la operación de la mesa. La escala deberá ser dividida con máquina en 40 incrementos con 4 mm (0.16”) entre divisiones con líneas de división principales cada 5 divisiones y el número de incremento cada 10 divisiones (Nota3). La construcción y precisión del calibrador deberá ser tal que la distancia entre mandíbulas sea 100 ± 0.25mm (4 ±0.01”) cuando el indicador esté fijado en cero. Compactador – Será de material no absorbente, abrasivo ni quebradizo, como caucho de dureza media o madera (Roble curado). La sección transversal debe ser rectangular de unos 13 x 16 mm (1/2 ” x 0.6") y una longitud entre 130 y 150 mm (5” y 6")
Llenado del Molde – Se limpia y se seca la plataforma de la mesa de flujo, se coloca el molde en el centro, se vierte en el molde una capa del mortero que se requiere ensayar, de unos 25 mm (1") de espesor, y se apisona con 20 golpes del compactador, uniformemente distribuidos. Con una segunda capa de mortero, se llena totalmente el molde y se apisona como la primera capa. La presión del compactador será la suficiente que asegure el llenado uniforme del molde. Se retira el exceso de mortero de la capa superior y se alisa la superficie por medio de un palustre Ensayo Una vez el molde se encuentra lleno, se limpia y se seca la plataforma de la mesa, teniendo cuidado de secar el agua que está alrededor de la base del molde Después de un (1) minuto de terminada la operación de mezclado, se retira el molde, levantándolo e inmediatamente se deja caer la mesa de flujo desde una altura de 12.7 mm (½") 25 veces en 15 segundos. Luego se mide el diámetro de la base de la muestra, por lo menos en cuatro puntos equidistantes y se calcula el diámetro promedio
Resultados La fluidez es el aumento del diámetro de la muestra, expresado como un porcentaje del diámetro de la base mayor del molde, determinado según la siguiente fórmula:
CÁLCULOS 5 − 100mm 100mm
∗ 100 = 35%
ANALISIS Al realizar el cálculo correspondiente nos da una fluidez del 35% para el concreto hidráulico, lo cual dentro de las especificaciones para concretos es un buen porcentaje
CONCLUSIONES Logramos calcular la fluidez del concreto para morteros de cemento hidráulico siguiendo la norma INV E-325-07 De esta manera fue que se logró el resultado de 35% para fluidez en los cálculos anteriores
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE MORTEROS DE CEMENTO HIDRÁULICO INTRODUCCION Este método de ensayo proporciona un medio para determinar la resistencia a la compresión de morteros de cemento hidráulico y otros morteros. Los resultados se pueden emplear para determinar la conformidad con las especificaciones y otros métodos de ensayos. No se deben emplear sus resultados para estimar la resistencia del concreto La compresión se medirá sobre dos (3 ) cubos de 50mm o (2”) compactados en dos (2) capas. Los cubos serán curados un día en los moldes y se desmoldarán y sumergirán en agua-cal hasta su ensayo. Las proporciones en masa para formar el mortero usado están compuestas de 1 parte de cemento y 2.75 partes de arena normalizada. Los cementos Pórtland o los cementos Pórtland con incorpora dotes de aire son mezclados con una relación agua/cemento especificada para los demás cementos la cantidad de agua de amasado debe ser aquella que produzca una fluidez de 110 ± 5 en 25 golpes en la mesa de flujo. PROCEDIMIENTO Se utilizará la Máquina de Ensayo – Podrá ser mecánica o hidráulica, con una abertura suficiente entre los apoyos, para que permita colocar la muestra y los aparatos de comprobación. La carga aplicada a la muestra, se deberá medir con una tolerancia de ± 1.0%. El soporte superior, tendrá una esfera metálica firmemente asegurada al centro del apoyo superior de la máquina (sistema de rótula) (Figura 1). El centro de la esfera estará sobre la perpendicular levantada el centro de la superficie del bloque en contacto con la muestra(cubo). El bloque se colocará asentando sobre la esfera, pero se podrá inclinar libremente en cualquier dirección. La diagonal o diámetro de la superficie de apoyo será ligeramente mayor que la diagonal de la cara de la muestra (cubo), pero no mayor de 74mm, para facilitar su centrado. Debajo del cubo se colocará un bloque metálico para minimizar el desgaste del plato inferior de la máquina. Este bloque tendrá marcas grabadas, que permitan centrar exactamente el cubo y su dureza Rockwell no será inferior a 60 HRC. Las superficies que van a hacer contacto con los cubos deben ser planas y con variación permisible de 0.013 mm (0.0005”) cuando son nuevos, y se deberá mantener dentro de una variación permisible de 0.025 mm. Los cubos que van a ser ensayados a las 24 horas, se sacan de la cámara húmeda cubriéndolos con un paño húmedo, mientras se van pasando a la máquina. Para los otros cubos, se deben sacar del tanque de almacenamiento uno a uno y probarse inmediatamente. Todos los cubos se ensayarán dentro de las
siguientes tolerancias de tiempo: a las 24 horas ± 1/2 hora; a los 3 días ± 1 hora; a los 7 días ± 3 horas, a los 28 días ± 12 horas y a los 56 días ± 24 horas. Los cubos se deberán secar y dejarse limpios de arena suelta o incrustaciones en las caras que van a estar en contacto con los bloques de la máquina de ensayo. Se debe comprobar por medio de una regla, que las caras están perfectamente planas, si hay una curvatura apreciable se pueden limar las caras o desechar el espécimen. Se coloca cuidadosamente el espécimen en la máquina de ensayo, debajo del centro de la parte superior de la máquina, comprobándose antes de ensayar Instituto Nacional de Vías E 323-8cada cubo, que la rótula gira libremente en cualquier dirección. No se usarán amortiguadores entre el cubo y los bloques de carga. Se aplica una proporción de carga a una proporción relativa de movimiento entre el plato superior y el inferior que corresponda a una carga aplicada al cubo en el rango de 900 N/segundo a 1800 N/segundo, la proporción del movimiento se obtiene durante la primera mitad de la carga máxima, no se hará ningún ajuste a la proporción de movimiento del plato en la siguiente mitad del ensayo. CALCULOS
fm= resistencia a la compresión, en Mpa (psi), P= carga máxima total en N (lbf), y A= área de la superficie cargada en mm² (pulg²) ANALISIS En la siguiente imagen logramos apreciar el punto en el que la curva cambia y podemos definir la fuerza a la resistencia obtenida en el punto en donde se fractura el mortero, el cual da
=17.8kN
CONCLUSIONES El promedio que se logró obtener de resistencia en los 3 cubos fue de aproximadamente 17.8KN debido a que estos 3 cubos fueron fallados a los 56 días, los cuales nunca se dejaron en agua. (paro ing. Agrícola) Comparamos nuestros resultados con los de otros grupos el cual si habían dejado los morteros en agua el tiempo requerido. A los 28 días obtuvieron 26.7KN de resistencia a la compresión, lo cual nos hace ver la importancia del agua durante el proceso.
ELABORACION DE CILINDRO INTRODUCCION En el siguiente ensayo se mostrará la elaboración de cilindros cuya resistencia pueda llegar a los 3400psi a los 28dias. las dimensiones están establecidas en la especificación aplicable al proyecto y deberán cumplir los requisitos indicados en el numeral 4.4. INV E-402(SECCIÓN 400) Si las dimensiones no se encuentran estipuladas en los documentos del proyecto, el espécimen se deberá elaborar con una relación longitud/diámetro de 2:1, cumpliendo los requisitos del numeral 4.4.
PROCEDIMIENTO Necesitaremos los siguientes materiales para iniciar.
1. Mezclaremos las cantidades correspondientes de los materiales
2. Realizamos el ensayo de asentamiento (“slump”) de concreto La determinación del asentamiento es de gran importancia, pues este es un criterio fundamental para determinar si un concreto puede ser colocado. Se debe tener cuidado al realizar el procedimiento que aquí se describe pues si se cometen ligeros errores se pueden ocasionar problemas de interpretación. El procedimiento que se describe coincide con el indicado por la norma NTC 396 “Método de ensayo para determinar el asentamiento del hormigón”
3. El ultimo procedimiento es llevar la mezcla del cono a los dos moldes cilíndricos de dimensiones h=30cm y D=15cm La manera correcta de llenar los cilindros es mediante 3 capas, cada capa con 25 penetraciones por la varilla y 6 golpes con maso de hule en 3 direcciones distintas, esto por cada capa.
CALCULOS Realizamos algunos cálculos volumétricos para determinar la cantidad necesaria del agregado fino, cemento y agua.
ANALISIS Con los anteriores cálculos logramos obtener las cantidades necesarias para la elaboración de concreto hidráulico cuya fuerza a la compresión esperamos sea de 3400psi a 28dias CONCLUSIONES Haciendo los cálculos respectivos se puede hallar las cantidades requeridas para la elaboración de cilindros cuya fuerza a la compresión sea la que necesitemos Teniendo en cuenta un buen proceso durante la toma de muestras, el ensayo de asentamiento y por último el ensayo de cilindros. Los cuales nos indican el control de calidad del concreto en la obra. Tienen que medirse bien las dosificaciones si queremos obtener un óptimo resultado en la calidad y resistencia del concreto. Obtenemos un mejor resultado si vertimos agua, grava, arena y cemento respectivamente ya que le facilita a la maquina realizar el proceso de mezclado. Antes de introducir la mezcla en los cilindros tenemos antes que haberlos humedecido en acpm para que cuando la mezcla se compacte no se vaya a quedar pegada al molde. Realizar los 25 chuzones y un buen golpeteo es esencial para que la mezcla quede esparcida de manera uniforme en el molde y no se vayan a generar posteriormente pequeños huecos o agujeros luego de compactada. Es importante realizar un buen proceso de fraguado si queremos obtener los resultados deseados.