I. INTRODUCCION Los materiales de construcción son los cuerpos que integran una obra de construcción, cualquiera sea su naturaleza, composición y formas. Antiguamente se decía decía que los agregados agregados eran elementos elementos inertes dentro dentro del concreto, concreto, ya que no intervenían directamente dentro de las reacciones químicas, la tecnología moderna establece que, siendo este material; el que mayor porcentaje de participación tendrá dentro de la unidad cúbica de concreto, sus propiedades y características diversas influyen en todas las propiedades del concreto. El objetivo final del ingeniero es diseñar estructuras seguras, económicas y eficientes. La absorción es el incremento en la masa del agregado debido al agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, expresado como un porcentaje de la masa seca. ara la realización de un buen diseño de mezcla se necesitan conocer muchas propiedades de los materiales que van a conformar la mezcla, entre ellos están los agregados y el cemento, en el presente informe se presentan los datos obtenidos en el laboratorio y los resultados calculados con estos mismos con los respectivos análisis para la determinación del peso específico y absorción del agregado fino, con el propósito de estudiar a fondo las propiedades de los agregados en la mezcla, pues es de suma importancia indagar y evaluar acerca de los rangos o posibles variaciones que puedan tener estas para que se encuentre en situaciones óptimas, teniendo como fin último su mejor rendimiento y utilización. Para este laboratorio, se analizará el peso específico y absorción de una muestra de cemento con la ayuda de la NORMA ASTMC 128. La absorción y peso específico de agregado fino es esencial, ya que, estos pasaran a formar entre un 70 y/o 75% de la mezcla de concreto o mortero; también es fundamental que el agregado sea óptimo para así poder proporcionar a la mezcla una resistencia y durabilidad favorables en estructuras. A lo largo de este informe se conocerán todos los datos obtenidos en el laboratorio y los cálculos realizados con estos mismos, con los que se determinara el peso específico y absorción del agregado fino para después analizar y concluir si dicho agregado es apto para elaborar un buen diseño de mezcla. El presente informe de laboratorio tiene por finalidad entender comprender y determinar cuánto es el GRADO DE ABSORCION y el PESO ESPECIFICO de agregado fino, en la cual para la absorción se aplicó utilizando el peso de la muestra especial después de obtener un secado superficial y el peso seco después de secado, y para el peso específico utilizando el peso de la muestra especial, peso de la fiola f iola con agua, peso de la fiola f iola con agua y muestra y peso seco. Consiste en selección una cantidad de agregado fino y ponerla en agua por 24 horas. Para luego determinar los distintos pesos elementales que el procedimiento nos establece, para después proceder a hacer los cálculos respectivos para hallar el grado de absorción y peso específico de agregado fino. La importancia de la absorción radica en que nos 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.
II.
OBJETIVOS.
Determinar el peso específico y la absorción del agregado fino a partir del humedecimiento de los agregados en un periodo de 24 horas. Conocer qué porcentaje de agua que absorbe el agregado fino. Calcular el peso específico y absorción de una cierta muestra muestra de agregado agregado fino para saber si cumple los requerimientos para la elaboración del diseño de mezcla. Establecer el tipo de agregado fino para la elaboración de un buen diseño de mezcla. Conocer la importancia importancia y cómo influye el peso específico específico y absorción que tienen tienen los agregados en una mezcla de concreto.
III.
MARCO TEORICO.
AGREGADO FINO O ARENA: Es el agregado de mayor responsabilidad, a diferencia de la grava e incluso el cemento, puede decirse que no es posible hacer un buen hormigón sin una buena arena. Las mejores arenas son las del rio que tienen mayor resistencia y durabilidad. Las arenas que provienen de la trituración son también excelentes, siempre que sean producto de rocas sanas que no acusen un principio de descomposición. Las arenas de procedencia caliza siempre resultan más absorbentes que requieren más cantidad de agua de amasado que las silíceas. La humedad de la arena tiene gran importancia en la dosificación de hormigones sobre todo cuando se dosifica en volumen. La densidad es una propiedad física de los agregados y esta definida por la relación entre el peso y el volumen de una masa determinada, lo que significa que depende directamente de las características del grano de agregado. Es el agregado de mayor responsabilidad, a diferencia de la grava e incluso el cemento; puede decirse que no es posible hacer un buen hormigón sin una buena arena. Las mejores arenas son las de rio que tienen mayor resistencia y durabilidad. Las arenas que provienen de la trituración son también excelentes, siempre que sean producto de rocas sanas que no acusen un principio de descomposición. las arenas de procedencia caliza siempre resultan más absorbentes y requieren más cantidad de agua de amasado que las silíceas. La humedad de la arena tiene gran importancia en las dosificaciones de hormigones sobre todo cuando se dosifica en volumen.
CARACTERÍSTICA DE UN BUEN AGREGADO FINO PARA CONCRETO: Un buen agregado fino al igual que el agregado grueso debe ser bien gradado para que puedan llenar todos los espacios y producir mezclas más compactas. La cantidad de agregado fino que pasa los tamices 50 y 100 afecta la manejabilidad, la facilidad para lograr buenos acabados, la textura superficial y la exudación del concreto. Las especificaciones permiten que el porcentaje que pasa por el tamiz No 50 este entre 10% y 30%; se recomienda el límite inferior cuando la colocación es fácil o cuando los acabados se hacen mecánicamente, como en los pavimentos, sin embargo en los pisos de concreto acabado a mano, o cuando se desea una textura superficial tersa, deberá usarse un agregado fino que pase cuando menos el 15% el tamiz 50 y 3% el tamiz 100. El módulo de finura del agregado fino utilizado en la elaboración de mezclas de concreto, deberá estar entre 2,3 y 3,1 para evitar segregación del agregado grueso cuando la arena es muy fina; cuando la arena es muy gruesa se obtienen mezclas ásperas. La presencia de materia orgánica en la arena que va a utilizarse en la mezcla de concreto llega a interrumpir parcial o totalmente el proceso de f raguado del cemento.
REQUISITOS PARA EL USO DE AGREGADOS FINOS. El agregado fino será arena natural. Sus partículas serán limpias, de perfil preferentemente angular, duro, compacto y resistente. El agregado fino deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partículas escamosas o blandas, exquisitos, pizarras, materia orgánica, sales u otras sustancias perjudiciales. Se recomienda que las sustancias dañinas no excedan los porcentajes máximos siguientes: 1. Partículas deleznables: 3% 2. Material más fino que la malla #200: 5%
DENSIDAD DEL AGREGADO FINO: La densidad es una propiedad física de los agregados y está definida por la relación entre el peso y el volumen de una masa determinada, lo que significa que depende directamente de las características del grano de agregado. Como generalmente las partículas de agregado tienen poros tanto saturables como no saturables, dependiendo de su permeabilidad interna pueden estar vacíos, parcialmente saturados o totalmente llenos de agua se genera una serie de estados de humedad a los que corresponde idéntico número de tipos de densidad; la que más interesa en el campo de la tecnología del hormigón y específicamente en el diseño de mezclas es la densidad aparente, se define como la relación que existe entre el peso del material y el volumen que ocupan las partículas de ese material incluidos todos los poros (saturables y no saturables). Este factor es importante para el diseño de mezclas porque con él se determina la cantidad de agregado requerido para un volumen unitario de hormigón, debido a que los poros interiores de las partículas de agregado van a ocupar un volumen dentro de la masa de hormigón y además porque el agua se aloja dentro de los poros saturables.
TIPOS DE DENSIDAD: •
DENSIDAD NOMINAL: Es la relación entre la más del aire y un volumen dado de agregado, incluyendo los poros no saturables, y la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a temperatura establecida.
•
DENSIDAD APARENTE: La relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado, incluyendo sus poros saturables y no saturables, (pero sin incluir los vacíos entre las partículas) y la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida.
•
DENSIDAD APARENTE (SSS): La relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado, incluyendo la masa del agua dentro de los poros saturables, (después de la inmersión en agua durante aproximadamente 24 horas), pero sin incluir los vacíos entre las partículas, comparado con la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida. La absorción en los agregados.- Es el incremento en la masa del agregado debido al agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, expresado como un porcentaje de la masa seca. El agregado se considera como "seco" cuando se ha mantenido a una temperatura de 110°C ± 5°C por suficiente tiempo para remover toda el agua no combinada. La capacidad de absorción se determina por medio de los procedimientos, para los agregados finos. Básicamente consiste en sumergir la muestra durante 24 horas luego de lo cual se saca y se lleva a la condición de densidad aparente (SSS); obtenida esta condición, se pesa e inmediatamente se seca en un horno y la diferencia de pesos, expresado como un porcentaje de peso de la muestra seca, es la capacidad de absorción.
PESO ESPECÍFICO:
El peso específico, o gravedad especifica de un suelo, es la relación entre el peso al aire de sus partículas minerales y el peso al aire del agua destilada, considerando un mismo volumen y una misma temperatura. Así, si su peso específico es2.7 significa que 1.0 cm3 de sus partículas minerales peso 2.7 veces más que 1.0 cm3 de agua destilada, a igual temperatura. Para determinar los pesos específicos se siguen en general dos procedimientos; para un suelo fino se hace generalmente, por medio de un frasco calibrado o de un picnómetro, en cambio para los agregados gruesos se sigue otro procedimiento que se indica más adelante. El peso específico de un suelo, a una temperatura Tx, se calcula mediante la siguiente relación: Peso específico (a Tx°C) = Ws/Vs Dónde: Vs = Volumen de la muestra seca al horno. Ws = peso de la muestra secada. Los pesos específicos de los suelos se indican generalmente referidos a la temperatura de 20 °C del agua destilada. Por lo tanto, el peso específico determinado anteriormente, deberá multiplicarse por el coeficiente o factor de corrección (“), que es
igual al cociente entre los pesos unitarios del agua a la temperatura T del ensayo y a 20 °C, es decir: (“)=ϒT°C/ϒ20°C Los siguientes valores son típicos para el factor de corrección:
•
PESO ESPECÍFICO SECO Y SATURADO. Es un valor particular de ym para el caso en el que el grado de saturación del suelo sea nulo: yd = Wa / Wm El peso saturado es el valor de un ym cuando Gw = 100% ϒsat. = (Ws +Ww) / Vm
•
PESO ESPECÍFICO RELATIVO. El peso específico relativo de la mayoría de las partículas minerales constituyentes de un suelo (Ss.) varía entre limites estrechos (2,6 a 2,9). Como por ejemplo, el peso específico relativo del cuarzo es 2,67 y el del feldespato es 2,6. En suelos con abundante hierro Ss. puede llegar a 3. En la turba se han llegado a medir valores de 1.5 debido a la presencia de materia orgánica. Los minerales de arcilla que constituyen la fracción coloidal de un suelo, pueden tener un peso específico promedio comprendido entre 2,80 y 2,90. Así pues, es normal que en un suelo real los minerales de las fracciones muy fina y coloidal tengan un peso específico relativo mayor que los minerales de los casos prácticos, basta determinar el valor promedio del peso específico de la materia sólida.[2] A=Peso en el aire de la muestra secada en el horno en gramos V=Volumen del frasco en mililitros W= Peso en gramos o volumen en ml. del agua agregado al frasco. El rango aceptable para los pesos específicos oscila entre 2.5 y 2.9 gr. /cm3.
IMPORTANCIA DEL PESO ESPECÍFICO •
Es un índice de calidad que puede utilizarse para separar el material bueno del malo.
•
Indica cuanto espacio ocuparán las partículas en la mezcla de concreto.
•
Nos sirve para calcular el porcentaje de huecos presentes en el agregado.
AGUA LIBRE: Es cuando la partículas tienen agua en exceso de la correspondiente a los agregados saturados con superficie seca (sss) influye directamente en la relación A/C de la mezcla de concreto.
ABSORCION DE LOS AGREGADOS: Es el incremento en la masa del agregado debido al agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, expresado con un porcentaje de la masa seca. El agregado se considera como “seco” cuando se
ha mantenido a una temperatura de 110 °C por suficiente tiempo para remover toda el agua no combinada. La capacidad de absorción se determina por medio de los procedimientos, para los agregados finos. Básicamente consiste en sumergir la muestra durante 24 horas luego de lo cual se saca y se lleva a la condición de densidad aparente (SSS); obtenida esta condición, se pesa e inmediatamente se seca en un horno y la diferencia de pesos expresado como un porcentaje de peso de la muestra seca; es la capacidad de absorción.
TERMINOLOGÍA: Absorción : Aumento en el peso de los agregados debido al agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, expresado como un porcentaje del peso seco. Peso aparente: Diferencia entre el peso real de un cuerpo y el empuje que experimenta cuando está totalmente sumergido en un líquido. Peso específico: Se le llama Peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su volumen.
IV.
MATERIALES y EQUIPOS:
Frasco Volumétrico (matraz aforado de cuello largo) de 500 cm³ de capacidad, a una temperatura de calibración de 20 °C.
Balanza electrónica.
Horno que mantenga una temperatura constante de 110 ± 5 °C.
Molde cónico de metal de 40 ± 3 mm de diámetro en la parte superior, 90 ± 3 mm de diámetro en el fondo, con 75 ± 3mm de altura. Un pisón metálico de 340 ± 15 gramos de peso y que tenga una sección circular de 25 ± 3 mm de diámetro.
Bandejas.
Cucharones.
Agua.
Arena Fina.
V.
PROCEDIMIENTO:
Preparación de la muestra: a. Tome una muestra representativa del Stock de arena a usar realizando el respectivo cuarteo. b. Pesar aproximadamente 500 gramos.
c. Dejar sumergido la muestra en agua por 24 horas. (Esto se realiza para que la muestra quede totalmente saturada).
d.
Escurrir el agua tratando de evitar la pérdida de finos.
e.
Se procede a secar la muestra. Poner en la bandeja el agregado fino, para secarla muestra al aire libre.
f. Coloque él agregado fino suelto en el molde cónico, aplíquele 25 golpes con el pisón sobre la superficie, levantando el molde verticalmente, si existe presencia de humedad superficial, el cono de árido fino conservará su forma, si el cono del árido fino se desmorone al levantar el cono es la que muestra está seca. Esto indicara que el árido fino ha llegado a la condición de saturado sin humedad superficial (SSS).
Procedimiento de ensayo:
1.
Se pesan 500 gramos de arena en la condición de saturada y superficialmente seca (B), que ya anteriormente realizamos.
2.
Se determina el peso del frasco seco y limpio (C).
3.
Se colocan los 500 gramos de arena en la condición de SSS en el frasco volumétrico y se llena de agua hasta cercana a la marca de aforo, dejándolo reposar por cinco minutos.
4.
Elimine el aire atrapado, agitando el frasco volumétrico, esta operación tarda de 15 a 20 minutos.
5.
Después de eliminar el aire atrapado, agréguele agua hasta la marca de aforo. Determine el peso de frasco más peso de arena y el agua añadida para completar la capacidad del frasco (d).
6.
Se pesa 500 gr. De arena fina y se deposita en un frasco de agua por un lapso de 24 horas para luego retirar el agua y depositándolo en una 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.
Transcurrido este tiempo, se retira la tara del horno, se refresca la muestra a temperatura ambiente y se determina su peso seco (A).
8.
Determinar la gravedad especifica con las formulas siguientes:
GE (Gravedad especifica corriente) =
Wo V Va
Dónde:
Wo
=
Peso de la muestra en la condición de saturada superficialmente seca.
V
=
Capacidad del Frasco.
Va
=
Agua Añadida al Frasco.
Ysss (gravedad
especifica
superficialmente seca) =
Yaparente
en
condición
de
saturado
500 V Va
(gravedad
especifica
aparente)
=
Wo
(V Va) (500 Wo )
9.
Determine el porcentaje de absorción del agregado fino con la siguiente fórmula. Absorción % = [(500 – Wo)/Wo] * 100
CÁLCULOS y RESULTADOS: AGREGADO FINO:
Wo
= Peso en el aire de la muestra secada
:
496 gr.
V
= Volumen del frasco
:
500 cm3
Va
= Peso del agua añadida al frasco
:
302 gr.
2.51
2.53
2.56
0.81 %
VI.
CONCLUSIONES.
Luego de la realización de la presente práctica podemos sacar las siguientes conclusiones:
Los valores obtenidos son los siguientes: Peso específico a granel = 2.51 Peso específico en condición saturado y superficie seca = 2.53 Peso específico a granel = 2.56 % de absorción = 0.81 % El rango aceptable para los pesos específicos, oscila entre 2.5 y 2.9 gr/cm3. Los agregados que se encuentren en este rango son aptos y aceptables para la dosificación de hormigones. El porcentaje de absorción de agua (% abs.) oscila entre 1.5 y 3 %, en nuestro caso el valor obtenido, indica que nuestra muestra retiene poca agua, factor beneficioso para una buena dosificación. Una baja absorción de agua por parte del agregado permite un cálculo más exacto de la relación agua cemento. Puesto que el agua calculada necesaria para la hidratación del cemento no sería absorbida por la porosidad del agregado. Los valores obtenidos de los pesos específicos nos facilitan los cálculos de dosificación, pues mediante estos podemos dosificar en volumen. Es aconsejable cumplir con las 24 horas de inmersión del agregado en agua antes de la realización del ensayo. Los resultados obtenidos sufren una gran incidencia de acuerdo a la precisión del pesaje. El peso específico del agregado en condición de saturado y superficie seca nos da una idea de la incidencia del peso del mismo en el peso total actuante en un encofrado. La absorción del agregado está directamente vinculada a la porosidad del mismo, a su vez la porosidad depende del tamaño de los poros, el volumen total de poros y su permeabilidad.
VII.
BIBLIOGRAFIA
Hormigón Armado de: ( J. MONTOTA ; G MESEGUER ; M. CABRE)
Materiales de Construcción ( Prof. F. ORUS)
Guía de tecnología del Hormigón.
HERMAN ZAVALETA G. 1992 Compendio de Tecnología del Hormigón. Primera Edición. Santiago. Instituto Chileno del Cemento y el Hormigón.
NORMA TÉCNICA PERUANA NPT 339.021 2002 AGREGADOS. Método de ensayo normalizado para peso específico y absorción del agregado grueso.
NORMA TÉCNICA PERUANA NPT 339.022 2002 AGREGADOS. Método de ensayo normalizado para peso específico y absorción del agregado fino.
American Society for Testing and Materials, Norma C 128, Volumen 04.02, 2003.
Waddell J, & Dobrowolsky J, Manual de la Construcción con Concreto, Tomo I, tercera edición 2001, Editorial McGraw-Hill, México.
NTC 237:1995 Ingeniería Civil y Arquitectura. Método para determinar la densidad y absorción delos agregados finos. (ASTN C 128)
NTC 176: Ingeniería Civil y Arquitectura. Método para determinar la densidad y absorción de agregados grueso (ASTM C127).
NTC 129: Ingeniería Civil y Arquitectura. Práctica para la toma de muestras de agregados(ASTM D75).
NTC 92: Ingeniería Civil y Arquitectura. Determinación de la masa unitaria y los vacíos entre partículas y agregados (ASTM 29/29M).
NTC 1776: Ingeniería Civil y Arquitectura. Método para determinar la humedad total de los agregados por secado (ASTM C 566).
NTC 77:1994, Ingeniería Civil y Arquitectura. Método para el tamizado de los agregados finos y gruesos.(ASTM C 117)
ESCUELA ACADEMICA DE INGENIERIA CIVIL TECNOLOGIA DE MATERIALES
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