Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados compactados o sueltos
A. Hernández, A. Martínez, G. Montenegro, L. Parra, K. Ríos Materiales de Construcción
Programa de Ingeniería Civil, Universidad del Norte
Resumen
En este informe podemos observar cómo se describen detalladamente los procesos y los resultados de los ensayos realizados a agregados finos y gruesos.
El objetivo principal por el cual se realizaron estas prácticas en el laboratorio de Materiales de Construcción, es calcular el peso específico, y así mismo poder calcular los vacíos que quedan en el agregado de la mezcla.
Para esto nos basamos en las especificaciones de la norma de ensayo INV E 217. Tomando un recipiente de volumen conocido se rellenó con el agregado (arena, grava y gravilla) compactándose con varillas de apisonamiento y así conocer la masa de éstos para hallar los resultados.
Palabras claves. Peso unitario, compactación, huecos de árido, densidad Bulk, agregado grueso, agregado fino, aprisionamiento.
Abstract
In this report we can see that there are described the processes and the results of the tests made to the thin and thick aggregates. The principal objetive by which these practices were made in the laboratory of materials of construction, is to find the specific unitary weight, to be able to calculate the emptinesses that stays in the aggregates of the misture. The specifications were base don the norm of test INV E-217. Taking a container of a knew volumen, it was refilled by the aggregates (sand, gravel, gravel) the material being compacted by means of rods of flattening and this way it was posible to know the mass of these to find the results.
Key words. Unit weight, compact, hollows of arid, bulk density, thick aggregate, thin aggregate, rolled.
Introducción
En la ingeniería al momento de preparar concretos, es de vital importancia conocer todas las propiedades de los elementos que componen la mezcla. Los agregados usados afectan de forma directa las cualidades de la misma. En este informe se presentaran los resultados
del experimento Densidad Bulk (peso unitario) y así mismo el porcentaje de vacíos suelto y compactado de nuestros agregados tanto finos como gruesos.
El análisis de estas propiedades, en condiciones de laboratorio, surge al tener tanta diversidad de agregados, que se comportarían excelente en nuestras mezclas, pero quien de verdad define su potencial son esas cualidades que lastimosamente no son determinables solo con ver el material.
La densidad Bulk, por ejemplo, es utilizada como criterio de selección de proporciones para una mezcla, también para hallar una relación masa/volumen para conversiones en acuerdos de compra y venta de agregados [1]. Todos estos datos son obtenidos usando como guía la norma INV E 217-13.
Definiciones
- Densidad bulk de un agregado: La masa de un volumen unitario total de un agregado, el cual incluye el volumen de las partículas individuales y el volumen de vacíos entre las partículas. Se expresa en kg/m3 ( lb/pie3 )
- Peso unitario: Peso (masa) de una unidad de volumen.
- Tamaño máximo nominal: La abertura del menor tamiz de la serie o de menor abertura, por el que pasa todo el material.
- Vacíos: En un volumen unitario de agregados, el espacio entre partículas en una masa de agregado no ocupado por materiales minerales sólidos. [1]
Metodología
Para la realización de la práctica denominada “Agregados: Masa unitaria de los agregados”. Se realizó el siguiente procedimiento; tomando como guía las especificaciones de la norma INV. 217. Esta técnica se hizo de igual manera para el agregado fino (arena) y el agregado grueso (grava y gravilla).
1. Se procedió a tomar la muestra de los agregados y se introdujo en el horno de temperatura controlable durante 24 horas aproximadamente. Luego Se extrajo las muestras en estado seco, se esperó alrededor de 20 minutos que bajara la temperatura de estas.
2. Posteriormente se colocó los agregados en el recipiente en tres capas iguales hasta llenarlo.
Fig1. Llenado de recipiente
Cada una de las capas se compactó de la siguiente manera:
3. Se vierte en el recipiente el agregado hasta llenarlo 1/3 de su volumen y se nivela con los dedos en la superficie del material echado. Luego se apisona la capa con una varilla realizándole 25 golpes, estos se hicieron de manera distribuida sobre el material, se repitió con las otras dos capas.
En este paso se tuvo en cuenta que en la primera capa no se tocara el fondo de la superficie y en las superiores realizar la fuerza suficiente para que solo se atraviesa la capa necesaria, en el procedimiento del agregado grueso se necesitó un esfuerzo mayor para que se satisficiera el procedimiento.
Fig2. Apisonado
4. Después de haber compactado la última capa, se procedió a enrasar con una regla y el recipiente con el agregado se colocó en una balanza de precisión para medir su masa.
5. Finalmente se pesó en la balanza los recipientes, se midió la altura con una regla y el diámetro con un aparato electrónico
Fig 3. Pesaje
4. Resultados
4.1 Densidad Bulk, Densidad Bulk en estado saturado superficialmente seco (SSS) y
porcentaje de vacíos:
1. Densidad bulk :
M = 𝐺−𝑇𝑉
Donde G: Masa del agregado mas el recipiente de medida kg; B: Masa del recipiente de medida, kg;
V: Volumen del recipiente;
2. Densidad bulk en condición saturada y superficialmente seca (SSS): MSSS= 𝑀(1 +100𝐴 )
Donde M: Densidad bulk A: Absorcion
3. Vacios en los agregados (%):
% 𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠 = 𝑆 × 𝜌𝑤 − 𝑀 𝑆 × 𝜌𝑤 Dónde: S: Gravedad especifica bulk.
𝜌𝑊: Densidad del agua, 998 kg/m3 M: Densidad bulk
A continuación se presenta las tablas con los diferentes valores requeridos: 1.Mediciones del cilindro 3. Mediciones arena
diametro cilindro (m) 0,15263 masa cilindro (kg) 8,982 altura del cilindro (m) 0,23 volumen cilindro (kg/m3) 0,0042 Tabla 1. 2.Mediciones gravilla Tabla 3. Tabla 2. 4.Mediciones Granzón. warena+cilindro 75 golpes 14,973 S arena 2,17 Absorcion arena 0,0216 Marena 1423,64528 Msss arena 1454,39602 %vacios arena 34,2627521 warena+cilindro sin golpes 14,449
Marena sin golpes 1299,12682 Msss arena sin golpes 1327,18796 %vacios arena sin
golpes 40,0124296 wcilindro+gravilla 75 golpes 14,332 Absorcion gravilla 0,1047 Sgravilla 2,06 Mgravilla 1271,324031 Msss gravilla 1404,431657 %vacios gravilla 38,16156435 wcilindro+gravilla sin golpes 13,866
Mgravilla sin golpes 1160,588143 Msss gravilla sin golpes 1282,101722 %vacios gravilla sin
golpes 43,54786547
wgrava+cilindro 75
golpes 14,4
Sgrava 2,33
Tabla 4.
5. Análisis de resultados y conclusiones
Se puede afirmar que los datos datos obtenidos en los ensayos de densidad Bulk, realizados con los agregados arena, grava y gravilla, muestran unos resultados coherentes, debido a que los ensayos en los cuales su apisonó el material, la densidad Bulk fue mayor. Dicho aumento en la densidad se debe a que agregamos una mayor cantidad de material en un mismo recipiente, es decir, mayor masa en un volumen constante.
“Se ha encontrado que la desviación normal de un solo operador, es de 14 kg/m³ (0.88 lb/pie ³). Por lo tanto, el resultado de dos pruebas llevadas a cabo adecuadamente por el mismo operador, sobre un material similar no debe diferir en más de 40 kg/m³ (2.5 lb/pie ³).”[1]
La diferencia obtenida entre las densidades Bulk de los materiales usados para experimentación estuvo muy por debajo 40kg/ m³, lo cual nos indica que los resultados obtenidos de densidad Bulk fueron correctos y por ende, también la relación de vacíos. A estos datos experimentales se les asocia fuentes de error muy recurrentes a la hora realizar la compactación dado que la fuerza aplicada en los golpes, no es homogéneamente aplicada en toda las capas a compactar.
Referencias
[1] Norma INV E 217-13, Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados compactados o sueltos,
Mgrava 1287,48292
Msss grava 1344,90465
%vacios grava 44,6324875 wgrava+cilindro sin
golpes 13,754
Mgrava sin golpes 1133,97351 Msss grava sin golpes 1184,54873 %vacios grava sin