DEPARTAMENTO ACADÈMICO DE INGENIERÌA CIVIL-FIA-UAC
GUÌA DE ENSAYO: METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL PESO UNITARIO Y VACIOS DE LOS AGREGADOS
PRÀCTICA DE LA ASIGNATURA DE : Tecnología del Concreto
GUÌA DE ENSAYO Nº : 05
TEMA : Metodo de ensayo para determinar el
peso unitario y vacios de los agregados.
JEFE(S) DE PRÀCTICA : Ing.Victor Joseph Arteaga Escobar Ing. Mitsy Elena Gudiel Cardenas
REFERENCIAS : Sílabo de la asignatura, Guía de
Prácticas, MTC E-203.
I. MARCO NORMATIVO O PROCEDIMENTAL:
Ensayo E-203. Metodo de ensayo para determinar el peso unitario y vacios de los agregados, Manual de ensayo de materiales del MTC (2016). Ministerio de Transportes y Comunicaciones.
NTP 400.017:2011. Método de ensayo normalizado para determinar la masa por unidad de volumen o densidad (“Peso Unitario”) y los vacíos en los agregados. 3ª Edición (revisada el 2016). INACAL.
ASTM C29/C29M − 17a. Standard Test Method for Bulk Density (“Unit Weight”) and Voids in Aggregate1 (2017). ASTM.
II. OBJETIVO DE LA PRÀCTICA: Determinar el peso unitario suelto o compactado y el porcentaje de los vacíos de los agregados finos, gruesos o una mezcla de ambos.
III. EQUIPOS PERSONALES:
Ensayo presencial: Guardapolvo, Guantes de obra, y zapatos con refuerzo.
Clases virtuales: Computadora o Dispositivo celular, Hoja de Calculo, hoja de procesamiento de texto.
IV. FUNDAMENTO TEÒRICO:
PESO UNITARIO DE LAS AGREGADOS:
La masa volumétrica (masa unitaria) de un agregado es la masa o el peso del agregado necesario para llenar un recipente con un volumen unitario especificado. El volumen a que se refiere aquí es ocupado por los agregados y por los vacios entre las partículas del agregado.
La masa volumétrica aproximada del agregado comúnmente usado en el concreto de peso normal varia de 1200 a 1750 kg/m3. La canridad de vacios esta cerca del 30% a 45% para el agragado grueso y de cerca del 40 al 50% del agregado fino. La angularidad aumenta la cantidad de vacios mientras que los tamanios mayores de un agregado bien graduado y la mejoria de la granulometría disminuyen el contenido de vacios.
VACIOS:
La cantidad de compactación, la forma, textura superficial y la gradación del agregado influyen de manera importante sobre la cantidad de vacíos. Un agregado bien graduado es aquel que contiene cantidades apropiadas de las partículas progresivamente más finas para llenar las aberturas entre los tamaños mayores y, de este modo, reducir el contenido de vacíos. No obstante, no se ha encontrado que un agregado excelentemente graduado, como para dar lugar a un mínimo de vacíos, sea fundamental para tener un hormigón aceptable. De hecho, los agregados con curvas
granulométricas discontinuas en uno o más tamaños de tamiz, se han empleado con éxito e, incluso, algunos los recomiendan. Los vacíos en los agregados se pueden determinar a partir de la relación:
Donde
S = gravedad específica de la masa (secada al horno) M = peso unitario del agregado, pcf o kg/cm3
El valor de M dependerá del esfuerzo de compactación aplicado para consolidar el agregado, se calcula de la siguiente manera:
Donde:
M = Peso unitario del agregado, Kg/ m3, W = Peso del agregado, Kg.
V = Volumen del molde, m3.
Figura 01: Vacios en el agregado comparando con liquidos
Referencia: Diseño de control y mezclas del ACI. ACI.
FORMA Y TEXTURA DE LOS AGREGADOS:
La forma del agregado tiene gran influencia en las propiedades del hormigón fresco y endurecido, particularmente en lo que hace a la docilidad y resistencias mecánicas respectivamente.
Como en el caso de la textura superficial, se ha producido hormigón satisfactorio con agregado que consta de una gran diversidad de formas diferentes.
Las partículas naturales de agregado que han sido sujetas a la acción de las olas y el agua durante la historia geológica pueden ser esencialmente esféricas; las otras, rotas por la trituración, pueden
ser cúbicas o tener muchos ángulos con vértices agudos, debiendo tener por lo menos una cara fracturada, resultante del proceso de trituración.
Un agregado grueso con muchos ángulos, que presentara un mayor número de vacíos, exigirá una mayor cantidad de arena para dar lugar a un hormigón trabajable, pero tendrá una mayor trabazón.
Inversamente, el agregado grueso bien redondeado que tiende hacia las partículas esféricas requerirá menos arena y tendrá mayor trabajabilidad, pero tendrá una menor trabazón. No obstante, resulta interesante hacer notar que los hormigones producidos con una gran disparidad en las formas de las partículas, con un contenido dado de cemento por metro cúbico de hormigón, con frecuencia tendrán más o menos la misma resistencia a la compresión.
También se ha medido la forma y textura de las partículas del agregado fino, la investigación indica que la forma de la partícula y la textura superficial del agregado fino puede tener una influencia más importante sobre la resistencia del hormigón que la del agregado grueso.
Las formas delgadas y alargadas dan lugar a hormigones de peor calidad. Disminuyen la trabajabilidad del hormigón, obligando a una mayor cantidad de agua y arena, lo que en definitiva se traduce en una disminución de la resistencia. Además, las formas planas tienden a orientarse en un plano horizontal, acumulando agua y aire debajo de ellas, lo que repercute desfavorablemente en la durabilidad de los hormigones. Por otra parte, aunque el tipo de material sea muy resistente, estas formas son frágiles y se pueden romper en el mezclado y la compactación del hormigón.
Algunas especificaciones para el agregado grueso limitan la cantidad de partículas delgadas o alargadas a un máximo del 10 al 15% en peso, más o menos. Esas partículas se definen como aquéllas cuya relación de la dimensión más larga de un prisma rectangular y la dimensión menor sea mayor que 5.
Los agregados triturados resultan en hormigones con alta resistencia a la flexotracción, por lo que son preferidos para pavimentos en carreteras No se ha probado que la forma de la partícula del agregado grueso en el hormigón sea un problema importante si se incrementa y se elige el contenido de modo que se haga una compensación en los agregados que tienden a producir mezclas ásperas, como las que pueden resultar al usar por completo agregado de piedra triturada o escoria siderurgica.
El coeficiente de forma, no debe ser inferior a 0.15, En caso de serlo, se deberán realizar ensayos de resistencia en laboratorio, antes de autorizar su uso.
V. MUESTRA, EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
MUESTRA:
o La cantidad suficiente de manera que colmate el recipiente de acuerdo a la Tabla 02.
EQUIPO:
o Balanza: con sensibilidad a 0,1% del peso de la muestra a ensayar
o Horno: de tamaño suficiente y capaz de mantener una temperatura constante y uniforme de 110 ± 5 °C.
Tabla 02: Capacidad de recipientes de medida
Referencia: Manual de Ensayo de Materiales. MTC.
o Equipo de calibración: una plancha de vidrio de por lo menos 6 mm (1/4”) de espesor y 25 mm (1”) mayor del diámetro del recipiente a calibrar.
HERRAMIENTAS Y MATERIALES:
o Brocha
o Recipiente de medida, metálico, cilíndrico, preferiblemente provisto de agarraderas, a prueba de agua, con el fondo y borde superior pulido, plano y suficientemente rígido, para no deformarse bajo condiciones duras de trabajo. Los recipientes tendrán una altura aproximadamente igual al diámetro, y en ningún caso la altura será menor del 80% ni mayor que 150% del diámetro. La capacidad del recipiente utilizado en el ensayo, depende del tamaño máximo de las partículas del agregado a ensayar, de acuerdo con los límites establecidos en la Tabla anterior.
o Varilla compactadora, de acero, cilíndrica, de 16 mm (5/8") de diámetro, con una longitud o aproximada de 600 mm (24"). Un extremo debe ser semiesférico y de 8 mm de radio (5
/16").
o Pala de mano: una pala o cucharón de suficiente capacidad para llenar el recipiente con el agregado.
VI. PROCEDIMIENTO
PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCION DE LA MUESTRA
a) La muestra de ensayo debe ser aproximadamente 125 a 200% de la cantidad requerida para llenar el recipiente de medida y ser manipulada evitando la segregación. Secar el agregado a peso constante, preferiblemente en un horno a 110 ± 5ºC.
PROCEDIMIENTO DE LA CALIBRACION:
b) Llenar el recipiente de medida con agua a temperatura ambiente y cubrir con la placa de vidrio para eliminar burbujas y exceso de agua.
c) Determinar el peso del agua en el recipiente de medida.
d) Medir la temperatura del agua y determinar densidad, de la Tabla 3, interpolando si fuese el caso.
e) Calcular el volumen (V) del recipiente de medida dividiendo el peso del agua requerida para llenarlo entre la densidad del agua.
f) La calibración del recipiente de medida se realiza por lo menos una vez al año o cuando exista razón para dudar de la exactitud de la calibración.
DETERMINACION DEL PESO UNITARIO SUELTO:
g) Procedimiento con pala: el recipiente de medida se llena con una pala o cuchara, que descarga el agregado desde una altura no mayor de 50 mm (2”) hasta que rebose el recipiente.
h) Eliminar el agregado sobrante con una regla.
i) Determinar el peso del recipiente de medida más el contenido y el peso del recipiente, registrar los pesos con aproximación de 0,05 kg (0,1 lb).
DETERMINACION DEL PESO UNITARIO COMPACTADO:
j) Procedimiento de apisonado: para agregados de tamaño máximo nominal de 37,5 mm (11/2") o menos.
1) Llenar la tercera parte del recipiente con el agregado, y emparejar la superficie con los dedos.
2) Apisonar la capa de agregado con 25 golpes de la varilla distribuidos uniformemente, utilizando el extremo semiesférico de la varilla. Llenar las 2/3 partes del recipiente, volviendo a emparejar la superficie y apisonar como anteriormente se describe.
Finalmente llenar el recipiente hasta colmarlo y apisonar otra vez de la manera antes mencionada.
3) Al apisonar la primera capa, evitar que la varilla golpee el fondo del recipiente. Al apisonar las capas superiores, aplicar la fuerza necesaria para que la varilla atraviese solamente la respectiva capa.
4) Una vez colmado el recipiente, enrasar la superficie con la varilla, usándola como regla, determinar el peso del recipiente lleno y peso del recipiente solo, y registrar pesos con aproximación de 0,05 kg (0,1 lb).
k) Procedimiento de percusión: para agregados de tamaño máximo nominal entre 37,5 mm (1 ½”) y 150 mm (6").
1) Llenar el recipiente con el agregado en tres capas de igual volumen aproximadamente.
Cada una de las capas se compacta colocando el recipiente con el agregado sobre una base firme y se inclina, hasta que el borde opuesto al punto de apoyo, diste unos 50 mm (2") de la base.
2) Luego dejar caer, lo que produce un golpe seco y repetir la operación inclinando el recipiente por el borde opuesto.
3) Cada capa se compacta dejando caer el recipiente 50 veces de la manera descrita, 25 veces cada extremo.
4) Compactada la última capa, enrasar la superficie del agregado con una regla, de modo que las partes salientes se compensen con las depresiones en relación con el plano de enrase.
5) Determinar el peso del recipiente de medida lleno y peso del recipiente, registrar los pesos con aproximación de 0,05 kg (0,1lb).
VII. FORMATOS PARA LA TOMA Y/O PROCESAMIENTO DE DATOS:
Utilizar el formato 01, para la recolección de datos del ensayo.
Utilizar el formato 02, para el procesamiento de datos y calculo de contenido de humedad para el agregado fino y grueso.
VIII. RESULTADOS
En donde:
M = Peso unitario del agregado en kg/m3 (lb/pie3)
G = Peso del recipiente de medida más el agregado en kg (lb)
T = Peso del recipiente de medida en kg (lb)
V = Volumen del recipiente de medida en m3 (pie3), y
F = Factor del recipiente de medida en m-3 (pie-3)
El peso unitario determinado por este ensayo es para agregado en la condición seco. Si desea calcular el peso unitario en la condición saturado con superficie seca (SS), utilizar el procedimiento descrito en este método y en este caso calcular el peso unitario SSS utilizando la expresión:
En donde:
Msss = Peso unitario en la condición saturado
A = Porcentaje de absorción del agregado determinado de acuerdo con MTC E 205 o MTC E 206.
Contenido de vacíos en los agregados. - calcular el contenido de vacíos en el agregado utilizando el peso unitario calculado según 10.1, como sigue:
En donde:
A = Peso específico aparente según los procedimientos MTC E205.
B = Peso unitario de los agregados en kg/m 3 (lb/pie 3).
W = Densidad del agua, 998 kg/m3 (62,4 lb/pie 3)
IX. CUESTIONARIO SOBRE LOS RESULTADOS OBTENIDOS.
1) ¿El valor del contenido de humedad esta dentro de los rangos establecidos en la bibliografia?
2) ¿El contenido de Humedad obtenido es coherente con el almacenamiento que tuvo el agregado?
3) ¿Qué relación tiene el % de Absorcion con el Contenido de Humedad?
X. CONCLUSIONES/COMENTARIOS:
XI. BIBLIOGRAFÍA
Ministerio de Transportes y Comunicaciones. (2016). Ensayo E-215 Metodo de ensayo para contenido de humedad total de los agregados por secado, Manual de ensayo de materiales del MTC.
Peru.
INCACAL. (revisada el 2018). NTP 339.185:2013. Método de ensayo normalizado para contenido de humedad total evaporable de agregados por secado (revisada el 2018). Perú.
ASTM. (2013). C566 − 13. Standard Test Method for Total Evaporable Moisture Content of Aggregate by Drying. Estados Unidos.
Molano, M y Torres, Nancy. (2017). Prácticas de Laboratorio de Materiales para Obras de Ingeniería Civil. Colombia. Escuela Colombiana de Ingeniería.
Pasquel, Enrique. (1993). Tópicos de Tecnología del Concreto. Perú. Colegio de Ingenieros del Perú.
Kosmatka, Steven; Kerkhoff, Beatriz; Panarese, Willian y Tanesi, Jussara. (2004). Diseño de Control de Mezclas de Concreto. PCA (Versión español). Estados Unidos. Portland Cement Association.
Tabla 03: Peso especifico del agua de acuerdo a la temperatura
Referencia: Manual de Ensayo de Materiales. MTC.
Neville Adam. (1988). Tecnología del Concreto (Versión español). Estados Unidos. Pearson Education.
