Ensayo de Peso Específico y Peso Unitario

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UNIVERSIDAD “SEÑOR DE SIPAN”

UNIVERSIDAD “SEÑOR DE SIPAN”- CHICLAYO- CHICLAYO

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Los suelos se clasifican en función de su comportamiento, la caracterización Los suelos se clasifican en función de su comportamiento, la caracterización por granulometría nos permite determinar los diferentes tamaños de los por granulometría nos permite determinar los diferentes tamaños de los agregados presentes en una muestra de material, y para efectos de agregados presentes en una muestra de material, y para efectos de aplicabilidad de la norma INV E-223, tomaremos como referencia únicamente aplicabilidad de la norma INV E-223, tomaremos como referencia únicamente los agregados gruesos, aquellos que de acuerdo al sistema unificado de los agregados gruesos, aquellos que de acuerdo al sistema unificado de clasificación (SUCS) tienen un tamaño de partícula igual o mayor a 4.75mm. clasificación (SUCS) tienen un tamaño de partícula igual o mayor a 4.75mm. Los agregados gruesos son un tipo característico de suelo granular, por tal Los agregados gruesos son un tipo característico de suelo granular, por tal razón, es necesario hacer unas consideraciones previas acerca del suelo que razón, es necesario hacer unas consideraciones previas acerca del suelo que nos facilitaran el entendimiento de propiedades fundamentales aplicable en nos facilitaran el entendimiento de propiedades fundamentales aplicable en dicho método de

dicho método de ensayo.ensayo.

El suelo dentro de su compleja composición de materia solida, gaseosa y El suelo dentro de su compleja composición de materia solida, gaseosa y liquida, posee interacciones físico químicas en su interior, de esta forma, las liquida, posee interacciones físico químicas en su interior, de esta forma, las proporciones relativas entre el peso (fases gravimétricas) y el volumen (fases proporciones relativas entre el peso (fases gravimétricas) y el volumen (fases volumétricas) determinan una serie de propiedades físicas; algunas de ellas, volumétricas) determinan una serie de propiedades físicas; algunas de ellas, basadas en la distribución de sus partículas y su contenido de agua, que basadas en la distribución de sus partículas y su contenido de agua, que sugieren cierto tipo de comportamientos geotécnicos, es el caso del Peso sugieren cierto tipo de comportamientos geotécnicos, es el caso del Peso Especifico (G) y la Absorción (S), propiedades que aunque relacionadas Especifico (G) y la Absorción (S), propiedades que aunque relacionadas gravimétricamente, las analizaremos de manera

gravimétricamente, las analizaremos de manera independiente.independiente.

La interacción de las fases de los agregados como muestras de suelo que son, La interacción de las fases de los agregados como muestras de suelo que son, incluye propiedades naturales cuantificables tales como el peso y el volumen, incluye propiedades naturales cuantificables tales como el peso y el volumen, medibles tanto en cada una de sus fases, como de forma total. La densidad es medibles tanto en cada una de sus fases, como de forma total. La densidad es el concepto físico que relaciona estas dos propiedades, y finalmente la el concepto físico que relaciona estas dos propiedades, y finalmente la cuantifica como la cantidad de masa en un volumen determinado. En cuantifica como la cantidad de masa en un volumen determinado. En consecuencia, en los materiales granulares con

consecuencia, en los materiales granulares con partículas gruesas, la densidadpartículas gruesas, la densidad debe hacer inclusión de sus características en cada una de sus fases, debe hacer inclusión de sus características en cada una de sus fases, comportamiento determinado por el contenido de agua presente en las comportamiento determinado por el contenido de agua presente en las partículas de esas mismas fases. Es así como la ciencia, hace mención de una partículas de esas mismas fases. Es así como la ciencia, hace mención de una propiedad física con

propiedad física conocida como pocida como peso unitario, eso unitario, peso de una mpeso de una muestra que ocupuestra que ocupaa un volumen unitario.

un volumen unitario.

La inclusión en diferentes proporciones del agua en sus partículas solidas, La inclusión en diferentes proporciones del agua en sus partículas solidas, determinan otros pesos unitarios tales como, seco saturado y

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Peso Específico

Es el Cociente entre el peso de un cuerpo y su Volumen. Se calcula dividiendo el peso de un cuerpo o porción de materia entre el volumen que éste ocupa.

Donde:

= peso específico

= es el peso de la sustancia

= es el volumen que la sustancia ocupa = es la densidad de la sustancia

= es la aceleración de la gravedad

Conocido el concepto de peso unitario, es claro que cualquier tipo de materia que ocupe un volumen en el espacio posea esta propiedad. El agua como materia fluida, en su estado natural y dadas sus características físicas tiene un peso unitario cuantificado conocido, la presencia natural del agua dentro de las diferentes fases del suelo, obliga a establecer una relación universal entre los pesos unitarios contenidos dentro de un material y el agua que hace parte de ella, de esta forma se da cabida al concepto de Peso Especifico (G). En consecuencia el peso específico de un agregado grueso corresponde a la relación entre su peso unitario y el peso unitario del agua.

Como el peso especifico es un cociente (cantidad adimensional), no es otra cosa que la relación de dos pesos unitarios, entonces el fundamento de esta propiedad depende de su peso unitario; es preciso identificar ciertas características relacionadas con en el peso unitario que muestran indicios del comportamiento del agregado como parte de una estructura; el peso unitario está relacionado con la cantidad total de granos o partículas presentes en una muestra (en función de la porosidad) y la cantidad de agua presente en los vacios (en función de la humedad).

Los suelos tienen partículas solidas entre las que hay huecos, y también tiene agua que llena estos huecos. Las partículas entran en contacto unas con otras en pequeñas superficies o mediante capas liquidas adsorbidas. Cuando las partículas están acomodadas uniformemente, dejando vacios entre ellas, y bajo fuerzas de compactación, las partículas solidas tienen un alto grado de acomodo (compacidad) y la capacidad de deformación bajo cargas será pequeña. La anterior aplicación del peso especifico, se enmarca dentro de la mecánica de suelos cuando se habla de deformaciones en los materiales expuestos a fuerzas de compresión.

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La acción de fuerzas externas sobre una masa de suelo genera deformaciones, a esta interacción de partículas generada se le debe sumar el efecto producido por el agua. La homogeneidad de esta estructura trifásica (aire, agua y solido), es un factor determinante en la medición de los niveles de deformación.

No hay duda que las normas nacionales aplicables al suelo, son la interpretación de otras normas internacionales como lo son en el caso del peso específico, ASTM C-127, ITINTEC 400.010, ITINTEC 400.011, INTITEC 400.012 y NTP 400.021 y NTP 400.022. En consecuencia el método de ensayo ITINTEC 350.001, es una aplicación a nuestro país idéntica de las normas nombradas, aunque difieran en terminología y en la manera de explicar los conceptos, en esencia el método de ensayo es el mismo.

Este ensayo, en lo que se refiere a la medida práctica del peso específico de los agregados gruesos, se muestra como una aproximación experimental al concepto. Para comprender en toda su extensión la utilidad de esta propiedad (peso específico), es necesario profundizar un poco más en los principios físicos en los que se basa el método utilizado para su medida. Los métodos de medida del peso específico se basan en el principio de Arquímedes IV, de esta forma el peso del mineral en el agua será igual a peso del material menos el empuje ejercido por el agua.

El peso específico del agregado es el resultado de dividir el peso del agregado por el peso del volumen de agua que desaloja. Para calcular este último valor, se mide el peso del material en el aire y el peso del material en el agua, ya que el empuje será igual al peso del material menos el peso ejercido por el agua. El empuje proporcionado por el fluido será mayor cuanto mayor sea la densidad del fluido.

En esta claridad se basan otros tipos de métodos no de menor importancia, que utilizan líquidos densos. Cuanto mayor sea la densidad del fluido utilizado, mayor será el peso del volumen desalojado.

Dentro del desarrollo del ensayo, se describe una serie de procedimientos en los que se resalta la importancia del contenido de agua en las muestras del agregado, indicios de lo que será nuestro siguiente concepto a tratar, y termina cuantificando el peso especifico mediante la relación de los pesos unitarios del agregado y el agua en diferentes estados de saturación del material.

El valor obtenido del peso especifico, interviene en la mayor parte de los cálculos de la mecánica de suelos, sin embargo la aplicabilidad real de este método de ensayo se da con fines de clasificación, determinación de la densidad de equilibrio de un suelo y corrección de la densidad en el terreno por la presencia de partículas de tamaño grueso.

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En los agregados gruesos, la aplicabilidad se refleja con fuerza en el concreto, este material convencional, empleado en pavimentos, edificios y en otras estructuras, posee un peso unitario que varía dependiendo de: la cantidad y de la densidad relativa del agregado grueso presente, la cantidad del aire atrapado o incluido y de los contenidos de agua. Además del concreto convencional, existe una amplia variedad de otros concretos para hacer frente a diversas necesidades, concretos generados a partir de la manipulación de su peso especifico, variando desde concretos aisladores ligeros con pesos unitarios de 240 kg/m3, a concretos pesados con pesos unitarios de 6400 kg/m3, que se emplean para resistir altos esfuerzos de compresión, es por eso correcto decir que en el concreto a mayor peso unitario mayor resistencia.

 Aunque el peso específico es una propiedad física de gran importancia presente en todos los tipos de agregados, su cuantificación en agregados gruesos no representa un indicativo claro de alguna cualidad especial del material. El enfoque practico que se le puede dar a la densidad del suelo, está contenido en marcos conceptuales básicos que facilitan el entendimiento del comportamiento mecánico del suelo.

El peso especifico solo es una variable que permite en los materiales identificar otras variables (propiedades) fundamentales aplicables, relacionadas con la cantidad de partículas del suelo en un volumen determinado.

Absorción

Como lo habíamos mencionado, el agua dentro de la masa de suelo es parte fundamental de su comportamiento, puede estar presente en sus tres fases y generar propiedades determinantes. Pero la absorción en términos coloquiales es la capacidad que tiene un material de retener agua, “La absorción es el aumento en peso de los agregados debido al agua en los poros del materiav”

pero, sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, la absorción interactúa a nivel interno de partículas y se expresa como un porcentaje del peso seco.

Es entonces momento de detenerse y entender el comportamiento de algunas propiedades físicas del suelo y la interacción de las partículas a lo largo de sus tres fases. La porosidad proporciona el porcentaje de vacios en una muestra de suelo, (el tamaño de estos vacios es fundamental en este concepto), la saturación es el porcentaje de agua presente en esos vacios, Por lo anterior, la absorción esta inevitablemente relacionada, con los vacios al interior del material susceptibles a ser llenados por el agua presente y la capacidad de retención de los mismos.

Mientras que el contenido de humedad relaciona el peso del agua con el del material seco contenidos en una muestra, la saturación marca el volumen ocupado por esos pesos presentes en la muestra, por eso resulta importante hacer distinción entre todos estos términos.

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El suelo es una composición de material homogéneo, sedimentado y estratificado que forma la corteza terrestre, cuando se tiene una muestra de suelo in situ o en laboratorio, podemos afirmar que está compuesto por partículas externas y internas. Las externas son aquellas dispuestas en la superficie en contacto con otras masas, de esta forma y bajo condiciones de permeabilidad el agua se puede adherir a esta superficie externa. Al interior como lo habíamos dicho, las partículas están distribuidas en fases, pero en cada una de esas fases existen vacios dispuestos a ser ocupados por agua de acuerdo al nivel de saturación al que sea sometido, el peso del agua en el suelo varía de acuerdo a la temperatura a la que esté sometida la muestra, hay ambientes naturales que conservan el contenido de humedad, mientras que el concepto de material seco, solo se obtiene en laboratorio. En consecuencia, es claro ahora entender el por qué se relaciona a lo largo del método de ensayo, el término saturado con superficie seca (SSS), lo que contempla la posibilidad de que un material pueda estar saturado en su interior pero seco exteriormente. En suelos finos, el contenido de agua está directamente relacionado con su resistencia al corte y su permeabilidad, un suelo activo con variaciones de humedad muestra inestabilidad volumétrica, es por eso que la acomodación en masa de los finos permite niveles altos de absorción, caso puntual de limos y arcillas. En compactación, se habla de humedad óptima, a la humedad de mayor rendimiento, con la cual la densidad de un material alcanza a ser máxima, dependiendo el valor de la humedad óptima y de la energía de compactación, se obtiene la excelente densificación de un suelo.

La aplicabilidad de esta norma, por tratarse de agregados gruesos, está relacionada al igual que el peso especifico hacia los agregados del concreto, y más aún en concretos con altos niveles de humedad, es el caso del concreto hidráulico, en donde la cantidad de agua que se evapora al aire a una humedad relativa del 50% (el agua permanece retenida herméticamente en poros y no se evapora bajo condiciones normales) es de aproximadamente 2% a 3% del peso del concreto, dependiendo del contenido inicial de agua del concreto, de las características de absorción de los agregados, y del tamaño de la estructura. Los agregados gruesos no tienen la misma capacidad de retención que tienen los agregados finos, el contenido de humedad que aporta un agregado grueso, es mínimo frente a lo que necesita una mezcla de concreto homogéneo, es por eso que el agua y su interacción con el cemento (relación agua cemento) entra a jugar un factor determinante de las propiedades del mismo.

Finalmente, hemos analizado la humedad y el peso especifico de los suelos de forma general, para llegar a una aproximación al comportamiento en los agregados gruesos; es distinto analizar el comportamiento de las partículas finas al de las gruesas, por eso los sistemas de clasificación certifican como criterios fundamentales, el tamaño de la partícula y su contenido de agua. Sin embargo, es claro que aparte de permitir identificar y referenciar otras variables presentes en general en la mecánica de los materiales (suelos y concretos), el peso especifico y la absorción son propiedades manipulables, si bien se tiene una muestra de material grueso empleado para la estructura de un pavimento o como agregado de un concreto, sus características naturales determinaran el grado de modificación que se tenga que aplicar sobre ellas, para el beneficio solicitado.

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“Si en esencia este tipo de compuesto de materia al que llamamos suelo, a

manera de estratos da consistencia a la corteza terrestre y todo lo que en ella hay; también en esencia esta forma de materia debe brindar comportamientos similares en beneficio de los cimientos de la humanidad. Solo el entendimiento critico que la ciencia brinda de las propiedades naturales del suelo, permitirá interpretar el potencial que este tiene en el proceso de construcción del legado

la civilización”.

Contenido de agua

Composición del suelo.

El contenido de agua o contenido de humedad es la cantidad de agua contenida en un material, tal como el suelo (la humedad del suelo), las rocas, la cerámica o la madera medida en base a análisis volumétricos o gravimétricos. Esta propiedad se utiliza en una amplia gama de áreas científicas y técnicas y se expresa como una proporción que puede ir de 0 (completamente seca) hasta el valor de la porosidad de los materiales en el punto de saturación.

El contenido volumétrico de agua, θ, se define matemáticamente como:

donde V w  es el volumen de agua y V T = V s + V v = V s + V w + V a es el volumen

total (que es Vsuelo + Vagua + Vespacio vacío). El contenido de agua también puede

estar basado en su masa o peso,1 Así, el contenido gravimétrico de agua se define como:

donde mw  es la masa de agua y mb (o ms para el suelo) es la masa de material

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Para convertir del contenido gravimétrico de agua al contenido volumétrico, multiplicamos el contenido gravimétrico por la gravedad específica del material en bruto.

Grado de saturación

En mecánica de suelos e ingeniería del petróleo, el término saturación de agua o grado de saturación, Sw  se utiliza, definido como

donde φ = V v  / V T   es la porosidad y V v   es el volumen de vacío o espacio

poroso.

Los valores de Sw  pueden variar desde 0 (seco) a 1 (saturado). En realidad, Sw 

nunca llega a 0 o 1 - se trata de idealizaciones de uso en ingeniería. Contenido volumétrico de agua normalizado

El contenido de agua normalizado, Θ, (también llamado saturación efectiva o Se) es un valor adimensional definido por Van Genuchten2 como:

donde θ  es el contenido volumétrico de agua; θr   es el contenido de agua

residual, definido como el contenido de agua para el que el gradiente d θ / dh

tiende a cero; y, θs es el contenido de agua saturada, que es equivalente a la

porosidad, φ.

Medición

Métodos directos

El contenido de agua puede medirse directamente utilizando un volumen conocido de material y un horno de secado. El contenido volumétrico de agua,

θ, se calculausando:

Donde:

mhum y mseco son las masas de la muestra antes y después del secado en el horno;

ρw es la densidad del agua; y

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Para los materiales que cambian de volumen con el contenido de agua, tales como el carbón, el contenido de agua, u, se expresa en términos de masa de

agua por unidad de masa de muestra húmeda:

Sin embargo, la geotecnia exige que el contenido de humedad se exprese como un porcentaje del peso seco de la muestra es decir: % contenido de humedad = u * 100 donde

Para la madera, la convención es informar sobre el contenido de humedad en el horno de secado (es decir, la muestra se seca generalmente en un horno a 105 grados Celsius durante 24 horas). En el secado de la madera, este es un concepto importante.

Métodos de laboratorio

Otros métodos que determinan el contenido de agua de una muestra incluyen las valoraciones químicas (por ejemplo, la valoración de Karl Fischer), la determinación de la pérdida de masa por calefacción (tal vez en presencia de un gas inerte), o después de la liofilización.  En la industria alimentaria el método de Dean Stark también es utilizado comúnmente.

Según el Libro Anual de Estándares de la ASTM (American Society for Testing and Materials), el contenido total de humedad evaporable en Aggregate (C 566) se puede calcular con la fórmula:

donde  p  es la fracción del contenido total de humedad evaporable de la

muestra, W  es la masa de la muestra original, y la D es la masa de la muestra

seca.

Métodos geofísicos

Existen varios métodos geofísicos que permiten calcular el contenido de agua aproximado del suelo in situ. Estos métodos incluyen: reflectometría de dominio

de tiempo (TDR), sonda de neutrones, sensor de dominio de frecuencia, sonda de capacitancia, Tomografía de resistividad eléctrica, radar de penetración en el terreno (GPR), y otras que son sensibles a las propiedades físicas del agua.4 Los sensores geofísicos se utilizan a menudo para controlar la humedad del suelo de forma continua en aplicaciones agrícolas y científicas.

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Método de percepción remota por satélite

Satélites de observación remota por microondas se utilizan para estimar la humedad del suelo, basados en el gran contraste entre las propiedades dieléctricas del suelo húmedo y seco. Los datos de los satélites de detección remota por microondas, como: WindSat, AMSR-E, RADARSAT, ERS-1-2, Metop/ASCAT se utilizan para estimar la humedad superficial del suelo.

Clasificación y usos

La humedad puede estar presente como humedad adsorbida en las superficies internas y como agua condensada capilarmente en los poros pequeños. Con una humedad relativa baja, la humedad consta principalmente de agua absorbida. A humedades relativamente más altas, el agua líquida tiende a ser cada vez más importante, dependiendo del tamaño de los poros. En materiales de madera, sin embargo, casi toda el agua es absorbida a humedades por debajo del 98% de humedad relativa.

En aplicaciones biológicas también puede haber una distinción entre agua absorbida físicamente y agua "libre" - el agua absorbe físicamente es aquella que está estrechamente asociada y es relativamente difícil de eliminar de un material biológico. El método utilizado para determinar el contenido de agua puede afectar si el agua presente en esta forma contabiliza. Para una mejor indicación de agua "libre" y "enlazada", debería considerarse la actividad del agua de un material.

Las moléculas de agua también pueden estar presentes en materiales estrechamente asociados con moléculas individuales, como "agua de cristalización", o como las moléculas de agua que son componentes estáticos de la estructura de la proteína.

MATERIALES Y PROCEDIMIENTO

Plato o Tara

Es el instrumento usado en el laboratorio para el sostén de materiales, el plato o tara puede estar elaborado de metal, de arcilla o de plástico, para el ensayo específico utilizaremos las taras de metal.

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Balanzas Mecánicas

La balanza (del latín: bis, dos, lanx , plato) es una palanca de primer género de

brazos iguales que mediante el establecimiento de una situación de equilibrio entre los pesos de dos cuerpos permite medir  masas. Al igual que una romana, o una báscula, es un instrumento de medición que permite medir la masa de un objeto.

Para realizar las mediciones se utilizan patrones de masa cuyo grado de exactitud depende de la precisión del instrumento. Al igual que en una romana, pero a diferencia de una báscula o un dinamómetro,  los resultados de las mediciones no varían con la magnitud de la aceleración de la gravedad.

El rango de medida y precisión de una balanza puede variar desde varios kilogramos (con precisión de gramos), en balanzas industriales y comerciales; hasta unos gramos (con precisión de miligramos) en balanzas de laboratorio.

 Arena

La arena es un conjunto de partículas de rocas disgregadas. En geología se denomina arena al material compuesto de partículas cuyo tamaño varía entre 0,063 y 2 mm. Una partícula individual dentro de este rango es llamada grano de arena. Una roca consolidada y compuesta por estas partículas se denomina

arenisca (Sin. psamita). Las partículas por debajo de los 0,063 mm y hasta

0,004 mm se denominan limo, y por arriba de la medida del grano de arena y hasta los 64 mm se denominan grava.

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Cono de Abrams

El cono de Abrams es el ensayo que se realiza a los agregados o al hormigón en su estado fresco (seco), para medir su contenido de humedad, su consistencia("fluidez" del hormigón) el cuál consiste en rellenar un molde metálico troncocónico de dimensiones normalizadas, en tres capas apisonadas con 25 golpes de varilla  – pisón y, luego de retirar el molde, medir el

asentamiento que experimenta la masa de agregado u hormigón colocada en su interior. Esta medición se complementa con la observación de la forma de derrumbamiento del cono de hormigón mediante golpes laterales con el pisón. El equipo abarca de molde de metal cónico de A el diámetro de 1.5 pulgadas en el diámetro superior de 3.5 pulgadas en la base y 2.7/8 pulgadas en altura

Varilla o Pisón Metálico

Instrumento que se utiliza en los laboratorios para la absorción de arena. En este ensayo utilizaremos el pisón junto con un cono de abrams para realizar la medición del peso específico del agregado fino y del agregado grueso.

Una barra del apisonamiento del metal que pesa 12 onzas y que tiene una cara circular plana del apisonamiento 1 pulgada en diámetro.

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Mallas o Tamices de Metal

Un tamiz es simplemente una malla de filamentos que se entrecruzan dejando unos huecos cuadrados. Es importante que esos cuadrados tengan todos el mismo tamaño, ya que éste determinará el tamaño de lo que va a atravesar el hueco, también conocido como "luz de malla". En la industria farmacéutica, se emplean tamices de varias luces de malla que pueden apilarse uno encima de otro, de manera que el de mayor luz de malla sea el superior y que ésta vaya disminuyendo hasta el tamiz inferior. Se deposita la muestra granulada en la parte superior y se pone todo el sistema en agitación, nada de presionar la muestra, de modo que el granulado pase a través de la malla por sí solo. Los gránulos más pequeños irán pasando, lógicamente, de tamiz en tamiz, descendiendo, mientras que los mayores se irán quedando en los tamices superiores.

Una vez realizado el tamizado, se van cogiendo los tamices uno a uno y se va leyendo el valor de la luz de malla. En el primer tamiz tendremos granulados de mayor tamaño que el valor que indica. En los inferiores, tendremos granulados de mayor tamaño que el que indica pero menores que la luz de malla del tamiz inmediatamente superior. Y, por último, los gránulos que hayan pasado todos los tamices tendrán un tamaño menor que la luz de malla del último tamiz.

Esto permite seleccionar un granulado de un tamaño (o un rango de tamaños) determinado y que sabemos que van a ser apropiados para trabajos posteriores. Es aplicable en otros campos, por ejemplo, para eliminar granos gruesos de arena que pueden dar una pasta granulosa y difícil de trabajar, comprobar la eficacia de un proceso de molienda, etc.

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Matraz Aforado o Fiola

Un vaso de precipitados es un simple contenedor de líquidos, usado muy comúnmente en el laboratorio. Son cilíndricos con un fondo plano; se les encuentra de varias capacidades, desde 1 ml hasta de varios litros. Normalmente son de vidrio (Pyrex en su mayoría) o de goma.

Piseta

También llamada frasco lavador o matraz de lavado, la piseta es un frasco

cilíndrico de plástico o vidrio con pico largo, que se utiliza en el laboratorio de química o biología, para contener algún solvente, por lo general agua destilada o desmineralizada, aunque también solventes orgánicos como etanol, metanol, hexano, etc.

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Taritas

Son recipientes que usaremos para verificar el contenido de humedad de los agregados finos.

En este ensayo utilizaremos la tara Nº2 y la Tara Nº 30

Horno

Un horno es un dispositivo que genera calor y que lo mantiene dentro de un compartimento cerrado. Se utiliza tanto en la cocina para cocinar, calentar o secar alimentos, como en la industria. La energía calorífica utilizada para alimentar un horno puede obtenerse directamente por combustión (leña, gas u otro combustible), radiación (luz solar), o indirectamente por medio de electricidad (horno eléctrico).

Tipos de hornos

Un horno de leña,  utilizado para uno de los platos típicos castellanos, el lechazo asado, en el asador  Rafael Corrales, fundado en 1902.

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 Horno de leña.  Funcionan a partir de materiales forestales. Desde el

punto de vista del consumo energético son los menos eficientes y los que más emisiones de dióxido de carbono tienen, pero desde el punto de vista gastronómico, en ciertos casos da un sabor especial a ciertos platos. Es ampliamente utilizado en la cocina tradicional castellana: como por ejemplo para el cordero asado o el cochinillo asado.

 Horno de gas. Son una buena opción ya que tienen una cocción similar

a la de los de leña. (En cuanto a las implicaciones ecológicas es aún mejor ya que estos no emiten al ambiente gases de una combustión no controlada.)

 Horno eléctrico. Los hornos eléctricos son totalmente automatizados; la

cocción es la más perfecta por el control que mantiene sobre la temperatura en todo momento. Cierto que el consumo de electricidad es oneroso, aunque en los modernos no es excesivamente alto.

 Cocina solar. Su principal ventaja radica en el óptimo aprovechamiento

del recurso solar para obtener energía calorífica.

 El horno de crisol

 Horno de microondas.  Funciona mediante la generación de ondas

electromagnéticas que interaccionan con las moléculas de agua contenidas en los alimentos. La interacción consiste en aprovechar las propiedades resonantes de las moléculas de agua que absorben la energía de las ondas electromagnéticas, elevando su temperatura.

RESULTADOS

Ensayo Nº 1

Ensayo de Agregado Fino (Peso Específico)

Lo que buscamos obtener en la realización de este ensayo, es determinar la cantidad de humedad que existe en los agregados finos (arena) y cual es el margen permitido por la norma técnica.

Para obtener este resultado, realizamos el ensayo con una muestra de arena cuarteada. Usando la malla o tamiz Nº 4 vamos a decantar la muestra. Para ello realizamos un proceso que nos permitirá obtener el porcentaje de humedad que tenía la muestra inicialmente, luego de realizar el secado del agregado en un horno.

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Para esto consultaremos la NORMA ITINTEC 400.010 de Agregados. Extracción; Preparación de las muestras y la NORMA ITINTEC 400.012 de  Agregados. Análisis granulométrico y por último ITINTEC 350.001 de Tamices

de ensayo.

Dentro del Ensayo Nº 1 Tendremos los siguientes Datos por llenar y los resultados a obtener:

I. DATOS

1.- Peso de la arena superficialmente seca + peso frasco + peso agua 2.- Peso de la arena superficialmente seca + peso del frasco

3.- Peso del agua

4.- Peso de la arena secada al horno + peso del frasco 5.- Peso del frasco

6.- Peso de la arena secada al horno 7.- Volumen del frasco

En el siguiente cuadro debemos encontrar los pesos señalados, para realizarlo usamos ejercicios matemáticos de la siguiente forma:

II. RESULTADOS

1.- Peso Específico de masa

2.- Peso Específico de masa saturado superficialmente seca 3.- Peso Específico aparente

4.- Porcentaje de Absorción

Ensayo Nº 2

Ensayo de Arena Húmeda (Peso Unitario)

En este ensayo obtendremos la cantidad de humedad que existe en la arena. Usaremos los mismos datos que en el ensayo Nº1

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OBSERVACIONES

ENSAYO Nº 1

1º Recojemos una muestra de agregado fino (arena) de 500 grs de Peso. Tendremos en cuenta que para efectos de Ensayo de Agregado Fino, la Norma nos pide un mínimo de 2000 grs de muestra, pero reducimos el ensayo ceñidos a una prueba de laboratorio.

2º Una vez obtenida la muestra, procedemos a cuartear la misma, para deshacer los grumos que se forman en la misma.

3º Usamos la malla Nº 4 para tamizar. Todo el material que pase por la malla Nº4 se va a saturar.

4º Buscaremos ahora el estado superficialmente seco, a través de la utilización de un cono de metal y el pizón. En una bandeja de metal, procedemos a vaciar la muestra y con ayuda el pizón comprimimos la muestra a tal grado que nos pueda quedar la forma del cono registrada en la muestra (parecido a un cerrito de arena de dimensiones pequeñas).

5º Una vez terminado, levantamos el cono y procederemos a observar un cúmulo de arena en forma de cerro, lo que nos indica que se encuentra superficialmente saturada.

6º Posteriormente recojemos los 500 grs de muestra del estado saturado super seco y se echan a un frasco, donde luego se le hecha agua y comenzamos a girar constantemente para que salga el aire.

7º Pesamos una Tara “M” y obtenemos 86.6 gramos.

8º Colocamos la muestra en la tara y vaciamos el líquido en la tara y ponemos la tara de forma inclinada.

9º Luego Sacamos el agua de la tara para que quede el agregado fino y de una vez hecho esto, se lleva al horno a 110 + 5 º Centigrados durante 24 horas. 10º Luego de pasar las 24 horas, procedemos a sacar la tara del horno y obtenemos un peso de ____ grs

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ENSAYO Nº 2

1º Necesitamos contar con una muestra de arena húmeda.

2º Colocar arena en un recipiente, luego les damos algunas movidas y pasamos a pesar el material.

Peso del Material = 3 949 gramos

Tara: JAKA III Peso Tara = 72.4 gramos

3º Luego sacamos un poco de arena para obtener el peso del material húmedo. 4º Pesamos la tara y obtenemos:

Peso de la Tara + Muestra Húmeda = 484.6

CONCLUSIONES

Ensayo Nº 1

Podemos concluir en este ensayo que el agregado fino (arena) tiene un peso

en su estado “natural” que contiene aire y agua y que pues al secado podemos

apreciar cual es ese nivel que hace que aumente su volumen podemos verificar las diferencias con el siguiente cuadro comparativo:

I. DATOS

1.- Peso de la arena superficialmente seca + peso frasco(fiola) + peso agua 2.- Peso de la arena superficialmente seca + peso del frasco (fiola)

3.- Peso del agua

4.- Peso de la arena secada al horno + peso del frasco (tara RD10) 5.- Peso del frasco (tara)

6.- Peso de la arena secada al horno 7.- Volumen del frasco

El Volumen del frasco lo hallamos con la siguiente formula: V = masa/densidad (peso específico)

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II. RESULTADOS

1.- Peso Específico de masa

2.- Peso Específico de masa saturado superficialmente seca 3.- Peso Específico aparente

4.- Porcentaje de Absorción

Pe = Peso/Volumen

Ensayo Nº 2

Podemos concluir en este ensayo que la arena húmeda tiene un peso en su

estado “natural” y que pues al secado podemos apreciar cual es ese nivel que

hace que aumente su volumen podemos verificar las diferencias con el siguiente cuadro comparativo:

I. DATOS

1.- Peso de la arena superficialmente seca + peso frasco(fiola) + peso agua 2.- Peso de la arena superficialmente seca + peso del frasco (fiola)

3.- Peso del agua

4.- Peso de la arena secada al horno + peso del frasco (tara RD10) 5.- Peso del frasco (tara)

6.- Peso de la arena secada al horno 7.- Volumen del frasco

II. RESULTADOS

1.- Peso Específico de masa

2.- Peso Específico de masa saturado superficialmente seca 3.- Peso Específico aparente

4.- Porcentaje de Absorción

Para el cálculo del volumen, nos apoyaremos en el cálculo de volumen del recipiente, para ellos tenemos las siguientes medidas

Diámetro = 15.35; 15.38 = 15.365 (Promedio)

 Altura (h) = 15.2; 15.18; 15.20; 15.5 = 15.1825 (Promedio) Vol = πd²/4 x h

(21)

El estudio de agregados para concretos estructurales comunes es de suma importancia, ya que estos ocupan entre el 70 y 75% del volumen de la masa endurecida; para estos estud ios es fundamental reali zar ciert os ensayo s como los que son realizados en el laboratorio. Entre estos ensayos tenemos: el peso específico de finos y grueso, peso unitario, equivalente de arena y colorimetría.

Hemos podido concluir como el volumen de los agregados finos, aumenta, conforme su humedad.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

- DANIEL GRAUX, Fundamentos de mecánica de suelos, proyecto de muros y cimentaciones,

Capitulo I, Barcelona, 1975 (2ª. Edición).

- ESPERANZA BLANCO, Los Minerales y su Utilidad en Geología, síntesis web.

- GONZALO DUQUE, Mecánica de suelos Capítulos I, II y III, Bogotá, 2003.

- ALFONSO LOPEZ MONTEJO, Ingeniería de pavimentos para carreteras, Capitulo II, Bogotá, 2003

(2ª. Edición)

- OSCAR GONZALES, FEDERICO ROBLES, Aspectos fundamentales del concreto reforzado, México

D.F, 1995.

- CENTRO DE ESTUDIOS Y EXPERIMENTACION DE OBRAS PUBLICAS GOBIERNO DE ESPAÑA

(CEDEX), Normas de Laboratorio de Transporte NLT-153, Madrid, 1992 - www.wikipedia.org/wiki/Peso_específico

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