DETERMINACION DE LA DENSIDAD, PORCENTAJE DE ABSORCION Y PORCENTAJE DE VACIOS EN EL AGREGADO FINO Y EL AGREDADO GRUESO
AUTORES: YILMAR GONZALO MARIN QUITIAN ESTUDIANTE UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
[email protected] RAUL MATTA ARIZA ESTUDIANTE UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
[email protected] DAVID ESTEBAN BARBOSA ESTUDIANTE UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
[email protected]
RESUMEN
EN ESTE INFORME SE PRESENTA LA APLICACIÓN DEL METODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD,EL PORCENTAJE DE ABSORCION Y EL PORCENTAJE PORCENT AJE DE VACIOS DEL AGREGADO FINO Y EL AGREGADO GRUESO ESTABLECIDO POR LAS NTC NT C 237 ,NTC 176 Y LA NTC 92. ADEMAS ESTE DOCUMENTO CONTIENE LOS DATOS OBTENIDOS EN LA BORATORIO DE CARACATERIZACION DE MATERIALES DE LA UIS Y EL ANALISIS RESPECTIVO PRESENTADO EN TABLAS, ECUACIONES Y COMPLEMENTADO POR NORMAS Y REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS QUE PERMITIERON DETERMINAR MASA UNITARIAS, DESNSIDADES Y PORCENTAJES DE ABSORCION Y VACIOS DE CADA AGREGADO.
ABSTRACT
IN THIS REPORT THE APPLICATION OF THE METHOD FOR DETERMINING THE DENSITY, THE PERCENTAGE OF ABSORPTION AND EMPTY THE AGGREGATE PERCENTAGE OF FINE AND COARSE AGGREGATE PROHIBITED BY NTC 237 -NTC 92.-NTC 176 AND ALSO PRESENTED HEREIN CONTAINED ON DATA LABORATORY OF THE CARACATERIZACION IN THE MATERIALS AND THE RESPECTIVE ANALYSIS UIS PRESENTED IN TABLES, EQUATIONS AND SUPPLEMENTED BY RULES AND BIBLIOGRAPHIC REFERENCES ALLOWED TO DETERMINE GROUND UNIT, DESNSIDADES AND RATES OF ABSORPTION AND EMPTY ADDED EACH
1.
INTRODUCCION
El cemento se posiciono como el material de construcción más utilizado en el mundo y sus características de resistencia, versatilidad, durabilidad y economía permiten el desarrollo aligerado de la sociedad. Aunque la base principal de este es el cemento portland, los agregados constituyen un factor primordial a la hora de la dosificación de la mezcla, permitiendo una resistencia optima según sea la necesidad. Por ende es necesario conocer en detalle el comportamiento de los agregados [principalmente arena y grava], analizándolos en función de diferentes factores posibles en el campo de uso, determinando así propiedades y medidas de dosificación que eviten riesgos en obras civiles
2.
MARCO TEORICO
2.1 agregado [1]
Antiguamente se decía que los agregados eran elementos inertes dentro del concreto ya que no intervenían directamente dentro de las reacciones químicas, la tecnología moderna se establece que siendo este material el que mayor % de participación tendrá dentro de la unidad cúbica de concreto sus propiedades y características diversas influyen en todas las propiedades del concreto. Generalmente se entiende por "agregado" a la mezcla de arena [agregado fino] y piedra [agregado grueso] de granulometría variable. El concreto es un material compuesto básicamente por agregados y pasta cementicia, elementos de comportamientos bien diferenciados:
2.2.2 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, pero sin incluir los vacíos entre partículas, comparado con la mas de un volumen igual de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida. 2.2.3 Densidad Nominal: la relación entre la masa
en el aire de un volumen dado de agregado, incluyendo los poros no saturables, y la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida. 2.3 Absorción: [3]
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 ± por suficiente tiempo para remover toda el agua no combinada. 2.3 Masa [4]
La masa es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo. 2.3.1 Masa unitaria:
masa por unidad de volumen
2.4 Vacíos
Volumen unitario de agregados, el espacio entre partículas en una masa de agregado no ocupado por materiales minerales sólidos.
2.2 Densidad [2][3]
La densidad es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa . Se puede dividir en: relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado, incluyendo los poros no saturables, y la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida. 2.2.1
Densidad Aparente: la
3.
PROCEDIMIENTO [3][4][5]
El procedimiento desarrollado en esta práctica está establecido por las NORMAS TECNICAS COLOMBIANAS 92-237-176 (NTC 92- NTC 237- NTC 176). 3.1 Agregado grueso[3] 3.1.1 Preparación de la muestra: la grava en este
caso usada como agregado grueso se debe dejar sumergida en agua durante 24 horas con el fin de
saturar los poros. De acuerdo al tamaño nominal se toma una cantidad de Kg de muestra establecidos en la siguiente tabla:
Donde B: peso de la muestra en condiciones S.S.S, Pa: peso de la canasta sumergida en agua, Pb: peso de la canasta + muestra (S.S.S) sumergida en agua, C: peso de la muestra en agua (Pb-Pa) y A: peso de la muestra secada al horno. Por otra parte también se registraron los datos necesarios para determinar la masa unitaria y el porcentaje de vacíos del agregado grueso presentados en la tabla siguiente: AGREGADO GRUESO peso Pm
peso promedio
unidad
2.555
Kg
7.105 Pc
7.133
7.1163
Kg
6.6590
Kg
7.111
En esta práctica se trabajó con un tamaño nominal 1.5 in es decir 38 mm aproximadamente de tal forma que se tomó una muestra de 5 Kg. Posteriormente se seca la muestra con paños absorbentes, secando el agua en su mayor cantidad pero evitando la evaporación de agua de los poros del agregado. 3.1.2 registro de datos
Una vez determinada la masa de la muestra de ensayo en la condición aparentemente seca, se registra esta y las demás masas subsecuentes [se realizaron varias medidas con el fin de obtener una mediad promedio que minimizara el error]. Posteriormente se determina la masa de esta sumergida en agua y finalmente esta muestra es secada al horno. Los datos registrados en el laboratorio y con los cuales se calcula las densidades y el porcentaje de absorción de la grava utilizada en esta práctica son:
6.633 PS
6.705 6.639
Tabla 3. Peso de agregado grueso compactado y
suelto. Donde Pm: peso del medidor vacío, Pc: peso del medidor + material S.S.S compactado y Ps: peso del medidor + material S.S.S suelto. Finalmente para calcular el volumen del medidor se tiene la siguiente tabla: VOLUMEN MEDIDOR P1=
3.043 Kg
-
P2=
5.861 Kg
-
VOLUMEN=
0.002818
Tabla 4. Volumen del medidor 3.2 Agregado fino[5] 3.2.1Preparación de la muestra: se toman 500 gr
AGREGADO GRUESO B
5000
gr
Pa
1800
gr
Pb
4905
gr
C
3105
gr
A
4949
gr
Tabla 2. Masas agregado grueso
de agregado fino. Se decanta el exceso de agua y se extiende sobre una superficie plana no absorbente y expuesta a pequeñas corrientes de aire y se revuelve frecuentemente para garantizar un secado homogéneo. Para determinar si la muestra alcanzo las condiciones óptimas de ensayo se puede recurrir a la prueba de cono para humedad superficial que
consiste en llenar el molde en una superficie plana con el diámetro mayor hacia abajo. Se apisona ligeramente el agregado con 25 golpes, q no superen una profundidad de 5 mm. Se nivela la superficie del agregado en el molde y se retira, si este se desborona significa q la muestra es apta para el ensayo, si no se debe esperar a que alcance esta condición.
Donde Pm: peso del medidor vacío, Pc: peso del medidor + material S.S.S compactado y Ps: peso del medidor + material S.S.S suelto. Para el volumen del medidor se utiliza el mismo del agregado grueso. 4.
CALCULOS
4.1 agregado grueso [3]: cálculo de densidad
3.2.2 registro de datos
Se registra la masa de la muestra en condiciones S.S.S, el picnómetro con agua. Posteriormente se introducen los 500 gr de muestra en el picnómetro y se adiciona agua hasta el nivel de referencia indicado (aproximadamente 90% de la capacidad), este se agita para eliminar burbujas, se verifica el nivel del agua y se registra la masa del picnómetro con agua y agregado fino. Los datos que se registraron en el laboratorio fueron:
aparente, densidad S.S.S, densidad nominal y porcentaje de absorción. Las ecuaciones utilizadas en estos cálculos están descritas en la NTC 176. 4.1.1 densidad aparente [3]
.9975∗ .9975∗4949 535 .65
()
AGREGADO FINO A=
653
gr
4.1.2densidad aparente S.S.S [3]
B=
500
gr
C=
959
gr
D=
455
gr
.. .9975∗ .. .9975∗5 535 ...63
Tabla 5. Masa de agregado fino para
cálculo de densidades y porcentajes de absorción
Donde A: peso del picnómetro + agua hasta la marca, B: peso de la muestra en condición S.S.S, C: peso de la muestra, picnómetro y agua hasta la marca y D: peso de la muestra secada al horno. Por otra parte también se registraron los datos necesarios para determinar la masa unitaria y el porcentaje de vacíos del agregado fino presentados en la tabla siguiente: AGREGADO FINO pe so Pm
2.555
pe so prome di o uni dad gr
Kg
7.0670
Kg
6.6303
Kg
7.074 Pc
7.059 7.068 6.648
PS
6.655 6.588
Tabla 6.
Peso del agregado fino suelto y compactado
()
4.1.3densidad nominal [3]
.9975∗ .9975∗4949 494935 .677
(3)
4.1.4porcentaje de absorción [3]
% [ ]∗ (4) % [54949 4949 ]∗ % .%
4.2 agregado fino [5]: cálculo de densidad aparente, densidad S.S.S, densidad nominal y porcentaje de absorción. Las ecuaciones utilizadas en estos cálculos están descritas en la NTC 237.
AGREGADO FINO B=
653
gr
S=
500
gr
C=
959
gr
A=
455
gr
Los resultados de densidades y porcentajes de absorción de los dos agregados se resumen en la siguiente tabla: DENSIDADES Y PORCENTAJE DE ABSORCION Ds aprente
2.605
AGREGADO DS S.S.S GRUESO Ds nominal
2.631 2.677
%absorcion
1.03%
Ds aprente
2.339
AGREGADO DS S.S.S FINO
Tabla 7. Corrección de los valores A, B, S, C
ajustados a las ecuaciones de la norma NTC 237
4.2.1densidad aparente [5]
.9975∗ + .339
(5)
%absorcion
4.69%
-
Tabla 8.resumen de densidades y porcentajes de
absorción de agregado fino y agregado grueso
de masas unitarias de agregado compactado y agregado suelto así como porcentaje de vacíos. Para ello se utilizan las ecuaciones descritas en la NTC 92.
(6)
(7)
(9)
()
AGREGADO
g/cm^3
GRUESO 4.2.4porcentaje de absorción [5]
% [ ]∗ % .%
3.046
-
4.3.1. Ecuación para masas unitarias [guía de laboratorio]
4.2.3densidad nominal [5]
.9975∗ + 3.46
Ds nominal
4.3agregado grueso y agregado fino [4] cálculo
4.2.2densidad aparente S.S.S [5]
.. .9975∗ + .. .578
2.571
(8)
FINO
PESO UNITARIO PESO UNITARIO COMPACTADO
1.618
PESO UNITARIO SUELTO
1.456
PESO UNITARIO COMPACTADO
1.601
PESO UNITARIO SUELTO
1.446
Tabla.9 resultados de pesos unitario en agregado fino y agregado grueso según ecuación (9) y (10)
4.3.2 ecuación para porcentaje de vacíos [4]
[4] NORMA TECNICA DE COLOMBIA;(NTC 92); determinación de la masa unitaria y los vacíos entre partículas de agregados; primera actualización; ICONTEC; Bogotá D.C.; 200]
% ∗ ( ∗)∗
[5] NORMA TECNICA DE COLOMBIA;(NTC 237); método de ensayo para determinar la densidad y absorción del agregado fino; primera actualización; ICONTEC; Bogotá D.C.; 200]
Donde S: gravedad específica del agregado, W:
densidad del agua, y M: pesos unitarias
. . %∗ .577∗.998.6 .577∗.998 %37.75% AGREGADO
TIPO
GRUESO
FINO
% VACIO
PESO UNITARIO COMPACTADO
37.75%
PESO UNITARIO SUELTO
44.70%
PESO UNITARIO COMPACTADO
38.55%
PESO UNITARIO SUELTO
44.70%
TABLA 10. Porcentaje de vacíos
5. CONCLUSIONES Pese a la diferencia en tamaño del agregado fino y el agregado grueso sus masas unitarias no muestran gran desviación. Las condiciones de humedad en que se encuentre el agregado puede cambiar significativamente su peso y las propiedades de una mezcla 6.
BIBLIOGRAFIA
[1] agregados del concreto; http://www.monogr afias.com/trabajos55/agregados/agregados.sht ml, [citado 05 de febrero de 2015] [2]Densidad; http://es.wikipedia.org/wiki/ Densidad; [citado 05 de febrero de 2015] [3] NORMA TECNICA DE COLOMBIA;(NTC 176); método de ensayo para determinar la densidad y absorción del agregado grueso; primera actualización; ICONTEC; Bogotá D.C.; 2000]
