ENSAYO: PESO UNITARIO Y VACIOS DE AGREGADO FINO

INTRODUCCION

Las características físicas y mecánicas de los agregados tienen importancia en la trabajabilidad, consistencia, durabilidad y resistencia de concreto. El objetivo final del ingeniero proyectista es diseñar estructuras seguras, económicas y eficientes. Siendo el concreto un material de construcción de uso extenso debido a sus muchas características favorables, es muy importante que el ingeniero civil conozca las propiedades de sus componentes para producir un concreto de alta calidad para un determinado proyecto.

Este modo operativo esta basado en la Norma ASTM C29, el mismo que se ha adoptado, a nivel de implementación a las condiciones propias de nuestra realidad. Cabe indicar que este Modo Operativo esta sujeto a revisión y actualización continúa.

La forma y tamaño de las partículas son importantes en cualquier tipo de agregado. En nuestro laboratorio nos enfocaremos en esta última, teniendo como dato el peso especifico de los agregados. Las propiedades de los agregados influyen en las del concreto, tanto al estado fresco como al endurecido.

Para el procedimiento del ensayo del peso unitario suelto y compactado se realizo según como lo indica la norma del Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC) E-203 del año 2000 y la norma técnica peruana NTP.400.017.

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Determinar el peso unitario suelto o compactado para determinar la cantidad necesaria de agregado que puede ser acomodada en la mezcla de concreto.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar el porcentaje de vacíos que se encuentra en el agregado fino

MARCO TEORIO

EL PESO UNITARIO O PESO VOLUMÉTRICO UNITARIO

DEFINICIÓN

Es el peso del material seco que se necesita para llenar cierto recipiente de volumen unitario. El peso

unitario de los agregados está en función directa del tamaño, forma y distribución de las partículas, y

el grado de compactación (suelto o compactado).Se denomina peso volumétrico del agregado, al

peso que alcanza un determinado volumen unitario. Generalmente se expresa en kilos por metro

cúbico. Este valor es requerido cuando se trata de agregados ligeros o pesados y para convertir

cantidades en volumen y viceversa, cuando el agregado se maneja en volumen.

El Peso unitario o Peso volumétrico unitario del agregado fino, es el peso de la cantidad necesaria de

agregado que llena un recipiente de volumen conocido. Este valor es necesario para determinar la

cantidad de agregado que puede ser acomodado en una mezcla de concreto.

Físicamente es el volumen ocupado por el agregado y los vacíos entre sus partículas. Para agregados,

tanto finos como gruesos, o las combinaciones de éstos, los métodos para determinar los pesos

volumétricos describen tres formas de llenar el recipiente: varillado o picado, sacudido y vaciado con

cucharon. Los resultados dependen del procedimiento utilizado en el llenado, pues varían con la

compactación alcanzada. Al incluir los espacios entre partículas influye la forma de acomodo de

estos. Es un valor útil sobre todo para hacer las transformaciones de pesos a volúmenes y viceversa.

Por ejemplo para un agregado grueso pesos unitarios altos significan que quedan muy pocos huecos

por llenar con arena y cemento.

Peso unitario suelto:

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Es aquel donde las partículas de los agregados se acomodan conforme se deja caer libremente el

material desde cierta altura, originando a si muchos espacios vacios entre partícula y partícula.

B = (Peso de la arena (suelto) + molde) - Peso del molde

Volumen del molde

Peso unitario compactado:

Es aquel donde las partículas de los agregados se acomodan después de haber compactado el

material dentro el recipiente volumétrico, originando a si menos espacios vacios entre partícula y

partícula.

B = (Peso de la arena (compactado) + molde) - Peso del molde

Volumen del molde

Porcentaje de vacíos:

Es la medida de volumen expresado en porcentaje de los espacios entre las partículas de agregados,

depende del acomodo de las partículas por lo que su valor es relativo como en el caso del peso

unitario.

LOS AGREAGADO

Se define como agregado al conjunto de partículas inorgánicas de origen natural o artificial cuyas

dimensiones están comprendidas entre los límites fijados en la NTP 400.011.

Los agregados son la fase discontinua del concreto y son materiales que están embebidos en la pasta

y que ocupan aproximadamente el 75% del volumen de la unidad cúbica de concreto.

Tamaño Máximo

Corresponde al menor tamiz por el que pasa toda la muestra de agregado.

Tamaño Nominal Máximo

Corresponde al menor tamiz en el cual se produce el primer retenido.

CLASIFICACIÓN

Existen varias formas de clasificar a los agregados, algunas de las cuales son:

Por su naturaleza

Los agregados pueden ser naturales o artificiales, siendo los naturales de de mayor uso, además los

agregados utilizados en el concreto se pueden clasificar en: agregado grueso, fino y hormigón

(agregado global).

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a) El agregado fino, se define como aquel que pasa el tamiz 3/8” y queda retenido en la malla N°

200, el más usual es la arena producto resultante de la desintegración de las rocas.

b) El agregado grueso, es aquel que queda retenido en el tamiz N°4 y proviene de la

desintegración de las rocas; puede a su vez clasificarse en piedra chancada y grava.

c) El hormigón, es el material conformado por una mezcla de arena y grava este material

mezclado en proporciones arbitrarias se encuentra en forma natural en la corteza terrestre y

se emplea tal cual se extrae en la cantera.

Por su densidad

Se pueden clasificar en agregados de peso especifico normal comprendidos entre 2.50 a 2.75, ligeros

con pesos específicos menores a 2.5, y agregados pesados cuyos pesos específicos son mayores a

2.75.

Por el Origen, Forma y Textura Superficial

Por naturaleza los agregados tienen forma irregularmente geométrica compuestos aleatoriamente

por caras redondeadas y angularidades. En términos descriptivos la forma de los agregados puede

ser:

Angular : Cuyos bordes están bien definidos y formados por la intersección de sus caras

(planas) además de poca evidencia de desgaste en caras y bordes.

Sub angular: Evidencian algo de desgaste en caras y bordes, pero las caras están intactas.

Sub redondeada : Considerable desgaste en caras y bordes.

Redondeada: Bordes desgastados casi eliminados.

Muy Redondeada: Sin caras ni bordes

La textura superficial depende de la dureza, tamaño del grano y las características de la roca original.

La forma y la textura del material pueden influir altamente en la resistencia a la flexión del concreto

estas características se deben controlar obligatoriamente en los concretos de alta resistencia.

También se puede afirmar que la forma y textura de las arenas influyen en los requerimientos de

agua en el concreto.

Por el Tamaño del Agregado

Según su tamaño, los agregados para concreto son clasificados en:

Agregados finos (arenas) y

Agregados gruesos (piedras)

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FUNCIONES DEL AGREGADO

El agregado dentro del concreto cumple principalmente las siguientes funciones:

a) Como esqueleto o relleno adecuado para la pasta (cemento y agua), reduciendo el contenido

de pasta en el metro cúbico.

b) Proporciona una masa de partículas capaz de resistir las acciones mecánicas de desgaste o de

intemperismo, que puedan actuar sobre el concreto.

c) Reducir los cambios de volumen resultantes de los procesos de fraguado y endurecimiento,

de humedecimiento y secado o de calentamiento de la pasta.

AGREGADO FINOS

Son comúnmente identificados por un número denominado Módulo de finura, que en general es más

pequeño a medida que el agregado es más fino. La función de los agregados en el concreto es la de

crear un esqueleto rígido y estable lo que se logra uniéndolos con cemento y agua (pasta). Cuando el

concreto está fresco, la pasta también lubrica las partículas de agregado otorgándole cohesión y

trabajabilidad a la mezcla. Para cumplir satisfactoriamente con estas funciones la pasta debe cubrir

totalmente la superficie de los agregados. La textura del material, dice que tan lisa o rugosa es la

superficie del material es una característica ligada ala absorción pues agregados muy rugosos tienen

mayor absorción que los lisos además que producen concretos menos plásticos.

En la realización de nuestro ensayo trabajamos con agregado fino; por consiguiente consistirá en

arena natural, arena manufacturada, o una combinación de ambas; definiéndose como aquel

proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, el cual pasa por la malla de 3/8” y

cumple con los límites establecidos en las normas NTP 400.037 y ACTM C33.

NORMATIVIDAD

Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en este texto constituyen requisitos de esta Norma Técnica Peruana.

Normas Técnicas Peruanas NTP 339.047:1979 HORMIGÓN (CONCRETO). Definiciones y terminología relativas al

hormigón NTP 350.001: 1970 Tamices de ensayo NTP 400.010: 2000 AGREGADOS. Extracción y preparación de las muestras NTP 400.011: 1976 AGREGADOS. Definición y clasificación de agregados para uso en

morteros y concretos. NTP 400.018: 1977 AGREGADOS. Determinación del material que pasa el tamiz

normalizado 75 mm (No.200).

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NTP 400.037: 2000 AGREGADOS. Requisitos.NTP 400.017:1999 AGREGADOS. Método de ensayo para determinar el peso unitario del agregado

Normas Técnicas de Asociación

A.S.T.M. C 29/ C 29M –90 método de prueba estándar para unidad de peso y vacíos en agregados

ASTM C 670: 1996 Práctica estándar para la preparación de precisión y de sesgo las declaraciones de métodos de ensayo de materiales de construcción

ASTM C 702: 1998 Práctica estándar para reducir muestras de campo de tamaño total de la prueba

AASHTO T 27 Análisis de tamiz de agregados finos y gruesos. ASTM C 29/C 29M: 1991 AGREGADOS. Método de ensayo para determinar el peso unitario

del agregado MTC E 203 – 2000 Método de ensayo para determinar el peso unitario del agregado suelto

y compactado.

MATERIALES

Proctor Varilla de acero Malla N°4 Recipientes Regla metálica Agregado fino 9 Lt. Cucharon

PROCEDIMIENTO

a. PESO COMPACTADO

1. Primeramente se saca una cantidad de agregado fino, se procede a realizar el cuarteo.

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Figura N°1 Cuarteo de la muestra

2. Seguidamente a la muestra se le hace el secado, ya que se extrajo húmedo.

Figura N°2 Secado de la muestra

3. Se procede a tamizar con la malla N°4.

Figura N°4 Tamizado de la muestra seca4. Se toma el Proctor y se le empieza a llenar con la muestra ya tamizada, se toma la varilla y se

realza la compactación dando 25 golpes en las 3 capas.

Figura N°5 Compactación de la muestra

5. Se toma la regla y se quita con cuidado el resto de arena para que este al nivel del Proctor, seguidamente se limpia todo el material que no es usado.

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6. Finalmente se pesa la muestra. W compactado: 5872g

Figura N°7 Pesado de la muestra compactada

b. PESO SUELTO1. Como se usa la misma probeta, no se requiere hacer las medidas de la misma, por lo que en

este caso se iniciará echando la muestra lentamente hasta que vaya formando un cono.2. Se toma la varilla de acero y se golpea 25 veces, luego se limpia alrededor y se hecha al

recipiente.

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Figura N°8 Proceso de compactado suelto

3. Finalmente se enrasa la muestra con mucho cuidado y se procede a pesarlo. W suelto: 4824g

Figura N°8 pesado de la muestra compactada suelta

RESULTADOS

Calculamos el volumen del recipiente

VOL .=π d2h

VOL .=π (7.6 )2(17.81)

VOL .=3231.77cm3

Calculamos el Peso unitario compactado

B = (Peso de la arena (compactado) + molde) - Peso del molde

Volumen del molde

B=6528−6563231.77

B=1.82 g/cm3

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Calculamos el porcentaje de vacios del agregado fino compactado

% vacios=( A∗W )−BA∗W

A= Peso específico aparente según los procedimientos MTC E 205, 2.37g/cm3

B= Peso unitario de los agregados determinado por los procedimientos “a” y “b”

W= Peso unitario del agua 0.998 g/cm3

% vacios=(2.37∗0.998 )−1.82

2.37∗0.998

% vacios=0.23

Calculamos el Peso unitario suelto

B = (Peso de la arena (suelto) + molde) - Peso del molde

Volumen del molde

B=5480−6563231.77

B=1.49 g/cm3

Calculamos el porcentaje de vacios del agregado fino suelto

% vacios=( A∗W )−BA∗W

∗100%

% vacios=(2.37∗0.998 )−1.49

2.37∗0.998

% vacios=0.37

Resultados obtenidos

Para nuestro agregado grueso determinamos los siguientes resultados:

Peso unitario compactado = 1.82 gr/cm3 O 1820 kg/m3

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Peso unitario suelto = 1.49 gr/cm3 O 1490 kg/m3

Vacíos en estado compactado = 0.23 %

Vacíos en estado suelto = 0.37 %

Se ha trabajado con una densidad del agua potable de Arequipa = 0.998 gr/cm3 o 998 kg/m3

CONCLUSIONES

Se puede mencionar que el peso unitario es una propiedad física de gran importancia en la dosificación de los agregados.

Con la Norma MTC E 203 – 2000 nos permitió realizar el ensayo para determinar el peso unitario del agregado suelto y compactado.

BIBLIOGRAFIA

Materiales para el concreto, Ing. Enrique Rivva López.

Tópicos de tecnología del concreto, Ing. Enrique Pasquel Carbajal

Normas Técnicas Peruanas

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