Practica “ARena”

Ing. Mario Enrique De Coss Gómez

Materia Materiales de Construcción

Alumna: Alejandra Gpe García Bocardo

Semestre 5 Grupo B

Índice

Pág.Introducción 2Objetivo 3Capítulo I “Marco teórico" 41.1 “La arena” 41.2 “Peso volumétrico” 41.3 “Granulometría” 51.4 “Densidad y absorción” 6Capitulo II “Desarrollo de prácticas” 72.1 “Peso Volumétrico” 72.1.1 Material y equipo 72.1.1.1 Desarrollo experimental de practica seco compactado 72.1.1.2 Desarrollo experimental de practica seco suelto 92.2 Granulometría 102.2.1 Material y equipo 102.2.2 Desarrollo experimental de Granulometría seco suelto 112.3 Densidad y absorción 132.3.2 Desarrollo experimental de absorción 132.3.3 Densidad 142.3.3.1 Material y equipo 162.3.3.2 Desarrollo experimental 16Capitulo III “ Resultados y cálculos” 183.1 Peso volumétrico 183.2 Granulometría 183.3 Densidad y absorción 19Conclusión 21

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Introducción

La arena es un material granular suelto que cubre las playas, ríos y desiertos del mundo.

Está compuesta de diferentes materiales que varían dependiendo de la ubicación, y puede

ser de una variedad de colores, normalmente blanca, negra, e incluso el verde o rosa.

La arena es uno de los materiales para construcción más utilizados en el mundo. Se le

emplea como componente para el hormigón y el cemento, así como para rellenar espacios,

como huecos en las paredes o en los entrepisos. Su extracción presenta pocas dificultades y

se le puede hallar en abundancia.

El resultado del hormigón, provocando que éste tenga menos dureza o que afecte el tiempo

de secado.

 

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Objetivo

Determinar el Peso Volumétrico, la granulometría, densidad y absorción, de la arena, mediante diferentes tipos de muestreo.

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Capítulo I

“Marco teórico”

1.1 La arena

Material granulado más o menos finamente, entre 2 y 1/8 mm, producido por el

desmenuzamiento de las rocas por la erosión del viento, el agua y el calor; normalmente

está compuesto en gran parte por sílice; Mineral molido reducido a polvo. La arena,

agregado fino o árido fino se refiere a la parte del árido o material cerámico inerte que

inerte que interviene en la composición del hormigón. 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.

1.2 Peso volumétrico de la arena

Los métodos estándar para determinar los pesos volumétricos de los agregados finos y gruesos sirven con fines de utilización en la dosificación de mezclas de concreto.

Peso volumétrico:

El peso Volumétrico es la relación entre el peso de un material y el volumen ocupado por el

mismo, expresado en Kg/m3, hay dos valores para esta relación, dependiendo del sistema de

acomodo que se haya dado al material inmediatamente después de la prueba, al

denominación que se le da a cada uno de ellos es peso volumétrico suelto y peso

volumétrico compactado, el uso de uno y otro depende de las condiciones de manejo a que

estén sujeto los materiales.

Seco y suelto:

El material por utilizar, se vacía lentamente dentro del recipiente indicado para esta prueba, procurando efectuar dicha operación con la ayuda de un cucharon; el cual se introducirá desde el principio hasta el fondo del recipiente para evitar posible caída del material, ya que esto originaría una cierta compactación que debe evitarse.

El recipiente se deberá mantener ligeramente inclinado para que a medida que se vaya llenando recupere su verticalidad.

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La caída máxima del material no deberá ser mayor de 5 cm. Una vez llenado el recipiente se enrasa y se obtiene su peso. Seco compactado: Este caso el recipiente deberá llenarse en 3 capas, las cuales se compactaran mediante el golpeo del mismo en diferentes posiciones, sobre una base firme que será cubierta con algún material suave para no dañar el fondo del recipiente. El golpeo se realiza alzando el recipiente a una altura aproximadamente 5 cm, desde donde se deja caer por su propio peso, alternando esa caída en 2 de sus bordes diametralmente opuestos.

Cada capa se compactará dejando caer el recipiente 25 veces cada lado hasta completar 50 golpes por capa.Al finalizar el compactado de las 3 capas, se deberá enrasar el recipiente y proceder a su pesado.

1.3 Granulometría de la arena

La granulometría es procedimiento manual o mecánico que se realiza con el material, para

cuantificar mediante su cribado en malla de diferentes aberturas, las cantidades en peso que

de cada tamaño constituyen el total. Dichas cantidades se acostumbran a expresar como por

cientos obtenidos por cada malla del total del material cribado. Los porcentajes se calculan

tanto parciales como acumulados, siendo los acumulados con los que se procede a trazar en

una gráfica de valores limites granulométricos la curva que adopta la granulometría del

material.

El agregado fino o arena, deberá consistir de material granular natural o artificialmente

elaborado o una combinación de ambos. Deberá cumplir con ciertos requisitos de tamaño

para las diferentes partículas que lo constituyen. Este requisito tiene fijado por las

especificaciones y de acuerdo con los de la A.S.T.M. son las siguientes:

A.S.T.M.

Tamaño de malla PORCENTAJES

(Nominal) Pasando Retenido

3/8’’ 100 0

No. 4 (4760 micras) 95 a 100 0 a 15

No. 8 (1238 micras) 80 a 100 0 a 20

No. 16 (1190 micras) 50 a 85 15 a 50

5

No. 30 (580 micras) 25 a 60 40 a 75

No. 50 (297 micras) 10 a 30 70 a 90

No. 100 (149 micras) 02 a 10 90 a 98

Los porcentajes mínimos pasando, mostrados en la tabla anterior. Para las mallas

No. 50 y 100 se pueden reducir a 5 y 0 respectivamente si los agregados finos se emplean

en concreto con aire incluido en poco más del 3%.

Se acostumbra a emplear la malla No. 200 además de las ya mencionadas en la tabla, para

cuantificar el contenido de polvo que pasa por esta última malla y que depositado en una

charola que se acopla a todas las demás mallas en la parte inferior se pesa al final de la

operación de cribado.

Módulo de finura:

El módulo de finura de un agregado pétreo es un índice aproximado que nos describe en forma rápida y breve, la proporción de finos o de gruesos que tienen las partículas del material ensayado.

El módulo de finura se obtiene sumando los porcentajes retenidos (acumulados) en las mallas No. 4 a las No. 100 y dividiendo el total entre 100 se ha visto que el módulo de finura para el paso de la arena debe quedar comprendido entre 2.3 y3.5 para ser adecuado como material fino por emplear en la elaboración del concreto según la naturaleza del agregado fino por emplear en la elaboración del concreto según la naturaleza del agregado fino, se tienen los siguientes límites de valores en sus módulos de finura.

Arena cuarzosa 2.5 a 3.5Arena fina 1.5 a 2.5

Arena muy fina 0.5 a 1.5

1.4Densidad y absorción de la arena Los agregados pétreos generalmente se almacenan en sitios próximos a las obras, en donde quedan a la intemperie y como es natural se encuentran expuestos a los cambios atmosféricos, por lo queAl presentarse una lluvia absorben agua hasta quedar totalmente sobresaturados. Como en dosificación de mezclas de concreto, el agua interviene directamente en la reacción química con el cemento, es importante conocer la humedad de los agregados pétreos para hacer ajustes en el agua de mezcla con la finalidad de que esta permanezca inalterable.Para realizar lo anterior presentaremos en forma gráfica los diferentes estados de

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humedad de los agregados pétreos, considerando que se tuviera un corte transversal de una piedra en forma esférica.

Capitulo II

“Desarrollo experimental de la práctica”

2.1 Peso Volumétrico

2.1.1 Material y equipo

Equipo:

Una balanza sensitiva al 0.05% del peso de la muestra empleada. Una varilla de acero de forma recta con un diámetro de 5/8’’ (1.6 cm), teniendo por

lo menos un extremo en forma de punta de bala con un largo total de 60 cm. Una serie de medidas o recipientes cilíndricos de metal inoxidable, fáciles de manejar

y con suficiente rigidez para evitar su deformación las cuales deberán cumplir con ciertos requisitos de dimensión.

Muestra:

Para iniciar la prueba se deberá someter la muestra a un secado previo, la cual se mezclara perfectamente antes de determinar su peso.

A continuación se describe cada uno de los procedimientos que se siguen para obtener los pesos volumétricos tanto de los agregados finos y gruesos.2.1.1.1 Desarrollo de la práctica para seco compactado

Procedimiento Evidencia fotográfica1) Barrer el área donde se llevara a

cabo el cuarteo para evitar que el muestreo se contamine.

Ilustración 1 Barrer el área para que la muestra no se contamine

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2. “Cuarteo” Se hace para que se obtenga un muestreo homogéneo. Para llevar a cabo el cuarteo se debe ir pasando la arena de un lado al otro, dejando caer la arena poco a poco intentando que esta caiga sobre un mismo punto e ir girando.

Ilustración 2 "Cuarteo"

3. Aplanar la zona (montículo de arena).

Ilustración 3"Montículo de arena"

4. Realizar el cuarteo

Ilustración 4 Cuarteo

5.- Para el peso volumétrico seco compactado se debe ir tomando de arena 2 lados (opuestos), se pone arena hasta 1/3 de la altura del recipiente y se le dan 25 golpes de cada lado opuesto diametralmente. Se repite hasta formar las 3 capas

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Ilustración 5 "Seco Compactado"

6. Con una regla enrazadora, se procede a enrazar el material y así quitar el exceso.

Ilustración 6 Enrazar

7.Pesar en la báscula análoga y tomar los datos

Ilustración 7 "Peso Volumétrico total en báscula análoga"

2.1.1.2 Desarrollo de la práctica para seco suelto

1. Para el peso volumétrico seco suelto, se toman los 2 lados opuestos restantes del cuarteo. Se va dejando caer la arena al recipiente con una caída no mayor a 5 cm.

Ilustración 8 Arena seco suelto

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2.Enrazar3. Pesar

Ilustración 9 Pesado de seco suelto

2.2 Desarrollo de la Granulometría de la arena

2.2.1Materia y equipo Una balanza sensitiva al 0.01% del peso de la muestra por ensayar. Un juego de mallas para arenas, que comprende también la del No. 200, una tapa y

una charola para recoger el polvo. Un cepillo de cerda para limpiar las mallas.

Muestras:

Las muestras de arena serán obtenidas mediante cuarteos sucesivos del volumen total. Se deberá secar a peso constante y deberá cumplir los pesos siguientes:

Material con por lo menos el 95% de partículas menores que la malla No. 10, 100 gr. Material con por lo menos el 90% de material más fino que la malla No. 4 y más del 5% mayor que la malla No. 20, 500 gr.

Preparación de la muestra:

Para secar la muestra se deberá emplear un horno a temperatura que no exceda de 110°C, se hará pasar la muestra por todas las mallas especificadas en el ensaye, efectuándose la operación de cribado manual por medio de un movimiento giratorio lateral de las mallas, acompañado de una acción de golpeo en la topa de la malla superior.

El cribado manual se emplea un tiempo aproximado de 15 minutos y en el mecánico con el aparato RO-TAP el tiempo deberá ser de 10 minutos. Una vez que se termine el tiempo de cribado, se van desacoplando cada una de la mallas y empezando por la del No. 4 se deposita su contenido sobre una hoja de papel para de ahí llevar el material al platillo de la balanza

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donde se vierte con cuidado procediéndose a su pesado.

Para lograr desprender las partículas adheridas a las mallas de tejido cerrado, se acostumbra a emplear una brocha de cerda dura y un punto fino. Las pesadas se deben iniciar con el material retenido en la malla No. 4 hasta llegar al material depositado en la charola que es el polvo. La aproximación en las pesadas debe ser hasta del 0.01 gr.

2.2.2 Desarrollo de la granulometría seco suelto

Procedimiento Evidencia fotográfica1) Para poder hacer la

granulometría es necesario tener hecho el análisis del peso volumétrico, ya que del material que usamos para el peso volumétrico seco suelto necesitamos 500 gr.

Ilustración 10 "Pesar 500 gr de arena seco suelto"

2) Procedemos al cribado, colocamos los 500 gramos dentro de la mallas que ya están previamente ensambladas una sobre otra ( teniendo hasta abajo una charola, después la No. 100, No. 50, No. 30, No. 16, No. 8, No. 4) al haber puesto el material en la malla tapamos para evitar pérdidas de material. Ilustración 11 "Cribado en las mallas"

3) Seguimos con el tamizado, que

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consiste en hacer movimientos circulares y así hacer que el material valla bajando por las mallas.

Ilustración 12 Tamizado

4) Se van quitando las mallas una por una (cuidado de no perder material) y el material que haya quedado en ellas se coloca en una hoja de papel y se procede a colocarlo en la bandeja de la báscula y pesar la cantidad de material que retuvo dicha malla.

Ilustración 13"Pesado de cada una de las mallas”

2.3 Desarrollo de la practica Densidad y Absorción de la arena 2.3.1 Material y equipoMétodo estándar para determinar la absorción del agregado fino (arena):

Equipo:

Una balanza sensitiva al 0.1 de gramos o menos, con una capacidad de 1kg.

Una serie de charolas para depositar las muestras de arena por ensayar

Un molde troncocónico de metal inoxidable o de latón con las siguientes dimensiones.

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Una cuchara pequeña de albañil

Un pisón de acero inoxidable con un peso de 336 gramos.

Ilustración 14"Molde troncocónico de metal inoxidable o de latón con sus respectivas especificaciones"

PROCEDIMIENTO DE ENSAYESe seleccionan una o varias muestras de la arena, mediante el método de cuarteos sucesivos y se someten a un secado en horno o estufa hasta tener un peso constante.

Se pesan 500gr. por cada muestra y se depositan en recipientes con agua, verificando que las cubra completamente.

Se dejan reposar las muestras 24 horas; manteniendo el agua a una temperatura constante de 23° +- 1.7°C

Pasando este tiempo se procede a secar separadamente cada muestra, para ponerlas en condición de saturadas interiormente de agua y con superficie seca. Para verificar la condición anterior se hace la siguiente operación.Una vez que se observa que el material empieza a perder su humedad superficial, se toma una parte de este y se deposita en el molde troncocónico hasta la mitad de su altura y se compacta 15 veces dejando caer el pisón por su propio peso cuidando que esté en contacto directo con la superficie del material.

Se llena el molde y se repite la operación de compactado. Se enraza cuidadosamente el molde y se retira hacia arriba. Si el material no ha perdido su humedad superficial mantendrá la forma del cono pero si la perdió se derramará con escurrimiento lento. Si por el contrario su secado fue excesivo se caerá rápido y será necesario aplicarle un poco de agua y repetir lo del cono.

Al tener el material en la condición deseada de saturado interiormente con superficie seca, se lleva la balanza y se determina el peso.

2.3.2Desarrollo experimental de absorción de la arena

Procedimiento Evidencia Fotográfica

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1)Se toma una muestra de arena, se satura y se deja reposar 24 hrs. Secar en una charola

Ilustración 15 Arena saturada

2) Llenar a la mitad el tronco-cónico y dejar caer el pisón por su propio peso 15 veces.

Ilustración 16 "Procedimiento de pisón"

3) Llenar completamente y dejar caer el pisón nuevamente 10 veces.

Ilustración 17 Llenado de cono, completamente

4) Enrasar, quitar el molde. (Observar; si la arena cae lentamente se llegó a la condición buscada, de lo contrario, si esta queda con la forma del cono, está muy húmeda y si cae rápido está demasiado seca.)

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Ilustración 18 "Observación de la arena"

5) Tomar 500 gr y colocarlo en el vaso.

6) Meter al horno hasta que tenga peso constante.

Ilustración 19 "Horno a 105°C"

2.3.3 Densidad de la arena2.3.3.1Material y equipo Equipo:

Además de los ya mencionados en la prueba de absorción, se requiere un frasco Chapman con una capacidad de 450 cm3 y calibrado a 0.15 mm a 20°C.Procedimiento de ensaye:

Con una muestra de aproximadamente 1000 gr de material fino en condiciones de saturado interiormente de agua y superficie seca, se separan 3 muestras de 300 gr cada una con el fin de hacer la prueba por triplicado y tener un valor promedio.

Una de las muestras se introduce cuidadosamente dentro del frasco de Chapman, tratando de evitar que en su descenso el material se pegue a las paredes de cristal del frasco.

Enseguida se añade agua hasta la mitad de la capacidad del frasco, y colocándolo sobre una superficie horizontal se inclina ligeramente y se rueda para extraer el aire atrapado entre las partículas de arena.

Cuando se observe que ya no suben burbujas de aire se deja reposar el frasco durante 1 hr.

Pasando este tiempo se llena con agua hasta la marca de 450 cm3 y se determina el peso total del frasco en una balanza con aproximación de 0.001 gr.

2.3.3.2 Desarrollo experimental de la práctica

Procedimiento Evidencia fotográfica

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Se agregan 300 gr de arena saturada interiormente con superficie seca (Obtenida anteriormente) al frasco Chapman.

Ilustración 20 Arena en el Frasco Chapman

Se le añaden 200 ml de agua.

Se rueda para sacar todas las burbujas de aire y cuando dejen de salir estas burbujas se deja reposar durante 1 hora. Llenar a los 450 ml.

Ilustración 21 "Eliminación de burbujas"

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Pesar.

Ilustración 22 "Pesado"

Capítulo 3“Resultados y cálculos”

3.1 Resultados obtenidos para el peso volumétrico 3.1.1 Peso Volumétrico seco compactado

Recipiente: Volumen: 2.665 lts= 0.002665 m3. Peso: 2.480 kg. Peso de arena: 4.620 kg

Seco compactado Peso (arena) + recipiente: 7.100 kg

3.1.2 Peso Volumétrico seco suelto

Seco suelto

Peso del recipiente: 2.480 kg

Peso (arena) + recipiente: 6.610 kg.

Peso (arena): 4.130 kg. 3.2 Granulometría de la arena

3.2.1 Resultados de la granulometría

MALLA NÚMERO

PESO RETENIDO EN GRAMOS

PORCIENTO DEL TOTAL

PORCIENTO EN ENTEROS

PORCIENTOS ENTEROS ACUMULATIVOS

4 17.8 3.56 4 4

17

8 67.8 13.56 14 1816 151 30.2 30 4830 156 31.2 31 7950 87 17.4 17 96

100 19.2 3.84 4 100200 0.8 0.16 0 0

CHAROLA 0.4 0.08 0 0 SUMA 500 100% 100%

3.2.1.1 Modulo de finura

Módulo de finura= PORCIENTOS ENTEROS ACUMULATIVOS

100 =

4+18+48+79+96+100100 = 3.45

Por tanto corresponde a Arena Cuarzosa

3.2.1.2 Curva de granulometría

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

2

4

6

8

10

12

Curva Granulometrica

Datos

1= Malla 4 2=Malla 8 3=Malla 16 4=Malla 30 5=Malla 50 6=Malla 100

3.3 Densidad y absorción

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3.3.1 Calculo de absorción de la arena

PA=500−499.2

499.2(100 )= .16%

3.3.2 Densidad

=300

450−((926.7 )−(296.2 )+(300 )) = 2.48 gr/cm3

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Conclusión

Las practicas realizadas en el laboratorio de mecánica de suelos en la facultad de ingeniería civil se llevan a cabo con el fin de conocer el peso volumétrico, granulometría, densidad y absorción tanto como de agregados finos es de gran utilidad llevar a cabo estas prácticas ya que al momento de hacer una mezcla es necesario conocer cuál será el material adecuado que utilizaremos.

Se pudo cuando se trata de un material bien graduado.

Lo que significa tener un material bien graduado es observar los tamaños, modelos de finura, el equipo adecuado entre otro. Si el material usado es todo del mismo tamaño estamos hablando de un material mal graduado, mientras que si encontramos diversos tamaños del material en la muestra hablamos de un material bien graduado.

Otra forma para identificar si es un material bien graduado es en una gráfica de límites en la granulometría de la arenas. (Grafica proporcionada por la A.S.T.M.), en la cual se grafican los porcientos acumulados obtenidos en la tabla de análisis granulométrico (posterior a la práctica de granulometría) en el eje y de la gráfica, y el número de malla en el eje x.

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Referencias bibliográficas

Apuntes de clase por el Ingeniero De Coss Gómez Enrique Mario Norma 33 “Granulometría de la arena” de la ASTM

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