METODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD Y ABSORSION DEL AGREGADO GRUESO Y FINO

DIEGO ACUÑA GOMEZ OSNEIDER ARROYO BURGOS

JULIAN MESA ROMERO

ING: YOHANA PEREZ PERTUZ

UNMIVERSIDAD DE SUCRE FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL SINCELEJO, SUCRE

2016 – 1

INTRODUCCIÓN

En el siguiente informe encontraremos las diferentes metodologías de cómo encontrar y calcular la absorción y densidad de tanto el agregado fino como el grueso, en el laboratorio se implementó técnicas de como calcular estas propiedades de los agregados, el cual es importante para el ingeniero saber cómo funciona sus agregados en una obra y saber manejar este tipo de información en el momento correcto de utilizarla.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Determinar la densidad y absorción del agregado fino y del agregado grueso.

OBJETIVO ESPECIFICO

Analizar el comportamiento del agregado fino y grueso

Calcular la densidad y absorción del agregado fino y grueso

Establecer las condiciones del agregado fino y grueso

MARCO TEORICO

La densidad es una propiedad física de los agregados y está definida por la

relación entre el peso y el volumen de una masa determinada, lo que significa que

depende directamente de las características del grano de agregado.

Como generalmente las partículas de agregado tienen poros tanto saturables

como no saturables, dependiendo de su permeabilidad interna pueden estar

vacíos, parcialmente saturados o totalmente llenos de agua se genera una serie

de estados de humedad a los que corresponde idéntico número de tipos de

densidad, descritos en las Normas Técnicas Colombianas 176 y 237; la que más

interesa en el campo de la tecnología del concreto y específicamente en el diseño

de mezclas es la densidad aparente que se define como la relación que existe

entre el peso del material y el volumen que ocupan las partículas de ese material

incluidos todos los poros (saturables y no saturables).

Este factor es importante para el diseño de mezclas porque con él se determina la

cantidad de agregado requerido para un volumen unitario de concreto, debido a

que los poros interiores de las partículas de agregado van a ocupar un volumen

dentro de la masa de concreto y además porque el agua se aloja dentro de los

poros saturables. El valor de la densidad de la roca madre varía entre 2.48 y 2.8

kg/cm³. El procedimiento para determinarla está se encuentra en la NTC 176 para

los agregados gruesos y la NTC 327 para los agregados finos.

Existen tres tipos de densidad las cuales están basadas en la relación entre la

masa (en el aire) y el volumen del material; a saber:

Densidad Nominal. Es 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 temperatura establecida.

Densidad Aparente. La relación entre la masa en el aire de un volumen dado de

agregado, incluyendo sus poros saturables y no saturables, (pero sin incluir los

vacíos entre las partículas) y la masa de un volumen igual de agua destilada libre

de gas a una temperatura establecida.

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,

(después de la inmersión en agua durante aproximadamente 24 horas), pero sin

incluir los vacíos entre las partículas, comparado con la masa de un volumen igual

de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida.

La densidad aparente es la característica usada generalmente para el cálculo del

volumen ocupado por el agregado en diferentes tipos de mezclas, incluyendo el

concreto de cemento Portland y otras mezclas que son proporcionadas o

analizadas sobre la base de un volumen absoluto. La densidad aparente es

también usada en el cálculo de los vacíos en el agregado en la NTC 1926. La

densidad aparente (SSS) se usa si el agregado está húmedo, es decir, si se ha

satisfecho su absorción. Inversamente, la densidad nominal (seco al horno) se usa

para cálculos cuando el agregado está seco o se asume que está seco. La

densidad nominal concierne a la densidad relativa del material sólido sin incluir los

poros saturables de las partículas constituyentes.

La absorción en los agregados, es 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 ± 5°C por suficiente tiempo para remover toda el agua no combinada.

La capacidad de absorción se determina por medio de los procedimientos

descritos en la Norma Técnica Colombiana 176, para agregados gruesos, y la

Norma Técnica Colombiana 237, para los agregados finos. Básicamente consiste

en sumergir la muestra durante 24 horas luego de lo cual se saca y se lleva a la

condición de densidad aparente (SSS); obtenida esta condición, se pesa e

inmediatamente se seca en un horno y la diferencia de pesos, expresado como un

porcentaje de peso de la muestra seca, es la capacidad de absorción.

MATERIALES PARA AGREGADO FINO

BALANZA

Un aparato sensible, fácil de leer, con precisión del 0.05 % de la masa de la

muestra en cualquier punto dentro del rango usado para este ensayo, o 0,5

gramos, cualquiera que sea mayor.

PICNÓMETRO

Un frasco u otro recipiente adecuado dentro del cual se pueda introducir

fácilmente la muestra de ensayo de agregado y en el cual el contenido volumétrico

pueda ser reproducido dentro de ± 0,1 cm3. El volumen del recipiente lleno hasta

la marca debe ser al menos 50 % mayor que el espacio requerido para acomodar

la muestra de ensayo. Un frasco volumétrico de 500 cm3 de capacidad es

satisfactorio para una muestra de ensayo de 500 gramos en la mayoría de

agregados finos.

MOLDE

Un molde metálico en forma de tronco cónico con diámetro interior en la parte

superior de 40 mm ± 3 mm y diámetro interior en la parte inferior de 90 mm ± 3

mm, y una altura de 75 mm ± 3 mm. El espesor mínimo del metal debe ser de 0,8

mm.

PISÓN

Un pisón metálico con masa de 340 g ± 15 g y con una superficie de

apisonamiento circular plana de 25 mm ± 3 mm de diámetro

MATERIALES PARA AGREGADO GRUESO

BALANZA

Un aparato sensible, fácil de leer, con precisión del 0.05 % de la masa de la

muestra en cualquier punto dentro del rango usado para este ensayo, o 0,5

gramos, cualquiera que sea mayor. La balanza debe estar equipada con un

aparato apropiado para suspender el recipiente de la muestra en el agua desde el

centro de la plataforma de la balanza.

RECIPIENTE DE LA MUESTRA

Una canasta de maya de alambre con abertura de 3,35 mm o más fina, o un balde

de aproximadamente igual ancho y altura, con una capacidad de 4 a 7 litros para

un tamaño máximo nominal del agregado de 37,5 mm o menos, y un recipiente

más grande según se requiera para ensayar agregados de tamaño mayor. El

recipiente debe ser construido de modo que no se atrape aire cuando se sumerja.

TANQUE DE AGUA

Un tanque de agua impermeable dentro del cual se pueda colocar el recipiente de

la muestra mientras se suspende por debajo de la balanza.

TAMICES

Un tamiz de 4.75 mm u otros tamaños según se requiera.

PROCEDIMIENTO PARA AGREGADO FINO

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA DE ENSAYO

Se obtiene aproximadamente 1 kilogramo de agregado fino de la muestra. Se seca

la muestra de ensayo en un recipiente adecuado hasta obtener una masa

constante a una temperatura de 110 oC ± 5 oC. Se deja enfriar hasta una

temperatura que permita su manipulación, se sumerge en agua durante 24 h ± 4h.

Se decanta el exceso de agua evitando la perdida de finos, se extiende la muestra

sobre una superficie plana no absorbente expuesta a una suave corriente de aire

tibio, y se revuelve con frecuencia Para asegurar un secado homogéneo.

ENSAYO DE CONO PARA LA HUMEDAD SUPERFICIAL

Se sostiene el molde firmemente sobre una superficie lisa no absorbente con el

diámetro superior hacia abajo. Se coloca una porción del agregado fino

parcialmente seco de manera suelta en el molde llenándolo hasta que se rebose y

acumulando material adicional por encima del borde superior del molde

sosteniéndolo con los dedos de la mano, en forma de copa. Se apisona

ligeramente el agregado fino dentro del molde con 25 caídas leves del pisón. Cada

caída debe comenzar aproximadamente 5 mm sobre la superficie superior del

agregado fino. Se permite que el pisón caiga libremente. Se ajusta la altura de

caída hasta la nueva elevación de la superficie después de cada apisonada,

distribuyéndolos sobre la superficie. Se remueve la arena suelta sobre la base y se

eleva el molde verticalmente. Si la humedad superficial esta todavía presente, el

agregado conservara la forma del molde. Cuando el agregado fino se asiente

levemente, ello indicara que ha alcanzado la condición superficialmente seca.

Si el primer ensayo con el cono indica la presencia de agua superficial en el

agregado fino, se debe continuar con el secado, mezclándolo constantemente y se

ensaya a intervalos frecuentes hasta que la prueba indique que la muestra ha

alcanzado la condición saturada y superficialmente seca.

Si la primera prueba de humedad superficial indica que no hay humedad presente

en la superficie, y esta se seca sobrepasando la condición saturada y

superficialmente seca se debe mezclar completamente el agregado fino con unos

pocos mililitros de agua y se deja la muestra en un recipiente cubierto por 30

minutos, posteriormente se continua el proceso de secado y ensayo de cono a

intervalos regulares para la obtención de la condición superficialmente seca.

PROCEDIMIENTO

Se llena el picnómetro parcialmente con agua inmediatamente se introduce dentro

del picnómetro 500 de agregado saturado y superficialmente seco y se llena con

agua adicional hasta aproximadamente el 90 % de la capacidad. Se gira, invierte y

agita el picnómetro para eliminar las burbujas de aire. Se determina la masa total

del picnómetro, con la muestra y el agua.

Se remueve el agregado fino del picnómetro, se seca hasta obtener masa

constante a una temperatura de 110 oC ± 5 oC, se enfría al aire a una temperatura

ambiente por 1 h ± 1/2 h y se determina su masa.

Se determina la masa del picnómetro lleno hasta su capacidad de calibración con

agua a 23 oC ± 2 oC.

PROCEDIMIENTO PARA AGREGADO GRUESO

Se seca la muestra de ensayo hasta obtener hasta obtener una masa constante a una temperatura de 110 oC ± 5oC, enfríela en el aire a temperatura ambiente durante 1 a 3 horas para las muestras de ensayo de tamaño máximo nominal de 37,5 mm, o más tiempo para muestras de tamaños mas grandes hasta que el agregado se haya enfriado hasta una temperatura que sea cómoda de manipular (aproximadamente 50 0C), subsecuentemente, se sumerge el agregado en agua a temperatura por un período de 24 h ± 4 h.

Se seca la muestra de ensayo hasta obtener hasta obtener una masa constante a una temperatura de 110 oC ± 5oC, enfríela en el aire a temperatura ambiente durante 1 a 3 horas para las muestras de ensayo de tamaño máximo nominal de 37,5 mm, o más tiempo para muestras de tamaños mas grandes hasta que el agregado se haya enfriado hasta una temperatura que sea cómoda de manipular (aproximadamente 50 0C), subsecuentemente, se sumerge el agregado en agua a temperatura por un período de 24 h ± 4 h.

Después de determinar la masa, se coloca inmediatamente la muestra de ensayo saturada y superficialmente seca en el recipiente de la muestra y se determina su masa en el agua a 23 0C ± 2 0C (Valor C). Se tiene cuidado de remover todo el aire atrapado antes de determinar la masa, sacudiendo el recipiente mientras está sumergido.

Se seca la muestra hasta obtener una masa constante a una temperatura 110 oC ± 5oC, se enfría a temperatura ambiente de 1 a 3 horas, o hasta que el agregado se haya enfriado hasta una temperatura que sea cómoda de manipular (aproximadamente 50 oC) y se determina su masa (Valor A).

CALCULOS Y RESULTADOS AGREGADO FINO

Tenemos que:

A = masa en el aire de la muestra de ensayo secada al horno = 228g B = masa del picnómetro lleno con agua = 1286.9g C = masa del picnómetro con la muestra y el agua hasta la marca de calibración = 1437.9g S = masa de la muestra saturada y superficialmente seca = 250g

DENSIDAD APARENTE (SATURADA Y SUPERFICIALMENTE SECA)

La densidad aparente (saturada y superficialmente seca) a 23 oC se determina a

partir de la siguiente expresión:

DENSIDAD NOMINAL La densidad nominal a 23 oC se determina a partir de la siguiente expresión:

ABSORCIÓN El porcentaje de absorción se determina a partir de la siguiente fórmula:

CALCULOS Y RESULTADOS AGREGADO GRUESO

Tenemos que:

A = masa en el aire de la muestra de ensayo secada al horno, (gramos) = 794 g B = masa en el aire de la muestra de ensayo saturada y superficialmente seca, (gramos) = 812.5 g C = masa en el agua la muestra de ensayo saturada, (gramos) = 456 g DENSIDAD APARENTE (SATURADA Y SUPERFICIALMENTE SECA) La densidad aparente (saturada y superficialmente seca) a 23 oC se determina a partir de la siguiente expresión:

DENSIDAD NOMINAL La densidad nominal a 23 oC se determina a partir de la siguiente expresión:

ABSORCIÓN El porcentaje de absorción se determina a partir de la siguiente fórmula:

ANALISIS DE RESULTADOS

La densidad aparente es la característica que se usa generalmente para calcular

el volumen ocupado por el agregado en varias mezclas que contienen agregados

incluyendo el concreto de cemento hidráulico, el concreto bituminoso, y otras

mezclas que son dosificadas o analizadas con base en el volumen absoluto. La

densidad aparente también se usa en el cálculo de vacíos del agregado en la NTC

92 y en la determinación de la humedad del agregado por desplazamiento en el

agua en la norma ASTM C 70. La densidad aparente determinada sobre la base

saturada y superficialmente seca se usa si el agregado está húmedo, es decir, si

se ha cumplido la absorción. Inversamente, la densidad aparente determinada

sobre la base de secado al horno se usa para los cálculos cuando el agregado

está seco o se asume seco. El ensayo practicado se determino que la densidad

aparente para el agregado fino estudiado fue de 2.5 y el del agregado grueso 2.27.

La densidad nominal se refiere al material sólido formado por las partículas

constituyentes sin incluir el espacio de los poros saturables. Este valor no se usa

ampliamente en la tecnología de agregados para construcción. El resultado que se

dio en el agregado fino estudiado fue de 2.95 y del agregado grueso 2.34.

Los valores de la absorción se usan para calcular el cambio en la masa de un

agregado debido al agua absorbida en los espacios de los poros saturables,

comparado con la condición seca, cuando se considera que el agregado ha estado

en contacto con el agua el tiempo suficiente para satisfacer la mayoría del

potencial de absorción. El estándar de laboratorio para la absorción es el que se

obtiene después de sumergir el agregado seco durante aproximadamente 24 h en

agua. Los agregados explotados por debajo del nivel freático pueden tener una

absorción mayor si no se permite su secado. Inversamente, algunos agregados

pueden contener una cantidad de humedad absorbida menor que la condición de

humedecimiento durante 24 h. Para un agregado que ha estado en contacto con

agua y que tiene humedad libre sobre las superficies de la partícula, el porcentaje

de humedad libre puede determinarse deduciendo la absorción del contenido de

humedad total determinado con la NTC 1776. El porcentaje de absorción del

agregado fino estudiado fue de 9.65% y del agregado grueso fue de 2.33%.

CONCLUSIÓN

En el informe presentado mostramos el debido procedimiento de como poder

encontrar las densidades y absorción de cada tipo de agregado como el fino y el

grueso, en este laboratorio se nos fomentó en seguir los pasos correctos para

tener un dato preciso y adecuado de esta información, que como se dijo es

importante para un ingeniero tener el debido uso y manipulación de este tipo de

información para tener el debido uso de información de sus agregados y tomar

decisiones correctas con respecto a ellos.

ANEXOS

HORNO DE SECADO PICNOMETRO CON AGUA

PICNOMETRO CON AGREGADO MASA DEL PICCNOMETRO

SECADO DEL AGREGADO FINO MOLDE

MASA DEL A. GRUESO EN H20 MASA DEL AGREGADO GR

MASA DEL AG. FINO SE APISONA EL AGREGADO

PICNOMETRO CON AGREGADO MOLDE Y PISON

BIBLIOGRAFIA

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA # 237. Método de Ensayo para Determinar la

Densidad y la Absorción del Agregado Fino.

NORMA TECNICA COLOMBIANA # 176. Método de ensayo para determinar la

densidad y la absorción del agregado grueso.

CONCRETO. Serie de Conocimientos Básicos. Revista N°1. ASOCRETO. Instituto

Colombiano de Productores de Cemento.