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• César Augusto Mendoza Linares

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO

: TECNOLOGIA DEL CONCRETO.

DISEÑO DE MEZCLAS POR EL METODO DIN 1045

DOCENTE : Ing. JOSÉ LEZAMA LEIVA

ALUMNOS: HUATAY CASTREJON, JORGE. (A) CASTRO VILLANUEVA, MICHAEL . (A) ESAINE BARRANTES, PERLITA. (B) ARRIBASPLATA BECERRA, CÉSAR M. (B) DIAZ PALOMINO, VALENTÍN. (C) GONZALES GARCÍA, MANUEL S. (A) ARANA VIGO, CINTHYA. (B) CACHAY ALIAGA, ROBERTO (A)

AÑO

: TERCERO

CAJAMARCA, JULIO del 2000

INTRODUCCION

CEMENTO Se usará cemento portland, tipo l normal, de acuerdo a la calificación usada en U.S.A.; salvo en donde se especifique la adopción de otro tipo debido a consideración especial. En términos generales no deberá protegerse en bolsas o en silos en forma que no sea afectado por la humedad ya sea del medio o de cualquier agente externo. Se controlará la calidad del mismo, según la norma A.S.T.M. C-150 y enviarán muestras al laboratorio especializado a fin de que lo estipulado en las normas garantice la buena calidad en forma periódica.

AGUA El agua empleada será fresca y potable, libre de sustancias perjudiciales como aceite, ácidos, álcalis, sales, materiales orgánicos y otras sustancias que puedan perjudicar o alterar el comportamiento eficiente del concreto, acero y otros, tampoco deberá tener partículas de carbón, humus, ni fibras vegetales. Se podrá usar agua de pozo, siempre y cuando cumpla con las condiciones anteriormente mencionadas y que no contenga sales o sulfatos. Se podrá usar agua no potable cuando las probetas cubicas de mortero preparados con dicha agua, tengan por lo menos 90% de la resistencia a los 7 y 28 días de las preparadas con agua potable, normas A.S.T.M.

AGREGADOS Los agregados a usarse son : fino (arena), y grueso (piedra partida o canto rodado). Ambos deberán considerarse como ingredientes separados del cemento. Deben estar de acuerdo con las especificaciones para agregados según Norma A.S.T.M. C-33, se podrá usar otros agregados siempre y cuando se haya demostrado por medio de la practica o ensayos especiales, que produzcan concreto con resistencia y durabilidad adecuada.

El agregado fino (arena) deberá cumplir con lo siguiente:  Grano duro y resistente.  No contendrá un porcentaje con respecto al peso total de mas del 5% del material que pase por el tamiz #200 (serie U.S.) en caso contrario el exceso deberá ser eliminado mediante el lavado correspondiente.  El porcentaje total de arena en la mezcla puede variar entre 30% y 45% de tal manera que consiga la consistencia deseada del concreto. El criterio general para determinar la consistencia será el emplear concreto tan consistente como se pueda, sin que deje de ser fácilmente trabajable dentro de las condiciones llenado que se esta ejecutando.  La trabajabilidad del concreto es muy sensitiva a las cantidades de material que pasen por los tamices Nº 50 y Nº100, una deficiencia de estas medidas puede hacer que la mezcla necesite un exceso de agua y se produzca afloramiento y las partículas finas se separen y salgan a la superficie. No debe haber menos del 15% de agregado fino que pase por la malla Nº50, ni 5% que pase por la malla Nº100. La materia orgánica se controlara por el método A.S.T.M. C-40 y el fino por A.S.T.M. C-17. Los agregados gruesos piedra partida) deberán cumplir con lo siguiente:  El agregado grueso debe ser piedra partida o grava limpia, libre de partículas de arcilla plástica en su superficie y proveniente de rocas que no se encuentren en proceso de descomposición.  Se tomaran las correspondiente muestra para someter los agregados a los ensayos correspondiente de durabilidad ante el sulfato de sodio y sulfato de magnesio y ensayo de A.S.T.M. C-33.  El tamaño máximo de los agregados será de 1 ½ “ para el concreto armado.  En elementos de espesor reducido o cuando existe gran densidad de armadura se podrá disminuir el tamaño máximo de agregado, siempre que se obtenga gran trabajabilidad y se cumpla con el asentamiento requerido y que la resistencia del concreto que se obtenga, sea la indicada en el proyecto.  El tamaño máximo del agregado en general, tendrá una medida tal que no sea mayor que 1/5 de la medida mas pequeña entre las caras interiores de las formas dentro de las cuales se vaciara en concreto, ni mayor que 1/3 del peralte de losas o que los ¾ de espaciamiento mínimo libre entre barras individuales de refuerzo a paquetes de barras.  En columnas la dimensión máxima del agregado será limitada a lo expuesto anteriormente, pero no sera mayor que 2/3 de la mínima distancia entre barras.  Hormigón: Es una mezcla uniforme de agregado fino y agregado grueso. Deberá ser bien graduada entere la malla 100 y la malla 200 y limpio de materias orgánicas y otras materias perjudiciales.

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AGREGADOS CANTERA : RÍO MASHCÓN INTRODUCCIÓN.El ingeniero se interesa por el comportamiento de los suelos, como soporte de construcciones de ingeniería, o como material de construcción del cual por medios adecuados y normalizados se obtienen muestras representativas para luego analizarlas e identificarlas y determinar en conveniencia, ser utilizado como suelo de fundación o material de construcción, en los diferentes tipos de obra como: edificios, obras hidráulicas, vías de comunicación. En el presente trabajo el suelo lo estudiaremos como material de construcción para ser empleados en la elaboración de concreto. Los edificios, las viviendas familiares construidas de material noble, deben tener una estructura que cumpla ciertos requisitos y/o condiciones especiales para su funcionamiento, prestando seguridad y bienestar a sus ocupantes. UBICACIÓN.La cantera a ubicar está ubicad en el río del mismo nombre, a la altura del Jirón Danil Alcides Carrión, intersección con el río Mashcón (ver plano de ubicación). OBJETIVOS.Los objetivos que se persiguen con el presente trabajo de investigación son los siguientes:  Identificación y clasificación de los agregados de la cantera “Río Mashcón”, para su uso en el diseño de mezclas de concreto de diferentes resistencias.  Determinación de las propiedades físicas, mecánicas, químicas de los agregados.  Determinación del comportamiento mecánico elástico de los diferentes tipos de concreto, usando los agregados de la cantera en estudio.  Determinación de usos adecuados de estos tipos de concreto en el campo de la industria de la construcción. GEOLOGÍA.El cauce del río Mashcón está bordeado de terrazas pluviales y en ciertos lugares se observa estratificación homogénea y paralela, dicho materia constituyente de estas terrazas; se componen de arenas de grano fino y homogéneo con trazas de arcilla, oxidaciones de fierro y materia orgánica.

El lecho del Río Mashcón está constituido de material clástico (fluvial) aluvial de formación reciente o del cuaternario que constituye un gran depósito de material de diferente petrografía (rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas) y de diferentes y tamaños, muchos de estos clastos presentan resistencia a la meteorización; en cambio otros por la composición química de sus minerales, especialmente los que contienen fierro, se encuentran oxidados. Entre los tipos de rocas que van a dar origen a los agregados podemos enunciar: Rocas Igneas. Constituidas por granitos, basaltos y pórfidos; pues el granito es duro, fuerte y denso y constituye un excelente agregado, está compuesto de cuarzo, feldespato y hornblenda. Rocas Areniscas. Son aquellas compuestas de granos de cuarzo cementados con óxido de fierro hidratado o sílice amorfa. Rocas calizas. Se componen principalmente de carbonato de calcio, varían desde muy duras, cristalinas, hasta suaves. Arcillas Arenosas. Son agregados pobres, suaves, débiles, laminados y absorbentes. Rocas Metamórficas. Son variables, así tenemos los mármoles y cuarcita, esquistos y pizarra. Las arenas presentan granos heterogéneos en lo que respecta al tamaño y de acuerdo a su forma los granos son redondeados, más o menos redondeados y angulosos. Mieneralógicamente se hallan constituidas de cuarzo, feldespato, arcillas y óxidos de fierro. Las gravas están constituidas principalmente de calizas, areniscas, traquitas, andesitas y tufos volcánicos de textura porfídica. En cuanto al tamaño, los granos son completamente heterogéneos y su forma es poco ovoide. Perfiles Geológicos (estratigrafía). La estratigrafía del río Mashcón dentro del área en estudio está basada en la interpretación geológica y geomorfológica directa en el terreno, resultados de los registros de excavación y de los ensayos de laboratorio de mecánica de suelos. EXPLOTACIÓN DE LA CANTERA EN ESTUDIO. En la explotación de la cantera Río Mashcón, los agregados se pueden obtener en forma separada o conjunta, es decir mezclada, para ello deben

pasar por un proceso cuidadoso de extracción, desde la adecuada ubicación de los bancos de material, el tratamiento óptimo del cribado y carguío in situ, hasta su transporte a las obras de construcción. Para el cribado del agregado fino se utilizan mallas apropiadas de acero, adosadas consistentemente a un marco de madera, estas se las coloca en forma inclinada permitiendo un práctico tamizado. Nuestra cantera en estudio, se halla en poder del concesionario Sr. Garo Malaver Rabanal, el mismo que utiliza sus propias unidades para el acarreo del material hasta las construcciones donde es solicitado. Para la extracción y carga de las unidades de transporte, el trabajo se hace en forma manual usando picos y palas, en pocos caso la utilización de maquinaria. Se recomienda que antes de iniciar la explotación de los bancos de material, se debe efectuar la limpieza de la zona de trabajo pues las capas superficiales contienen materia orgánica y material afectado por el intemperismo, perjudiciales en la mezcla de concreto, a esta extracción de la capa superficial o cubierta de la cantera se le conoce con el nombre de DESBROCE. IDENTIFICACIÓN GEOLÓGICA. Las rocas son transportadas gracias a la energía de las aguas superficiales, ya que éstas realizan un trabajo que consiste en el transporte de rocas, sedimentos y materiales en solución. En las partes altas tiene una gran energía, es decir un agente erosivo, en cambio al llegar al valle de Cajamarca tiene una energía baja, es decir un agente de deposición, esto debido a su poca pendiente. Las rocas y finos que encontramos ya son producto de la erosión de las aguas. En el área en estudio se han identificado los siguientes depósitos cuaternarios. -

DEPÓSITOS ALUVIALES. Está constituido por la mezcla heterogénea de gránulos, gravas, cantos y bloques erráticos de formas sub redondeadas a redondeadas. El porcentaje de fragmentos es variable de un lugar a otro, así como su compactación como consecuencia de su origen y su modo de deposición.

-

DEPÓSITOS FLUVIALES. Se encuentran distribuidos en el cauce del río Mashcón, y están conformados por gravas y cantos rodados de naturaleza poli génica de formas sub redondeadas a redondeadas, conteniendo apreciable cantidad de arenas y pocos limos. El río divaga a lo ancho de estos depósitos dejando en épocas de estiaje terrazas de inundación que son utilizadas como áreas de explotación de agregados.

-

DEPÓSITOS TECNÓGENOS. Estos depósitos son acumulados por el hombre y están constituidos por depósitos de desechos y/o desmonte y se los localiza en las márgenes del río en las zonas cercanas a la ciudad.

PERFIL DEL AGREGADO (FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL) -

Forma.Los agregados de la cantera Río Mashcón, provienen de dos tipos de rocas, en su mayoría rocas ígneas, que son de forma sub- redondeada y redondeada, debido al transporte que han sufrido y rocas sedimentarias (areniscas), que son de forma angulos y sub angulos.

-

Textura.Las rocas ígneas, presentan una estructura porfídica granular y las rocas areniscas, son de textura equigranular

DESARROLLO DE LOS ENSAYOS AGREGADO FINO Se define como el material proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas , estos agregados deben pasar por el tamiz 3/8" ( 9.525 mm. ) y quedar retenidos en el N° 200. ( 0.074 mm. )

PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGREGADO FINO El agregado empleado en todas las pruebas de laboratorio fue extraído de la Cantera del río Mashcón, cuarteado para la muestra más representativa y posteriormente lavado para eliminar las impurezas y partículas menores que el tamiz Nº 200.

1. GRANULOMETRIA DE LA ARENA Representa la distribución de las partículas de la arena. En el análisis granulométrico se fracciona la muestra en elementos del mismo tamaño, según la abertura de los tamices utilizados. El RNC especifica la granulometría de la arena en concordancia con las normas del ASTM. La siguiente tabla nos proporciona los requisitos referidos a tamices normalizados según la serie de la “ Organización Internacional de Normalización ISO” : Malla 3/8” (9.5 mm) Nº 4 (4.75 mm) Nº 8 ( 2.36 mm) Nº 16 (1.18 mm) Nº 30 (600 micrones) Nº 50 (350 micrones) Nº 100 (150 micrones)

Porcentaje que Pasa 100 95 a 100 80 a 100 50 a 85 25 a 60 10 a 30 2 a 10

El agregado no deberá retener más del 45% en dos tamices consecutivos cualesquiera.

Metodología.1. Tomamos aproximadamente 1 Kg del material, previamente secado al horno. 2. Se tamizó la muestra por los tamices estándar ordenados en forma descendente de la 3/8” a la Nº 100 y debajo de ésta se colocó la cazoleta. 3. Se pesó cada porción retenida entre dos tamices y en la cazoleta.

Cálculos.ENSAYO N°: 01 MALLA:

Peso Seco Inicial: 1000 gr.

P. Ret. (gr.) % P.Reten. % Ret. Acum.

N°4 N°8 N°16 N°30 N°50 N°100 CAZOLETA

129 112 128 188 257 154 28

12.952 11.245 12.851 18.876 25.803 15.462 2.811

TOTAL

996

100.000

12.952 24.197 37.048 55.924 81.727 97.189 100.000

% Q' Pasa 87.048 75.803 62.952 44.076 18.273 2.811 0.000

GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO 100 90 80

% QUE PASA

70 60 50 40 30 20 10 0 0.1

1 DIÁMETRO (mm)

ENSAYO N°: 02

Peso Seco Inicial: 1000 gr.

10

MALLA: P. Ret. (gr.) % P.Reten. N°4 N°8 N°16 N°30 N°50 N°100 CAZOLETA

121 116 139 173 263 148 35

12.161 11.658 13.970 17.387 26.432 14.874 3.518

TOTAL

995

100.000

% Ret. Acum.

% Q' Pasa

12.161 23.819 37.789 55.176 81.608 96.482 100.000

87.839 76.181 62.211 44.824 18.392 3.518 0.000

GRANULOMETRIA AGREGADO FINO 100 90 80

% QUE PASA

70 60 50 40 30 20 10 0 0.1

1

10

DIÁMETRO (mm)

Interpretación de resultados. Como se puede observar en las gráficas una parte de la curva granulométrica del agregado fino se sale del huso granulométrico, además por ubicarse ésta bajo la envolvente significa que es una arena gruesa

2. MODULO DE FINURA. . Se define como un factor empírico que se obtiene por la suma de los % totales de la muestra de arena retenidos en los tamices especificados y dividiendo la suma entre 100, como lo muestra la siguiente expresión: M. F 

 % Re tenido Acumulado en tamices N  4,8,16,30,50,100 100

El Módulo de Finura representa un tamaño promedio ponderado de la muestra de arena pero no representa la distribución de las partículas

El módulo de finura del agregado fino para concreto no debe ser menor que 2.3 ni mayor que 3.1. Además no debe variar en 0.2 de la base del módulo, calculado en ensayos previos, para una determinada obra. Cálculos.Ensayo Nº 1 MF 

12 .952  24 .197  37 .048  55 .924  81 .727  97 .189 100

MF  3.09

Ensayo Nº 2 MF 

12 .161  23 .819  37 .789  55 .176  81 .608  96 .482 100

MF  3.07

Interpretación de resultados. Como el módulo de finura se encuentra dentro del rango de 2.3 a 3.1 cumple la especificación para preparar concreto

3. COEFICIENTES DE CURVATURA Y DE UNIFORMIDAD Coeficiente de Uniformidad.- Está dado por la relación entre el diámetro por el que pasa el 60% de la muestra entre el diámetro por el que pasa el 10%. Cu 

D60 D10

De acuerdo a este coeficiente podemos clasificar a los agregados de la siguiente manera: Cu = 5.2 ó más : agregado grueso. Cu = 4.2 : agregado medio. Cu = 2.2 : agregado fino. Se recomienda que el valor del Coeficiente de Uniformidad sea mayor que 4, sin embargo para obtener un buen concreto se deberá ser C u =3.2 Cálculos.Los valores de D60 y D10 se han obtenido del gráfico de la granulometría de los respectivos ensayos.

Ensayo Nº 1

1.05 0 .2 Cu  5.25 Cu 

Ensayo Nº 2

1.15 0 .2 Cu  5.75 Cu 

Coeficiente de Curvatura.- Está dado por la siguiente expresión:

D302 Cc  D60 * D10 Se recomienda que el Coeficiente de Curvatura sea mayor que 1. Cálculos.- Los valores de D60 y D10 ya se han obtenido y el valor de D30 se obtiene de las gráficas respectivas

Ensayo Nº 1

0.412 Cc  0.2 * 1.05 Cc  0.8

Ensayo Nº 2

0.432 Cc  0.2 * 1.15 Cc  0.8 Interpretación de resultados. De acuerdo al coeficiente de curvatura vemos que el material no es buena para el concreto ya que el valor es menor que 1; aunque es muy aproximado a uno ya que su valor es próximo a la unidad (0.8). Además por ser el coeficiente de uniformidad mayor que 5.2 se califica a la arena como gruesa.

4. PESO ESPECÍFICO DE MASA, APARENTE, SATURADO DE SUPERFICIE SECA Y ABSORCIÓN El peso Específico, llamado también densidad, es un indicador de calidad en cuento que los valores elevados corresponden a materiales de buen comportamiento mientras que el peso específico bajo generalmente corresponde a agregados absorbentes y débiles. 4.1 Peso Específico de Masa: Es la relación a una T° estable de la masa en el aire de un Volumen unitario de material permeable, incluyendo los poros permeables e impermeables del material a la masa en el aire de la misma densidad de un volumen igual de agua destilada libre de gas. Esta característica es muy importante para el diseño de mezcla. 4.2 Peso Específico Aparente: Es la relación a una T° estable de la masa en el aire de un Volumen unitario de material, a la masa en el aire de igual densidad de un volumen igual de agua destilada libre de gas. Si el material es un sólido el volumen es aquel de la porción impermeable. 4.3 Peso Específico de Masa Saturado Superficialmente Seco: Es lo mismo que el peso específico de masa, excepto que la masa incluye el agua en los poros permeables. 4.4 Absorción: Es la cantidad de agua absorbida por el agregado después de ser sumergido 24 horas en ésta. Se expresa como porcentaje del peso. Las características del agregado se determinan por las siguientes relaciones: Peso Específico de Masa: Pem 

Wo V  Va

Peso Específico Aparente: Pea 

Wo V  Va   PSSS  Wo 

Peso Específico Saturado de Superficie Seca: P PeSSS  SSS V  Va

Absorción :

Abs(%) 

PSSS  Wo * 100 Wo

Donde: Wo Va

:

Peso de la muestra Seca, en gr. : Peso o volumen de agua añadida a la muestra para completar el volumen de la probeta, expresado en gr 3 o en cm según el caso. V : Volumen de la probeta en cm 3 V= 500 cm3 PSSS : Peso Saturado de Superficie Seca PSSS = 500 gr Metodología: 1. Se sumerge en agua por 24 horas aproximadamente 1 kg de agregado. 2. Se extrae la muestra y se la extiende sobre una superficie no absorbente y que tenga circulación de aire, removiéndola constantemente para lograr un secado uniforme. 3. Llevamos la muestra al molde cónico repetidas veces consolidándolo con 25 golpes del pistón, hasta lograr que el cono de arena se deforme parcialmente cuando se levante el molde, es en este instante cuando se ha logrado la condición de saturado de superficie seca. 4. Pesamos la Fiola de 500 cm3 vacía (V). 5. Tomamos 500 gr de esta muestra (PSSS) introducimos a la fiola (que contiene un poco de agua) luego llenamos de agua hasta llegar cerca de la marca de los 500 cm3. 6. Se hace girar la fiola para eliminar las burbujas de aire. 7. Colocamos la fiola en baño María durante 1 hora luego de lo cual se añade el agua faltante para llegar a los 500 cm 3 (Va). 8. Pesamos la fiola que contiene la muestra saturada con el agua. 9. Extraemos cuidadosamente la muestra y la llevamos al horno a 110 ºC durante 24 horas 10. Pesamos la muestra seca (Wo) Resultados: Ensayo N° Wo =Peso en el aire de la muestra seca al horno (gr) V = Volumen del frasco (cm3) Va = Peso (gr) o Volumen del Agua añadida al frasco (cm3) Psss = Peso saturado de superficie seca (gr.) a. Peso Específico de Masa Pea = Wo / ( V - Va ) c. Peso Específico Aparente Pe = Wo / [( V - Va ) - ( PS - Wo)] d. Absorción Abs = [ ( Psss - Wo )*100] / Wo e. Peso específico saturado de superficie seca Pesss = Psss/(V-Va)

1

2

3

Promedio

488.200 489.000 487.850 500.000 500.000 500.000 305.600 307.200 303.900 500.000 500.000 500.000 2.511

2.536

2.488

2.51

2.674

2.690

2.652

2.67

2.417

2.249

2.491

2.39

2.572

2.593

2.550

2.57

Interpretación de Resultados. El resultado que se obtuvo en el ensayo nos indica que agregado en estudio no tiene la suficiente capacidad para absorber agua por lo que indica que es un material de río. Este resultado también nos indica que en el momento de realizar el proporcionamiento de la mezcla la cantidad de agua a utilizar, será casi la misma que fue hallada en el diseño del mortero, debido a su baja absorción la cual no afectará la relación agua / cemento.

5. PESO VOLUMETRICO O PESO UNITARIO Peso que alcanza un determinado volumen unitario (generalmente un pie3) Se expresa en kg/m3 y se usa el termino " peso volumétrico unitario ", porque se trata del volumen ocupado por el agregado y los huecos o vacíos . Se utiliza para convertir la proporción de los materiales de peso o volumen aparente. Este valor es requerido cuando se trata de agregados ligeros o pesados y en el caso de proporcionarse el concreto por volumen. El peso volumétrico varía de acuerdo a condiciones intrínsecas , como la fórmula granulométrica y tamaño máximo del agregado. Así mismo depende de factores externos como la relación del tamaño máximo con el volumen del recipiente. La consolidación impuesta, la forma de colocación la altura de vaseado, etc. En consecuencia para ser de utilidad, el ensayo debe señirse a la norma técnica. La masa unitaria del agregado se determina por tres métodos, que son utilizados según su tamaño nominal y son:  Método de Apisonado (igual o menor de 38 mm)  Método de Vibrado (entre 38 y 100 mm)  Vaciado con pala Debe tenerse presente que el peso volumétrico determinado en laboratorio no siempre corresponde al obtenido en obra por variar los parámetros externos citados. El ensayo se efectúa utilizando un cilindro de geometría normalizada y mediante un procedimiento de consolidación seleccionado de acuerdo al tamaño máximo del agregado. Las dimensiones del agregado debe cumplir la siguiente tabla

Tam. Máx Parti. (mm) 12.5 25 40 100

Volumen (dm3)

Diámetro (mm)

Altura (mm)

3 10 15 30

155 205 255 355

160 305 295 305

Procedimiento ( Vaceado con pala ). Se aplica a agregados de tamaño nominal menor de 100 mm. Se llena el recipiente por medio de una pala de tal manera que el agregado se descargue de una altura no mayor de 50 mm por encima del borde del recipiente hasta colmarlo. Se enrasa la superficie del agregado con al mano de modo que las partes salientes se compensen con las depresiones en relación al plano de enrase y se determina la masa en kg. del recipiente lleno .

Pu 

Wmolde arena  Wmoldevacio

d2 4

*h

Resultados de ensayo. PESO VOLUMÉTRICO Dimensiones del recipiente

Altura 11 cm.

Ensayo N° Peso del Recipiente(gr) Peso del Recipiente(gr) + mat (gr) Peso volumetrico (gr / cm3 )= Peso Volumetrico Promedio ( gr/cm3 ) =

Diametro 15 cm.

Volumen cm3 1943.86

1 2938 5945 1.55

2 2938 5936 1.54 1.54

Para obtener un valor más real del volumen del recipiente se lo puede calcular usando el peso o volumen del agua que ocupa en el recipiente Calibración del recipiente El recipiente se calibrará determinando con exactitud el peso del agua requerida para llenarlo a una temperatura de 16.7ºC. Para cualquier unidad el factor “f” se obtendrá dividiendo el peso unitario del agua a 16.7 ºC (1000 kg/m3) por el peso del agua a 16.7 ºC necesario para llenar el recipiente:

f 

1gr / cm 3 Wa (16.7C )

Luego el Peso Unitario se calcula usando la siguiente expresión Pu  (Wrecipiente arena  Wrecipiente ) * f

Peso volumétrico mediante el uso del factor Ensayo N° Peso del Recipiente(gr) Peso del Recipiente(gr) + mat (gr) Peso del reciiente + agua (gr) Factor ( f ) ( 1/cm3 ) Peso Volumetrico Promedio ( gr/cm3 ) =

1

2 2938

5945

5936 4887 0.00051 1.54

7.- CONTENIDO DE HUMEDAD La absorción y la humedad superficial de los agregados deben determinarse de tal manera que la proporción de agua en el concreto puedan controlarse y se puedan determinar los pesos corregidos de las muestras. El contenido de agua de un agregado en un momento dado se denomina contenido de humedad, cuando dicha cantidad se expresa como porcentaje de la muestra secada al horno se le denomina: porcentaje de humedad, pudiendo ser mayor o menor que el porcentaje de absorción, en la naturaleza a los agregados generalmente se los encuentra húmedos y varía con el estado del tiempo, razón por la cual se debe determinar el contenido de humedad en obra , para luego corregir las proporciones de mezclas en un concreto. El contenido de Humedad es una de las propiedades físicas del agregado, que no se encuentra limitada en especificaciones, sin embargo en los agregados finos el contenido de humedad puede llegar a representar un 8% o más. Metodología.1. Colocamos la muestra húmeda en un recipiente o tara para luego calcular su peso. (Peso de tara + Muestra Húmeda) 2. Secamos al horno la muestra durante 24 horas y a una temperatura constante. 3. Pesamos la muestra seca (Peso Tara + Muestra Seca) 4. Extraemos la muestra de la tara y la pesamos. (Peso de Tara) 5. Determinamos el contenido de Humedad mediante la siguiente fórmula:

W (%) 

( Peso muestra húmeda  tara)  ( Peso muestra sec a  tara) ( Peso tara  muestra sec a )  Peso Tara

Cálculos.-

Peso del Recipiente(gr) Peso de muestra humeda +tara (gr) Peso de muestra seca + tara (gr) Peso del Agua( gr ) = Peso de la muestra seca ( gr ) Contenido de humedad ( % ) Contenido de humedad promedio W ( % )

1 33 209 205.5 3.5 172.5 2.029

2 43.9 428.9 421.00 7.90 377.1 2.095 2.105

3 41.5 349.5 342.90 6.6 301.4 2.190

8. ABUNDAMIENTO DE LA ARENA: La arena aumenta de volúmen cuando el agregado fino esta húmedo y se mueve en una u otra forma. La humedad superficial mantiene separadas las partículas de arena produciendo un aumento de volúmen que se denomina “abundamiento”. Esto sucede cuando el contenido de humedad de la arena esta dentro de los valores de 4-6% dependiendo fundamentalmente de la granulometría y finura de la arena. Se sabe que las arenas finas abundan más que la gruesas para una humedad dada. Como la mayor parte de las arenas se entregan húmedas en obra pueden ocurrir grandes variaciones en las cantidades de la revoltura se hace por medio del volumen aparente. Esta es la razón por la cual se limita la dosificación por volúmen, y al realizarlo es preciso tener en cuenta en el ajuste permanente del proporcionamiento en volumen de obra. Metodología. 1. Vaciamos la muestra húmeda en un recipiente hasta colmarlo y enrasamos con una regla. 2. Añadimos agua con cuidado de no perder material (observar que la arena se va asentando), hasta que el agua ocupa todo el espacio libre dejado por la arena. 3. Medimos con una regla la altura que ocupa el agua. 4. Hallamos el porcentaje de abundamiento con la siguiente fórmula: Abundamiento(%) 

Volumen Inicial Arena * 100 Volumen Final Arena

Cálculos: Altura del recipiente (h): Diámetro del

18.3 17.8

cm cm

recipiente(D) 2 Volumen inicial de la arena: D /4*h Altura descendida Nuevo volumen ocupado por la arena Abundamiento

4578.76 4.3 3483.84 23.91

cm3 cm cm3 %

9.PARTÍCULAS MAS FINAS QUE EL TAMIZ # 200 El material más fino ( Arcillas y Limos ), se presenta recubriendo el agregado grueso mezclado con la arena, en el primer caso afecta la adherencia entre el agregado y la pasta de cemento y en el segundo caso incrementa los requerimientos de agua de mezcla. En principio un moderado porcentaje de finos puede favorecer la trabajabilidad, pero su incremento afecta la resistencia del concreto. La muestra de ensayo deberá tener el peso que corresponde a la siguiente tabla: Tamaño Nominal Máximo ( mm. ) 2.38 4.76 9.51 19 > 31.1

Peso mínimo ( gr. ) 100 500 2000 2500 5000

Metodología.1. Como el tamaño máximo Nominal del agregado es de 1” ( 19 mm), se colocó al horno 2 kg de agregado fino (Peso seco = Wo). 2. Lavamos la muestra y la pasamos a través del Tamiz Nº 200 para eliminar las partículas finas. 3. Secamos la muestra retenida en el tamiz y posteriormente la secamos ( Peso seco de la muestra después de lavada = W 1 ) 4. Determinamos el porcentaje de pérdida de masa de la muestra con la siguiente fórmula: F (%) 

Wo  W1 * 100 Wo

RESULTADOS DE % PARTÍCULAS MENORES QUE EL TAMIZ Nº 200

ENSAYO Nº Peso seco de la muestra original (gr) Peso seco de la muestra lavada seca (gr) Peso de material que pasa la malla 200 (gr) Porcentaje que pasa la malla 200 (%)

1

2

2000 1920 80 4

2000 1928 72 3.6

Promedio (%)

3.80

Interpretación de resultados. Este valor obtenido es relativamente bajo, lo cual nos informa que este material puede ser usado como se encuentra para la elaboración del concreto.

11. IMPUREZAS ORGÁNICAS El agregado fino puede estar eventualmente contaminado con materias orgánicas originadas por la descomposición de elementos vegetales y se advierten en forma de margas orgánicas. Estas impurezas pueden afectar las reacciones de hidratación, modificando el tiempo de fraguado o reduciendo la resistencia mecánica. El control inicial del agregado se realiza de manera cualitativa, mediante una prueba COLORIMËTRICA, aplicable especialmente a las arenas. El valor de este ensayo es indicar la presencia potencial de compuestos orgánicos nocivos, permitiendo así la ejecución de ensayos adicionales de mayor precisión.

Metodología: 1. Preparamos la muestra patrón disolviendo K2Cr2O7, grado reactivo en ácido sulfúrico concentrado, a razón de 0.25 gr por 100 cm 3 de ácido sulfúrico y dejamos reposar la mezcla por 24 horas (Se debe observar que toma un color anaranjado claro) . 2. Mezclamos 500 gr de agregado con una solución al 3% de hidróxido de Sodio en agua. 3. Comparamos la coloración de ambas muestras. Cuando el color del liquido de la muestra de ensayo es mas oscuro que el color de referencia se puede advertir la presencia de materia orgánica.

Resultados:

La muestra presenta un color amarillo tenue, mucho más claro que el color patrón, lo que significa la poca presencia de impurezas orgánicas (como se aprecia en la foto).

(FOTO)

12.PARTÍCULAS LIVIANAS O LIGERAS Algunos materiales de baja densidad, como el carbón, materiales fibrosos, y la madera, pueden afectar la durabilidad del concreto. Las normas establecen el máximo de partículas livianas permisibles, los mismos que son evaluados mediante separación por suspensión en liquido de alta densidad. Los compuestos de alta densidad son los siguientes:

REACTIVO

DENSIDAD

Tetra Bromo Etano Benceno

2.97 1.88

Bromo Formo Tetracloruro de Carbono Monobromobenceno

2.88 1.58 1.49

La muestra de ensayo varia según el tamaño máximo del agregado dentro de los siguientes rangos: TAMAÑO MAXIMO

PESO (gr.)

Arena 19.00 mm 38.10 mm 76.10 mm

200 3000 5000 10000

El procedimiento consiste básicamente en introducir la mezcla en un recipiente que contiene el liquido de ensayo en un volumen mínimo, por lo menos igual a tres veces el volumen absoluto del agregado, agitando luego y retirando las partículas que flotan. En el caso de la arena se realiza una operación de decantación (eliminar partículas extrañas de la arena); el resultado se expresa en porcentaje como el cociente del peso seco de las partículas decantadas y el peso de la muestra de ensayo.

13.PARTÍCULAS INESTABLES Algunos elementos que contaminan los agregados no mantienen su integridad o experimentan en contacto con el agua expansiones destructivas, tal es el caso de la pizarra y otras partículas de baja densidad. En otros casos, inclusiones blandas como el carbón, pueden hincharse y causar roturas en el concreto. La presencia de estas partículas se determinan por la pruebe de decantación del liquido denso. Las piritas de hierro presentan características expansivas al reaccionar con el aluminato tricalcico (C3A) del cemento, la mica puede alterarse en el proceso de hidratación del cemento, además de requerir un exceso de agua de mezcla.

14.TERRONES DE ARCILLA Y PARTÍCULAS DELEZNABLES Este tipo de inmersiones afectan la calidad del concreto. determinación de las partículas deleznables (desmenuzables).

La

La muestra se extiende en una placa delgada sobre el fondo del recipiente y se cubre con agua pura durante 24 horas. Las partículas que pueden desintegrarse con los dedos hasta reducirla a material fino, se clasifica como terrones de arcilla o partículas deleznables. La rotura de las partículas desintegrables debe efectuarse por compresión y deslizamiento entre los dedos pulgar e índice. Las

partículas no deben romperse con las uñas ni comprimirse contra superficies duras. Luego de que todas las partículas desintegrables se han roto la muestra se tamizara por vía húmeda. El tamaño de la muestra estará dado por la siguiente tabla: TAMAÑO DE LAS PARTICULAS

PESO (gr.)

# 4 (4.76 mm) a 3/8 “ (9.51 mm) 3/8 “ (9.51 mm) a ¾ “ (19.0 mm) ¾ “ (19.0 mm) a 1 ½ “ (38.1 mm) Mayor a 1 ½ “ (38.1 mm)

1000 2000 3000 5000

Finalmente los tamices que se usan para el lavado serán # 20, para el agregado fino; y el # 4 para el agregado grueso. El porcentaje de partículas deleznables es el cociente del peso de la muestra y el peso de las partículas deleznables tamizadas.

AGREGADO GRUESO Se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz ITINTEC 4.75 mm. (Nº 4 ) proveniente de la desintegración natural o mecánica de las rocas y que cumple con los límites establecidos en la Norma ITINTEC 400.037.

PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DEL AGREGADO GRUESO. 1. GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO. El estudio de la granulometría de la grava es muy importante porque nos permite ver el proporcionamiento de los agregados ya sean finos o gruesos para producir mezclas de la más alta compacidad y por ende más resistentes y económicas.

Tamaño máximo del agregado.Corresponde a la malla más pequeña por la que pasa el 100 % de la muestra al hacer el ensayo granulométrico. Se lo emplea para la selección del agregado grueso, según las condiciones Geométricas del encofrado y el refuerzo de los diferentes elementos estructurales . Tamaño máximo nominal.Corresponde a la abertura del tamiz más pequeño que produce el primer retenido; se lo utiliza como referencia de la granulometría

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS. El tamaño máximo del agregado grueso no deberá ser mayor de:  1/5 de la menor dimensión entre caras de encofrados  1/3 de la altura de las lozas  3/4 del espacio libre mínimo entre varillas individuales de refuerzo. Estas limitaciones pueden ser obviadas si a juicio de la inspección la trabajabilidad del concreto y los procedimientos de compactación son tales que el concreto sea colocado sin que se formen cangrejeras o vacíos. El tamaño máximo se usa para seleccionar el agregado según las condiciones de geometría del encofrado y el refuerzo de acero. Corresponde al tamiz mas pequeño que produce el primer retenido.

NORMA ASTM. Nº 56 PARA EL AGREGADO GRUESO

TAMIZ

% QUE PASA

1 1/2" ( 37.5 mm.) 1" ( 25.0 mm.) 3/4" ( 19.0 mm.) 1/2" ( 12.5 mm.) 3/8" ( 9.5 mm.)

100 90 a 100 40 a 85 10 a 40 0 a 15

Metodología.- La metodología para determinar la granulometría de lo agregados gruesos es muy similar a la adoptada para el agregado fino. 4. Tomamos aproximadamente 5 Kg del material, previamente lavado y secado al horno.

5. Se tamizó la muestra por los tamices estándar ordenados en forma descendente desde el tamiz de 1 1/2” ( el cual representa el tamaño máximo nominal de nuestra muestra ) hasta el tamiz de 3/8” y debajo de ésta se colocó la cazoleta. 6. Se pesó cada porción retenida entre dos tamices y en la cazoleta.

Cálculos.-

ENSAYO N°: 01 MALLA:

Peso Seco Inicial: 5000 gr.

P. Ret. (gr.) % P.Reten. % Ret. Acum. % Q' Pasa

1" 3/4" 1/2" 3/8" CAZOLETA

1640 1073 1567 716 2

32.81 21.47 31.35 14.33 0.04

TOTAL

4998

100.00

32.81 54.28 85.63 99.96 100

67.19 45.72 14.37 0.04 0.00

USO M ÁXIM O

GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO

ENSAYO HUSO M ÍNIM O

100 90 80

% QUE PASA

70 60 50 40 30 20 10 0 1

10

100

DIÁMETRO (m m )

ENSAYO N°: 02

Peso Seco Inicial: 3030 gr.

MALLA: P. Ret. (gr.) % P.Reten. % Ret. Acum. 1" 3/4" 1/2" 3/8" CAZOLETA

863 745 852 564 2

28.52 24.62 28.16 18.64 0.07

TOTAL

3026

100.00

28.52 53.14 81.30 99.93 100.00

% Q' Pasa 71.48 46.86 18.70 0.07 0.00

USO M ÁXIM O

GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO

ENSAYO USO M ÍNIM O

100 90 80

% QUE PASA

70 60 50 40 30 20 10 0 1

10

100

DIÁMETRO (mm)

2.-MÓDULO DE FINURA. Es un factor empírico obtenido de la suma, de los porcentajes retenidos acumulados de los tamices estándar divididos entre 100. El módulo de finura está en relación inversa tanto a las áreas superficiales, como al valor lubricante del agregado o por lo que la demanda de agua por áreas superficiales, será menor, mientras mayor sea el módulo de finura.

Especificaciones técnicas. En la dosificación de las mezclas de concreto, solamente se emplea el módulo de finura de agregado fino, por lo que las siguientes especificaciones técnicas, estarán referidas a dicho agregado: -

No debe ser menor de 2.3 ni mayor de 3.1. La variación del módulo de finura no debe exceder de 0.2 de la base del módulo para una determinada obra. Se estima que como agregados finos cuyo módulos varían entre 2.2 y 2.8 se obtiene un concreto de buena trabajabilidad, reducida segregación y aquellos que están comprendidos entre 2.8 y 3.2 son los más apropiados para producir concretos de alta resistencia.

Cálculos.Ensayo Nº 1:

M.F.=

Ret.Acum.( 3/4", 3/8",N° 4, 8, 16, 30, 50, 100) 100

M.F.=

45.72+0.04+600 100

M.F. =6.46

Ensayo Nº 2

M.F.=

Ret.Acum.( 3/4", 3/8",N° 4, 8, 16, 30, 50, 100) 100

M.F.=

46.86+0.07+600 100

M.F. =6.47

Interpretación de resultados. De acuerdo con la granulometría obtenida en el ensayo vemos que el agregado grueso en estudio si puede ser utilizado para la elaboración de concreto, ya que posee gran variedad en el tamaño de sus componentes, por lo tanto existirán menor cantidad de vacíos en la mezcla. Según el valor del módulo de finura indica que se trata de un agregado grueso bien gradado, por lo que tiene menor superficie específica ocasionando de esta manera que la cantidad de cemento que se va a utilizar en obra sea baja . El concreto elaborado con este agregado resultará más denso y menos permeable.

4. COEFICIENTES DE CURVATURA Y DE UNIFORMIDAD Coeficiente de Uniformidad.- Está dado por la relación entre el diámetro por el que pasa el 60% de la muestra entre el diámetro por el que pasa el 10%. Cu 

D60 D10

Cálculos.Los valores de D60 y D10 se han obtenido del gráfico de la granulometría de los respectivos ensayos. Ensayo Nº 1

21 10.4 Cu  2.02 Cu 

Ensayo Nº 2

21 10.3 Cu  2.03 Cu 

Coeficiente de Curvatura.- Está dado por la siguiente expresión:

D302 Cc  D60 * D10 Cálculos.- Los valores de D60 y D10 ya se han obtenido y el valor de D30 se obtiene de las gráficas respectivas

Ensayo Nº 1

10.7 2 Cc  21*10.4 Cc  0.52

Ensayo Nº 2

10.75 2 Cc  21*10.3 Cc  0.53

5. ENSAYO PARA LA OBTENCION DE PESO ESPECÍFICO DE MASA PESO ESPECÍFICO DE MASA SATURADO DE SUPERFICIE SECA, ABSORCIÓN Equipo:     

Balanza con sensibilidad de 1.0 y una capacidad 6 y 30 kg. Cesta de malla de alambre con abertura no mayor de 3mm Depósito adecuado para sumergir la cesta de alambre en agua Termómetro con aproximación de 0.5ºC Horno con temperatura de 110oC±5ºC.

Procedimiento: Luego de un lavado completo para eliminar el polvo y otra impurezas superficiales de las partículas, se seca la muestra hasta obtener pesos constantes a una temperatura de 110oC±5ºC, obtenidos los pesos respectivos procedemos a saturar la muestra durante un tiempo de 24 horas. La muestra de ensayo se forma con aproximadamente 5 000 gr del agregado por el método del cuarteo. Una vez que la muestra ha sido saturada saque la muestra del agua y hágalo rodar sobre un paño absorbente); se envuelve en una toalla eliminando las partículas visibles de agua de la superficie), hasta hacer desaparecer toda película de agua visible aunque la superficie de las partículas aun aparezca húmeda. Seque separadamente los fragmentos mas grandes. Tenga cuidado en evitar la evaporación durante la operación de secado de las superficie. Obtenga el peso de la muestra en la condición saturada superficie seca con aproximación de 1.5 gr. Después de pesar coloque de inmediato la muestra en condición s.s.s. en la cesta de alambre (la canasta puede tener un diámetro de 20 cm. y una altura de 20 cm.), y determine su peso en agua a temperatura de 20 a 25 ºC. Seque la muestra hasta un peso constante a una temperatura de 110ºC, déjela enfriar hasta temperatura ambiente, pésela. CÁLCULOS

Ensayo N° A =Peso en el aire de la muestra seca al horno (gr) B =Peso en el aire de la muestra saturada con superficie seca (gr). C = Peso en el agua de la muestra saturada (gr) a. Peso Específico de Masa Pe = A / ( A - C ) b. Peso Específico de Masa Saturada con Superficie Seca Pesss = B / ( B -C ) c. Peso Específico Aparente Pea = A / ( B - C ) d. Absorción Abs = [ (B - A )*100] / A

1 2 3 Promedio 4838.000 4942.700 4895.300 5026.000 5132.000 5086.000 2976.000 2966.000 2973.000 2.60

2.50

2.55

2.55

2.45

2.37

2.41

2.41

2.36

2.28

2.32

2.32

3.89

3.83

3.90

3.87

Interpretación de resultados: Para el peso específico de masa se encontró un valor de 2.55gr/cm 3 el cual se encuentra dentro del intervalo gr/cm3 , los cuales son valores para agregado de peso normal. Se sabe que el peso específico se usa para la determinación del volumen absoluto ocupado por el agregado , por lo que el valor obtenido en nuestro ensayo nos indica que existen menos cantidad de vacíos en la masa ocupada en el volumen respectivo. Ya que el peso específico de masa es inversamente proporcional al volumen absoluto del agregado El resultado que se obtuvo en el ensayo nos indica que agregado en estudio no tiene la suficiente capacidad para absorber agua por lo que indica que es un material de río. Este resultado también nos indica que en el momento de realizar el proporcionamiento de la mezcla la cantidad de agua a utilizar, será casi la misma que fue hallada en el diseño del mortero, debido a su baja absorción la cual no afectará la relación agua / cemento

6.- PESO UNITARIO SUELTO Se denomina peso volumétrico del agregado al peso que alcanza un determinado volumen unitario. Generalmete se expresa en Kg/m3 . este valor es requerido cuando se trata de agregados ligeros o pesados y en el caso de proporcionarse el concreto por volumen Cálculos.

PESO VOLUMÉTRICO Dimensiones del recipiente

Ensayo N° Peso del Recipiente(gr) Peso del Recipiente(gr) + mat (gr) Peso volumetrico (gr / cm3 ) Peso Volumetrico Promedio ( gr/cm3 )

Altura 30 cm.

Diametro 20 cm.

Volumen cm3 9424.78

1 2938 17015 1.49

2 2938 16995 1.49 1.49

Peso volumétrico mediante el uso del factor Ensayo N° Peso del Recipiente(gr) Peso del Recipiente(gr) + mat (gr) Peso del reciiente + agua (gr) Factor ( f ) ( 1/cm3 )

1

2 2938

17015

16995 12048 0.00011

Peso Volumetrico Promedio ( gr/cm3 )

7

1.55

1.54

PESO UNITARIO COMPACTADO O VARILLADO Se emplea en agregados de tamaño nominal menores o iguales a 38 mm. El agregado se coloca en el recipiente correspondiente a tres capas de igual volumen hasta colmarlo. Cada una de las capas se empareja con la mano y se apisona con 25 golpes utilizando una varilla de acero liso de 5/8 de diámetro y de 60 cm de longitud, con un extremo redondeado (esfera). Al apisonar se aplica la fuerza necesaria para que la varilla atraviese solamente la capa respectiva. Una vez colmado el recipiente se enrasa la superficie usando la varilla como regla y se determina la masa del recipiente lleno (wn). Calibración del Recipiente: El recipiente se calibrará determinando con exactitud el peso del agua requerida para llenarlo a una temperatura de 16.7ºC. Para cualquier unidad el factor “f” se obtendrá dividiendo el peso unitario del agua a 16.7 ºC (1000 kg/m3) por el peso del agua a 16.7 ºC necesario para llenar el recipiente: f 

1000kg Wa (16.7 C )

PESO VARRILLADO O COMPACTADO Dimensiones del Recipiente: Altura (cm): Diámetro(cm) Volum(cm3) ENSAYO N° Peso del Recipiente (gr) Peso del Recip. + muestra (gr) Peso Compactado (gr/cm3) Peso Compactado promedio (gr/cm3)

30 20 9424.78 1

2

2632 2632 18226.11 18098.0286 1.655 1.641 1.648

Peso varrillado usando el factor Ensayo N° Peso del Recipiente(gr) Peso del Recipiente(gr) + mat (gr) Peso del reciiente + agua (gr) Factor ( f ) ( 1/cm3 ) Peso Compactado ( gr/cm3 ) = Peso Compactado Promedio ( gr/cm3 ) =

1

2

2632 18226.11 18098.03 12048 0.00011 1.66 1.64 1.65

Interpretación de resultados. El resultado de este análisis es importante obtenerlo ya que de el depende la cantidad en volumen a utilizar en obra , para el proporcionamiento de la mezcla. 7.- CONTENIDO DE HUMEDAD.Es la cantidad de agua que contiene el agregado en un momento dado. Cuando dicha cantidad se expresa como porcentaje de la muestra seca ( en estufa, se le denomina porcentaje de humedad, pudiendo ser mayor o menor que el porcentaje de absorción. Los agregado generalmente se los encuentra, y varían con el estado del tiempo, razón por el cual se debe determinar frecuentemente el contenido de humedad, para luego corregir las proporciones de una mezcla. Cálculos.Ensayo N° Peso del Recipiente(gr) Peso de muestra húmeda + recipt (gr) Peso de muestra seca + recipt (gr) Peso del Agua( gr ) = Peso de la muestra seca ( gr ) Contenido de humedad ( % ) Contenido de humedad promedio ( % )

1 90.1 907 889.7 17.3 799.6 2.164

2 45.1 419.1 411.70 7.40 366.6 2.019 2.092

3 44.6 400.6 393.30 7.30 348.7 2.093

8.- ABRASIÓN : Resistencia y durabilidad de los agregados. La Resistencia Mecánica: Por su propia naturaleza la resistencia del concreto no puede ser mayor que la de sus agregados. Sin embargo la resistencia a la compresión de los concretos convencionales dista mucho de la que corresponde a la mayoría de las rocas empleadas como agregado, las mismas que se encuentran por encima de 1000 kg/cm 2. Por esta razón no se ha profundizado al análisis de la influencia del agregado en la resistencia. Lo expresado anteriormente es de fácil comprobación si observamos la fractura de los especímenes de concreto sometidos a ensayos de compresión. En ellos se observa la ruptura de modo visible en el mortero o en la zona de adherencia con el agregado grueso y por excepción en los agregado descompuestos o alterados. Pocas veces se determina la resistencia de compresión de los agregados, en estos casos se evalúa únicamente la resistencia a compresión de la roca en probetas talladas para la prueba. Los resultados obtenidos no son indicativos, por la influencia intrínseca de los posibles planos débiles de la roca y lo incierto de extrapolar valores a las partículas fragmentadas. Método de Ensayo:

Existen métodos de ensayo y corresponde a de agregados gruesos mayores que la malla de ¾ ” que comprenden tamaños hasta 3”, para carreteras y para agregados menores a la 1 ½ “ El ensayo se realiza en la máquina de los “Los Angeles” y consiste en colocar una muestra de agregado grueso con granulometría especificada en un cilindro rotatorio horizontal con dimensiones normalizadas, conjuntamente con un número de bolas de acero (carga abrasiva) aplicando al tambor un número de vueltas. El porcentaje del material fragmentado constituye un indicador de calidad. Los resultados han evidenciado correlación con el comportamiento del concreto en pavimentos. Por otra parte se estima como un indicador de la calidad del agregado. En muchos casos también se considera análisis de abrasión para las arenas. La muestra de ensayo debe corresponder a las gradaciones establecidas en la siguiente tabla: Tamiz Pasa 1½” 1“ ¾“ ½“ 3/8” 1/4” Nº 4 Total

Gradación Retenida 1“ ¾“ ½“ 3/8” 1/4” Nº 4 Nº 8

A 1250±25 1250±25 1250±10 1250±10

B

C

D

2500±10 2500±10 2500±10 2500±10 5000±10 5000±10 5000±10 5000±10

5000±10 Carga Abrasiva: Gradación # Esferas A 12 B 11 C 8 D 6

Peso Carga 5000±50 4584±50 3330±20 2500±15

de

La carga abrasiva consiste en esferas de acer de aproximadamente 7/8 “ de diámetro aproximado de 4.7 cm, y cada una con un peso de 390 y 445 gr. La muestra conjuntamente con la carga abrasiva se coloca en la máquina de Los Angeles y se la hace rotar durante 500 revoluciones a razón de 33 r.p.m., en el caso del agregado mas pequeño y a 1000 revoluciones en el otro caso. Cumplido el n mero de revoluciones prescritas se descarga el material y se hace una separación preliminar de la muestra en un tamiz cuya abertura sea mayor al #12; luego se cierne la porción mas fina en el tamiz #12; se toma el material mas grueso que el #12 para evitar que el porcentaje de desgaste resulte aproximadamente

0.2% del valor real luego se seca a una temperatura de 105ºC hasta peso constante y se pesa con aproximación de 1gr. El porcentaje de desgaste esta dado por:

De (%)  Donde:

Wo  Wf Wo

* 100

De : Desgaste expresado en porcentaje . W o : Peso original de la muestra en gr. W f : Peso final de la muestra retenida y lavada en la malla #12.

Para realizar al presente ensayo hemos tomado la gradación A ENSAYO DE ABRASION Tamiz

Peso Inicial (gr) 1243 1254 1250 1251 4998

1" a 11/2" 1" a 3/4" 3/4" a 1/2" 3/8" a 1/2" Total

Abrasión (%) =

Peso retenido en tamiz N° 12 =3388 ( Peso Inicial - Peso final )*100 Peso Inicial

Abrasión (%) =( 4998 - 3388 ) * 100 4998 Abrasión (%) =32.213

Interpretación de resultados Puesto que el material utilizado en el ensayo ha sido extraído de una cantera de río, se sabe que ya naturalmente ha sido expuesto a esta prueba, por lo que el resultado obtenido ( De = 32.213% ) es relativamente alto y adecuado para la elaboración de concreto.

SUSTANCIAS PERJUDICIALES EN EL AGREGADO :

SUSTANCIA PERJUDICIAL Impurezas orgánicas

EFECTO SOBRE EL ESPECIFICACION CONCRETO TECNICA Afectan el fraguado y A.S.T.M. C 40-087 endurecimiento y pueden ITINTEC 400.013 producir deterioro Material mas fino que #200 Afectan la adherencia y A.S.T.M. C 117 aumentan la cantidad de ITINTEC 400.018 agua necesaria. Carbón de piedra, licnito y otros materiales ligeros Partículas blandas Partículas frágiles

Afectan la durabilidad y pueden producir manchas y reventones Afectan la durabilidad Afectan la manejabilidad y pueden producir deterioro

A.S.T.M. C 123

A.S.T.M. C 235 ITINTEC 400.05 A.S.T.M. C 142 ITINTEC 400.023

9. SANIDAD Se define como la capacidad de los agregados para resistir variaciones excesivas de volumen debido a las condiciones físicas cambiantes. Estas variaciones de volumen es debido a tres efectos:  Congelamiento y deshielo  Variaciones extremas de temperatura  Humedecimiento y secados sucesivos Si dichos cambios causan deterioro en el concreto se dice que el agregado es inestable, cuando esto sucede los daños pueden variar desde descascaramiento hasta desintegraciones a profundidades considerables.

La sanidad de los agregados se determina a través del ensayo de la disgregabilidad del agregado en soluciones saturadas de sulfato de sodio, o magnesio, y en función inversa de la pérdida en peso. Una característica importante del concreto que va a quedar expuesto a la intemperie es la resistencia a la congelación y deshielo de un agregado, esta relacionado a su porosidad, absorción y estructura porosa. Por ejemplo, si una partícula de agregado absorbe demasiada agua, el espacio en los poros no será suficiente para dar cabida a la dilatación del agua que ocurre durante la congelación. Cualquiera que sea la rapidez del congelamiento puede haber un tamaño critico de partículas arriba del cual esta falla si esta completamente saturada. El tamaño critico depende de la porosidad, permeabilidad y la resistencia a la tensión de la partícula. En los agregados de grano fino de baja permeabilidad, el tamaño critico de las partículas puede quedar comprendido en el intervalo de tamaños normales del agregado. Es mayor para los materiales de grano grueso, o en aquellos donde el sistema capilar esta interrumpido por numerosos macroporos (huecos que son demasiado grandes para sostener la humedad o el efecto capilar). En estos materiales, el tamaño critico en la partícula puede ser demasiado grande para que sea de consecuencias, ante la absorción sea muy elevada. Si en los agregados potencialmente vulnerables están secos, cuando se usan o son usados en concreto sometidos a secados periódicos al encontrarse ya en servicio es posible que nunca vayan a estar suficientemente saturadas para producir fallas. Existen varios métodos para determinar la sanidad de los agregados: 1.- Muestras de concreto sometido a congelamiento y deshielo. ASTM C 290 - C 292 Las especificaciones para determinar la resistencia al intemperismo, mediante la prueba de sulfato de sodio o magnesio, esta normado por ASTM C 88, ITINTEC 400.016 (inalterabilidad para el sulfato de sodio o magnesio). Esta prueba consiste básicamente en varios ciclos de inmersión de una muestra de agregado previamente lavado en una solución de sulfato de sodio o magnesio (para crear presiones por la formación de cristales, semejantes a los producidos por la congelación del agua), secado al horno, la muestra y determinación en porcentaje la perdida de peso. Antes de sumergir la muestra en la solución de sulfatos debe de lavarse y secarse, a peso constante; enseguida sumergir la muestra en la solución de sulfato de sodio o magnesio durante 17±1 hora, tratando que el nivel de la saturación se halle al menos 1.5 cm del nivel de los agregados. Cubrir los envases para reducir la evaporación y adición de sustancias extrañas.

Durante el periodo de inmersión la muestra se debe mantener a una temperatura de 21±1 ºC. Transcurrido el tiempo de inmersión saque la muestra de la solución , déjela escurrir durante 15±5 minutos y colóquela en una estufa y seque la muestra a peso constante, controlada con pesas a intervalos no menores de 4 horas ni mayores de 18 horas, dejándola enfriar previamente a temperatura ambiente. Sumérjala otra vez en la solución preparada iniciando de esta manera un nuevo ciclo. El proceso alternado de inmersión se repite hasta obtener cinco ciclos consecutivos, aclarando que cada ciclo consta de un periodo de inmersión y otro de secado. La cantidad de sulfato de sodio no debe ser menor de 350 gr. de sal anhidra (Na2SO4) o 750 gr. de sal decahidratada (Na2SO4 . 10 H2O) por litro de agua. En el caso de sulfato de magnesio se debe usar 700 gr. de sal anhidra (Na2SO4), o 1 400 gr. de sal heptahidratada (Na 2SO4 . 7 H2O) por litro de agua. Se remueve la mezcla por completo durante la adición de la sal y se agita la solución a intervalos frecuente hasta su uso. Enfríe la solución hasta una temperatura de 21±1 ºC, manteniéndola por lo menos durante 48 horas antes de ser usada. El agua utilizada para disolver los sulfatos debe estar a una temperatura de 25 a 30 ºC. El ensayo se hace por separado (fino - grueso).



ESPECIFICACIONES TÉCNICAS:

El agregado fino sometido a cinco ciclos del ensayo de disgregabilidad tendrá una perdida no mayor del 10% cuando se use sulfato de sodio o de 15% cuando se use el sulfato de magnesio. El agregado sometido a cinco ciclos del ensayo de disgregabilidad tendrá una perdida en peso no mayor de 12% cuando se usa sulfato de sodio, o 18% cuando se usa sulfato de magnesio. Sin embargo los agregados que no cumplen con las especificaciones anteriores, pueden aceptarse siempre que un concreto echo con agregados similares haya dado un servicio satisfactorio bajo condiciones análogas.

CONCLUSIONES GENERALES

Las conclusiones específicas de cada material, están detalladas al final de cada prueba, además se adjunta su interpretación respectiva de cada ensayo.  Como el módulo de finura del agregado fino se encuentra entre 2.8 y 3.2, es favorable para la elaboración de concretos de alta resistencia, sin embargo se ven desfavorecidas las propiedades de trabajabilidad y segregación  Del ensayo de granulometría y los indicadores de módulo de finura y coeficiente de uniformidad se concluye que la arena en estudio es gruesa, estas arenas son apropiadas para concretos ricos consolidados mecánicamente y producen las mejores resistencias. No es aconsejable incrementar su participación en la mezcla, para corregir la carencia de finos, pues no llega a subsistir la deficiencia e introduce el riesgo de segregación.  Gracias al desarrollo de este tipo de ensayos, nos ayuda a comprender e interpretar mejor el significado e importancia de los componentes utilizados en la elaboración de concreto.  Según el ensayo de abrasión, el agregado grueso, está dentro de lo permitido, ya que no supera el 50% de desgaste y llega al 32.213%.  De acuerdo a los estudios realizados en la presente práctica, llegamos a la conclusión general, que los agregados, tanto fino como grueso cumplen los requisitos para la elaboración de concreto.  Gracias al desarrollo de este tipo de ensayos, se logra comprender e interpretar mejor el significado e importancia de los componentes utilizados en la elaboración de concreto.

Al finalizar este estudio se han determinado los siguientes valores de las propiedades físico mecánicas las cuales se presentan en el siguiente cuadro AGREGADO

FINO

GRUESO

Peso específico de Masa (gr/cm3) Peso específico sss (gr/cm3) Peso Unitario suelto Seco (gr/cm3) Peso unitario seco compactado Contenido de Humedad (W%) Absorción (%) Modulo de Finura Tamaño Máximo nominal del agregado (pulg)

2.51 2.57 1.57

2.55 2.41 1.54 1.648 2.096 3.87 6.47 1

2.105 2.39 3.08 0.19

RECOMENDACIONES  Para poder lograr una mayor precisión en nuestros resultados , es necesario contar con equipos más actualizados y de mayor precisión ( menor margen de error en los instrumentos), ya que de esto depende la buena utilización de estos valores.  Se debería realizar mayor número de ensayos por cada prueba, con la finalidad de obtener indicador más representativo (cuantificable para dicha propiedad).  Debería haber un mejor asesoramiento técnico en el desarrollo de las prácticas, para poder llegar a un óptimo uso de los instrumentos existentes en el laboratorio.  Los equipos existentes en el laboratorio se deben calibrar antes de efectuar mediciones.  Se debería tener mucho cuidado en la toma de datos, para evitar mayores errores que los permitidos.  Para eliminar la deficiencia de la granulometría tanto de la arena como la grava y obtener mejores resultados en la elaboración se la podría recomponer para hacerla ingresar al uso granulométrico, sin embargo se debe tener en cuenta, que generalmente no es posible en obra.

BIBLIOGRAFÍA  Lezama Leiva, José. " Copias de Tecnología del concreto"  Rivva López, Enrique. “diseño de Mezclas” 1992.  Pasquel C, Enrique. “Tópicos de tecnología del Concreto en el Perú”.  Ediciones universitarias “Tecnología del Concreto”.  Apuntes de Clase.

ANEXOS

CEMENTO CONCEPTO GENERAL DE CEMENTO Pretendemos dar una definición de cemento, para diferenciarlo de los demás aglomerantes hidraulicos. "Una harina se considera así , si tiene la propiedad de que , después de amasarse con agua, fragüe y endurezca en un tiempo determinado, tanto sumergido en el agua o no, es decir que conserve: "ESTABILIDAD DE VOLUMEN" Luego no son cemento (aglomerantes hidraulicos), las cales y los yesos; en su totalidad, porque no son permanentes en el tiempo y en el seno del agua. Al cemento se le exige además (ASTM-DIN), que a determinadas edades (días) , supere resistencias mecánicas a compresión especificas , dentro de un proceso de fragua controlada y retardada. La cal no tiene fragua controlada. El yeso no tiene estabilidad de volumen. La fragua controlada y la resistencia que debe llegar el cemento se miden (ASTM), en testigos de laboratorio, en forma de dados, que tienen 2" por lado: Se mezcla una cantidad determinada de cemento con arena Otawa (arena ASTM normalizada), bajo ciertas condiciones de curado, tienen que pasar mínimo las resistencias que exigen dichas normas. En el caso de Portland, la norma ASTM C-150, y en el caso del puzolánico, la ASTM C-595, tan usuales y confiables son estas normas ( DIN también las tiene ), que ASTM desde hace poco a suprimido los controles de resistencias de 21 y 28 días y se limita la resistencia de 3 y 7 días.

1. PESO VOLUMÉTRICO O PESO UNITARIO Definición: Es el peso que tendría el aglomerante al ocupar un recipiente de volumen conocido en estado suelto. Este peso considera los vacíos entre las partículas del material.

Fundamento Teórico: Puss= Peso del molde enrasado de aglomerante - Peso del molde vacío Volumen del molde

Procedimiento: - Se determina el volumen del molde a usar para lo cual se procedió del siguiente modo: Se pesó el recipiente vacío seguidamente se pesó el recipiente totalmente lleno de agua . La diferencia del recipiente lleno de agua con el recipiente vacío constituye el volumen del mismo. - Una vez registrado el peso del molde vacío , se vierte en él el aglomerante dejándolo caer al recipiente desde una altura aproximada de 40 cm hasta llenarlo. luego se procede a enrasar mediante una regla. - Se registra 3 veces el peso de este molde con el aglomerante obteniendo luego el promedio aritmético de los resultados.

2. PESO ESPECIFICO :

Definición: Es la razón del peso del aglomerante (partículas sólidas), referido al vacío entre el peso de un volumen igual de agua destilada libre de gas, ambos valores tomados a una temperatura determinada. NOTA: No es posible calcular el peso específico del aglomerante utilizando agua, ya que ésta reacciona con dicho aglomerante.

Fundamento Teórico: P.e =

Peso del aglomerante_______________________________ 3

Peso aglomerante+Peso fiola con Alcohol(500 cm )-Peso fiola con aglomerante y alcohol (500 g)

Alcohol

Procedimiento: a) Determinación del Peso Específico del Alcohol: - Se pesa un recipiente vacío de volumen conocido.

- Se mide el peso del recipiente lleno de Alcohol. - El peso específico del alcohol estará dado por el cociente del peso del alcohol entre su volumen. b) Determinación del Peso Específico del Aglomerante: - Se pesan 50 gr de aglomerante. - Se obtiene el peso de la fiola más Alcohol hasta el nivel de 500 cm3. - Se registra el Peso de la fiola más Alcohol más aglomerante hasta 500 cm3, habiendo extraído previamente el contenido de aire de la muestra de aglomerante mediante la Bomba de Vacíos por un espacio de 15 minutos. - El Peso Específico del aglomerante será: aglomerante = ______________

Peso del aglomerante_* Alcohol ____

Peso del aglomerante+Peso de fiola con Alcohol-Peso de fiola con Aglomerante y alcohol

3. GRADO DE FINURA

Definición: Es la cantidad de partículas por cada centímetro cuadrado. Se obtiene mediante el uso de los tamices # 100 y # 200.

Procedimiento: - Se pesa una cantidad de 100 gr de aglomerante, para cada malla. - Se procede a tamizar en las mallas # 100 y # 200. - Se pesa el material retenido en ambas mallas, siendo el grado de finura el porcentaje retenido respecto al volumen inicial.

CEMENTO PÓRTLAND TIPO V (PACASMAYO). El cemento Pórtland tipo V, según la especificación ASTM de normas para el cemento Pórtland (C 150), tiene la propiedad de resistir a la acción de los sulfatos (sulfato soluble en agua: 1500 a 10000 ppm o presente en el suelo copo SO4 = 0.2 – 2%) gracias a su elevado contenido de silicatos cálcicos y bajo contenido de CA3 menor al 5%. De aquí que sea usado especialmente para la construcción de estructuras hidráulicas, expuestas a aguas con alto contenido de álcalis y estructuras expuestas al agua de mar. ANÁLISIS QUÍMICO O COMPOSICIÓN CENTESIMAL. A continuación se muestra en qué porcentaje se muestran los óxidos en la composición del cemento tipo V. ELEMENTOS

PORCENTAJE

CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O Na2O SO3 MgO C.L P. Ign. R. I Del análisis de esta características del cemento: -

-

-

62.99 20.50 4.07 5.14 0.68 0.22 1.83 2.10 1.10 1.93 0.68 composición

se

`pueden

obtener

algunas

Del contenido de MgO = 2.10 como es menor que 5% se afirma que no es expansivo porque interviene en pequeña proporción. Del contenido de Na2O = 0.22 y K2O = 0.68 los álcalis reaccionan con algunos agregados con afinidad química, pudiendo producir expansión anormal y agrietamientos. El contenido mínimo de álcalis del cemento con el cual puede haber una reacción. Del contenido SO3 = 1.83, como el contenido que es inferior al 2%, el fraguado es rápido; además el efecto expansivo es mínimo por ser menor de 4%. Del contenido de C. L. = 1.10 como es menor del 2% no habrá expansión de volumen que produce su hidrólisis. Del residuo insoluble igual a 0.68, como su contenido es superior a 0.5% se corre el riesgo de disminuir la resistencia. Del la pérdida al fuego = 1.93, nos da una idea de su elevado riesgo de meteorización.

Sin embargo son los compuestos mineralógicos que se forman durante el proceso de fabricación por interacción de los cuatro óxidos mencionados , son los determinantes de las propiedades ( fraguado y resistencia) de todo tipo de cemento. A continuación se efectuará el cálculo de la composición potencial a partir del análisis químico, usando las fórmulas de Bogue:

Al 2 O3 4.07   0.79  0.6 Fe 2 O3 5.14 C 3 S  4.071CaO  7.6SiO2  6.718 Al 2 O3  1.43 Fe 2 O3  2.852 SO3  62 .71 % C 2 S  2.868 SiO2  0.7544 C 3 S  11 .47 % C 3 A  2.65 Al 2 O3  1.69 Fe 2 O3  2.09

C 4 AF  3.04 Fe 2 O3  15 .626

Estos valores se aproximan a los hallados en el cuadro que son: C 3 S  60.44 C 2 S  13.18 C 3 A  2.09 C 4 AF  15.63

Como el contenido de silicatos cálcicos (C3S y C2S ) es elevado proporciona la propiedad de alta resistencia a la acción de los sulfatos, gracias también a su bajo contenido de C3A (menor del 5%). Además por su elevado contenido de silicatos cálcicos favorece su alta resistencia a compresión aunque su desarrollo aumente lentamente. RECOMENDACIONES. - Como la reacción álcali – agregado (con afinidad química), no solo depende de la cantidad de álcalis en el cemento sino también de la magnitud de la superficie reactiva del agregado, se recomienda, realizar pruebas (ASTM). Para identificar los agregados con álcalis, como el examen petrográfico de los agregados. - Se recomienda usar el Cemento Tipo V en la construcción de estructuras expuesta a los sulfatos. - Se recomienda proteger este cemento cuando sea almacenado por presentar un elevado riesgo de meteorización.

INTERPRETACIÓN DEL ANÁLISIS FÍSICO QUÍMICO DEL AGUA Comparando los requisitos de agua dada por la Norma Nacional con el análisis físico químico del agua proporcionado por SEMDACAJ se tiene: DESCRIPCIÓN

Sólidos en suspensión Materia totales) Sulfatos Cloruros PH

orgánica

LÍMITES PERMISIBLE

SEMDACAJ FUENTE 1 FUENTE 2

5000 ppm 185.2 ppm máx (coliformes 3 ppm máx 600 ppm máx 18 ppm 1000 ppm 10 ppm máx 5.5 a 8 7.63

162.1 ppm

28.5 ppm 15 ppm 7.48

Los resultados que se presentan son antes de ser tratados (Huambocancha Chica – Cajamarca) lo cual evidencia que este tipo de agua puede ser utilizada para la elaboración del concreto, ya que se encuentran dentro de los límites permisibles que estipula la norma peruana ITINTEC (339.088) y la norma E 070. Los resultados del análisis químico del agua nos muestran que los sólidos en suspensión son menores a 5000 ppm, por lo que puede ser utilizada satisfactoriamente en la elaboración de concreto. Además el agua proveniente de este lugar es alcalina (pH de 7.5) siendo recomendable para hacer concreto. Según la norma E 070 los valores permisibles son menores que la norma Peruana ITINTEC, siendo más recomendable su uso porque restringe aún más la presencia de impurezas en el agua, puesto que entre más excesivas sean las impurezas afectan no sólo en el tiempo de fraguado, obtención de la resistencia sino que pueden producir eflorescencia o corrosión del refuerzo