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MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN PESO UNITARIO DE LOS AGREGADOS INGENIERÍA CIVIL

DETERMINACIÓN DE PESO UNITARIO DE AGREGADO GRUESO Y AGREGADO FINO SEGÚN LA NORMA ASTM C29 I. RESUMEN: El presente informe, acerca de la práctica de laboratorio hecha en clase, se realizó teniendo como objetivo principal la determinación del peso unitario suelto y compacto en los agregados grueso y fino a partir de los diferentes procesos establecidos en la norma ASTM C29. Para la realización del ensayo se usaron muestras de agregado fino y grueso los cuales fueron colocados en un recipiente cilíndrico de forma suelta y compacta y se pesaron, con más detalle se explicara en las líneas de abajo. Finalmente a partir de todos los procesos y cálculos realizados con los datos obtenidos se llegó a los siguientes resultados, el peso unitario del agregado fino suelto: 1657.92 Kg/m3 compacto: 1899.08 Kg/m3 y el peso unitario del agregado grueso suelto: 1597.64 Kg/m3 compacto: 1778.50 Kg/m3.

II. OBJETIVOS:  Determinar el peso unitario suelto y compactado de una muestra de agregado grueso según norma NTP 400.017 (ASTM C29).  Determinar el peso unitario suelto y compactado de una muestra de agregado fino según norma NTP 400.017 (ASTM C29).  Determinar el tipo de agregado según su peso unitario (agregado de peso unitario normal, liviano o pesado).

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III. FUNDAMENTO TEÓRICO: 3.1. PESO UNITARIO:…..(1) En ASTM C 29 se define la densidad total o peso unitario de los agregados como la masa de un volumen unitario de agregado, en la cual el volumen incluye el volumen de las partículas individuales y el volumen de vacíos entre las partículas. De forma resumida el peso unitario consiste en determinar la densidad total como el resultado de dividir la masa de un agregado en estado seco (en un determinado nivel de consolidación o compactación) y el volumen que éste ocupa incluyendo los vacíos de aire entre partículas y los de absorción y se expresa en kg/m³. Los resultados obtenidos en este ensayo son necesarios para el proporcionamiento de mezclas de concreto hidráulico y para conversiones masa/volumen en la aceptación de materiales en la obra. El término común en nuestro medio con el cual se denomina la densidad total en agregados es la determinación de pesos volumétricos sueltos y compactado del agregado y se abrevian PVS y PVC respectivamente. El procedimiento de este ensayo consiste en que en base al tamaño máximo nominal del agregado, de selecciona el volumen mínimo apropiado del molde a utilizar para determinar el peso unitario. Las características geométricas y de espesor del molde están reguladas como se muestran en la siguiente tabla. Tabla 1: Capacidad del depósito en función del tamaño máximo nominal del agregado.

TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DEL AGREGADO Pulgadas Milímetros 1/2 12.5 1 25.0 1 (1/2) 37.5 3 74 4 100 5 125

CAPACIDAD DEL DEPÓSITO Pie3 1/10 1/3 ½ 1 2 (1/2) 3 (1/2)

L

→ (m3) 2.8 → (0.0028) 9.3 → (0.0093) 14 → (0.014) 28 → (0.028) 70 → (0.070) 100 → (0.100)

Fuente: http://www.uca.edu.sv/mecanica-estructural/materias/materialesCostruccion/pdf

Cuando el agregado se maneja en volumen. El peso unitario se calcula mediante la siguiente fórmula:

M 

(G  T ) V

.

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Dónde: M = Peso unitario de los agregados (Kg/m3) G = Peso del agregado más el recipiente (Kg) T = Peso del recipiente (Kg) V = Volumen del recipiente (m3) Para determinar la densidad total se realiza por lo general en dos estados de consolidación o compactación que son: a) En estado suelto (o peso volumétrico suelto PVS):………(1) Este procedimiento se utiliza para agregados que tengan un tamaño máximo nominal menor o igual 1 ½” (37.5 mm), básicamente se introduce el agregado en el molde seleccionado en su estado suelto, llenándolo por medio de una cuchara o pala a una altura que no exceda de 2” por encima del borde superior del molde hasta que el material rebose el molde; teniendo el cuidado de evitar en la medida de lo posible la segregación. A continuación se nivela la superficie con una regla enrasadora (en agregado fino o grueso) teniendo el cuidado de no presionar mucho para no compactar ligeramente su estado suelto o nivelando directamente con los dedos (en agregado grueso) de forma tal que ninguna pieza se proyecte o balancee los huecos en la superficie por debajo del borde del recipiente. A continuación de determinan los pesos del molde con el agregado y del peso del molde solo y se procede a realizar la serie de cálculos como se muestra a continuación: GS − T PVS = V Dónde: PVS = Peso volumétrico suelto kg/m³. Gs = Peso del agregado suelto más molde en lb o kg T = Peso del molde en kg V =Volumen del molde en m³ Nota: El valor de peso volumétrico suelto debe reportarse con una precisión de o 10 kg/m³ y deben hacerse al menos 2 determinaciones y verificar que la desviación estándar con un solo operador no exceda de 14 kg/m³. b) En estado compacto…..(1) La determinación del peso volumétrico en su estado compacto puede realizarse de dos maneras, dependiendo del tamaño máximo nominal del agregado y se detallan a continuación:

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Procedimiento de consolidación por varillado Este procedimiento se utiliza con agregado que tenga un tamaño máximo nominal mayor que 1 ½”, consiste en introducir el agregado en el molde seleccionado y llenándolo en tres capas de igual altura; cada capa es compactada por medio de la aplicación de 25 golpes (igualmente espaciados sobre su superficie) con una varilla lisa de acero de 5/8” de diámetro y 24” de largo cuyos extremos están redondeados con punta semiesférica. La primera capa se debe nivelar con los dedos su superficie, a continuación se varilla la capa de agregados con 25 golpes uniformemente distribuidos sobre su superficie; al varillar la primera capa no se debe permitir que la varilla toque el fondo del recipiente. A continuación se llena el recipiente a dos tercios de su altura, se vuelve a nivelar y varillar (para la segunda y tercera capa se procura aplicar golpes vigorosos pero de forma tal que la varilla no penetre la capa anterior), finalmente se llena el recipiente hasta rebosarlo y se varilla de la forma descrita anteriormente, Se nivela la superficie del agregado con los dedos o regla enrasadora de tal forma que ninguna partícula del agregado grueso sobresalga, balancee lo huecos por debajo del borde del recipiente. A continuación de determinan los pesos del molde con el agregado y del peso del molde solo y se procede a realizar la serie de cálculos como se muestra a continuación: PVC =

Gc − T V

Dónde: PVC = Peso volumétrico compactado en kg/m³. Gv = Peso del agregado compactado más molde en kg. T = Peso del molde en kg. V =Volumen del molde en m³. Nota: El valor de peso volumétrico varillado debe reportarse con una precisión de 10 kg/m³ y deben hacerse al menos 2 determinaciones y verificar que la desviación estándar con un solo operador no exceda de 14 kg/m³.

IV. EQUIPOS, MATERIALES E INSTRUMENTOS: 4.1. Materiales:  Depósito de metal: Este es un material metálico que nos sirvió para poder almacenar y traer las muestras de agregado fino y grueso de los diferentes lugares y luego seleccionar parte de esta para el análisis correspondiente.

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fig. 1: Depósito de metal con el que se cuenta en el laboratorio. Fuente propia

 Muestra de agregado fino: Este material se utilizó para poder determinar su peso unitario suelto y compactado además fue recolectado de manera improvisada en los exteriores del laboratorio.

fig. 2: Muestra recolectada de agregado fino. Fuente propia

 Muestra de agregado grueso: Este material se utilizó para poder determinar su peso unitario suelto y compactado; además se recolecto teniendo como consideración su tamaño mínimo.

fig. 3: Muestra recolectada de agregado grueso. Fuente propia

4.2. Instrumentos:  Varilla:

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Recta y redonda de acero de 16mm de diámetro y aproximadamente 600 mm de largo con extremo redondeado, se utilizó para el peso unitario compactado y enrasar al recipiente la muestra de agregado tanto grueso como fino.

fig. 4: Varilla de metal usada en el apisonado. Fuente propia

 Recipiente: Cilíndrico de metal rígido con una altura de 17.1 cm y un diámetro de 15.7 cm, se utilizó como recipiente para colocar las muestras de agregado fino y grueso y poder así tomar los pesos de los agregados tanto compactados como sueltos.

fig. 5: Recipiente de metal usado para pesar las muestras. Fuente propia

 Martillo de goma: Se utilizó para el proceso de apisonado en el peso unitario compactado.

fig. 6: Martillo de goma usado en el proceso de compactado. Fuente propia

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4.3. Equipo:  Balanza electrónica: Se utilizó para determinar el peso suelto y compactado de cada muestra del agregado fino y grueso con una precisión de 0.05kg

fig. 7: Balanza usada para medir el peso de las muestras. Fuente propia

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 5.1. Para el peso unitario suelto del agregado grueso y fino: a) Con ayuda de los depósitos de metal se recolectó las muestras de agregado fino y grueso de los exteriores del laboratorio. b) Se realizó el proceso de pasado para el recipiente cilíndrico solo sin ninguna muestra en él, este proceso se realizó en la balanza electrónica. c) Se colocó dentro del recipiente el agregado fino hasta el enrase y se pesó en la balanza electrónica y se anotó los pesos. d) Se colocó dentro del recipiente el agregado grueso hasta el enrase y se pesó en la balanza electrónica y se anotó los pesos. Para el peso unitario compactado del agregado grueso y fino: a. Primero se trabajó con el agregado grueso; se colocó este en el recipiente hasta la tercera parte de su altura. b. Se comenzó a chusear con la varilla unas 25 veces en forma de espiral para que quede compactado.

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c. Con ayuda del martillo golpeamos a los costados del cilindro una 15 veces para obtener un mejor compactado d. Posteriormente se llenó con más agregado hasta los 2/3 del recipiente y se procedió a realizar los pasos “b” y “c”, así hasta llegar al enrase con el agregado totalmente compactado (es preferible hacerlo en tres capas). e. Finalmente se procedió al pesado del recipiente con la muestra ya compactada. f. Para el agregado fino se realizaron los mismos pasos que para el agregado grueso hasta tener todo compactado y el proceso de pesado.

VI. RESULTADOS Y DISCUCIÓN: 6.1. RESULTADOS: 6.1.1. Agregado Grueso Tabla N° 2: Resultados Registrados para Peso Unitario Suelto.

Peso de la muestra suelta + envase (Kg) Peso del envase (Kg) Peso de la muestra suelta (Kg) volumen del recipiente (m3) Peso Unitario Suelto (Kg/m3)

11.9 6.60 5.30 0.0033174 1597.64

Fuente: Elaboración propia Tabla N° 3: Resultados Registrados para Peso Unitario Compactado.

Peso de la muestra compactada + envase (Kg) Peso del envase (Kg) Peso de la muestra compacta (Kg) volumen del recipiente (m3)

12.50 6.60 5.90 0.0033174

Peso Unitario Compactado (Kg/m3)

1778.50

Fuente: Elaboración propia 5.2.1. Agregado

Fino

Tabla N° 4: Resultados Registrados para Peso Unitario Suelto.

Peso de la muestra suelta + envase (Kg) Peso del envase (Kg) Peso de la muestra suelta (Kg)

12.10 6.60 5.50

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volumen del recipiente (m3) Peso Unitario Suelto (Kg/m3)

0.0033174 1657.92

Fuente: Elaboración propia Tabla Nº 5: Resultados Registrados para Peso Unitario Compactado.

Peso de la muestra compactada + envase (Kg) Peso del envase (Kg) Peso de la muestra compacta (Kg) volumen del recipiente (m3) Peso Unitario Compactado (Kg/m3)

12.90 6.60 6.30 0.0033174 1899.08

Fuente: Elaboración propia

6.2. DISCUCIÓN:

VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: 7.1. CONCLUSIÓNES:  Se logró determinare el peso unitario de la muestra de agregado fino según la norma ASTM C29, tanto el peso unitario suelto como el peso unitario compactado.  Se logró determinar el peso unitario de la muestra de agregado grueso según la norma ASTM C29, tanto el peso unitario suelto como el compactado.  Según los valores del peso unitario obtenidos podemos decir que tanto el agregado fino como el grueso son un tipo de agregado liviano, puesto que el rango para considerarse un agregado liviano esta que su peso unitario tiene que ser menor a 2500 kg/m3. 7.2. RECOMENDACIONES:  Al momento de pesar en la balanza electrónica es recomendable limpiar a los costados del recipiente cilíndrico para así poder evitar un peso erróneo y resultados equivocados.  Cuando se va a determinar el peso unitario compactado debemos ser lo suficientemente cuidadoso al momento de chusear y golpear la muestra y debemos tener en cuenta que al momento de chusear no debe afectar a la capa de abajo.

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 Se debe tener muy en cuenta que, la muestra del agregado fino y grueso debe ser el mismo para la obtención de los pesos unitarios tanto en suelto como en compacto.

VIII. BIBLIOGRAFÍA:  manual del laboratorio de materiales de construcción  densidad total (peso unitario) y vacíos en agregados para concreto; citado en: http://www.uca.edu.sv........(1)  IX. ANEXOS: 9.1. CÁLCULOS. 9.1.1. Para calcular volumen del recipiente: 𝐕 = 𝐀 ∗ 𝐡 →dónde: A =

πd2 4

𝛑𝐝𝟐 ∗ 𝐡 𝐕= 𝟒 𝐝 = 𝟎. 𝟏𝟓𝟕 𝐦 𝐡 = 𝟎. 𝟏𝟕𝟏𝐦

Tenemos que:

𝐕=

Entonces:

𝛑(𝟎.𝟏𝟓𝟕)𝟐 ∗𝟎.𝟏𝟕𝟏 𝟒

𝐕 = 0.0033174 9.1.2. Para el agregado grueso:  Peso unitario suelto PVS = PVS =

GS − T V

11.90 − 6.60 0.0033174

PVS = 1597.64  Peso unitario compactado

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PVC = PVS =

Gc − T V

12.50 − 6.60 0.0033174

PVS = 1778.50 9.1.3. Para el agregado fino:  Peso unitario suelto PVS = PVS =

GS − T V

12.10 − 6.60 0.0033174

PVS = 1657.92  Peso unitario compactado PVC = PVC =

Gc − T V

12.90 − 6.60 0.0033174

PVC = 1899.08 9.2. FOTOS: Para el peso unitario suelto:

fig. 8: Muestras de agregado grueso y fino recolectadas para el análisis del peso unitario de cada una. ………..Fuente Propia

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fig. 9: Proceso de pesado del recipiente cilíndrico vacío………. Fuente propia

fig. 10: Proceso de llenado del agregado fino al recipiente cilíndrico y el posterior pesado del mismo…………Fuente Propia

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fig. 11: Llenado del agregado grueso en el recipiente cilíndrico hasta el enrase y su posterior pesado………..Fuente Propia

 Para el peso unitario compactado: (1)

(2)

fig. 12: Proceso de llenado del recipiente hasta su tercera para el agregado fino (1) y para el agregado grueso (2)…………..Fuente propia

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN PESO UNITARIO DE LOS AGREGADOS INGENIERÍA CIVIL (1)

(2)

fig. 13: Proceso de chuseado en el recipiente para el agregado fino (1) y para el agregado grueso (2)…………Fuente propia

(1)

(2)

fig. 14: Proceso de chancado con el martillo de goma para que el proceso de apisonado sea homogéneo tanto en el agregado fino (1) como en el grueso (2)…………. Fuente propia

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fig. 15: Apisonado completo y hasta el enrase del recipiente cilíndrico; del agregado fino. Fuente propia

X. APENDICE: Designación: ASTM C 29/C 29M – 97 Método de Ensayo Normalizado para determinar la densidad aparente ("peso unitario”) e Índice de Huecos en los Áridos. Esta norma ha sido editada con la designación C 29/C 29M; el número que sigue inmediatamente a la designación señala su año de adopción original o, en caso de revisión, el año de la última revisión. Un número en paréntesis indica el año de la última aprobación. Una letra épsilon en superíndice ( ) señala un cambio editorial desde la última revisión o aprobación. Esta norma ha sido aprobada para el uso por el Departamento de Defensa. 1.

Alcance

1.1 Este método de ensayo permite determinar la densidad aparente ("peso unitario") de un árido tanto en su condición compactada o suelta y calcular los

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huecos entre las partículas en los áridos finos, gruesos o mezclas de áridos, basada en la misma determinación. Este método se aplica a los áridos que no exceden las 5 pulg (125 mm) de tamaño máximo nominal. Nota 1 - El peso unitario se refiere a la terminología tradicional utilizada para describir la propiedad determinada por este método de ensayo, que es peso por unidad de volumen (más correctamente, masa por unidad de volumen o densidad). 1.2 Los valores establecidos en unidades de pulgada-libra o en unidades del SI deben usarse en forma separada como norma, pues son adecuadas para la especificación con la que se usa este método de ensayo, salvo con respecto a los tamaños de los tamices y el tamaño nominal de los áridos, pues los valores del SI constituyen la norma como se especifica en E 11. En el texto, las unidades del SI se encuentran entre paréntesis cuadrados. Los valores establecidos en cada sistema pueden no ser exactamente equivalentes, por lo tanto, cada sistema debe ser empleado independientemente, sin combinar los valores, de ninguna forma. 1.3 Esta norma no se refiere a las medidas de seguridad, si las hubiera, asociadas con su uso. Es de responsabilidad del usuario de estas normas el establecer las medidas y prácticas de seguridad y salud personal necesarias y determinar la aplicación de las limitaciones reglamentarias con anterioridad a su uso. 2.

Documentos de referencia

2.1

Normas ASTM:  C 125 Terminología relacionada con el hormigón y áridos para el hormigón.  C 127 Método de ensayo normalizado para determinar el peso específico y la absorción de los áridos gruesos.  C 128 Método de ensayo para determinar el peso específico y la absorción de los áridos finos.  C 138 Método de ensayo para determinar el peso unitario, rendimiento y contenido de aire (gravimetría) del hormigón.  C 670 Práctica para la preparación de los informes de precisión y sesgo para los métodos de ensayo de los materiales para la construcción.  C 702 Práctica para reducir el tamaño de las muestras de áridos al tamaño de ensayo.  D 75 Práctica normalizada para el muestreo de los áridos.

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 D 123 Terminología relacionada con los textiles.  E 11 Especificaciones de las mallas para los tamices de ensayo.  2.2 Normas AASHTO: T 19/T19M Método de ensayo para determinar el peso unitario y los huecos en los áridos.

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