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• Luz Marina Acsara Flores

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UNIVERSIDAD PERUANA UNION FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA E.A.P DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE TECNOLOGÍA DE CONCRETO

INTRODUCIÓN

En el presente informe desarrollaremos un criterio muy importante en un diseño de mezcla, puesto que sabremos el porcentaje de contenido de humedad de nuestros agregados, en este caso piedra y arena gruesa. Como sabemos en los agregados existen poros, los cuales encuentran en la intemperie y pueden estar llenos con agua, estos poseen un grado de humedad, el cual es de gran importancia ya que con él podríamos saber si nos aporta agua a la mezcla. En nuestro laboratorio utilizaremos agregados que están parcialmente secos (al aire libre) para la determinación del contenido de humedad total de los agregados. Este método consiste en someter una muestra de agregado a un proceso de secado y comparar su masa antes y después del mismo para determinar su porcentaje de humedad total. Este método es lo suficientemente exacto para los fines usuales, tales como el ajuste de la masa en una mezcla de concreto En la presente practica de laboratorio se tiene como objetivo analizar una muestra de agregado fino y grueso con contenido de humedad natural con la finalidad de determinar la cantidad presente de agua en relación con la masa seca. Para ello se seguirán las especificaciones técnicas estipuladas en las normas técnicas referentes a la determinación del contenido de humedad, por ejemplo la Norma Técnica Peruana (NTP) y la ASTM.

Tabla de Contenido

Introdución.........................................................................................................................2 I. Objetivos....................................................................................................................... 4 A.

Objetivo General................................................................................................. 4

B.

Objetivos Especificos..........................................................................................4

II. Normas.......................................................................................................................... 4 A.

Norma Técnica Peruana (Ntp) 339.185...............................................................4

B.

Association For Testing Materials (Astm) C566.................................................4

III. Marco Teorico.........................................................................................................5 A.

Los Agregados Para Concreto.............................................................................5

B.

Clasificacion De Los Agregados Para Concreto................................................. 5

C.

Caracteristicas Fisicas......................................................................................... 8

IV. Materiales Utilizados............................................................................................ 11 V. Equipos Y Herramientas.............................................................................................11 VI. Procedimiento Recomendado................................................................................11 VII. Procedimiento Realizado...................................................................................... 12 VIII............................................................................................. Presentación De Datos. 13 A.

Agregado Fino...................................................................................................13

B.

Agregado Grueso.............................................................................................. 13

IX. Memoria De Calculo.............................................................................................14 A.

Agregado Fino...................................................................................................14

B.

Agregado Fino...................................................................................................14

X. Analisis E Inter Pretacion De Resultados.................................................................... 14 XI. Conclusiones.........................................................................................................15 XII. Recomendaciones................................................................................................. 15 XIII................................................................................................................Referencias 15 XIV.Anexos..................................................................................................................16

2

3

1. OBJETIVOS. 1.1. 

OBJETIVO GENERAL Determinar el contenido de agua que posee una muestra de agregado fino y grueso con respecto al peso seco de la muestra.

1.2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS. Procesar y analizar los datos obtenidos durante el ensayo determinando la influencia de la calidad de la muestra en las propiedades del concreto. Comparar la humedad en agregados finos y gruesos.

2. NORMAS. 2.1.

Norma Técnica Peruana (NTP) 339.185.

El presente método de ensayo cubre la determinación del porcentaje de humedad evaporable en una muestra de agregado mediante el secado tanto de la humedad superficial como de la humedad en los poros del agregado. Los agregados pueden contener agua que esté combinada químicamente con los minerales que contengan. Dicha agua no es evaporable y no está incluida en el porcentaje determinado por este método de ensayo.

2.2.

Association for Testing Materials (ASTM) C566.

Este Proyecto de Norma Técnica Peruana establece el procedimiento para determinar el porcentaje total de humedad evaporable en una muestra de agregado fino o grueso por secado. La humedad evaporable incluye la humedad superficial y la contenida en los poros del agregado, pero no considera el agua que se combina químicamente con los minerales de algunos agregados y que no es susceptible de evaporación, por lo que no 4

está incluida en el porcentaje determinado por este método.

5

3. MARCO TEORICO 3.1. LOS AGREGADOS PARA CONCRETO Los agregados pueden tener algún grado de humedad lo cual está directamente relacionado con la porosidad de las partículas. La porosidad depende a su vez del tamaño de los poros, su permeabilidad y la cantidad o volumen total de poros. Las partículas de agregado pueden pasar por cuatro estados, los cuales se describen a continuación: 

Totalmente seco. Se logra mediante un secado al horno a 110°C hasta que los agregados tengan un peso constante. (generalmente 24 horas).



Parcialmente seco. Se logra mediante exposición al aire libre.



Saturado y Superficialmente seco. (SSS). En un estado límite en el que los agregados tienen todos sus poros llenos de agua pero superficialmente se encuentran secos. Este estado sólo se logra en el laboratorio.



Totalmente Húmedo. Todos los agregados están llenos de agua y además existe agua libre superficial.

El contenido de humedad en los agregados se puede calcular mediante la utilización de la siguiente fórmula: P= [ (W – D) / D] * 100 Donde, P : es el contenido de humedad [%] W : es la masa inicial de la muestra [g] D: es la masa de la muestra seca [g]

También existe la Humedad Libre donde esta se refiere a la película superficial de agua que rodea el agregado; la humedad libre es igual a la diferencia entre la humedad total y la absorción del agregado, donde la humedad total es aquella que se define como la 6

cantidad total que posee un agregado. Cuando la humedad libre es positiva se dice que el agregado está aportando agua a la mezcla, para el diseño de mezclas es importante saber esta propiedad; y cuando la humedad es negativa se dice que el agregado está quitando agua a la mezcla.

Esta propiedad está regido por la Norma Técnica Colombiana # 1776 "Determinación del Contenido de Humedad Total" donde explica el procedimiento a seguir para realizar el ensayo para determinar dicha propiedad. Este método no se puede aplicar en aquellos casos en el que el calor pueda alterar al agregado, o donde se requiere una determinación más refinada de la humedad

Se definen los agregados como los elementos inertes del concreto que son aglomerados por la pasta de cemento para formar la estructura resistente. Ocupan alrededor de las 3/4 partes del volumen total luego la calidad de estos tienen una importancia primordial en el producto final. La denominación de inertes es relativa, porque si bien no intervienen directamente en las reacciones químicas entre el cemento y el agua, para producir el aglomerante o pasta de cemento, sus características afectan notablemente el

producto

resultante, siendo en algunos casos tan importantes como el cemento para el logro de ciertas propiedades particulares de resistencia, conductibilidad, durabilidad etc. Están constituidos usualmente por partículas minerales de arenisca, granito,

basalto, cuarzo o combinaciones de ellos, y sus

características

físicas

y

químicas

tienen

influencia

en

prácticamente todas la propiedades del concreto. 3.2. CLASIFICACION DE LOS AGREGADOS PARA CONCRETO. Las clasificaciones que describiremos a continuación no son 7

necesariamente las únicas ni las más completas, pero responden a la práctica usual en Tecnología del Concreto. 1. Por su procedencia. Se clasifican en: a) Agregados naturales. Son los formados por los procesos geológicos naturales que han ocurrido en el planeta durante miles de años, y que son extraídos, seleccionados y procesados para optimizar su empleo en la producción de concreto. En la Tabla número 1 se detallan las rocas y minerales que constituyen los agregados para concreto y la Norma ASTM C-294 incluye de manera muy detallada la nomenclatura estándar

de los

constituyentes de los

agregados minerales naturales, que resulta muy útil para entender y describir adecuadamente dichos constituyentes. Estos agregados son los de uso más frecuente a nivel mundial y particularmente en nuestro país por su amplia disponibilidad tanto en calidad como en cantidad, lo que los hace ideales para producir concreto. MINERA

RO

ROCAS

SILICELES Cuarzo Opalo Caldedonia Tridimita Cristolbalita SILICATOS Feldespatos Ferromagnesianos Hornblend a Augita Arcillas Ilitas Caolinas

IGNEAS Granito

CAS Marmol

Sienita

Metacuarcit

Diorita

a Pizarra

Grabo

Filita

Pendotita

Esquisto

Pegmatita

Anfibolita

Vidrio

Homfelsa

Volcanico Ob sid 8

Mortmolirillonit a Mica Zeolita CARBONATOS Calcita Dolomita SULFATOS Yeso Anhidrita SULFUROS DE HIERRO Pirita Marcasita Pirotita

ROCAS SEDIMENTARIAS Conglomerados Arenas Cuarcita Arenisca Piedra Arcillosa Piedra aluvional Argilita y Pizarra Carbonatos Calizas Dolomitas Marga Tiza Horsteno

OXIDOS DE HIERRO Magnetita Hematita Geotita Ilmenita Limonita Tabla n° 1: Rocas y minerales que constituyen el agregado. Fuente: Pasquel Carbajal, Enrique (1998). Tópicos de tecnología del concreto en el Perú2da Ed Pag.71.

9

b) Agregados Artificiales. Provienen de un proceso de transformación de materiales naturales, que proveen productos secundarios que con un tratamiento adicional se habilitan para emplearse en la producción de concreto. Algunos agregados de este tipo los constituyen la escoria de altos hornos, la arcilla horneada, el concreto reciclado, la microsílice etc. El potencial de uso de estos materiales es muy amplio, en la medida que se van investigando y desarrollando otros materiales y sus aplicaciones en concreto, por lo que a nivel mundial hay una tendencia muy marcada hacia progresar en este sentido. En nuestro país, existen zonas como por ejemplo en la Selva donde no se dispone de agregados normales para hacer concreto y la mayor parte de las veces se tienen que improvisar soluciones que no garantizan el material resultante.

2. Por su gradación. La gradación es la distribución volumétrica de las partículas que como ya hemos mencionado tiene suma importancia en el concreto. Se ha establecido convencionalmente la clasificación entre agregado grueso (piedra) y agregado fino (arena) en función de las partículas mayores y las menores de 4.75 mm (Malla Standard ASTM # 4). Esta clasificación responde además a consideraciones de tipo práctico ya que las técnicas de procesamiento de los agregados (zarandeo, chancado) propenden a separarlos en esta forma con objeto de poder establecer un control más preciso en su procesamiento y empleo. 3. Por su densidad. Entendiendo densidad como la Gravedad específica, es decir el peso entre el volumen de sólidos referido a la densidad del agua, se 10

acostumbra clasificarlos en normales con Ge = 2.5 a 2.75, ligeros con Ge < 2.5 y pesados con Ge > 2.75. Cada uno de ellos marca comportamientos

diversos

en

relación

al

concreto,

habiéndose

establecido técnicas y métodos de diseño y uso para cada caso.

3.3. CARACTERISTICAS FISICAS. En general son primordiales en los agregados las características de densidad, resistencia, porosidad, y la distribución volumétrica de las partículas, que se acostumbra denominar granulometría o gradación.

Asociadas a estas

características se encuentran una serie de ensayos o pruebas standard que miden estas propiedades para compararlas con

valores de referencia

establecidos o para emplearlas en el diseño de mezclas. Es importante para evaluar estos requerimientos el tener claros los conceptos relativos a las siguientes características físicas de los agregados y sus expresiones numéricas :

1. Condiciones de Saturación En la Fig.1.0 se han esquematizado las condiciones de saturación de una partícula ideal de agregado, partiendo de la condición seca hasta cuando tiene humedad superficial, pudiéndose asimilar visualmente los conceptos de saturación en sus diferentes etapas, que servirán durante el desarrollo del presente capítulo.

Fig. 1.0: Estados de saturación de un agregado. Fuente: http://civilgeeks.com/wp11

content/uploads/2011/12/clip_image002_thumb31.jpg

2. Porcentaje de Vacíos. Es la medida del volumen expresado en porcentaje de los espacios entre las partículas de agregados. Depende también del acomodo entre partículas, por lo que su valor es relativo como en el caso del peso unitario. La misma norma ASTM C-29 indicada anteriormente establece la fórmula para calcularlo, empleando los valores de peso específico y peso unitario estándar :

Formula N° 1: Determinación del porcentaje de vacíos. Donde : S = Peso específico de masa W = Densidad del agua M = Peso unitario compactado seco 3. Absorción. Es la capacidad de los agregados de llenar con agua los vacíos al interior de las partículas. El fenómeno se produce por capilaridad, no llegándose a llenar absolutamente los poros indicados pues siempre queda aire atrapado. Tiene importancia pues se refleja en el concreto reduciendo el agua de mezcla, con influencia en las propiedades resistentes y en la trabajabilidad, por lo que es necesario tenerla siempre en cuenta para hacer las correcciones necesarias. La normas ASTM C-127 y 128 establecen la metodología para su determinación expresada en la siguiente fórmula :

12

% bsorción = ��so �. �. � – ��so seco ��so seco

13

Formula N° 3 Determinación de porcentaje de absorción. 4. Porosidad . Es el volumen de espacios dentro de las partículas de agregados. Tiene una gran influencia en todas las demás propiedades de los agregados, pues es representativa de la estructura interna de las partículas. No hay un método estándar en ASTM para evaluarla, sin embargo existen varias formas de determinación por lo general complejas y cuya validez es relativa. Una manera indirecta de estimarla es mediante la determinación de la absorción, que da un orden de magnitud de la porosidad normalmente un 10% menor que la real, ya que como hemos indicado en el párrafo anterior, nunca llegan a saturarse completamente todos los poros de las partículas. Los valores usuales en agregados normales pueden oscilar entre 0 y 15% aunque por lo general el rango común es del 1 al 5%. En agregados ligeros, se pueden tener porosidades del orden del 15 al 50%. 5. Humedad. Es la cantidad de agua superficial retenida en un momento determinado por las partículas de agregado. Es una característica importante pues contribuye a incrementar el agua de mezcla en el concreto, razón por la que se debe tomar en cuenta conjuntamente con la absorción para efectuar las correcciones adecuadas en el proporcionamiento de las mezclas, para que se cumplan las hipótesis asumidas. La humedad se expresa de la siguiente manera según ASTM C-566:

Formula N° 4: Determinación del contenido de humedad.

6. Textura. Representa qué tan lisa o rugosa es la superficie del agregado. Es una característica ligada a la absorción pues agregados muy rugosos tienen mayor absorción que los lisos, además que producen concretos menos plásticos pues se incrementa la fricción entre partículas dificultando el desplazamiento de la masa. 4. MATERIALES UTILIZADOS.  Muestra de 0.5 Kg de agregado fino proveniente de la salida a Lampa, ubicada a trienta minutos en servicio urbano de la ciudad de Juliaca, muestreados según ASTM D75, y reducido según ASTM C702.  Muestra de 2 Kg de agregado grueso proveniente de la salida a Lampa, ubicada a treinta minutos en servicio urbano de la ciudad de Juliaca, muestreados según ASTM D75, y reducido según ASTM C702.

5. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS.  Recipiente resistente al calor y de volumen suficiente para contener la muestra.  Cucharon para remover la muestra.  Bascula electrónica con una precisión de 0.1% de la carga del ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso.  Horno industrial a temperatura constante de 110°C de temperatura con una variación de ± 5°C.

6. PROCEDIMIENTO RECOMENDADO.  Seleccionar una muestra representativa por cuarteo.  Determinar la masa de la masa de la muestra de acuerdo a lo indicado en la tabla n° 2con una aproximación de 0.1%.

PESO TAMAÑO MAXIMO RECOMENDADO DE LA MUESTRA A USAR EN (Kg) DEL AGRAGADO 0.5 (mm-pulgadas) 4.75 - 0.1876 9.5 - 3/8

1.5

12.5 - 1/2

2.0

19.0 - 3/4

3.0

25.0 - 1

4.0

37.5 - 1 1/2

6.0

Tabla N° 2: Cantidad mínima de muestra.

 Secar completamente la muestra en el recipiente mediante la fuente de calor seleccionada, procurando minimizar cualquier tipo de pérdida del material. Una calefacción muy rápida puede causar que algunas partículas exploten, resultando en una disminución de la misma.  Tomar un recipiente (tara), anotar su identificación y determinarle su peso.  Pesar la muestra húmeda mas el recipiente que la contiene.  Colocar la tara con la muestra en el horno a una temperatura constante de 110°C, por un periodo de 24 horas.  Retirar la muestra del horno y dejarla enfriar hasta que alcance la temperatura ambiente.  Pesar la muestra seca más el recipiente y anotar su peso.

7.

PRESENTACIÓN DE DATOS. 7.1. AGREGADO FINO.

CONTENIDO DE HUMEDAD DEL AGREGADO FINO

N° de Ensayo

1

2

3

Peso de Tara (gr)

266

281

298

Peso de Tara + Muestra Humedad (gr)

565

567

587

Peso de Tara + Muestra Seca (gr)

561

564

583

4

3

4

295

283

285

N° de Tara(gr)

Peso de Agua (gr) Peso de Muestra Seca (gr)

Tabla N° 3: Datos del ensayo de contenido de humedad del agregado fino. 7.2. AGREGADO GRUESO. CONTENIDO DE HUMEDAD DEL AGREGADO GRUESO N° de ensayo

1

2

3

Peso de tara (gr)

266

281

298

Peso de tara y muestra húmeda (gr)

798

781

766

Peso de tara y muestra seca (gr)

793

777

762

5

4

4

527

496

464

N° de tara

Peso del agua (gr) Peso de la muestra seca (gr)

Tabla N° 3: Datos del ensayo de contenido de humedad del agregado grueso. 8. MEMORIA DE CALCULO. 8.1. AGREGADO FINO. 8.1.1. Peso del Agua=( Peso de Tara + Muestra Humedad )-( Peso de Tara + Muestra Seca) 8.1.2. Peso de muestra seca=(Peso tara + muestra seca) – (Peso de tara)

% HUMEDAD =

% HUMEDAD =

8.2. AGREGADO FINO.

% HUMEDAD =

% HUMEDAD = 8.3.

RESULTADOS

CONTENIDO DE HUMEDAD DEL AGREGADO FINO N° de ensayo 1 2 N° de tara Peso de tara (gr) 266 281 Peso de tara y muestra húmeda 766 781 (gr) Peso de tara y muestra seca (gr) Peso del agua (gr) Peso de la muestra seca (gr) Contenido de humedad parcial

707 59 441 13.37868481

(%) Contenido de humedad

723 58 442 13.12217195

3 298 798

735 63 437 14.41647597

13.63911091

promedio(%) Tabla N° 4: Datos obtenidos del ensayo de contenido de humedad del agregado fino. CONTENIDO DE HUMEDAD DEL AGREGADO GRUESO N° de ensayo 1 2 3 N° de tara Peso de tara (gr) 266 281 298 Peso de tara y muestra húmeda 2266 2281 2298 (gr) Peso de tara y muestra seca (gr) Peso del agua (gr) Peso de la muestra seca (gr) Contenido de humedad parcial (%) Contenido de humedad

2261 5 1995 0.250626566

2274 7 1993 0.351229303

2294 4 1996 0.200400802

0.26741889

promedio(%) Tabla N° 5: Datos obtenidos del ensayo de contenido de humedad del agregado grueso.

9. ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS. Los resultados dieron con más humedad para los agregados finos, El agregado grueso se mostro seco al aire con bastante sol ya que presentan muy un bajo valor de agua en su interior, el agregado fino se mostro seco al aire pero con un Porcentaje de humedad más elevado que el grueso. 10. CONCLUSIONES.  Se logró determinar que el contenido de humedad para el agregado fino ensayado es de 13.64% respecto a la masa total y el que para el agregado grueso es de 0.27%  Se realizó el procesamiento de datos con la ayuda de hojas de cálculo de Microsoft office Excel, las cuales serán adjuntadas como anexos digitales.  Se determinó que para el presente ensayo el contenido de humedad del agregado fino en comparación

del

mayor, de lo cual

agregado

grueso es

mucho

se puede concluir que las

partículas finas de agregado tiende a absorber mayor cantidad de humedad. 11. RECOMENDACIONES. Tener precaución al momento de realizar los ensayos para que no se produzcan perdidas de material y se alteren los resultados. Apuntar correctamente los resultados obtenidos en el laboratorio 12. REFERENCIAS.  Pasquel Carbajal, Enrique (1998). Tópicos de tecnología del concreto en el Perú- 2da Ed – Colegio

de Ingenieros del Perú.  Norma técnica peruana (NTP) 339.185  Association for Testing Materials (ASTM) C566.  http://civilgeeks.com/wp-content/uploads/2011/12