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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil TECNOLOGIA DEL CONCRETO

1. INTRODUCCIÓN 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 las calidades 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 las propiedades del concreto. La distribución volumétrica de las partículas tiene gran trascendencia en el concreto para obtener una estructura densa y eficiente, así como una trabajabilidad adecuada. Está científicamente demostrado que debe haber un ensamble casi total entre las partículas, de manera que las más pequeñas ocupen los espacios entre las mayores y el conjunto esté unido por la pasta de cemento. La importancia de estos principales elementos dentro de la mezcla de concreto es fundamental para dar una vida resistente y durable al concreto resultante, lo cual es el objetivo que se busca siempre al realizar obras de edificaciones sean pequeñas, medianas y grandes con lo cual generaría una satisfacción de calidad hacia las personas beneficiarias de estos proyectos para los fines que se le han establecido, con lo cual ayudaría al desarrollo del ser humano y desarrollo de la industria de la construcción.

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2. OBJETIVOS 2.1.

OBJETIVOS GENERALES  Conocer el procedimiento, en el laboratorio, para realizar los ensayos de granulometría del agregado grueso, fino y de hormigón; además el ensayo para determinar el peso volumétrico suelto y compacto del agregado grueso y fino.  Mostrar el resultado de cada uno de los ensayos mencionados anteriormente y calcular si el agregado ensayado está dentro de los límites de diseño de mezcla según las nomas ASTM y NTP.  Determinar el peso unitario seco y compactado del agregado fino y grueso.

2.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Conocer los requisitos de gradación y calidad del agregado grueso, fino y hormigón para uso en el concreto.  Determinar mediante el tamizado la gradación que tienen los

agregados ensayados.  Calcular mediante un ensayo, cuando de agregado fino o grueso debe entrar en un metro cúbico, tanto en el suelto o el compactado.  Aprender los pasos a realizar para determinar los pesos unitarios.  Aprender a utilizar los materiales en la determinación de los pesos unitarios.  Aprender a utilizar los materiales en la determinación de los pesos unitarios.

3. FUNDAMENTOS TEORICOS 3.1. UBICACIÓN DE CANTERA Cantera Cochamarca

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil TECNOLOGIA DEL CONCRETO      

País: Perú Región: Pasco Provincia: Pasco Distrito: Vicco Superficie: 173.3 km2 Altitud: 4114 m.s.n.m.

3.2. ANTECEDENTES HISTORICOS Fue creado por Ley del 17 de marzo de 1958, durante el segundo gobierno del presidente Manuel Prado Ugarteche.

3.3. GRANULOMETRIA La granulometría de una base de agregados se define como la distribución del tamaño de sus partículas. Esta granulometría se determina haciendo pasar una muestra representativa de agregados por una serie de tamices ordenados, por abertura, de mayor a menor. La denominación en unidades inglesas (tamices ASTM) se hacía según el tamaño de la abertura en pulgadas para los tamaños grandes y el número de aberturas por pulgada lineal para los tamaños grandes y el numeral de aberturas por pulgada lineal para tamices menores de 3”. La serie de tamices utilizados para agregado grueso son 3", 2", 1½", 1", ¾", ½", 3/8", N° 4 y para agregado fino son N° 4, N° 8, N° 16, N° 30, N° 50, N° 100. La serie de tamices que se emplean para clasificar agrupados para concreto se ha establecido de manera que la abertura de cualquier tamiz sea aproximadamente la mitad de la abertura del tamiz inmediatamente superior, o sea, que cumplan con la relación 1 a 2. Se van colocando los porcentajes retenidos acumulados. Se registra el porcentaje acumulado que pasa, que será simplemente la diferencia entre 100 y el porcentaje retenido acumulado. Fórmula % PASA = 100 – % Retenido Acumulado Los resultados de un análisis granulométrico también se pueden representar en forma gráfica y en tal caso se llaman curvas granulométricas. Estas gráficas se representan por medio de dos ejes perpendiculares entre sí, horizontal y vertical, en donde las ordenadas

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil TECNOLOGIA DEL CONCRETO representan el porcentaje que pasa y en el eje de las abscisas la abertura del tamiz cuya escala puede ser aritmética, logarítmica o en algunos casos mixta. Las curvas granulométricas permiten visualizar mejor la distribución de tamaños dentro de una masa de agregados y permite conocer además que tan grueso o fino es.

3.4. PARA AGREGADO FINO 3.4.1. MÓDULO DE FINEZA (MF) El módulo de finura es un parámetro que se obtiene de la suma de los porcentajes retenidos acumulados de la serie de tamices especificados que cumplan con la relación 1:2 desde el tamiz N° 100 en adelante hasta el tamaño máximo presente y dividido en 100, para este cálculo no se incluyen los tamices de 1" y ½". Σ Retenido Acumulado MF= 100 Se considera que el MF de una arena adecuada para producir concreto debe estar entre 2.3 y 3.1 o donde un valor menor que 2.0 indica una arena fina 2.5 una arena de finura media y más de 3.0 una arena gruesa.

3.5. PARA AGREGADO GRUESO 3.5.1 TAMAÑO MÁXIMO (TM) Se define como la abertura del menor tamiz por el cual pasa el 100% de la muestra.

3.5.2. TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL (TMN) El tamaño máximo nominal es otro parámetro que se deriva del análisis granulométrico y está definido como el siguiente tamiz que le sigue en abertura (mayor) a aquel cuyo porcentaje retenido acumulado es del 15% o más. La mayoría de los especificadores granulométricos se dan en función del tamaño máximo nominal y

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil TECNOLOGIA DEL CONCRETO comúnmente se estipula de tal manera que el agregado cumpla con los siguientes requisitos.

3.5.3. GRANULOMETRÍA CONTINUA. Se puede observar luego de un análisis granulométrico, si la masa de agrupados contiene todos los tamaños de grano, desde el mayor hasta el más pequeño, si así ocurre se tiene una curva granulométrica continua.

3.5.4. GRANULOMETRÍA DISCONTINUA Al contrario de lo anterior, se tiene una granulometría discontinua cuando hay ciertos tamaños de grano intermedios que faltan o que han sido reducidos a eliminados artificialmente.

3.6.

PESO UNITARIO El peso unitario es el peso de la unidad de volumen de material a granel en las condiciones de compactación y humedad es que se efectúa el ensayo, expresada en kg/m3. Aunque puede realizarse el ensayo sobre agregado fino y agregado grueso; el valor que es empleado en la práctica como parámetro para la dosificación de hormigones, es el peso unitario compactado del agregado grueso. Pues aquí se encuentran los fundamentos e importancia del peso unitario suelto y peso unitario compacto de los agregados, mediante la realización de un ensayo con arena y grava, el cual se define como la relación entre el peso de una muestra de agregado compuesta de varias partículas y el volumen que ocupan están dentro de un recipiente de volumen conocido; así mismo el peso unitario compacto de los agregados mencionados anteriormente. Para este ensayo nos apoyaremos de las siguientes normas: NTP 400.017, ASTM C-29, MTC E203 siguiendo los parámetros e indicativos de la misma. Además, el ejercicio de la experiencia de laboratorio nos permite obtener el suficiente conocimiento para realizar valoraciones de implementación o extracción de los agregados, estos se implementarán en canteras, laboratorios u obras civiles. Y también, conoceremos como

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil TECNOLOGIA DEL CONCRETO calcular el volumen de la probeta usando como elemento el agua, sacando el volumen en m3 para así obtener unos resultados más exactos. El peso unitario de un agregado debe ser conocido para seleccionar las proporciones adecuadas en el diseño de mezclas de concreto. Por definición, el peso específico unitario, es la relación de la masa del agregado que ocupa un volumen patrón unitario entre la magnitud de éste, incluyendo el volumen de vacíos propio del agregado, que ha de ir a ocupar parte de este volumen unitario patrón. El peso específico unitario, tiene idéntica definición al peso unitario simplemente, es decir, peso dividido por el volumen, pero la diferencia fundamental con el peso específico, es que el volumen es el aparente, es decir este volumen incluye los vacíos ínter granulares, el peso no difiere. El peso específico unitario, es el peso de la muestra sobre un volumen definido del molde, viene a ser a la vez una constante de cada material, que

sirve

para

transformar

pesos

a

volúmenes

o

viceversa,

principalmente en la dosificación de hormigones. Existen dos valores para el peso unitario de un material granular, dependiendo del sistema que se emplee para acomodar el material; la denominación que se le dará a cada uno de ellos será:

3.6.1. PESO UNITARIO SUELO (PUS) Se denomina PUS cuando para determinarla se coloca el material seco suavemente en el recipiente hasta el punto de derrame y a continuación se nivela a ras una carilla. El concepto PUS es importante cuando se trata de manejo, transporte y almacenamiento de los agregados debido a que estos se hacen en estado suelto

3.6.2. PESO UNITARIO COMPACTADO (PUC): LABORATORIO DE LA UNI – FIC

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil TECNOLOGIA DEL CONCRETO Se denomina PUC cuando los granos han sido sometidos a compactación incrementando así el grado de acomodamiento de las partículas de agregado y por lo tanto el valor de la masa unitaria. El PUC es importante desde el punto de vista diseño de mezclas ya que con él se determina el volumen absoluto de los agregados por cuanto estos van a estar sometidos a una compactación durante el proceso de colocación de agregado.

4.

PROCEDIMIENTO 4.1.

EXTRACCIÓN DE LOS AGREGADOS DE LA CANTERA DE COCHAMARCA La cantera de “COCHAMARCA” ubicada en el distrito de VICCO, lugar de extracción de los materiales en estudio fue seleccionado como el principal de todos los lugares estudiados en cuestión del informe anterior, con lo concerniente se procedió a realizar la extracción de los agregados, con la respectiva documentación necesaria para la evitación de inconvenientes y con los equipos de protección necesarios para evitar los posibles accidentes que siempre están presentes en el desarrollo de cualquier actividad si no se tiene el conocimiento necesario de cómo y lo que se va a hacer. Ya aceptado el permiso, nos dirigimos a la Cantera que queda fuera del centro poblado de Cochamarca con nuestros implementos de seguridad y acompañado por un ingeniero para que nos explique sobre los agregados que contiene la cantera. Al llegar a la cantera nos dirigimos al establecimiento donde se da el lavado de los agregados.

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Después nos dirigimos donde son puestos los agregados, la cantera de Cochamarca contiene más la arena de shocrette ya que está conformada por material de canto rodado y de rio. Es un material A-1-a de acuerdo a la clasificación AASHTO. Este material está conformado de fragmento de piedra, grava y arena.

4.2.

ENSAYOS LABORATORIO FIC-UNI Conociendo todos estos aspectos sobre los agregados y su importancia al analizarlos se procedió a extraer las muestras de la cantera de “COCHAMARCA”, lugar que se escogió con ayuda del docente del curso para el desarrollo de los ensayos. Con lo cual después de la extracción se guardó los agregados en recipientes correspondientes para no alterar demasiado sus propiedades cuando se realice el viaje hacia la ciudad de Lima, lugar para realizar nuestros ensayos de laboratorio trasladamos a la ciudad de Lima para sus respectivos ensayos de laboratorio. Llegando a la ciudad de Lima se procedió a llevar las muestras al laboratorio de Universidad Nacional Ingeniería (UNI) en el cual con ayuda de un profesional técnico (Ing. Rafael Cachay Huamán) en el área especializada se procedió a la realización de los ensayos de:

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(Granulometría, Peso Unitario Suelto Y Peso Unitario Compactado)

4.2.1. ENSAYO DE GRANULOMETRIA A. MATERIAL Y EQUIPOS  Balanza. Una balanza o báscula con precisión dentro del 0.1% de la carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso, graduada como mínimo a 0,05 kg. El rango de uso de la balanza es la diferencia entre las masas del molde lleno y vacío.  Serie de Tamices. Son una serie de tazas esmaltadas a través de las cuales se hace pasar una muestra de agregado que sea fino o grueso, su orden es de mayor a menor.

 En su orden se utilizarán los siguientes tamices: tamiz 1½", 1", ¾". ½" ,3/8", N° 4 Fondo para el Agregado Grueso; el tamiz N° 4, N° 8, N° 16, N° 30, N° 50, N° 100 y fondo para el Agregado Fino.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil TECNOLOGIA DEL CONCRETO  Se realiza el método del Cuarteo y se logra seleccionar la muestra.  Se selecciona una muestra la más representativa posible y luego se deja secar.  Se logra obtener un secado más rápido.  Después la muestra anterior se hace pasar por una serie de tamices o mallas dependiendo del tipo de agregado. En el caso del agregado grueso se pasa por los siguientes tamices en orden descendente (1½" ,1", ¾", ½" ,3/8”, N° 4 y Fondo) La cantidad de muestra retenida en cada uno de los tamices se cuantifica en la balanza obteniendo de esta manera el peso retenido.  Lo mismo se realiza con el agregado fino, pero se pasa por la siguiente serie de tamices (N° 4, N° 8, N° 16, N° 30 N°50, N°100, N°200 y Fondo).

B. CALCULO DE LOS AGREGADOS

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No sé considera el fondo según el ing. Rafael Cachay Huamán Solo se trabajará hasta el tamiz N°4 por que se está trabajando con el agregado grueso ósea lo que pasa es todo arena.

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4.2.2. ENSAYO DE PESO UNITARIO A. LOS MATERIALES EN USO PARA LA REALIZACIÓN DE ESTE ENSAYO FUERON  Piedra Chancada de ¾”.  Arena Gruesa.  Balanza electrónica.  Cucharas.  Recipientes cilíndricos.  Agua.  Planta de vidrio.  Varilla de acero Ø5/8’’ x 60cm.

B. PASOS A SEGUIR PARA LA REALIZACION DEL ENSAYO a. AGREGADO FINO i. CALIBRACIÓN

DEL

RECIPIENTE

PARA

AGREGADO FINO  Se procede a pesar el recipiente cilíndrico vacío, en donde se colocará la muestra.  Luego se le agrega agua hasta llenar el recipiente.  Colocamos la placa de vidrio en la parte superior y con una jeringa rellenamos el agua para que esté completamente lleno.  Finalmente se pesa el recipiente con el agua.

ii. PESO UNITARIO SUELTO [PUS] – AGREGADO FINO  Se procede a pesar el recipiente cilíndrico; la balanza debe de tener una exactitud del 0.1% es decir, 0.01g de precisión.  Se pone la arena gruesa en un recipiente, para luego colocarla en el molde cilíndrico.  Luego sobre el recipiente se agrega la arena en forma helicoidal a una altura no mayor de 5 cm de la superficie del recipiente, hasta que esté totalmente lleno.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil TECNOLOGIA DEL CONCRETO  Posteriormente con la varilla de acero se procede a quitar con mucho cuidado el exceso de arena para que quede a nivel del recipiente, a este proceso se le llama Enrasado.  Finalmente se procede a pesar el recipiente cilíndrico con la arena.

iii. PESO

UNITARIO

COMPACTADO

[PUC]

–

AGREGADO FINO  Se procede a pesar el recipiente cilíndrico; la balanza debe de tener una exactitud del 0.1% es decir, 0.01g de precisión.  Se pone la arena gruesa en un recipiente, para luego colocarla en el molde cilíndrico.  Luego se introduce la arena al molde cilíndrico hasta 1/3 de su capacidad. Seguidamente con una varilla de acero de Ø5/8’’ procedemos a golpear 25 veces en forma helicoidal.  Luego se sigue agregando la arena hasta los 2/3 de su capacidad. Y también se procede a compactar con la varilla de acero los 25 golpes en forma helicoidal.  Posteriormente con la varilla de acero se procede a quitar con mucho cuidado el para que quede a nivel del recipiente, a este proceso se le llama Enrasado.  Finalmente se procede a pesar el recipiente cilíndrico con la arena compactada.

b. AGREGADO GRUESO i. CALIBRACIÓN

DEL

RECIPIENTE

PARA

AGREGADO GRUESO  Se procede a pesar el recipiente cilíndrico vacío, en donde se colocará la muestra.  Luego se le agrega agua hasta llenar el recipiente.  Colocamos la placa de vidrio en la parte superior y con una

jeringa

rellenamos

el

agua

para

que

esté

completamente lleno.  Finalmente se pesa el recipiente con el agua.

ii. PESO UNITARIO SUELTO [PUS] – AGREGADO GRUESO  Se procede a pesar el recipiente cilíndrico; la balanza debe de tener una exactitud del 0.1% es decir, 0.01g de precisión.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil TECNOLOGIA DEL CONCRETO  Se pone la piedra chancada en un recipiente, para luego colocarla en el molde cilíndrico.  Luego sobre el recipiente se agrega la piedra chancada en forma helicoidal a una altura no mayor de 5 cm de la superficie del recipiente, hasta que esté totalmente lleno.  Posteriormente con la varilla de acero se procede a quitar con mucho cuidado el exceso de piedra para que quede a nivel del recipiente, a este proceso se le llama Enrasado.  Finalmente se procede a pesar el recipiente cilíndrico con la piedra chancada.

iii. PESO

UNITARIO

COMPACTADO

[PUC]

–

AGREGADO GRUESO  Se procede a pesar el recipiente cilíndrico; la balanza debe de tener una exactitud del 0.1% es decir, 0.01g de precisión.  Luego se pone la piedra chancada en un recipiente, para luego colocarla en el molde cilíndrico.  Luego se introduce la piedra chancada al molde cilíndrico hasta 1/3 de su capacidad. Seguidamente con una varilla de acero de Ø5/8’’ procedemos a golpear 25 veces en forma helicoidal.  Luego se sigue agregando la piedra hasta los 2/3 de su capacidad. Y también se procede a compactar con la varilla los 25 golpes en forma helicoidal.  Luego se agrega la piedra hasta llenar el recipiente incluso un poco más. Y se procede al compactado del mismo con 25 golpes en forma helicoidal.  Posteriormente con la varilla de acero se procede a quitar con mucho cuidado el para que quede a nivel del recipiente, a este proceso se le llama Enrasado.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil TECNOLOGIA DEL CONCRETO  Finalmente se procede a pesar el recipiente cilíndrico con la arena compactada. Formulas a determinar los cálculos: 

PESO DEL AGREGADO (PA):

PA = PT – PM 

PESO UNITARIO DEL AGREGADO (PU):

PU = PA / VM Dónde: PM = Peso de molde

VM = Volumen de molde

C. ENSAYO PESO UNITARIO SUELTO Y COMPACTADA a. RECIPIENTE PARA AGREGADO  Volumen = 0.00283 m3  Peso = 1577.2 gr

b. PESO UNITARIO SUELTO [PUS]  Se

pone

la

arena

en

el

recipiente, de forma helicoidal a una altura no mayor de 5 cm de la superficie

superior

del

recipiente.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil TECNOLOGIA DEL CONCRETO  Posteriormente con la varilla de acero se procede a quitar con mucho cuidado el exceso de arena p a r a q u e quede a nivel del recipiente, a este proceso

se

le

llama Enrasado.

 Finalmente se procede a pesar el recipiente con la arena.

c. PESO UNITARIO COMPACTADO [PUC]  Luego se introduce la arena al molde

hasta

1/3

de

su capacidad. Seguidamente con una varilla de acero de Ø5/8’’ procedemos a golpear 25 veces en forma helicoidal. Luego se sigue agregando la arena hasta los

2/3

de

su capacidad. Y

también se procede a compactar con la varilla de acero los 25 golpes en forma helicoidal.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil TECNOLOGIA DEL CONCRETO  Posteriormente

con la varilla de

acero se procede a quitar con mucho cuidado el para que quede a nivel d e l r e c i p i e n t e , a este proceso se le llama Enrasado.

 Finalmente se procede a pesar el

con

la

recipiente cilíndrico

arena compactada.

5. CÁLCULO Y RESULTADOS 5.1.

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

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5.2.

CALCUL O

DE

PESO

UNITARIO

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6. PANEL FOTOGRAFICO

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7.

CONCLUSIONES  El agregado extraído de la cantera de COCHAMARCA resulto un agregado grueso, estando dentro de los limites

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil TECNOLOGIA DEL CONCRETO estandarizados,

según

los

análisis

granulométricos

realizados en el laboratorio FIC-UNI.  El peso unitario compactado (PUC) resulto mayor del peso unitario suelto (PUS), porque se produce una fuerza de compactación mediante la varilla (chuseado).  La experiencia de la visita a la UNI, resulto un conocimiento

importante

para

nuestro

desarrollo

profesional, de la cual vimos notable diferencia de calidad de

laboratorios

de

la

UNI

para

la

especialidad,

comparándolas con las de Pasco.  Los procedimientos de los ensayos se hacen con un estándar normalizado y adecuados la cual se pudo observar en dicho laboratorio de la UNI.

8. RECOMENDACIONES  Realizar visitas frecuentemente a un laboratorio, para la ampliación del conocimiento obtenido en lo teórico, para después aplicarle en la práctica.  Al visitar un laboratorio es necesario utilizar los equipos de protección personal (EPP). LABORATORIO DE LA UNI – FIC

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 Conocer la norma técnica peruana (NTP) para realizar los determinados ensayos en el laboratorio. 

Que las autoridades de la E.F.P CIVIL, realizan convenios con universidades que tengan un sistema de calidad en el caso de investigaciones y estudios.

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