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• Jose Vera

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RESUMEN

En el presente informe tiene como finalidad determinar el peso unitario suelto y compactado del agregado, principal dicho ensayo es basado en determinar los valores de pesos unitarios tanto suelto como el compactado, los cuales serán proporcionalmente escogidos para mezclas de concretos, sirva en relación masa volumen. Como método para determinar el peso unitario se seca la muestra 17 horas como mínimo, se procedió a hallar la medida gracias a una regla metálica para obtener el volumen de los 4 recipientes ensayados. Se usó métodos diferente para hallar los peso unitarios para el suelto se procedió a llenar recipiente de forma en espiral para evitar segregación hasta llegar al límite del recipiente para luego enrasarlo con la varilla compactadora que tenía 4mm de radio un largo de 60 centímetros y con una punta boleada; después del enrazado se pesa la muestra muestra neta. Para el peso unitario compactado se coloca la muestra en 3 capas cada tercio del recipiente para así para varillar con 25 golpes de manera vertical y así llegar hasta al tope del recipiente y verificar que este enrazado. Para este ensayo se apoyó con las siguientes normas: NTP 4000.017, ASTM C.29, MTC 203. Se obtuvo como resultado el peso unitario suelto 1.227 g/cm3, peso unitario compactado 1.336 g/cm3. Se puede concluir que los pesos unitarios de los agregados compactados con mayores que los sueltos, debido que el compactamiento permitiré que las partícula se acomoden de mejor manera e ingrese más material.

1 INTRODUCCIÓN.

Los agregados constituyen alrededor del 75% en volumen de una mezcla de concreto, el término agregados comprende las arenas, gravas naturales y la piedra triturada utilizada para preparar morteros y concretos. La limpieza, sanidad, resistencia, forma y tamaño de las partículas son importantes en cualquier tipo de agregado. En este informe presentamos los pesos unitarios específicos determinados en el laboratorio contenidas en muestras de agregado fino y grueso, tomando como punto de partida la importancia de conocer la relación que existe entre el volumen total del material y el peso de una determinada cantidad de este material, además de la determinación del porcentaje de huecos existentes en el mismo, recordando que este valoración se aplica a los áridos que no exceden las 5 pulg (125 mm) de tamaño máximo nominal. Nuestras valoraciones estarán presentadas resumidamente en un formato para la determinación del peso unitario suelto y otro para la determinación del peso unitario compactado. Es de importancia abordar este ensayo ya que da la experiencia de laboratorio nos permite obtener el suficiente conocimiento para realizar valoraciones de implementación o extracción de agregados los cales se implementaran en canteras, laboratorios y obras civiles como también conoceremos como calcular el volumen del recipiente gracias a la regla metálica como también se pudo hacer con agua que su resultado es más exacto. En el presente informe se encuentran los fundamentos e importancia de peso unitario suelto y compactado de los agregados mediante una 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 varia partículas y el volumen que ocupan están dentro de un recipiente de volumen conocido.

2 OBJETIVOS:  

Determinar el peso unitario del agregado. Determinar propiedades físicas y mecánicas de los agregados.

3 REVISION BIBLIOGRAFICA Peso Unitario: También llamado peso específico unitario, es la relación entre la masa del agregado que ocupa un volumen patrón unitario con la magnitud de este, incluyendo el volumen de vacíos del agregado, que ha de ir a ocupar parte de este volumen unitario. Es el peso unitario es el peso de la unidad de volumen de material a granel en las condiciones de compactación y humedad en que se efectué el ensayo, se expresa en kg/m3 El peso específico unitario, tiene idéntica definición al peso unitario, viene a ser 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 inter 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 empleara acomodar el material, la denominación que se le dará a cada uno de ellos será: Peso unitario suelto Se usa invariablemente para la conversión de peso a volumen, es decir para conocer el consumo de áridos por metro cubico de hormigón. El concepto de peso unitario suelto es de mucha importancia cuando se trata de manejo, transporte y almacenamiento de los agregados debido a que estos se hacen en estado suelto.

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 (con una precisión de al menos 0.1 lb o 0.05 kg) y se procede a realizar la serie de cálculos (con las unidades consistentes) como se muestra a continuación:

𝑃𝑢𝑠 =

(𝑊𝑠+𝑟)−(𝑊𝑟) 𝑉𝑟

………………………………………………………………………(1)

Donde: Pus: Peso unitario suelto en Lb/pie3 o Kg/m3. Ws+r: Peso del agregado suelto más el recipiente en Lb o Kg. Wr: Peso del recipiente Lb o Kg. Vr: Volumen del recipiente en pie3 o m3. Peso unitario compactado Se denomina peso unitario compactado 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, este peso unitario es importante e desde el punto de vista de 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 hormigón , este valor se usara para el conocimiento de volúmenes de materiales apilados y que estén sujetos a acomodamiento o asentamiento provocados por el, transita sobre ellos o por la acción del tiempo. La determinación del peso unitario en su estado compacto puede realizase de dos maneras, dependiendo del tamaño máximo nominal del agregado y se detallan a continuación: 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 (con una precisión de al menos 0.1 lb o 0.05 kg) y se procede a realizar la serie de cálculos (con las unidades consistentes) como se muestra a continuación:

𝑃𝑢𝑣 =

(𝑊𝑠+𝑟)−(𝑊𝑟) 𝑉𝑟

………………………………………………………………………(2)

Donde: Puv: Peso unitario por varillado en Lb/pie3 o Kg/m3. Ws+r: Peso del agregado varillado más el recipiente en Lb o Kg. Wr: Peso del recipiente Lb o Kg. Vr: Volumen del recipiente en pie3 o m3.

Procedimiento de consolidación por sacudido Este procedimiento se utiliza para agregado que tenga un tamaño máximo nominal mayor que 1 ½” y menor o igual a 5”, consiste en colocar el molde sobre una base firme como un piso de concreto, se llena el recipiente con tres capas aproximadamente iguales de agregado. Cada capa es compactada por levantar alternadamente los lados opuestos del molde una altura de alrededor de 2” dejando caer 50 veces el recipiente; 25 veces cada lado. 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 (con una precisión de al menos 0.1 lb o 0.05 kg) y se procede a realizar la serie de cálculos (con las unidades consistentes) como se muestra a continuación:

𝑃𝑢𝑣 =

(𝑊𝑠+𝑟)−(𝑊𝑟) 𝑉𝑟

………………………………………………………………………(3)

Donde: Pus: Peso unitario por sacudido en Lb/pie3 o Kg/m3. Ws+R: Peso del agregado por sacudido más el recipiente en Lb o Kg. WR: Peso del recipiente Lb o Kg. VR: Volumen del recipiente en pie3 o m3.

Calibración del Molde El molde debe ser calibrado con exactitud, determinado el peso del agua requerida para llenarlos, el volumen de cada molde se determina dividiendo el peso del agua requerida para llenar el molde por el peso unitario del agua. La tabla que se muestra a continuación se utiliza para diferentes tipos muestra de acuerdo a su diámetro del agregado. Tamaño max. nominal agregado grueso ½” 1” 1½” 3”

Capacidad 1/10 ft3 1/5 ft3 ½ ft3 1 ft3

Grado de Saturación de la partícula: Húmedo: Cuando las partículas tienen sus poros accesibles llenos de agua y además existe agua libre en su superficie. Este estado solo se logra en laboratorio. Seco: Es cuando las partícula secas hasta masa constante en horno a 110  5 ºC, de manera que se elimine totalmente el agua de sus poros. En este estado, el árido tiene su máxima capacidad de absorción y corresponde al estado en el cual el laboratorio efectúa la mayoría de los ensayos.

Saturado superficialmente seco: Cuando las partículas tienen sus poros accesibles llenos de agua, pero no tiene humedad en la superficie. Este estado solo se logra en laboratorio. Este estado se obtiene por un proceso controlado de laboratorio: a) secado en horno a masa constante b) inmersión en agua por más de 24 horas c) secado superficial normalizado En este estado, el árido no absorbe ni cede humedad. Saturado parcialmente seco: La partícula que ha estado expuesto al aire ambiente y cuyas partículas no tienen humedad superficial, pero en sus poros accesibles existe humedad parcial que no llega a saturarlos. En este estado los áridos tienen una capacidad intermedia de absorción, es el estado en que se encuentra la mayoría de los áridos gruesos en la obra o en el laboratorio. Saturado: Es cuando todos los vacíos están llenos de agua.

4 MATERIALES Y EQUIPOS 4.1 Materiales y equipos 

Balanza eléctrica



Recipiente de medida



Tabla de medida



Varilla compactadora



Cucharon metálico



Brocha



Regla metálica

4.2 Procedimiento Para iniciar el procedimiento es necesario que la muestra de agregados que se analizará este totalmente seca. En el presente ensayo se analizó cuatro tamaños máximo nominal de los agregados, los cuales son los pasantes de las mallas 1”, ½”, ¼” y Nº4, y estos fueron analizados en recipientes metálicos cuyo volumen esta normalizado donde se utilizó el recipiente de 1/3 pie3 para los agregado finos y de 1/10 pie3 para los agregados gruesos. Cuando la muestra este seca se procede a realizar los siguientes pasos para cada uno de los tamaños máximos nominales: Para calcula el peso unitario suelto: 1. El primer paso es obtener el peso y volumen de los recipientes metálicos solos. 2. Luego de esto, se llena el recipiente con la muestra, vertiéndola de forma uniforme y circular para evitar la segregación. 3. Cuando se llene el recipiente se debe enrasar la parte superior tratando de que quede de forma uniforme. 4. Lo que se hace a continuación es pesar el recipiente más la muestra. 5. Obtenidos los datos se procede a elaborar los cálculos respectivos. Para calcular el peso unitario varillado o compactado: 1. El primer paso es obtener el peso y volumen de los recipientes metálicos solos. 2. Luego se procede con el llenado de los recipientes con la diferencia de que el llenado se dividirá en tres partes, es decir, primero se llena hasta un tercio del recipiente y usando la varilla compactadora se golpea el suelo 25 veces para asentarlo, de igual manera se hace a los dos tercios y al final. 3. Ya compactado el suelo se enrasa con el recipiente de tal manera que quede lo más uniforme posible. 4. Una vez hecho esto se pesa el recipiente con el suelo compactado. 5. Obtenidos los datos se procede a elaborar los cálculos.

4.3 Datos obtenidos: RECIPIENTE 1/3 1/3 1/10 1/10

Vr (cm3) 9432,48 9417,23 2812,87 2849,73

TMN 1" 1/2" 1/4" Nº8

Wr (g) 4941,7 4914,8 1659,4 1630,7

Ws+r Ws+r suelto (g) compactado (g) 16516,2 17540 17612,3 17788,5 6353,2 6530,2 5585,7 5799,7

5 CÁLCULOS Y RESULTADOS 5.1 Ecuaciones a utilizar: 

𝑃𝑈𝑠 = (𝑊𝑠+𝑟)−(𝑊𝑟) 𝑉𝑟



………………………………………………………………………………

………………………….….(1) 𝑃𝑈𝑐 = (𝑊𝑠+𝑟)−(𝑊𝑟) 𝑉𝑟

………………………………………………………………………………

…………………………....(2)

5.2 Cálculos  

Con todos los datos obtenidos, simplemente se reemplaza en las formulas (1) y (2) para determinar el peso unitario tanto del agregado suelto y compactado. Agregado grueso (1”): (16516,2) − (4941,7) 9432,48 𝑃𝑈𝑠 = 1,227 g/cm3

𝑃𝑈𝑠 =

(17540) − (4941,7) 9432,48 𝑃𝑈𝑐 = 1,336 g/cm3

𝑃𝑈𝑐 =



Agregado grueso (1/2”): (17612,3) − (4914,8) 9417,23 𝑃𝑈𝑠 = 1,348 g/cm3

𝑃𝑈𝑠 =

(16516,2) − (4941,7) 9432,48 𝑃𝑈𝑐 = 1,367 g/cm3

𝑃𝑈𝑐 =



Agregado fino (1/4”): (6353,2) − (1659,4) 2812,87 𝑃𝑈𝑠 = 1,669 g/cm3

𝑃𝑈𝑠 =

(6530,2) − (4941,7) 2812,87 𝑃𝑈𝑐 = 1,732 g/cm3

𝑃𝑈𝑐 =



Agregado fino (Nº8): (5585,7) − (1630,7) 2849,73 𝑃𝑈𝑠 = 1,388 g/cm3

𝑃𝑈𝑠 =

(5799,7) − (1630,7) 2849,73 𝑃𝑈𝑐 = 1,463 g/cm3

𝑃𝑈𝑐 =

5.3 Resultados Se obtuvieron los siguientes resultados:

Tamaño Máximo Nominal 1" 1/2" 1/4" Nº8

Peso unitario suelto (g/cm3) 1,227 1,348 1,669 1,388

peso unitario compactado (g/cm3) 1,336 1,367 1,732 1,463

6 CONCLUSIONES  Se concluye que los pesos unitarios de los agregados compactados con mayores que los sueltos, debido que el compactamiento permitiré que las partícula se acomoden de mejor manera e ingrese más material.  Se puede mencionar que el peso unitario compactado es una propiedad muy importante en la dosificación de los agregados dentro del hormigón.  El peso unitario suelto permite evaluar las condiciones de transporte y almacenamiento de los agregados.

7 RECOMENDACIONES  Para el perfecto enrasado del material en el molde se recomienda llenar el mismo haciendo sobrar el cono unos 5 cm por encima de él.  Para evitar los errores de lectura de los pesos se recomienda realizar todas las pesadas en una sola balanza y mejor aún si la balanza fuera electrónica para tener mayor precisión del peso.