Universidad Pedagógica Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Caracterización Caracterización de agregados para concreto concreto
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Caracterización de agregados para Concreto Nelson Javier Cortés Aponte, Aponte, Cristian Fernando Espitia Cárdenas, Carlos Andrés Andrés Figueroa Ayala, John Edison Medina Urian
[email protected],, johnecor@hotmai
[email protected] [email protected] l.com,,
[email protected] [email protected],,
[email protected] Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia
concret concr etoo bitu bitumi mino noso, so, y otra otrass mezcl mezclas as qu quee son Resumen: una muestra de agregado fino y otra de agregado proporcionadas o analizadas sobre la base de un grueso pasan por unos procedimientos de pesaje bajo ciertas volumen absoluto. La densidad aparente (SSS) se cond condic icio ione ness espe especi cial ales es,, lo cual cual es indi indisp spen ensa sabl blee para para usa si el agregado está húmedo, es decir, si se ha determinar algunos valores como la densidad y la absorción satisfecho su absorción. Inversamente, la densidad de éstos agregados, y que sirve de ayuda en la caracterización de agregados para la producción de concreto. nominal (seca al horno) se usa para cálculos cuando el agregado está seco o se asume que está seco. Índice de Términos: densidad aparente, densidad nominal, Esta norma se usa para determinar los valores de la absorción, masa unitaria, agregado grueso, agregado fino masa unitaria necesarios para la selección de las Abstract: A sample of fine aggregate and coarse aggregate proporciones de los agregados en las mezclas another pass by weighing procedures under certain special de concreto. condition conditions, s, which is essential essential to determin determinee some values as density and absorption of these aggregates, and which aids in the characterization of aggregates concrete production.
II.
Keywords: bulk density, nominal density absorption, unit mass, coarse aggregate, fine aggregate. • •
I.INTRODUCCIÓN
• • •
Este método de ensayo se usa principalmente para determ determina inarr los valores valores de densida densidades, des, grados grados de absorción y masas unitarias de los agregados. Es de vita vitall impo import rtan ancia cia la obte obtenci nción ón de esto estoss valo valores res previos a ser utilizados en la fabricación de cual cualqu quie ierr tipo tipo de conc concret reto, o, ya que que los los valo valore ress calc calcul ulad ados os para para los los agreg agregad ados os a util utiliz izar ar,, serán serán tenidos en cuenta para determinar las proporciones, las características y cualidades que se van a obtener o que se desea esperar del concreto. La densidad aparent aparentee es la caract caracterí erísti stica ca usada usada gen general eralment mentee para el cálculo del volumen ocupado por el agreg regado en diferen rentes tipos de mezclas, incluy incluyendo endo el con concret cretoo de cement cementoo Pórtlan Pórtland, d, el
•
MATERIALES
Balanza Horno Agregado fino Agregado grueso Camisas o moldes cilíndricos Varilla de apisonamiento
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III.
PROCESO
Una mues Una muestr traa de agre agrega gado do se sume sumerg rgee en agua agua durante durante 24 h aproxim aproximada adamen mente te para saturar saturar los poros. Luego se remueve el agua y se seca la superficie de las partículas, y se determina su masa. Pos Posteriormente, la masa de la muestra es determinada y sumergida en el agua. Finalmente, la muestra es seca al horno y se determina su masa una tercera vez. Se usan las masas obtenidas y con las fórmulas de este método de ensayo, se calculan calculan tres tipos de densidad y la absorción.
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Tamaño nominal (mm)
Masa mínima Muestra de ensayo( kg)
12,5 o menos 19,0 25,0 37.5 50,0 63,0 75,0 90,0 100,0 112,0 125,0 150,0
2 3 4 5 8 12 18 25 40 50 75 125
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Figura 3. Secado superficial del agregado grueso
Tabla 1. Masa mínima de las muestras
Figura 4. Vaciado del agregado fino en el matraz
Figura 1. Apisonado del agregado grueso
IV.
CÁLCULOS Y RESULTADOS
Calculo de densidades y porcentajes de absorción Agregado grueso
W platon (g)
193,2
W platon + muestra sss (g)
2612
W lastre + canastilla + Msss (g)
2344
W lastre + canastilla (g)
925
W Platon + M seca (g)
2526
Masa en el aire de la muestra seca (g)
2332,8
Masa en el aire de la muestra sss (g)
2418,8
Masa en el agua de la muestra saturada (g)
1419
Tabla 2. Resultados obtenidos para el agregado grueso Figura 2. Apisonado del agregado fino
Según la expresión estipulada en la NTC 176 tenemos que: Densidad aparente:
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Según la expresión estipulada en la NTC 237 tenemos que: Densidad aparente:
D sBulk = 0,9975 * A/ (B-C)
Donde: A = Masa en el aire de la muestra seca B = Masa en el aire de la muestra sss C = Masa en el agua de la muestra saturada
3
Densidad aparente (saturada y superficialmente seca)
D s aparente (sss) =0,9975*B/ (B-C) D s aparente (sss) =0,9975*2418,8/ (2418,8-1419)
Ds aparente (sss) = 2,41 g/cm
Donde: A = Masa de la muestra seca B = Masa del matraz lleno con agua
S = Masa de la muestra sss C = Masa del matraz con la muestra y el agua.
D sBulk =0.9975*2332,8/(2418,8-1419)
DsBulk = 2,33 g/cm
D s aparente = 0,9975*A/ (B+S-C)
3
Densidad Nominal
D s nominal = 0,9975*A/ (A-C) D s nominal = 0,9975*2332,8/ (2332,8-1419)
D s aparente = 0,9975*339,02/ (659,27+352,08-877,75)
Ds aparente = 2,53 g/cm3 Densidad aparente (saturada y superficialmente seca)
D s aparente (sss) =0,9975*S/ (B+S-C) D s aparente (sss) =0,9975*352,08/ (659,27+352,08877,75)
Ds aparente (sss) =2,63 g/cm 3
Ds nominal = 2,55 g/cm 3 % de Absorción
Densidad Nominal
Absorción % = [(B-A)/A]*100 Absorción % = [(2418,8-2332,8)/2332,8]*100
D s nominal = 0,9975*A/ (B+A-C) D s nominal = 0,9975*339,02/ (659,27+339,02-877,75)
Absorción % = 3,7
Ds nominal =2,81 g/cm 3 % de Absorción
Agregado fino
Volumen Matraz (ml)
500
W matraz + agua + muestra (g)
877,75
W matraz (g)
160,52
Absorción % = [(S-A)/A]*100 Absorción % = [(352,08-339,02)/339,02]*100
W matraz + muestra sss (g)
512,6
Absorción % = 3,9
W Platón (g)
194,18
W Platón + muestra seca (g)
533,2
Masa de la muestra seca (g)
339,02
Masa del matraz lleno con agua (g)
659,27
Masa de la muestra sss (g)
352,08
Tabla 3. Resultados obtenidos para el agregado fino
Calculo de las masas unitarias. Para las masas unitarias, se depositan en los moldes establecidos una cantidad de agregado tal que roce la superficie del mismo y se pesan, para las masas sueltas se depositan por medio de paleo, es decir sin apisonar, y para las masas compactas se utiliza una varilla de
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apisonamiento y se apisona cada tres capas aproximadamente hasta llegar a ras con el molde.
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2) Agregado Fino M.U.S
M = (6,276 – 3,928)/0,00159 Agregado Grueso M.U.S M.U.C
Agregado Fino M.U.S M.U.C
M.U.C
10
Diámetro molde (cm) Altura molde (cm)
20,3
W molde (g)
3928
M = (6,595 – 3,928)/0,00159
M = 1673 Kg/m3
1594,4
3
Volumen molde (cm ) W molde + Muestra (g)
Promedio de valores (g)
M = 1473 Kg/m3
5868
6100
6302
6576
5906
6096
6262
6606
5926
6104
6266
6604
5900
6100
6276,7
6595,3
Tabla 4. Resultados obtenidos de las masas para ambos tipos de agregado
Se calcula el contenido de vacíos en el agregado usando la masa unitaria obtenido por cualquiera de los tres procedimientos, de la siguiente forma: CONTENIDO
DE VACIOS.
% vacios = 100[(S*W)-M]/(S*W)
Se calcula la masa unitaria para los procedimientos de apisonamiento, golpeteo del molde y por paleo de la siguiente manera:
Donde: M = Masa unitaria del agregado S = Gravedad especifica Bulk (base seca), o
densidades aparentes determinadas de acuerdo con la NTC 176 y la NTC 237 descritos en este informe dividida por la densidad del agua W = Densidad del agua (998 Kg/m3)
M = (G - T)/V
Donde: M = Masa unitaria del agregado (Kg/m3) G = Masa del agregado mas el molde (Kg) T = Masa del molde (Kg) V = volumen del molde (m3)
1) Agregado Grueso M.U.S
1) Agregado Grueso
% vacios = 100[((2330/998)*998)-1237]/ ((2330/998)*998)
M.U.S
% vacios = 47 M = (5,9 – 3,928)/0,00159
M = 1237 Kg/m3
M.U.C
M.U.C
% vacios = 100[((2330/998)*998)-1362]/ ((2330/998)*998)
M = (6,1 – 3,928)/0,00159
% vacios = 41
3
M = 1362 Kg/m
2) Agregado Fino
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M.U.S
% vacios = 100[((2530/998)*998)-1473]/ ((2530/998)*998)
% vacios = 41 M.U.C
% vacios = 100[((2530/998)*998)-1673]/ ((2330/998)*998)
% vacios = 33 V.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
De acuerdo a los datos obtenidos para las densidades, es inherente destacar la precisión del ensayo. Los resultados nos muestran que las densidades tanto aparentes, saturados y nominales de los agregados finos es mayor a las densidades de los agregados gruesos, debido al tamaño de las partículas de cada uno, el agregado grueso a pesar de tener partículas mayores a la de los finos, en el mismo volumen existen menos partículas, lo cual se refleja en un peso por unidad de volumen menor al de los finos, muy diferente a la arena, la cual el tamaño de sus partículas es menor , puede ocupar mas volumen y por ende una masa mayor. Los porcentajes de absorción determinados para los agregados, nos muestra que la arena tiene mayor capacidad de absorción que el agregado grueso, esto se puede tener en cuenta a la hora de cuantificar y determinar las características que se requieran para la producción de un concreto. Los resultados de las masa unitarias también fueron acertados, ya que están en el rango de estipulado para éstos (entre 1100 – 1700 Kg/m3) para ambos tipos de agregados, de estos resultados los más precisos a la hora de cuantificar volúmenes son los apisonados, ya que son los que contienen menos vacios y por ende su especificación entre masa volumen son más acertados.
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Los porcentajes de vacios calculados nos mostraron que existen más vacios en agregados gruesos que en finos, los cual es coherente de acurdo al tamaño de la partícula y su forma, ya que se puede ver que en los agregados gruesos sus formas son generalmente angulares y por ende la distribución en los espacios son uniformes, contrario a las arenas cuyas partículas son mucho más pequeñas y los vacios entre las mismas son menores. VI.
CONCLUSIONES
El desarrollo de esta actividad nos arrojo resultados esperados y satisfactorios, lo cual evidencia que la toma de datos hecha en el laboratorio fue consistente y precisa. Este ensayo reflejó los alcances que se obtienen para determinar algunas de las características más importantes a la hora de especificar los tamaños y volúmenes de los agregados para obtener muestras de concreto adecuadas, lo cual nos permitió visualizar de manera sencilla, que si se sigue con el proceso adecuado, los resultados serán los mejores. Este tipo de ensayos nos parece uno de los más importantes a realizar y con mayor aplicabilidad en nuestro campo profesional, ya que a partir de la toma de muestras y poniendo en práctica los procesos a seguir, podemos obtener mejores resultados y por ende satisfacer los requerimientos de las normas vigentes en la producción de concreto con los más altos estándares de calidad, ojala se pudiera seguir investigando más acerca de los materiales y su mejor aplicabilidad en los concretos. VII.
RECOMENDACIONES
Es necesario para cualquier tipo de ensayo, tener conocimiento de la acertada calibración de las balanzas, ya que éstas interfieren de manera directa en los resultados de los datos, y generar errores acumulables que generan un análisis erróneo.
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VIII. REFERENCIAS [1] NORMA TÉCNICA COLOMBIANA, NTC176 (PRIMERA ACTUALIZACIÓN) [2] NORMA TÉCNICA COLOMBIANA, NTC237 (PRIMERA ACTUALIZACIÓN) [1] NORMA TÉCNICA COLOMBIANA, NTC-92 (PRIMERA ACTUALIZACIÓN)
Nelson Javier Cortes Aponte; Estudiante de Ingeniería Civil Cristian Fernando Espitia Cárdenas; Estudiante de Ingeniería Civil Carlos Andrés Figueroa Ayala; Estudiante de Ingeniería Civil John Edison Medina Urian; Estudiante de Ingeniería Civil
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