Laboratorio Densidad Bulk (Peso Unitario) y Porcentaje de Vacíos de Los Agregados Compactados o Sueltos

Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados compactados o sueltos A. Hernández, A. Martínez, G. Montenegro, L. Parra, K. Ríos Materiales de Construcción Programa de Ingeniería Civil, Universidad del Norte

Resumen En este informe podemos observar cómo se describen detalladamente los procesos y los resultados de los ensayos realizados a agregados finos y gruesos. El objetivo principal por el cual se realizaron estas prácticas en el laboratorio de Materiales de Construcción, es calcular el peso específico, y así mismo poder calcular los vacíos que quedan en el agregado de la mezcla. Para esto nos basamos en las especificaciones de la norma de ensayo INV E 217. Tomando un recipiente de volumen conocido se rellenó con el agregado (arena, grava y gravilla) compactándose con varillas de apisonamiento y así conocer la masa de éstos para hallar los resultados. Palabras claves. Peso unitario, compactación, huecos de árido, densidad Bulk, agregado grueso, agregado fino, aprisionamiento.

Abstract In this report we can see that there are described the processes and the results of the tests made to the thin and thick aggregates. The principal objetive by which these practices were made in the laboratory of materials of construction, is to find the specific unitary weight, to be able to calculate the emptinesses that stays in the aggregates of the misture. The specifications were base don the norm of test INV E-217. Taking a container of a knew volumen, it was refilled by the aggregates (sand, gravel, gravel) the material being compacted by means of rods of flattening and this way it was posible to know the mass of these to find the results. Key words. Unit weight, compact, hollows of arid, bulk density, thick aggregate, thin aggregate, rolled.

Introducción En la ingeniería al momento de preparar concretos, es de vital importancia conocer todas las propiedades de los elementos que componen la mezcla. Los agregados usados afectan de forma directa las cualidades de la misma. En este informe se presentaran los resultados

del experimento Densidad Bulk (peso unitario) y así mismo el porcentaje de vacíos suelto y compactado de nuestros agregados tanto finos como gruesos. El análisis de estas propiedades, en condiciones de laboratorio, surge al tener tanta diversidad de agregados, que se comportarían excelente en nuestras mezclas, pero quien de verdad define su potencial son esas cualidades que lastimosamente no son determinables solo con ver el material. La densidad Bulk, por ejemplo, es utilizada como criterio de selección de proporciones para una mezcla, también para hallar una relación masa/volumen para conversiones en acuerdos de compra y venta de agregados [1]. Todos estos datos son obtenidos usando como guía la norma INV E 217-13.

Definiciones Densidad bulk de un agregado: La masa de un volumen unitario total de un agregado, el cual incluye el volumen de las partículas individuales y el volumen de vacíos entre las partículas. Se expresa en kg/m3 ( lb/pie3 ) -

Peso unitario: Peso (masa) de una unidad de volumen.

Tamaño máximo nominal: La abertura del menor tamiz de la serie o de menor abertura, por el que pasa todo el material. Vacíos: En un volumen unitario de agregados, el espacio entre partículas en una masa de agregado no ocupado por materiales minerales sólidos. [1]

Metodología Para la realización de la práctica denominada “Agregados: Masa unitaria de los agregados”. Se realizó el siguiente procedimiento; tomando como guía las especificaciones de la norma INV. 217. Esta técnica se hizo de igual manera para el agregado fino (arena) y el agregado grueso (grava y gravilla). 1. Se procedió a tomar la muestra de los agregados y se introdujo en el horno de temperatura controlable durante 24 horas aproximadamente. Luego Se extrajo las muestras en estado seco, se esperó alrededor de 20 minutos que bajara la temperatura de estas. 2. Posteriormente se colocó los agregados en el recipiente en tres capas iguales hasta llenarlo.

Fig1. Llenado de recipiente Cada una de las capas se compactó de la siguiente manera: 3. Se vierte en el recipiente el agregado hasta llenarlo 1/3 de su volumen y se nivela con los dedos en la superficie del material echado. Luego se apisona la capa con una varilla realizándole 25 golpes, estos se hicieron de manera distribuida sobre el material, se repitió con las otras dos capas. En este paso se tuvo en cuenta que en la primera capa no se tocara el fondo de la superficie y en las superiores realizar la fuerza suficiente para que solo se atraviesa la capa necesaria, en el procedimiento del agregado grueso se necesitó un esfuerzo mayor para que se satisficiera el procedimiento.

Fig2. Apisonado 4. Después de haber compactado la última capa, se procedió a enrasar con una regla y el recipiente con el agregado se colocó en una balanza de precisión para medir su masa. 5. Finalmente se pesó en la balanza los recipientes, se midió la altura con una regla y el diámetro con un aparato electrónico

Fig 3. Pesaje

4. Resultados 4.1 Densidad Bulk, Densidad Bulk en estado saturado superficialmente seco (SSS) y porcentaje de vacíos:

1. Densidad bulk : M=

𝐺−𝑇 𝑉

Donde G: Masa del agregado mas el recipiente de medida kg; B: Masa del recipiente de medida, kg; V: Volumen del recipiente; 2. Densidad bulk en condición saturada y superficialmente seca (SSS): 𝐴

MSSS= 𝑀(1 + 100 ) Donde M: Densidad bulk A: Absorcion 3. Vacios en los agregados (%): % 𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠 = Dónde: S: Gravedad especifica bulk. 𝜌𝑊 : Densidad del agua, 998 kg/m3 M: Densidad bulk

𝑆 × 𝜌𝑤 − 𝑀 𝑆 × 𝜌𝑤

A continuación se presenta las tablas con los diferentes valores requeridos: 1.Mediciones del cilindro diametro cilindro (m) masa cilindro (kg) altura del cilindro (m) volumen cilindro (kg/m3)

3. Mediciones arena 0,15263 8,982 0,23

warena+cilindro 75 golpes S arena

14,973 2,17

Absorcion arena

0,0216

0,0042 Marena

1423,64528

Msss arena

1454,39602

%vacios arena

34,2627521

Tabla 1.

2.Mediciones gravilla wcilindro+gravilla 75 golpes

14,332

Absorcion gravilla

0,1047

Sgravilla

2,06

Mgravilla

1271,324031

Msss gravilla

1404,431657

%vacios gravilla

38,16156435

wcilindro+gravilla sin golpes

13,866

Mgravilla sin golpes

1160,588143

Msss gravilla sin golpes

1282,101722

%vacios gravilla sin golpes

43,54786547

Tabla 2.

4.Mediciones Granzón.

wgrava+cilindro 75 golpes

14,4

Sgrava

2,33

Absorcion grava

0,0446

warena+cilindro sin golpes

14,449

Marena sin golpes

1299,12682

Msss arena sin golpes

1327,18796

%vacios arena sin golpes

40,0124296

Tabla 3.

Mgrava

1287,48292

Msss grava

1344,90465

%vacios grava

44,6324875

wgrava+cilindro sin golpes

13,754

Mgrava sin golpes

1133,97351

Msss grava sin golpes

1184,54873

%vacios grava sin golpes

51,2340772

Tabla 4.

5. Análisis de resultados y conclusiones Se puede afirmar que los datos datos obtenidos en los ensayos de densidad Bulk, realizados con los agregados arena, grava y gravilla, muestran unos resultados coherentes, debido a que los ensayos en los cuales su apisonó el material, la densidad Bulk fue mayor. Dicho aumento en la densidad se debe a que agregamos una mayor cantidad de material en un mismo recipiente, es decir, mayor masa en un volumen constante. “Se ha encontrado que la desviación normal de un solo operador, es de 14 kg/m³ (0.88 lb/pie ³). Por lo tanto, el resultado de dos pruebas llevadas a cabo adecuadamente por el mismo operador, sobre un material similar no debe diferir en más de 40 kg/m³ (2.5 lb/pie ³).”[1] La diferencia obtenida entre las densidades Bulk de los materiales usados para experimentación estuvo muy por debajo 40kg/ m³, lo cual nos indica que los resultados obtenidos de densidad Bulk fueron correctos y por ende, también la relación de vacíos. A estos datos experimentales se les asocia fuentes de error muy recurrentes a la hora realizar la compactación dado que la fuerza aplicada en los golpes, no es homogéneamente aplicada en toda las capas a compactar.

Referencias [1] Norma INV E 217-13, Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados compactados o sueltos,