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UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL
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ENSAYO SOBRE LOS AGREGADOS: DENSIDAD Y ABSORCION (NTC 176 Y NTC
237) – MASA UNITARIA NTC 92. Eduard Álvarez Lidueña, Luis Aries de los Reyes, Juan Miguel Bayeh Villarreal, Gabriel
González Fabra.
Profesor Rafael Lafont Urango. Grupo BD 15/04/2013
Laboratorio de Tecnología de Materiales Estructurales, Universidad de la Costa
1. RESUMEN
En la experiencia realizada se analizaron dos tipos de ensayos a los agregados los
cuales consiste de determinar la densidad y absorción tanto de agregados finos como gruesos. También realizar el ensayo de
masa unitaria de ambos agregados, estos ensayos se realizaron con las especificaciones de la norma NTC.
Estas propiedades son muy importantes ya que están relacionadas directamente con el
diseño de mezclas o masas de concreto Para determinar la densidad del agregado
fino como grueso se debe tener un agregado saturado y superficialmente seco, y para la masa unitaria en el caso de
la arena se le realiza el ensayo de masa unitaria suelta y compacta.
Palabras claves. Densidad, Absorción, Concreto, Masa
unitaria.
ABSTRACT
In the experiment carried analyzed two types of tests which the aggregates consists of determining the density and
absorption of both fine and coarse aggregates. Testing also unitary mass of both aggregates, these tests were
conducted with the specifications of the NTC.
These properties are very important as they are directly related to the design of mass concrete mixtures or
To determine the density of the fine aggregate and coarse aggregate should
have a dry saturated surface, and to the unit mass in the case of the sand is carried assay loose compact unitary mass.
Key words
Density, Absorption, concrete, unit weight.
2. INTRODUCCIÓN
La densidad y la absorción de los agregados gruesos como finos, son propiedades físicas de los agregados,
estas son muy importantes ya que se usan en el diseño de las mezclas. La densidad es la relación entre el peso y el volumen
de una masa determinada. Este laboratorio consiste determinar la densidad y la absorción del agregado grueso regulado
por la norma NTC 176 y del agregado fino regulado por la norma NTC 237.
Conocer ambas densidades, tiene la aplicabilidad que permite calcular el volumen ocupado por el agregado en una
mezcla o masa de concreto. La absorción de un agregado grueso es una medición del agua en los poros del agregado
saturable, en el cual no se incluye el agua que se encuentra en la superficie de estos. Conociendo la absorción esta propiedad
permite calcular cualquier agua libre contenida en el agregado para poder controlar la cantidad de agua necesaria
para mantener la relación agua-cemento. La masa unitaria de un agregado no es
más que la relación entre el peso de una muestra de agregado compuesta por varias partículas y el volumen que ocupan esas
partículas agrupadas dentro de un recipiente conocido. Existen dos tipos de masa unitarias como lo son la masa
unitaria compacta y la masa unitaria suelta, como su nombre la indica compacta se refiere al grado de acomodamiento de la
partículas, este acomodamiento se debe a un factor externo ya se la vibración. Y la masa unitaria suelta es aquella que se
encuentra en estado normal de reposo por lo tanto el volumen que ocupa es mayor y
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su masa unitaria menor. El ensayo de masa unitaria para los agregado finos y gruesos están regulados según las
norma NTC 92.
3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Densidad: La densidad de una agregado fino es la
relación de su masa a la que ocuparía un volumen igual de agua. La densidad generalmente se usa para calcular el
volumen ocupado por el agregado en una mezcla de concreto. Un aumento o disminución en la densidad aumentara o
disminuirá la masa del agregado fino usado en una mezcla de concreto.
Densidad aparente:
La densidad aparente de los agregados
saturados, superficialmente secos es la
usada. Algunos agregados porosos con
una baja densidad exhiben deterioro al
congelamiento y descongelamiento.
Densidad nominal:
La relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado, incluyendo los
poros no saturables, y la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gasa una temperatura establecida.
Absorción:
LA absorción de un agregado fino es una medición del agua en los poros del agregado saturable, pero sin excluir el agua
que se adhiere a la superficie exterior de las partículas. La humedad que comúnmente se busca es la del estado
saturado y superficialmente seco, en la cual el agregado no absorberá ni contribuirá con agua a la mezcla de concreto. La mayoría
de los agregados contiene cantidad de exceso de agua. La absorción se puede usar para calcular cualquier agua libre
contenida en el agregado de tal modo que el contenido de agua se puede ajustar para mantener la relación agua – cemento.
Masa unitaria: Básicamente es la relación existente entre
el peso de una muestra de agregado compuesta de varias partículas y el volumen que ocupa esas partículas
agrupadas dentro de un recipiente al cual se le conoce el volumen.
Masa unitaria compacta: Esta se refiere al grado de acomodamiento
de las partículas del agregado cuando se ha sometido a vibración o apisonamiento, ya que estos mejoran el acodamiento y
aumenta su masa unitaria. Masa unitaria suelta:
Simplemente es el material que se encuentra en estado normal de reposo por
que el volumen que ocupa es mayor por tanto su masa unitaria es menor.
3.1 EQUIPO Y MATERIALES:
Densidad.
Agregado fino (Arena),
grueso (granzón).
Picnómetro de 500ml
Balanza electrónica
Molde y pisón metálico.
Secador de cabello.
Tanque de agua.
Canasta de alambre
Tara o recipientes.
3.2 PROCEDIMIENTO
DENSIDAD Procedimiento para la densidad de los
agregados gruesos Reduzca la muestra de acuerdo con la
norma NTC 3674 hasta obtener 5.000 g de agregado, desechando el material que pase por el matiz 4,76 mm.
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Lave la muestra y sumérjala en agua durante 24 horas, luego sáquela del recipiente, envuélvala y frótela con una
toalla hasta eliminar las películas visibles de agua en la superficie de la muestra, las películas grandes se deben sacar
individualmente. La condición saturada y superficialmente seca del material, se identifica porque éste
se toma mate. Al alcanzar esta condición se puede averiguar la masa de la muestra con una aproximación de 1 g y luego
colocarla en la canasta de alambre para determinar la masa sumergida en agua, en una temperatura de 20 a 25⁰ C.
Introduzca la muestra en el homo a una temperatura de 100 a 110⁰ C durante 20 horas y luego deje enfriar hasta la
temperatura del medio ambiente para determinar su masa.
Procedimiento para los finos Reduzca la muestra de acuerdo con la
norma NTC 3674. Obtenga 1000 g de agregado fino tamizado a través del tamiz de 4,76 m, y sumérjala totalmente en un
recipiente con agua durante 24 horas. Extienda la muestra sobre una superficie no absorbente y seque con aire caliente,
por medio de las lámparas o del secador de pelo, hasta obtener el estado saturado, superficialmente seco.
El estado saturado y superficialmente seco se identifica ejecutando los siguientes pasos: coloque en el molde y apisone 25
veces dejando caer libremente el pisón sobre la superficie de la muestra desde una altura aproximada de 1 cm, posteriormente
nivele la superficie y retire el molde verticalmente en una sola operación, sin girarlo ni vibrarlo. Si existe agua libre, el
cono de arena conserva su forma y es necesario continuar secando la muestra y repitiendo el ensayo a intervalos frecuentes
hasta que el cono se derrumbe parcialmente al retirar el molde, lo cual indica que llego al estado buscado.
Llene parcialmente el picnómetro con agua. Inmediatamente introduzca dentro del picnómetro 500 ± 10 g de la arena saturada
y superficialmente seca, y llene con agua adicional hasta aproximadamente el 90% de la capacidad. Gire, invierta y agite el
picnómetro para eliminar todas las burbujas de aire. Normalmente toma de 15 a 20 min
eliminar las burbujas de aire. Lleve el nivel del agua en el picnómetro hasta su capacidad calibrada. Determine la masa
total del picnómetro, con la muestra y el agua. Remueve al agregado fino del picnómetro,
séquelo hasta obtener masa constante a una temperatura de 110 ± 5°C, enfríelo al aire a una temperatura ambiente por 1 ±
1/2 h, y determine su masa.
Masa Unitaria Suelta
La masa unitaria suelta se determina
usando el método de paleo para el cual el
procedimiento es que se debe determine la
masa del recipiente vació y se llena de
modo que el agregado se descargue de
una altura no mayor de 50 mm por encima
del borde. Se enrasa la superficie con la
barrilla y se pesa el recipiente lleno. Se
repita esta operación tres veces y se
determine el promedio de los pesos.
Masa Unitaria Apisonada
La masa unitaria compactada se determina
usando el método de apisonamiento con
varilla en agregados con tamaño máximo
nominal menor o igual a 37.5 mm. Para el
método de apisonado con varilla, mida la
masa del recipiente vació y ponga el
agregado en tres capas de igual volumen y
se apisonan, hasta llenarlo. Se empareje
cada capa y se apisona con 25 golpes con
la varilla distribuidos uniformemente a cada
capa. Al apisonar la primera capa debe
evitarse que la varilla golpee el fondo del
recipiente y al apisonar las superiores
aplicar la fuerza necesaria, para que la
varilla solamente atreviese la respectiva
capa. Nivele la superficie con la varilla y
determine la masa del recipiente lleno.
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4. CÁLCULOS Y RESULTADOS
DENSIDAD AGREGADO GRUESO.
Datos Agregado Grueso
Wmuestra Sat, Sup seca (gr) 3000
WMalla sumergida (gr) 2092
WMalla+Wm (sumerg) (gr) 3802
Wmuestra Seca Horno 2724
A: Masa de la muestra seca:
B: Masa de la muestra saturada y superficialmente seca.
C: Masa de la muestra sumergida. Cálculos:
DENSIDAD AGREGADO FINO.
Datos Agregado Fino
Wmuestra (gr) 500
Wpicnómetro (gr) 158
Wpic+Wagua (gr) 654
Wpic+Wagua+Wm (gr) 964
Wmuestra seca : 492
A: Masa de la muestra seca
B: Masa del picnómetro lleno con agua C: Masa del picnómetro con la muestra y
el agua hasta la maraca de calibración S: Masa de la muestra saturada y
superficialmente seca Cálculos:
[ ]
[ ]
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MASA UNITARIA AGREGADO GRUESO.
Datos Agregado Grueso
WMolde (gr) 4590
Wmolde +Wmuestr (gr) 6436
6458
6428
Promedio Wm+Wm (gr) 6440.66
M: Masa unitaria del agregado
G: masa del agregado más el molde
T: masa del molde V: volumen del molde
Cálculos:
⁄
Contenido de vacíos
M: Masa unitaria del agregado S: Gravedad especifica
W: Densidad del agua
MASA UNITARIA SUELTA AGREGADO FINO.
Datos Agregado Fino
WMolde (gr) 4590
Wmolde +Wmuestr (gr) 7160
7162
7158
Promedio Wm+Wm (gr) 7160
Cálculos:
⁄
Cálculos
MASA UNITARIA COMPACTA
AGREGADO FINO.
Datos Agregado Fino
WMolde (gr) 4590
Wmolde +Wmuestr (gr) 7356
7344
7366
Promedio Wm+Wm (gr) 7355.33
Cálculos:
⁄
Cálculos
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5. ANALISIS
5.1 ANALISIS FISICO MATEMATICO
Tanto los valores de densidad como de porcentaje de absorción se encuentra en
los rangos descritos en diferentes libros, para analizar el comportamiento de la diferentes densidades en el agregado
grueso el valor mayor obtenido fue el de la densidad nominal con un valor de 2.68 gr/cm
3 le sigue el valor de la densidad Asss
con 2.32 gr/cm3
y por último la densidad aparente con 2.11 gr/cm
3 este valor es el
mayor utilización ya que es el que incluye
el volumen de los poros saturables y no saturables, el porcentaje de absorción en el agregado grueso que fue del 10.1 % es un
valor muy alto comparado con el valor que dan las especificación, esto puede afectar considerablemente un futuro diseño mezcla
aunque hay que tener en cuenta que se pudo algún problema en la toma de datos al momento de sumergir el material con la
malla en el agua, caso contrario pasa con el porcentaje de absorción de la arena 1.62 % que es un valor que se encuentra dentro
de las especificaciones. En el caso del ensayo de masa unitaria con
los valores obtenidos para el agregado grueso 1128.45 kg/m
3, 1567.07 kg/m
3 para
masa unitaria suelta del agregado fino y
1686.17 kg/m3
aparte los porcentajes de vacíos que son de 47.66% para la grava 40 % para la arena suelta y 35.46 para la
arena compacta, con esto se puede analizar que como se puede ver a simple vista la grava tiene mayor cantidad de
vacíos por el tamaño de partículas y la forma de los granos lo que conlleva a una menor masa unitaria, para la masa unitaria
compactada de la arena tanto el valor de %vacíos con el masa unitaria varia en un rango que se puede decir no muy
considerable pero importante porque muestra la variación entre la arena suelta y la arena compactada.
6. CONCLUSIÓN
En síntesis este análisis de Densidad y
masa unitaria al agregado grueso como al
fino es vital importación para el diseño de mezcla por las siguientes razones.
Como primero se conoce que la densidad es una propiedad que depende de la roca de donde proviene y es de vital importancia
en una mezcla de concreto ya que en las partículas del agregado se presentan generalmente espacios o poros que puede
estar vacíos, saturados, o parcial saturados lo que nos puede afectar la relación agua cemento, otra importación es que valor de
la densidad nominal es determinante debido a que con este se determina la masa del agregado requerido para un
volumen unitario de concreto. La absorción determina cierta característica
a tener en cuenta como por ejemplo cuanto sea la absorción de un agregado será más compacto y de mayor calidad.
La masa unitaria compacta es un buen indicador para conocer la calidad de
agregado, ya que cuanto mejor sea su granulometría mayor será su valor numérico lo que quiere decir que con
partículas de igual forma se obtendrá mayor masa unitaria.
Tanto el indicador de masa unitaria suelta como masa unitaria compacta tiene una gran relevancia en el cálculo de las
cantidades de obras.
7. BIBLIOGRAFÍA
Asociación colombiana de productores de
concreto (Asocreto). Concretos y morteros; tecnología propiedades ensayos de calidad 1 ed.1997.
- Asociación colombiana de productores de concreto (Asocreto). Manual de laboratorio
de concretos de Asocreto. Tomo II. 2003. -JOSEPH J. WADDELL, JOSEPH A.
DOBROWSKI, Manual de la construcción con concreto I, Mc Graw Hill, 3a edición, 1997
-Normas técnica Colombiana ( NTC 176 y
NTC 92)
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