DENSIDAD Y MASA UNITARIA.pdf

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


7162

7158

Promedio Wm+Wm (gr) 7160

Cálculos:

⁄

Cálculos

MASA UNITARIA COMPACTA

AGREGADO FINO.

Datos Agregado Fino

WMolde (gr) 4590


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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