ENSEYO

ENSAYO DE MATERIALES

1. TEMA:

“ DENSIDAD ÓPTICA DE UNA MEZCLA DE AGREGADOS”

2. FUNDAMENTO TEORICO

INEN 857ÁRIDO GRUESO:

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD Y ABSORCIÓN DE AGUA

1. OBJETIVO1.1 Esta norma establece el método de ensayo para determinar en

el árido grueso la densidad de volumen en estado seco, la densidad de volumen en estrado saturado superficialmente seco, la densidad aparente y la absorción de agua.

2. ALCANCE2.1 Esta norma comprende a los áridos gruesos sean como gravas,

piedras naturales u obtenidas en la trituración artificial de rocas, que se utiliza para fabricar hormigones.

3. TERMINOLOGÍA.3.1 Las definiciones de los términos que se emplean en esta norma

se indican en la norma INEN 694 (ver nota 1).4. RESUMEN

4.1 El procedimiento que se describe en esta norma se basa en la determinación de la masa en aire y en agua del árido en estado saturado superficialmente seco y en la determinación de la masa en el aire del árido en estado seco, a fin de establecer las relaciones dadas por las definiciones.

5. INSTRUMENTAL5.1 Balanza: Que tenga una capacidad de 5Kg o más, una

sensibilidad de 0.5g a 0.0001 veces la masa de la muestra de ensayo; cualquiera que sea mayor y sea exacta dentro del 0.1% de la masa de la muestra de ensayo en cualquier punto dentro del intervalo de uso.

1/15


5.2 Canasta de Alambre: De malla de alambre de un diámetro aproximado de 3mm; el decímetro de la canasta debe ser igual a su altura y debe tener una capacidad de 4000 a 7000cm para el árido cuyas partículas tengan un tamaño máximo nominal de 37.5mm. y de 8000 a 16000cm3 para el árido de partículas con tamaño máximo mayor de 37.5mm.

5.3 Recipiente: Apropiado para sumergir la canasta de alambre en agua y accesorios convenientes para suspender la canasta del centro de un platillo de la balanza.

Nota 1. De conformidad de las condiciones y de cómo se determinan las densidades citadas en este método de ensayo están son en realidad densidades aparentes relativas. La densidad volumétrica se utiliza para determinar para determinar el volumen que ocupa el árido en el hormigón de cemento Pórtland. 5.4 Horno: Del tamaño suficiente y capas de mantener una

temperatura uniforme de 110ºC 5ºC.6. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

6.1 Obtener aproximadamente la cantidad que se necesite para ensayo, siguiendo uno de los procedimientos que describen la sección 7 de la norma INEN 695 todo el material que pase por el tamiz INEN 4,75mm debe eliminarse.

6.2 En muchos casos, es mejor ensayar el árido grueso separado varias fracciones en ele tamaño de sus partículas si las muestras de árido tiene mas del 15% retenido en el tamiz INEN 37,5mm fracciones mayores a 37,5mm deben ensayarse separadamente de las fracciones a 37,5mm.

6.3 Cuando el árido grueso se ensaye en fracciones separadas debe utilizarse una cantidad de muestra correspondiente a la del tamaño máximo nominal de cada fracción de conformidad de la tabla 1.

2/15


Tabla 1: MASA MÁXIMA DE LA MUESTRA DE ENSAYO EN FUCNCIÓN DEL TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DE LAS

PARTÍCULAS DEL ÁRIDO GRUESOTamaño máximo nominal de

las partículas del árido (mm)

Masa mínima de la muestra de ensayo

(kg)13.2 o menos 2

19 326.5 437.5 553 863 1275 1890 25

7. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO7.1 Lavar la muestra de ensayo hasta asegurar que han sido

eliminados el polvo u otros recubrimientos superficiales de las partículas y luego secarla a una temperatura de 105º+-5ºC hasta masa constante.

7.2 Dejarla enfriarla al aire a temperatura ambiente durante un periodo de unas tres horas y sumergirlas en agua a temperatura ambiente por un periodo de 24+- horas.

Nota 2: Cuando los valores de densidad y absorción se va a utilizar para dosificar mezclas de hormigón con áridos se emplean en su condición de humedad natural puede eliminarse el requisito de secado inicial hasta masa constante y si las superficies de las partículas se han mantenido húmedas hasta la realización del ensayo; también puede eliminarse el periodo de las 24 horas de remojo los valores de densidad y absorción en la condición saturada superficial seco puede ser significativamente mayores para el árido no secado al

3/15


horno antes del remojo que pasa el mismo árido sometido a la preparación que se describe a 7.17.1 Retirar la muestra del agua y enrollar en un paño grande absorbente hasta que toda la capa visible de brillo haya sido eliminado. Las partículas mas grandes pueden ser secadas individualmente evitar la evaporación del agua contenida en los porros de las partículas del árido durante el operación de secado superficial. Determinar y registra las masa de la muestra del árido en estado saturado superficialmente seco, con aproximación en 0.5g a 0.0001 veces la masa de la muestra cualquiera que sea mayor 7.3 Colocar inmediatamente la muestra del árido en estado

saturado superficialmente seco en la canasta de alambre, determinar y registrar su mas en agua, la misma que debe estar a una temperatura de 23º+- 1.7ºC y tener una densidad de 0.997+-0.002 g/cm3. Antes de determinar la masa, asegurarse que se eliminen las burbujas de aire atrapado la canasta de alambre que contiene la muestra durante su inmersión en el agua.

7.4 Secar luego la muestra a una temperatura de 105º+-5ºC hasta masa constante, enfriarla al aire a temperatura ambiente durante un periodo de una a tres horas y determinar y registrar su masa.

8. CALCULOS:8.1 La densidad del volumen del árido grueso en estado seco a

23º/23ºC y según definiciones se calcula mediante la siguiente ecuación:

Donde: = Densidad de volumen 23º/23ºC árido grueso. A = Masa del aire de la muestra secada al horno, determinar según 7.5en g.B = Masa en aire de la muestra del árido en estado saturado superficialmente seco, determinar según 7.3 en g.

4/15


C = Masa en agua de la muestra del árido en estado saturado determinado según 7.4 en g.8.2 La densidad del volumen en base a la masa del árido grueso en

estado saturado superficialmente seco a 23º/23ºC se calcula mediante la siguiente ecuación:

Donde: = Densidad de volumen 23º/23ºC en base a la masa del árido grueso estado saturado superficialmente seco.B = Masa en aire de la muestra del árido en estado saturado superficialmente seco, determinar según 7.3 en g.C = Masa en agua de la muestra del árido en estado saturado determinado según 7.4 en g.8.3 La densidad aparente del árido grueso a 23º/23ºC y se calcula

según la siguiente ecuación:

Donde: = Densidad aparente a 23º/23ºC árido grueso. A = Masa del aire de la muestra secada al horno, determinar según 7.5en g.C = Masa en agua de la muestra del árido en estado saturado determinado según 7.4 en g.8.4 El porcentaje de absorción de agua del árido grueso se calcula

con la siguiente ecuación:

Donde: = Porcentaje de absorción de agua del árido grueso. A = Masa del aire de la muestra secada al horno, determinar según 7.5en g.

5/15


B = Masa en aire de la muestra del árido en estado saturado superficialmente seco, determinar según 7.3 en g.

9. INFORME DE RESULTADOS9.1 Los resultados de los ensayos realizados con las mismas

muestras no deben diferir en sus valores en mas de +-0.20% para el porcentaje de absorción.

9.2 Cuando la muestra del árido se ensaya en fracciones separadas, los valores promedios para la densidad de volumen en estado seco o en estado saturado superficialmente seco, densidad aparente y absorción, deben calcularse como los promedios compensados de los valores calculados de acuerdo con la sección 8 en porciones a los porcentajes en masa de cada fracción presente en la muestra original utilizando las siguientes ecuaciones

9.2.1Para la densidad de volumen en estado seco saturado superficialmente seco y para la densidad aparente

Donde:D = Densidad promedio ya sea de volumen en estado seco o saturado superficialmente seco o aparente.Gi = Valores de densidades correspondientes a cada fracción y según el tipo de densidad que se este promediando.Pi = Porcentaje de tipo de cada fracción presente en la muestra original.n= Numero de fracciones en que se separa la muestra original.

6/15


APENDICE ZZ.1. NORMAS A CONSULTAR

INEN 857: Árido grueso: Determinación de la densidad y absorción del agua.

3. OBJETIVO

Determinar la densidad óptica de una mezcla de agregados (fino y grueso).

Graficar y diferenciar la densidad óptica y la densidad máxima.

4. EQUIPO E INSTRUMENTAL

Áridos fino y grueso. Balanza Camry 200 Kg. Recipiente cilíndrico metálico. Varilla lisa de compactación. Agua. Caretilla. Palas. Bandeja metálica de mezclado. Cuarteador universal.

5. ESQUEMA

7/15

BALANZA DE 200 KG RECIPIENTE CILINDRICO


6. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

6.1 PROCEDIMIENTO DEL LABORATORIO

(Previo al desarrollo de este procedimiento, todas las balanzas deben estar correctamente calibradas y enceradas).

a. Pesar una masa inicial de agregado grueso; de 35 a 40 Kg.(la masa asumida se mantendrá constante hasta finalizar el ensayo ); esto representara la primera mezcla compactada expresada en porcentaje 100% grueso 0% fino.

Depositar la masa de agregado en una bandeja metálica grande y mezclarlo varias veces hasta obtener una masa homogénea y sin segregación. Esta masa nos servirá para proceder a realizar la compactación tal como se describe a continuación.

Dividir imaginariamente al recipiente cilíndrico metálico en tres tercios.

Tomar cierta porción de la mezcla y colocarla en el recipiente cilíndrico metálico hasta completar el primer tercio.

Proceder a compactar utilizando la varilla lisa (golpear 25 veces por cada tercio), que sean distribuidos en toda la superficie de la mezcla.

Llenar el recipiente cilíndrico con otra porción de la mezcla hasta compactar el segundo tercio y nuevamente compactar con 25 golpes.

Finalmente llenar el recipiente en su totalidad, esto es los tres tercios (recipiente completo) y compactar con 25 golpes.

8/15


No olvidar que se debe evitar la perdida de agregado durante este procedimiento.

Enrasar el recipiente que contiene la mezcla utilizando la varilla de compactación, tratando de que los agregados no sobresalgan del borde del recipiente y que estos ocupen la mayor cantidad de vacíos.

Registrar el peso del recipiente cilíndrico mas la primera mezcla compactada, en el cuadro de tabulación. (Masa recipiente mas mezcla).

Devolver en su totalidad la mezcla del recipiente cilíndrico, a la bandeja metálica de mezclado.

b. La masa contenida en el recipiente de mezclado ( a pesar de ser la misma inicial) ahora ya no representa el 100% de grueso, sino el 90%. Por lo tanto, la mezcla en porcentaje a obtener corresponde a 90% de grueso y 10% de fino.

Calcular por medio de una regla de tres simple la masa correspondiente al 10 % de fino. Así por ejemplo, si la masa inicial de agregado grueso sumida es de 35000 g., entonces:

90% -------- 35000g.10% ------- x?

Pesar el valor obtenido del cálculo del paso anterior y depositarlo en la bandeja de mezclado; obteniendo así la segunda mezcla, esto es de 90% grueso y 10% de fino.

Mezclar los agregados hasta observar una composición homogénea y sin segregación.

Repetir el procedimiento de compactación, con esta nueva mezcla; esto es, llenar y compactar en tres capas con 24 golpes cada tercio.

Enrasar el recipiente con las precauciones indicadas anteriormente.

Pesar y registrar la masa de esta segunda mezcla de agregados mas la masa del recipiente cilíndrico.(Masa recipiente mas mezcla).

Devolver esta mezcla a la bandeja de mezclado en su totalidad evitando la perdida de la mezcla.

c. Al devolver la mezcla contenida al recipiente cilíndrico a la bandeja de mezclado el porcentaje de agregado grueso vuelve a variar (recordar que aun conserva su masa); esto es, ya no representa el 90% sino el 80%. El porcentaje de mezcla compactada a calcular es de 80% grueso 20% fino.

Calcular el 20% de agregado fino utilizando nuevamente una regla de tres simple. Así por ejemplo, tomando los datos del ejemplo anterior entonces tendremos:

80% --------35000g.20% ---------x?

9/15


Recordar que en loa bandeja de mezclado existe ya una cantidad de agregado fino. Por tanto, se debe restar el valor calculado en el ítem “b”, para así obtener la cantidad de agregado fino a añadir.

Añadir a la mezcla de la bandeja “únicamente” la cantidad de árido fino resultado de la diferencia mencionada en el paso anterior.

Esta mezcla representa 80% grueso y 20% fino. Mezclar hasta obtener masa homogénea y libre de segregaciones.

Compactar la mezcla con 25 golpes cada tercio. Enrasar el recipiente cilíndrico. Registrar la masa del recipiente cilíndrico mas la

mezcla. Depositar el contenido del recipiente cilíndrico en la

bandeja de mezclado.d. Calcular, añadir, compactar, enrasar y registrar el peso de la

mezcla para los porcentajes siguientes:

70% grueso 30% fino;60% grueso 40% fino;50% grueso 50% fino.

Repetir el procedimiento descrito en el item “c” para todos los demás porcentajes requeridos. Recordar que solo se añadirá la cantidad de agregado fino resultado de la diferencia de la cantidad de agregado existente en la bandeja menos la cantidad de agregado fino calculada para su respectivo porcentaje.

e. Determinar el peso del recipiente cilíndrico metálico.f. Llenar con agua el recipiente cilíndrico metálico hasta su

completo aforo.g. Determinar y registrar el peso del recipiente mas agua.h. Calcular el volumen del recipiente (Masa del recipiente mas

agua menos masa del recipiente).i. Calculamos Masa del árido grueso en SSS, Masa del árido

grueso en agua, Volumen Desalojado y posteriormente el Peso Especifico del árido.

7. PROCEDIMIENTO DE GABINETE

a. Calcular la masa de la mezcla (Masa del recipiente mas mezcla menos Masa Recipiente).

b. Calcular la densidad aparente compactada de la mezcla. (Masa mezcla dividida para volumen del recipiente).

c. Utilizar papel milimetrado y a escala, para graficar la curva:”DENSIDAD APARENTE COMPACTADA vs. PORCENTAJE DE MEZCLA”.

10/15


d. En el eje de las abscisas colocar los porcentajes de mezcla de agregados compactados (empezando en el origen con el porcentaje de 100% grueso 0% fino).

e. En el eje de las ordenadas graficar la densidad aparente compactada. Las unidades de estos valores deben estar en g/cm3.

f. Unir los puntos coordenados obtenidos y determinar en la curva la densidad máxima aparente.

g. Trazar por el punto que corresponde a la densidad máxima aparente una perpendicular al eje de las abscisas.

h. Trazar una paralela con respecto a la recta obtenida en el literal anterior; al 4% dirigida hacia al origen.

i. En el punto de intersección entre, la curva de densidad aparente compactada y la recta trazada en “h”, determinar el valor de la densidad óptima.

8. TABULACIÓN DE RESULTADOS

INFORMACION GENERALINFORMACION GENERALINFORME DEINFORME DE

ENSAYOSENSAYOSDENSIDADDENSIDAD OPTIMAOPTIMAREALIXZADOAREALIXZADOA SOBRESOBREMEZCLA DEMEZCLA DE AGREGADOSAGREGADOSINFORME NºINFORME Nº

SOLICITADO POR :SOLICITADO POR :

PROYECTO:PROYECTO:

ORIGEN:ORIGEN: NORMA: ASTM C29NORMA: ASTM C29

DATOS INICIALESDATOS INICIALESMASA RECIPIENTE:MASA RECIPIENTE:7500g.7500g.VOLUMEN DELVOLUMEN DEL RECIPIENTE:RECIPIENTE:14500cm14500cm ..FECHA:FECHA:

DATOS Y RESULTADO DE ENSAYOSDATOS Y RESULTADO DE ENSAYOSMEZCLA (%)MEZCLA (%) MASA (g) A. FINO

A AÑADIR

(g)

MASA REC+MEZCL

A (g

MASA MEZCLA (g)

DENSIDAD

APARENTE (g/cm3)

A.A. GRUESGRUES

OOA.A.

FINOFINOA,

GRUESO A. FINO

100100 00 35000.0 - - 30000.00 22500 1.55

9090 1010 35000.0 3888.90 3888.90 32000.00 24500 1.68

8080 3030 35000.0 8750.0 4861.10 33500.00 26000 1.79

7070 3030 35000. 15000.0 6250.00 36000.00 28500 1.97

11/15


0

6060 4040 35000.0

23333.30 8333.30 36250.00 28750.

0 1.98

5050 5050 35000.0 35000.0 11666.

7 34000.00 26500. 1.82

9. CUESTIONARIO

1) ¿Cual es la diferencia entre densidad óptica y densidad máxima?

La diferencia entre las dos densidades es que la máxima es aquel valor que puede alcanzar un valor máximo hasta comenzar a descender, mientras que la óptica es aquella que. 2) ¿Deducir la formula para el cálculo del volumen del

recipiente?

3) ¿Cuáles son las consideraciones en las que se fundamenta el método de la densidad óptica de una mezcla de agregados?

4) ¿Calcular las escalas que fueron asumidas para el gráfico de densidad aparente vs Mezcla de agregados?

Cálculo de las escalas

Para el siguiente cálculo se tomará como referencia la formula de:

TE= P

En la tabla de valores se busca el mayor y menor número para el cálculo correspondiente de la escala

P= PlanoT= Terreno

5) ¿Por que en el gráfico se traza la paralela al 4% hacia el origen y no al lado contrario?

12/15


10. CONCLUSIONES

11. APENDICES

11.1 CALCULO TIPO

INFORMACION GENERALINFORMACION GENERALINFORME DEINFORME DE

ENSAYOSENSAYOSDENSIDADDENSIDAD OPTIMAOPTIMAREALIXZADOAREALIXZADOA SOBRESOBREMEZCLA DEMEZCLA DE AGREGADOSAGREGADOSINFORME NºINFORME Nº

SOLICITADO POR :SOLICITADO POR :

PROYECTO:PROYECTO:

ORIGEN:ORIGEN: NORMA: ASTM C29NORMA: ASTM C29

DATOS INICIALESDATOS INICIALESMASA RECIPIENTE:MASA RECIPIENTE:7500G.7500G.VOLUMEN DELVOLUMEN DEL RECIPIENTE:RECIPIENTE:14500G.14500G.FECHA:FECHA:

DATOS Y RESULTADO DE ENSAYOSDATOS Y RESULTADO DE ENSAYOSMEZCLA (%)MEZCLA (%) MASA (g) A. FINO

A AÑADIR

(g)

MASA REC+MEZCL

A (g

MASA MEZCLA (g)

DENSIDAD

APARENTE (g/cm3)

A.A. GRUESGRUES

OOA.A.

FINOFINOA,

GRUESO A. FINO

100100 00 35000.0 - - 30000.00 22500 1.55

9090 1010 35000.0 3888.90 3888.90 32000.00 24500 1.68

8080 3030 35000.0 8750.0 4861.10 33500.00 26000 1.79

7070 3030 35000.0 15000.0 6250.00 36000.00 28500 1.97

6060 4040 35000.0

23333.30 8333.30 36250.00 28750.

0 1.98

5050 5050 35000.0 35000.0 11666.

7 34000.00 26500. 1.82

13/15


DETERMINACIÓN DE LA MASA MEZCLA (g)

Masa mezcla = (masa rec.+mezcla) - masa recipienteMasa mezcla = 30000 g – 7500 gMasa mezcla = 22500 g






DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD APARENTE

14/15


12. BIBLIOGRAFÍA

Norma INEN 857 Diseño de mezclas Ing. Raúl Camaniero manual de tecnología

del concreto CFE NORMA ASTM C29.

15/15

Documents

ENSEYO