Ensayos

Nombres y Matrículas:

Francisco Abreu 2015-1442Jolemni Batista Montás 2015-0773

Stanley García 2015-1217Kirson Santos 2015-1450

Juan Dariel Polanco 2015-1261Steven Fernández 2015-1320José Fernández 2014-1268

Víctor Reyes Marte 2015-0969

Materia:Materiales de Construcción

Tema:Informe sobre ensayos

Facilitador:Mario Dalmasi

Clase y Curso:Martes y Jueves de 9:00am a 11:00am

R-2-2016

 

ÍNDICE

Introducción

Marco Teórico

Los agregados Clasificación La arena Características principales de la arena para la construcción La grava

Ensayos/Tablas/Resultados

Ensayo de granulometría Peso específico de la arena Absorción de la grava Humedad de la arena Abrasión de la grava

Conclusiones

Recomendaciones

Anexos

INTRODUCCIÓN

Los estudiantes de Ingeniería Civil de la clase Materiales de Construcción realizaron en el laboratorio diferentes tipos de ensayos en agregados, con el fin de ampliar los conocimientos previos en el campo de la Ingeniería Civil e ir desarrollando habilidades que posee un profesional en el ejercicio.

Este informe tiene como objetivo dar a conocer detalladamente los procedimientos y características de los ensayos realizados en el laboratorio de ingeniería civil. Entre ellos:

Ensayo de granulometría: tiene por finalidad determinar en forma cuantitativa la distribución de las partículas de un agregado de acuerdo a su tamaño.

Ensayo del peso específico: el principal objetivo de éste, es establecer el método de ensayo para conocer la relación entre el peso de un volumen dado de material y el peso del mismo volumen de agua.

Prueba de abrasión o desgaste de los Ángeles: tiene como fin determinar el desgaste de un agregado cuando es sometido a carga.

Ensayo de humedad: mide la cantidad fija de agua que posee el material.

Ensayos de absorción: mide la cantidad de agua, en porciento del peso del material seco, que es capaz de absorber un material y depende de la porosidad del material.

MARCO TEÓRICO

LOS AGREGADOS

Generalmente se entiende por "agregado" a la mezcla de arena y piedra de granulometría variable, Se define como el conjunto de partículas inorgánicas de origen natural o artificial. Los agregados son la fase discontinua del concreto y son materiales que están embebidos en la pasta y que ocupan aproximadamente el 75% del volumen de la unidad cúbica de concreto.

Los agregados generalmente se dividen en dos grupos según su tamaño los cuales son:

Agregado fino.

El agregado fino es aquel que pasa el cedazo o tamiz 3/8 y es retenido en el cedazo número 200.

Agregado grueso.

El agregado grueso es aquel que pasa el cedazo o tamiz 3 y es retenido el cedazo número 4.

CLASIFICACIÓN

Existen varias formas de clasificar a los agregados, algunas de las cuales son:

Por Su Naturaleza:

Los agregados pueden ser naturales o artificiales, siendo los naturales de uso frecuente, además los agregados utilizados en el concreto se pueden clasificar en: agregado grueso, fino y hormigón (agregado global).

El agregado fino, se define como aquel que pasa el tamiz 3/8" y queda retenido en la malla N° 200, el más usual es la arena producto resultante de la desintegración de las rocas.

El agregado grueso, es aquel que queda retenido en el tamiz N°4 y proviene de la desintegración de las rocas; puede a su vez clasificarse en piedra chancada y grava.

El hormigón, es el material conformado por una mezcla de arena y grava este material mezclado en proporciones arbitrarias se encuentra en forma natural en la corteza terrestre y se emplea tal cual se extrae en la cantera.

Por Su Densidad:

Se pueden clasificar en agregados de peso específico normal comprendidos entre 2.50 a 2.75, ligeros con pesos específicos menores a 2.5, y agregados pesados cuyos pesos específicos son mayores a 2.75.

Por El Origen, Forma Y Textura Superficial:

Por naturaleza los agregados tienen forma irregularmente geométrica compuestos aleatoriamente por caras redondeadas y angulosidades. En términos descriptivos las formas de los agregados pueden ser:

Angular: Poca evidencia de desgaste en caras y bordes.

Sub angular: Evidencia de algo de desgaste en caras y bordes.

Sub redondeada: Considerable desgaste en caras y bordes.

Redondeada: Bordes casi eliminados.

Muy Redondeada: Sin caras ni bordes

Por El Tamaño Del Agregado:

Según su tamaño, los agregados para concreto son clasificados en:

Agregados finos (arenas).

Agregados gruesos (piedras).

LA ARENA

La arena es un elemento granular que se encuentra en la naturaleza. Está compuesta de partículas muy finas de rocas y minerales. En geología, se considera arena a cualquier partícula mineral con un diámetro de 0,06 a 2 milímetros, que es llamada individualmente cono grano de arena. Las siguientes partículas de menor tamaño se llaman limos y las siguientes de mayor tamaño, grava.

La arena está formada principalmente por silicatos que son producto de la combinación de varios elementos metálicos con los elementos

más comunes de la corteza terrestre: el oxígeno y el silicio. Los silicatos, por lo tanto, son el grupo mineral más variado y extenso en la tierra. Su densidad es media, son duros, translúcidos y transparentes. El silicio presente en la arena, generalmente, se encuentra en la forma de cuarzo, que es el mineral más resistente a las condiciones climáticas.

La arena puede estar compuesta de variables elementos, dependiendo de la roca fuente o las condiciones. La arena blanca, por ejemplo, de las costas tropicales y subtropicales, es piedra caliza erosionada, y puede contener también, fragmentos de conchas y coral, además de fragmentos de materiales orgánicos derivados. También se encuentran en la naturaleza, la arena de yeso, presente en el Monumento Nacional de Arenas Blancas de México; la arcosa, con gran contenido de feldespato. Otros componentes de la arena con las micas, las magnetitas, y otros. Como dato: para reconocer estos componentes en la arena, se puede observar el color de las partículas.

Por ejemplo, la mica se presenta de color amarillo pálido; el cuarzo no presenta color; el feldespato puede ser rojo, blanco, rosado, amarillo y verde; finalmente, la magnetita, es negra de brillo metálico. El color de la arena es determinado por el mineral predominante.

La arena es uno de los materiales para construcción más utilizados en el mundo. Se le emplea como componente para el hormigón y el cemento, así como para rellenar espacios, como huecos en las paredes o en los entrepisos. Su extracción presenta pocas dificultades y se le puede hallar en abundancia.

 Una de las características principales de la arena es que puede comprimirse fácilmente, por lo que resulta ideal para reforzar muros y para cimentar ciertos tipos de suelos. En el mismo sentido, tiene la

desventaja de que es muy pesado; por esta razón no se le utiliza con tanta frecuencia para este propósito.

El uso más conocido de la arena en la industria de la construcción es, para preparar la mezcla que produce el cemento de mortero u hormigón. Muchas veces, la calidad del cemento depende en gran medida del tipo de arena que se agregue a la mezcla. La arena con demasiadas impurezas tiene un impacto negativo en el resultado del hormigón, provocando que éste tenga menos dureza o que afecte el tiempo de secado.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA ARENA PARA LA CONSTRUCCIÓN

Debe estar limpia y por tanto exenta de toda materia extraña y principalmente arcilla.

Debe ser de granos angulosos para facilitar su adherencia con otros materiales aglomerantes.

Que al extenderla sobre un lienzo blanco, este quede totalmente eliminado del mismo al sacudirlo.

Que cruja al apretarla en la palma de las manos.

Que su finura sea tal, que permita llenar los huecos comprendidos entre áridos gruesos sin hacer uso excesivo de cemento para lograr la resistencia.

LA GRAVA

La Grava es un agregado grueso de uso común y generalizado, es uno de los principales componentes del concreto; por este motivo, la calidad de la grava triturada es de vital importancia para asegurar que la estructura del concreto cumpla con su propósito.

La Grava es un material que se extrae de rocas de cantera, triturados o procesados a partir de procedimientos mecánicos. El proceso de producción de la Grava es tal que debe asegurar que las partículas constitutivas tengan un rango de tamaño de 3/4 de pulgada aproximadamente.

Por sus propiedades, es necesario que la Grava provenga de materiales de amplia vida útil, resistentes y sólidos mecánicamente, completamente libre de partículas contaminantes que pudieran afectar el tiempo y calidad de fraguado del concreto.

La granulometría de la grava puede ser desde muy pequeñas, de 3/6 a 3/8 de pulgada, y hasta grava triturada de tamaño mayor, es decir, de 3 a 6 pulgadas.

GRANULOMETRÍA

Es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices. Es la medición y graduación que se lleva a cabo de los granos de una formación sedimentaria, de los materiales sedimentarios, así como de los suelos, con fines de análisis, tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas, y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica.

Objetivo del ensayo

Determinar la granulometría de los áridos de hasta 90mm mediante su división y separación con una serie de tamices en fracciones granulométricas de tamaño decreciente.

Importancia

Determinar si el material cumple con los estándares del ASTM (Asociación Americana de Ensayo de Materiales) para que sea acto para la construcción.

Instrumentos

Juego de tamices (90-80-63-32-16…) con tapa y fondo herméticos.

Estufa ventilada a (110±5)0C Dispositivo de lavado. Balanza de precisión. Bandejas de diferentes tamaños, cardas y brochas.

Tamizadora (opcional).

Características de la muestra

Este método se aplica a áridos de origen natural o artificial, incluidos los áridos ligeros, con una dimensión nominal de hasta 90 mm, excluyendo los fillers.

Procedimiento

1. Selección de la cantidad mínima de muestra de áridos necesaria.2. Lavado(opcional)3. Determinación de la masa seca de la muestra lavada de árido.4. Tamizado5. Pesaje de las fracciones obtenidas

Tablas y Resultados

Peso de la muestra=1000g

Sumatoria del peso retenido=995.9

Sumatoria del porciento del parcial retenido=99.59

EnsayoTamiz

P. del Tamiz vacio (grs) P. del Tamiz con Mat. Peso Ret. %Parcial Ret

%Acumulado ret. % que pasa

3\8 546 703.1 157.1 15.71 15.71 84.294 512.7 777.3 264.6 26.46 42.17 57.838 494.8 674 179.2 17.92 60.09 39.9116 429.1 574 144.9 14.49 74.58 25.4230 408.5 514 105.5 10.55 85.13 14.8750 372.8 428 55.2 5.52 90.65 9.35100 354.4 418 63.6 6.36 97.01 2.99200 334.6 354 19.4 1.94 98.95 1.05PAN 373.1 379.5 6.4 0.64 99.59 0.41

Cálculos del % de error, módulo de finura, y coeficientes.

%error=PM−∑PRPM ×100= 1000gr-995.9/1000*100=0.41

%error=0.41

Módulo de finura=∑%ret. Acumulado del¿ 4al ¿100 ¿100

Módulo de finura=4.0736

%parcial retenido= pesoretenidopeso de lamuestra

×100=995.9/1000*100=99.59

Coeficientes de curvatura y uniformidad.

Como una medida simple de la uniformidad de un suelo, Allen Hazen propuso el Coeficiente de Uniformidad:

Cu=D60/D10

En donde D60: tamaño tal de partículas, que el 60%, en peso, del suelo, sea igual o menor.

D10= llamado por Hazen “diámetro efectivo” es el tamaño tal de partículas que sea igual o mayor que el 10%, en peso, del suelo.

Cu>6-------Para Arenas buen graduadas.

Cu>4-------Para gravas buen graduadas.

Como dato complementario, necesario para definir la uniformidad, se define el Coeficiente de Curvatura del suelo con la expresión:

Cc= (D30)2 /D60*D10

Donde: D30 es un tamaño tal de partículas, que sea igual o menor que el 30%, en peso del suelo.

1 ≥ Cc ≤ 3 -----bien graduado para gravas o arena.

Datos

D30 = 0.4

D10=1.0

D60=2.0

Cu=D60/D10

Cu=2.0/0.4=5

Cc= (D30)2 /D60*D10

Cc= (1.0)2 /(2.0)*(0.4)=1.25

PESO ESPECÍFICO DE LA ARENA

Se llama peso específico al vínculo existente entre el peso del de una sustancia y el volumen correspondiente. Puede expresarse en Newton sobre metro cúbico (en el Sistema Internacional) o en kilopondios sobre metro cúbico (en el Sistema Técnico). También se podría decir en otras palabras, que, es el peso de una sustancia por unidad de volumen.

Objetivo general.

Determinar el peso específico de una muestra que será de agregado grueso.

Objetivos específicos.

- Calcular la densidad y absorción de una muestra de agregado para saber si cumple los requerimientos dados para la realización del diseño de mezcla.

- Escoger el tipo de agregado para un buen diseño de mezcla.

- Tener conocimiento de la importancia y la influencia que tienen la densidad y absorción en los agregados, en una mezcla de concreto.

Instrumentos a utilizar

Balanza.

Termómetro.

Matraz.

Pipeta.

Baño de María.

Horno.

Procedimiento

Lo primero es calibrar el matraz.

1. Se lava.2. Vertimos agua destilada en el matraz hasta el menisco.3. Meter el matraz en una olla con agua y se pone a hervir por

10 minutos para que empiece a votar el aire que lleva dentro.4. Luego vuelve y se llena de agua destilada y se pone a hervir a

baño de María. 5. Luego se coloca en la balanza, se pesa el matraz solo y con el

agua.6. Se obtiene una muestra de 50grs al horno.7. Se introduce la muestra del material seco dentro del matraz

con agua, el agua debe estar hasta el menisco.8. Se deja por 10 min.9. Se determina el peso del agua desalojada.

Tablas y Resultados

Ws----------------------Peso del sólido.

W2----------------------Peso del matraz + agua destilada.

W1----------------------Peso del matraz + agua destilada + solido.

WW---------------------Peso del agua desalojada por el material.

Calculo del agua desalojada por el material (Ww):

WW= (Ws+W2) - W1

WW= (78.2g + 364g) – 374.6g= 67.6g

Ws W2 W1 WW Densidad del sólido.

(δ w)

78.2g 364gr 374.6gr 67.6g 1gr/cm3

Peso específico¿Ws∗δwWW

¿ 78.2g∗1g /cm3

67.6 g

Peso específico = 1.13grs/cm 3 = 1,130kg/m 3

PRUEBA DE HUMEDAD EN ARENA

Esta prueba mide la cantidad fija de agua que posee el material. La humedad se expresa como un porciento del peso de la muestra seca.

Objetivos e importancia:

Este ensayo tiene por finalidad determinar el contenido de humedad de una muestra de suelo, el contenido de humedad de una masa de suelo está formado por la suma de sus aguas libres, capilar e hidroscopia.

La importancia del contenido de agua que representa un suelo junto con la cantidad de aire, una de las características más importantes para explicar el comportamiento de este (texturas más finas).

Instrumentos a utilizar:

1. Recipiente

2. Muestra seca

3. Horno

Procedimiento:

1. Se pesa el recipiente vacío.

2. Pesar el recipiente vacío + la muestra seca.

3. Llevar al horno por 24 horas.

4. Pesar recipiente vacío + la muestra seca.

5. Obtener Ww (peso del agua) por diferencia entre 2 y 4.

6. Obtener Ws (peso del sólido) por diferencia entre 4 y 1.

7. Sustituir los valores en la fórmula.

Tablas y Resultados

Recip. vacío

Recip. vacío + M. seca

Recip. vacío + M. seca

Peso de Agua

Peso de sólido

(W)(aparentemente) Post-horno (Ww) (Ws)

78.4 gr 258.7 gr 228.4 gr 30.3 gr 150 gr

W%= Humedad

Ww= Peso del agua

Ws= Peso de sólido

Fórmula del peso específico

W% =WwWs ×100=¿ 30.3gr/150gr*100=20.2%

Ww = 258.7-228.4= 30.3gr

Ws = 228.4-78.4=150gr

ENSAYO DE ABRASIÓN DE LA GRAVA

Ensayo que se emplea para determinar el comportamiento de cualquier material frente al desgaste que producirá un agente externo.

Objetivo:

Determinar la resistencia a la abrasión del agregado grueso una vez sea sujeto a carga.

Instrumento a utilizar:

La máquina de abrasión balanza, Tamiz No 12 o 16 Agregado grueso (5000gr)

Procedimiento:

1. Colocar la muestra seca y la carga abrasiva dentro de la máquina de abrasión.

2. Encender la máquina y dejar que esta de 500 revoluciones (15-17 Min).

3. Una vez apagada la máquina, se recoge la muestra y se hace pasar por el tamiz o malla No.- 12 o 16.

4. Se lava la muestra y se pone a secar al horno.

Nota: La pérdida en peso de la muestra debe ser menor de un 30% para poder ser usado este agregado grueso en la fabricación del concreto.

Tablas y Resultados

WI= Peso inicio del ensayo del agregado hueso seco.

WF= peso retenido seco y lavado en el tamiz No.12.

% Desgaste ¿ wiwf ∗100 x=5000 g−4,542g

5000∗100=9.16%

PRUEBA DE ABSORCIÓN

La absorción es un proceso por el cual átomos, iones o moléculas son atrapados o retenidos en la superficie de un material en contraposición a la absorción, que es un fenómeno de volumen.

La prueba de absorción mide la cantidad de agua en porciento del peso del material seco que es capaz de absolver un material y depende de la porosidad del material.

Es importante determinar la absorción de los agregados, ya que fija la cantidad de agua en la dosificación de los morteros y hormigones hidráulicos.

Objetivo

Es determinar la cantidad de agua retenida por el material (arena o grava).

Características de la grava Este agregado es triturado cuyas partículas son de un tamaño de 5mm en adelantes, hasta puede alcanzar un tamaño 38mm. Son limpias, duras, resistentes y libres de productos químicos absorbidos.

Procedimiento

1) Se pesa la muestra saturada (seca de la superficialmente2) Se sumerge al agua por un tiempo de 24 horas3) Se pesa de nuevo la misma muestra seca al horno.

Tabla y resultado

PI= peso muestra saturada seca superficialmente = 1342kg

PI=peso muestra seca al horno= 1169.3kg

% ABS= absorción

Formula= PI - P2 / P2 x 100

1342kg – 1169kg / 1169kg x 100= 14.7% Absorción

P1 P2 %ABS

1342kg 1169kg 14.3%

CONCLUSIONES

A través de los ensayos realizados en el laboratorio se puede concluir que:

En el ensayo de granulometría se pudo concluir que según el Coeficiente de Uniformidad que indica que para ser una arena bien graduada Cu >6 y para ser una grava bien graduada Cu

>4, se deduce que la muestra de grava utilizada en el ensayo está bien graduada para ser utilizada en cualquier construcción, porque tuvo un Cu dentro de los estándares establecidos. Asimismo se calculó el módulo de finura para el cual se tiene un valor no favorable. Este valor fue de 4.4953% que para Porrero y Otros (2004) debe estar entre 2,3% - 3,1% siendo este rechazo por no estar dentro de los estándares establecidos.

Con respecto al peso específico de la arena luego de obtener los valores determinantes para las ecuaciones a utilizar se llegó a la conclusión de que el peso promedio de las muestras evaluadas es aceptable por un coeficiente de peso normativo.

En el ensayo de abrasión, se concluye con que el agregado sirve para fabricar un buen concreto, porque el % de desgaste es 9.16% menor que 30%.

Tanto en los ensayos de humedad como de absorción se pudieron determinar dichos objetivos, es decir, en el de humedad se pudo medir la cantidad fija de agua que poseía la arena del ensayo y en el de la absorción se pudo determinar la cantidad de agua retenida por la muestra tomada de la grava después de ser sumergido en agua por 24 horas.

RECOMENDACIONES

Los diferentes ensayos realizados son básicos para saber cuan buenos pueden ser los agregados para las diferentes mezclas de mortero y concreto, tanto en un ensayo, como en obras civiles, sabiendo que en las prácticas realizadas un buen número de resultados obtenidos son apropiados al ser comparados con las normas correspondientes para la evaluación de agregados. En los ensayos realizados se recomienda que:

En el ensayo de granulometría se utilice una grava más limpia para la obtención de mejores resultados.

En el ensayo de abrasión se debe tener bien seca la muestra antes de tamizarla, ya que si no las partículas con humedad quedarán retenida en el tamiz.

Al momento de realizar el ensayo de peso específico se debe utilizar el agua destilada para más fiables resultados.

Por último no olvidar que mientras más densamente pueda empaquetarse el agregado mejor será: El refuerzo, la resistencia a la intemperie y la economía del concreto

ANEXOS

Granulometría

Selección de la muestra Determinación de la masa

Tamizado Pesaje de las fracciones obtenidas