Determinación del análisis granulométrico de los agregados finos y gruesos ASTM C-136 PDF

Preview

Summary

Determinación de granulometría de agregados fino y grueso...

Description

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACTULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN UNI – REGION CENTRAL JUIGALPA _________________________________________________________________________

LABORATORIO DE MATERIALES Y SUELOS Asignatura: Materiales de Construcción. Informe de práctica de laboratorio N°3 ➢ Determinación del análisis granulométrico de los agregados finos y gruesos ASTM C-136. ➢ Determinación del análisis granulométrico del material más fino que el tamiz N°200 ASTM C-117”. Autores: Orlando José Montiel Salas. Heysel Junitte Mejía García Jensy Daniel Oporta Romero Jordi José Mendoza Ortega

Carnet N° 2019-0113J Carnet N° 2019-0129J Carnet N° 2019-0086J Carnet N° 2019-0121J

Docente de clase teórica: Ing. Raquel Montiel López. Docente de clase práctica: Ing. Karla Rivera Martínez.

Grupo de clase teórica: 3S1-IC Subgrupo de clase práctica: N°3

Fecha realización de la práctica: Domingo 13 de junio, 2021 Fecha de entrega del informe: Domingo 27 de junio, 2021

I.

OBJETIVOS

1. Determinar la distribución del tamaño de los granos y su comportamiento en requerimientos como agregados finos o gruesos por medio del procedimiento de tamizado. 2. Conocer la cantidad de partículas menores que el tamiz N°200 en agregados gruesos y finos. 3. Identificar la aplicación e importancia del análisis granulométrico dentro del estudio de los agregados y su inferencia en las mezclas de mortero y/o concreto. 4. Realizar el método del lavado para cuantificar el material más fino que 0.075 mm (malla N°200).

II.

INTRODUCCION

En el presente informe se da a conocer el trabajo realizado durante la práctica N°3 de Materiales de Construcción realizada el día domingo 13 de junio del año 2021. Esta experiencia nos permitió desarrollar habilidades con el uso y manejo de los diferentes tamices, así como realizar los cálculos pertinentes. La granulometría es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices según la norma ASTM C 136. El tamaño de partículas del agregado se determina por medio de tamices de malla de alambre y de aberturas cuadradas. Este método de ensayo es usado para determinar la graduación de materiales propuestos para usarse como agregados. Los resultados son usados para determinar el cumplimiento de la distribución del tamaño de las partículas con los requerimientos especificados aplicables, para proporcionar información necesaria en el control de la producción de varios productos agregados y mezclas conteniendo agregados. El material más fino que el tamiz No. 200 puede ser separado de las partículas gruesas mucho más eficiente y completamente por tamizado húmedo que a través de tamizado seco. Cuando se desean determinaciones precisas de material más fino que el tamiz No. 200 (0.075 mm) en agregados finos o gruesos, este método de ensayo es usado en la muestra previa al tamizado en seco, de acuerdo con el método de ensayo C 136, y la cantidad total de material más fino que el tamiz N°200 por lavado, es obtenido por tamizado seco de la misma muestra y reportado con los resultados del método de ensayo C 136.

III.

DESARROLLO TEORICO

Granulometría es la medición y gradación que se lleva a cabo de los granos de agregados, 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. El método de determinación granulométrico más sencillo es hacer pasar las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado (a modo de coladores) que actúan como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor diámetro, se agrega el material original y la columna de tamices se somete a vibración y movimientos rotatorios intensos en una máquina especial. (en caso de nuestro experimento fue manual) Luego de algunos minutos, se retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se colocó en la columna de tamices (conservación de la masa). Cabe mencionar que el tamizado también puede efectuarse de forma manual de tal manera que se mueve el tamiz o los tamices de un lado a otro y recorriendo en circunferencias de forma que la muestra se mantenga en movimiento sobre la superficie del tamiz. La importancia de la granulometría de los agregados radica en que de estos dependerán las propiedades de los diferentes tipos de concretos, mayor estabilidad volumétrica, resistencia, y por esto conviene que los agregados ocupen la mayor masa del concreto. El tener una distribución por tamaños adecuada hace que los huecos dejados por las piedras más grandes sean ocupados por las del tamaño siguiente y así sucesivamente hasta llegar a la arena, donde sus diferentes tamaños de granos harán lo propio. A través del análisis granulométrico se puede determinar el módulo de finura que es un índice del tamaño medio de las partículas que componen una muestra de árido fino . En el caso del agregado grueso se requiere identificar el Tamaño máximo y el tamaño máximo nominal. Tanto la granulometría como el tamaño máximo de agregado afectan las proporciones relativas de los agregados, así como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad, capacidad de bombeo, economía, porosidad, contracción y durabilidad del concreto.

IV.

MATERIALES Y EQUIPOS

Agregados finos (arena). Agregados gruesos (grava). Balanzas Deben ser legibles y exactas como sigue: a) Para el agregado fino, legible a 0.1 g y precisión de 0.1 g o 0.1 % de la carga de prueba, la que sea mayor, en cualquier punto dentro del rango de uso. b) Para agregado grueso, o mezclas de agregado grueso y fino, será legible y precisa en 0.5 g o 0.1 % de la carga de prueba, la que sea mayor, en cualquier punto dentro del rango de uso. Mallas o tamices El tejido de la malla deberá estar montado en marcos sólidos construidos de tal manera que prevengan la pérdida de material durante el tamizado. El tejido de la malla y el marco de la malla estándar estarán conforme a los requerimientos de la Especificación E 11. Marcos de mallas no estándar estará conforme a los requerimientos de la Especificación E 11 como sean aplicables. Nota 1: Es recomendable que las mallas montadas en marcos más grandes que los estándares de 203.2mm (8 pulg) de diámetro, sean usados para ensayar agregado grueso para reducir la posibilidad de sobrecargar las mallas. •

Agitador de tamices Mecánico: Si se usa un dispositivo tamizador mecánico, deberá crear un movimiento de las mallas para causar que las partículas salten, voltee, o de otra manera giren, como para presentar diferentes orientaciones a la superficie de la malla.

Nota 2: El uso de un agitador mecánico de mallas es recomendado cuando el tamaño de la muestra es de 20 Kg o mayor, y puede ser usado para muestras menores, incluyendo agregado fino. Un tiempo excesivo (más de 10 minutos aproximadamente) para conseguir un tamizado adecuado puede resultar en una degradación de la muestra. El mismo agitador mecánico de mallas puede no ser práctico para todos los tamaños de muestras, desde un área de tamizado grande necesaria para un tamizado práctico de un agregado grueso con tamaño nominal grande muy probablemente puede resultar en pérdida de una porción de la muestra si es usada para una muestra pequeña de agregado grueso o fino. •

Horno: de tamaño apropiado capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 ± 5 °C (230 ± 9°F).

V.

PROCEDIMIENTOS

Procedimiento de análisis granulométrico para el agregado fino (arena) 1. Muestreo: Muestrear el agregado de acuerdo con la práctica D 75 y reducir a tamaño de ensayo usando el procedimiento descrito en la práctica C 702. Nota 3: Cuando el análisis por malla, incluyendo la determinación del material más fino que la malla No. 200, es solo con el propósito de ensayo, el tamaño de la muestra puede ser reducida en el campo para evitar el transporte de cantidades excesivas de material extra al laboratorio. La muestra para ensayo deberá ser aproximadamente la cantidad deseada cuando seque y debe ser el resultado final de la reducción. La reducción a una cantidad predeterminada exacta no será permitida. El tamaño de la muestra de ensayo, después del secado, será de 300 g como mínimo para agregado fino. 2. Preparación de la muestra: → Tomar una muestra representativa de la arena a ensayar (aproximadamente 1000 gramos). → Secar la muestra a peso constante a una temperatura de 110 ±5°C. → De la muestra seca, tomar 300 gramos como mínimo, depositarlas en una tara y cubrir la muestra con agua y dejarla reposar por 24 horas. → Lavar la muestra saturada, por el tamiz 16 y No. 200, hasta que el agua pase limpia o trasparente a través del tamiz. → El material retenido en el tamiz No. 200, regresarlo a la tara y depositarlo en el horno a la temperatura de 110 ± 5 °C, hasta determinar peso seco constante. 3. Proceso de tamizado: → Colocar los tamices de mayor a menor diámetro (en orden descendente) de la siguiente manera: 3/8”, No.4, No.8. No.16, No.30, No.50, No.100 No.200, y un fondo. → Depositar el material seco y lavado sobre el juego de tamices numerados anteriormente. → Cribar el material por medio de movimiento de vaivén por un período de aproximadamente cinco minutos. Estos movimientos facilitan que las partículas del árido queden distribuidas en los diferentes tamices de acuerdo con su tamaño. Cabe mencionar que el cribado puede realizarse de forma manual o bien utilizando un vibrador mecánico. → Pesar el material retenido en cada tamiz con aproximación de 0.1 gramos.

Para nuestro ensayo en Arena, se trabajó sobre una sola columna de tamices, colocados desde el diámetro mayor hasta el diámetro menor, haciendo pasar la muestra por cada uno de ellos, y según el tamaño de las partículas, éstas fueron quedando retenidas en los tamices. (véanse en anexos las fotografías.) Procedimiento de análisis granulométrico para el agregado grueso (grava). 1. Muestreo: Muestrear el agregado de acuerdo con la Práctica D 75 y reducir a tamaño de ensayo usando el procedimiento descrito en la Práctica C 702. Nota 3: Cuando el análisis por malla, incluyendo la determinación del material más fino que la malla No. 200, es solo con el propósito de ensayo, el tamaño de la muestra puede ser reducida en el campo para evitar el transporte de cantidades excesivas de material extra al laboratorio. La muestra para ensayo deberá ser aproximadamente la cantidad deseada cuando seque y debe ser el resultado final de la reducción. La reducción a una cantidad predeterminada exacta no será permitida. 2. Preparación de la muestra: → Tomar una muestra representativa de la grava a ensayar tomando en cuenta los datos establecidos en la tabla N°3. → Secar la muestra a peso constante a una temperatura de 110 ±5°C. Nota 4: Para propósitos de control, particularmente donde resultados rápidos son deseados, generalmente no es necesario secar el agregado grueso para el ensayo de análisis por malla. El resultado está ligeramente afectado por el contenido de humedad a menos que: 1) El tamaño máximo nominal sea menor que 12.5 mm (1/2 pulg.). 2) El agregado grueso contenga apreciable material más fino que la malla de 4.75 mm (No. 4). 3) El agregado grueso es altamente absorbente (agregado de peso ligero, por ejemplo). También, las muestras pueden ser secadas a altas temperaturas asociadas con el uso de hornillas sin afectar los resultados, produciendo escapes de vapor sin generar presión suficiente para fracturar las partículas, y temperaturas no tan grandes como para causar fracturas químicas del agregado. → Del material seco, tomar una cantidad según el tamaño máximo nominal como lo especifica la tabla No.3. Nota 5: Es recomendable lavar por el tamiz No. 200, los agregados cuyo tamaño máximo nominal son iguales o menores de ½”. El procedimiento a usar es el mismo que el del agregado fino.

3. Proceso de tamizado: → Colocar los tamices de mayor a menor diámetro (en orden descendente) en dependencia del tamaño máximo nominal, 4”, 31/2”, 3”,21/2”, 2”,11/2”, 1”, 3/4”, 1/2”, 3/8”, No.4, No.8. No.16, No.30, No.50. → Depositar el material seco sobre el juego de tamices antes numerados. → Cribar el material por medio de movimiento de vaivén por un período de aproximadamente cinco minutos. Estos movimientos facilitan que las partículas del árido queden distribuidas en los diferentes tamices de acuerdo con su tamaño. Cabe mencionar que el cribado puede realizarse de forma manual o bien utilizando un vibrador mecánico. → Pesar los materiales retenidos en cada tamiz con aproximación de 0.1 gramos. En el experimento, La Grava se trabajó de manera independiente, colocando los tamices de mayor diámetro hasta el menor y haciendo pasar la muestra por cada uno de ellos, tomando los pesos retenidos en cada uno de los tamices.

VI.

DATOS RECOPILADOS Tabla N°1. Pesos retenidos para arena en gramos N° Tamiz Peso retenido gr 3/8” 0 N°4 0.5 N°8 113.8 N°16 164.9 N°30 94.7 N°50 49 N°100 27 Total 449.9 gr

Tabla N°2. Pesos retenidos para grava en kilogramos N° Tamiz Peso retenido Kg 3/4” 0 1/2” 1.83 3/8” 1.49 N°4 4.23 N°8 0.96 Total 8.51 kg

VII.

CALCULOS

7.1. Procedimiento de cálculos para agregados finos (Arena) Ecuaciones utilizadas. Cálculo de los pesos retenidos parciales. Ecuación N°1: %𝑅𝑃 =

𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒓𝒆𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 𝒆𝒏 𝒄𝒂𝒅𝒂 𝒕𝒂𝒎𝒊𝒛 𝒑𝒆𝒔𝒐 𝐬𝐞𝐜𝐨 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍

× 100

Donde: %RP: Porcentaje retenido en cada tamiz Cálculo de los pesos retenidos acumulados. Ecuación N°2: % RA= %RAi +%RPi+1 Donde: %RA: Porcentaje retenido acumulado %RAi: Porcentaje retenido acumulado inicial %RPi+1: Porcentaje retenido parcial siguiente al acumulado que se está calculando Cálculo de los porcentajes que pasan. Ecuación N°3: % que pasa = 100 − %RA Donde: %Ra: Porcentaje retenido acumulado Cálculo del módulo de finura. Ecuación N°4: 𝑀𝐹 =

𝛴%𝑅𝐴 (𝑑𝑒𝑠𝑑𝑒 3/8" ℎ𝑎𝑠𝑡𝑎 N° 100) 100

Donde: MF: Modulo de finura %Ra: Porcentaje retenido acumulado

Cálculo del material más fino que la malla N°200. Ecuación N°5: 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑚𝑎𝑠 𝑓𝑖𝑛𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑁𝑜 200 =

𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 − 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑙𝑎𝑣𝑎𝑑𝑜 × 100 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜

Graficar los resultados obtenidos en la tabla granulométrica y compararlos con la norma ASTM C 33: La Grafica granulométrica se realizó, según la ASTM C 33. Se graficó el porcentaje (%) que pasó, con los limites inferior y superior que prescribe la normativa. Análisis granulométrico de la Arena PRP %RP %RA

Tamiz N° 3/8" N°4 N°8 N°16 N°30 N°50 N°100 N°200 Pasa 200 Total

0.5 113.8 164.5 94.7 49.0 27.0 15.5 34.6 500

𝑀𝐹 =

0 23 33 19 10 5 3 7 100

% Que pasa 100 100 77 44 25 15 10 7

0 23 56 75 85 90 93 100

0 + 0 + 23 + 56 + 75 + 85 + 90 = 3.29 100

%𝑄𝑢𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑎 𝑁°200 =

500 − 449.9 × 100 = 10.02% 500

ur a granulom trica de la arena 120 mite superior mite inferior

100

ur a granulom trica

orcenta e que pasa

80

60

40

20

0 0

1

2

3/8” N°4

3

N°8

4

ami

5

N°16 N°30

6

7

8

N°50 N°100 N°200

Análisis granulométrico de la Grava PRP %RP %RA 1.83 21.50 22 1.49 17.51 39 4.23 49.71 89 0.96 11.28 100 8.51 100.00

Tamiz N° 1" 3/4" 1/2" 3/8" N°4 N°8 Suma

% Que pasa 100 100 78 61 11 -

TM: Menor tamaño del tamiz por el cual todo el agregado debe pasar. TM = 3/4" TMN: Tamiz inmediato superior, al tamiz que retenga el 15% o más. TMN = 3/4"

Curva Granulométrica de la grava 120 Curva Granulométrica 100

Límite inferior Límite superior

% Que pasa

80

60

40

20

-

1

1”

2

3/4”

3

Tamiz 4

1/2"

3/8”

5

N°4

6

N°8

7

VIII. CONCLUCIONES 1. Se considera que una buena granulometría es aquella que está constituida por partículas de todos los tamaños, de tal manera que los vacíos dejados por las de mayor tamaño sean ocupados por otras de menor tamaño y así sucesivamente. 2. El mayor peso retenido del agregado grueso lo obtuvimos en el tamiz no 8, y peso retenido mayor para el agregado fino fue el del tamiz no 16. 3. Al realizar el cálculo del módulo de finura se obtuvo un resultado de 3.29 y el porcentaje del material más fino fue del 10.02%. 4. La arena presentó tamaño de partículas del N°8 al N°30 por debajo del límite inferior. 5. Para el agregado grueso el Tamaño Máximo obtenido fue de 3/4" y el Tamaño Máximo Nominal también fue de 3/4" 6. La grava presentó tamaños de partículas del 1/2" al N°4 por encima del límite superior. 7. Con el agregado fino se observó que si tenemos arenas muy finas se obtienen mezclas segregadas y costosas mientras que con arenas gruesas mezclas ásperas; por esto se debe evitar la utilización de cualquiera de los dos extremos.

IX.

RECOMENDACIONES

1. Antes de iniciar el ensayo se debe tomar muestras representativas para el ensayo, de tal manera se tenga un grado de seguridad al momento de usar las normas de muestreo y de pruebas. 2. También podemos señalar que los equipos deben estar bien calibrados y tener bastante cuidado a la hora de operarios para obtener un margen de error mínimo de tal forma que nos aproximarnos a lo real. 3. Tener mucho cuidado al momento de realizar manipular los agregados, estos deben de cumplir con las normas y el procedimiento adecuado. 4. Estar atento lo más posible a la explicación del docente y tomar siempre anotaciones.

X.

BIBLIOGRAFIA

ING. IVÁN MATUS LAZO Y MSC ING. SILVIA LINDO O´CONNORS. Recopilación, Guía de laboratorio de Materiales de Construcción, agosto, 2020.

Anotaciones propias, clase practica de laboratorio, UNI-RUPAP, domingo 13 de junio,2021. Ing. Karla Rivera Martínez.

XI.

ANEXOS...