Examen de muestra/práctica 3 Abril Spring 2019, preguntas y respuestas PDF

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LABORATORIO N°1. GRANULOMETRÍAENSAYO 1: GRANULOMETRÍA DE AGREGADOS GRUESOS1. OBJETIVOS Fijar los requisitos de granulometría y calidad del agregado, para la producción de concreto.  Calcular el porcentaje de paso de las partículas del agregado.  Elaborar la curva granulométrica del agregado y com...

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LABORATORIO N°1. GRANULOMETRÍA ENSAYO 1: GRANULOMETRÍA DE AGREGADOS GRUESOS 1. OBJETIVOS     

Fijar los requisitos de granulometría y calidad del agregado, para la producción de concreto. Calcular el porcentaje de paso de las partículas del agregado. Elaborar la curva granulométrica del agregado y compararla con las curvas estandarizadas. Señalar si el agregado se encuentra dentro de los límites especificados para la fabricación de concreto. Conocer el procedimiento de selección del agregado, para el diseño de mezcla; y elaborar un concreto de buena calidad.

2. MARCO TEÓRICO 2.1. AGREGADOS Los agregados son cualquier sustancia sólida o partículas (masa de materiales casi siempre pétreos) añadidas intencionalmente al concreto. Los agregados ocupan al menos 3/4 del volumen del concreto. Esto hace que sea un material especialmente importante en la fabricación de concreto. Debido a que es más barato que el cemento, es necesario poner agregado en la mezcla tanto como se pueda. Por otro lado, brinda al cemento estabilidad volumétrica alta en comparación con la pasta de cemento sola. Los agregados de acuerdo al tamaño al tamaño de partícula se dividen en: agregado grueso y agregado fino. 2.2. GRANULOMETRÍA La forma y tamaño de las partículas del agregado son importantes. La granulometría y el tamaño máximo de los agregados son importantes debido a su efecto en la dosificación, trabajabilidad, economía, porosidad y contracción del concreto. Para la gradación de los agregados se utilizan una serie de tamices que están especificados en la Norma Técnica Peruana NTP 400.012. 2001. En el análisis de compacidad se ha estimado que los agregados de similar dimensión producen el mayor número de vacíos, mientras que de existir una

determinada diferencia entre los tamaños su acomodo se produce con la máxima compacidad. La elección de una serie granulométrica debe efectuarse de acuerdo con el tamaño máximo del agregado, asegurando una adecuada trabajabilidad. Se conoce como análisis granulométrico a la acción de pasar al agregado fino o grueso por tamices, mallas o cribas; pesar la cantidad de partículas de agregado que quedan retenidas en cada una de las mallas y sacar el porcentaje retenido en cada malla respecto del peso original de la muestra. 2.2.1. EXPRESIÓN DE LA GRANULOMETRÍA La granulometría se define en función de los conceptos: tamaño máximo del agregado y tamaño nominal máximo. El tamaño máximo se utiliza para seleccionar el agregado según las condiciones de geometría del encofrado y el refuerzo de acero. Corresponde a la malla más pequeña que pasa el 100% del material. El tamaño nominal máximo, se da generalmente como referencia de la granulometría y corresponde a la malla más pequeña que produce el primer retenido. 2.3. AGREGADO GRUESO La norma NTP 400.011 o la norma ASTM C 33, define como agregado grueso al material retenido en el tamiz 4.75 mm (N°4). El agregado grueso podrá consistir de grava o piedra de origen natural o artificial. Según la norma NTP 400.011 o la norma ASTM C 33, el agregado grueso deberá cumplir con los siguientes requerimientos: 

Deberá estar conformado por partículas limpias, de perfil preferentemente angular, duras, compactas, resistentes y de textura preferentemente rugosa.



Las partículas deberán ser químicamente estables y deberán estar libres de escamas, tierra, polvo, limo, humus, incrustaciones superficiales, materia orgánica, sales u otras sustancias dañinas.



La granulometría seleccionada deberá ser de preferencia continua.



La granulometría seleccionada deberá permitir obtener la máxima densidad del concreto, con una adecuada trabajabilidad y consistencia en función de las condiciones de colocación de la mezcla.



La granulometría seleccionada no deberá tener más del 5% del agregado retenido en la malla 1

malla 

1 4

1 2

¨ y no más del 6% del agregado que pasa de

¨.

En general el agregado grueso debe estar gradado dentro de los límites especificados en la norma NTP 400.037 o la norma ASTM C 33, tal como se detalla en la Figura 1.1.

Figura 1.1: Requisitos granulométricos del agregado grueso. (NTP 400.037)

3. EQUIPOS Y MATERIALES Muestra de Agregado Grueso, previamente lavado

Juego de tamices de 3”, 2 ½”, 2”, 1 ½ “, 1”, ½ “, ¾ “, 3/8 “ y fondo

Balanza Digital

Recipientes para pesar

4. PROCEDIMIENTO, Y TOMA DE DATOS a. De la muestra extraída de la cantera se procede a lavarla y secarla por tres días, posteriormente se obtiene una muestra representativa de 5.00 kg. a más; esta muestra es pesada y el valor obtenido es anotado en el registro correspondiente.

b. Se procede a pasar el material por los diferentes tamices (2”, 1 1/2“, 1”, 3/4”, 1/2”, 3/8” y fondo), que van de mayor a menor abertura, para ello, agitamos el conjunto de tamices cuidando que no se produzca derrames de la muestra.

c. El material retenido en cada tamiz se va pesando y anotado en la columna de peso retenido, incluyendo el material del fondo.

d. Se realizan los cálculos de. % retenido parcial, % retenido acumulado, % que pasa y se grafica la curva granulométrica.

5. CALCULOS Con los datos obtenidos en el ensayo de laboratorio, procedemos a completar la Tabla 1.1, haciendo uso de las siguientes formulas, dicho proceso puede realizarse con calculadora o de manera más eficiente, con una hoja de cálculo.

% Re t e n i d o =Pe s od ema t e r i a l r e t e n i d oe nt a mi z *1 0 0 Pe s od el amu e s t r a

%Pa s a =1 0 0 -%Re t e n i d oAc u mu l a d o Peso/Muestra = 5.320 kg (Antes del zarandeo) Tabla 1.1. TAMIZ

PESO RETENIDO (gr)

% RETENIDO

% RETENIDO ACUMULADO

3 ½” 3” 2 ½” 2 1 ½” 1 ¾” ½” 3/8” N°4 FONDO TOTAL TAMAÑO MÁXIMO TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL

Seguidamente graficamos la curva granulométrica con sus respectivos límites.

% QUE PASA

Curva Granulométrica del Agregado Grueso 120 100

% QUE PASA

80 Limite Inferior Limite superior Agregado

60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

6. OBSERVACIONES EXPERIMENTALES i.

Investigar cuales son los requerimientos granulométricos según ASTM-C33 para los diferentes tamaños máximos de agregados. La norma ASTM C 33, define como agregado grueso al material retenido en el tamiz 4.75 mm (N°4). El agregado grueso podrá consistir de grava o piedra de origen natural o artificial. Según la norma NTP 400.011 o la norma ASTM C 33, el agregado grueso deberá cumplir con los siguientes requerimientos: 

Deberá estar conformado por partículas limpias, de perfil preferentemente angular, duras, compactas, resistentes y de textura preferentemente rugosa.



Las partículas deberán ser químicamente estables y deberán estar libres de escamas, tierra, polvo, limo, humus, incrustaciones superficiales, materia orgánica, sales u otras sustancias dañinas.



La granulometría seleccionada deberá ser de preferencia continua.



La granulometría seleccionada deberá permitir obtener la máxima densidad del concreto, con una adecuada trabajabilidad y consistencia en función de las condiciones de colocación de la mezcla.



La granulometría seleccionada no deberá tener más del 5% del agregado retenido en la malla 1

malla 

1 4

1 2

¨ y no más del 6% del agregado que pasa de

¨.

En general el agregado grueso debe estar gradado dentro de los límites especificados en la norma NTP 400.037 o la norma ASTM C 33, tal como se detalla en la Figura 1.1.



Las Normas de Diseño Estructural recomiendan que el tamaño nominal máximo del agregado grueso sea el mayor que pueda ser económicamente disponible, siempre que él sea compatible con las dimensiones y características de la estructura. Se considera que, en ningún caso el tamaño nominal máximo del agregado no deberá ser mayor de: 

Un quinto de la menor dimensión entre caras de encofrados; o un tercio del peralte de las losas.



El agregado grueso empleado en concreto para pavimentos, en estructuras sometidas a procesos de erosión, abrasión o cavitación, no deberá tener una pérdida mayor del 50% en el ensayo de abrasión realizado de acuerdo a la norma NTP 400.019 y norma NTP 400.020, o la norma ASTM C 131 .



El lavado de las partículas de agregado grueso se deberá hacer con agua preferentemente potable. De no ser así, el agua empleada deberá estar libre de sales, materia orgánica, o sólidos en suspensión.

ii.

¿Qué se entiende por compacidad? Compacidad se refiere a la condición o carácter de una cosa o material compacto, denso, poco poroso o con los componentes más próximos entre sí. Los agregados de similar dimensión producen el mayor número de vacíos, mientras que de existir una determinada diferencia entre los tamaños su acomodo se produce con la máxima compacidad.

iii.

Determine el tamaño máximo y máximo nominal del agregado ensayado.

Tamaño Máximo Tamaño Máximo Nominal

iv.

2 1/2" 2"

¿Qué entiende por granulometría y describa los tipos de granulometría? Granulometría: Hace referencia a la distribución de tamaño de las partículas del agregado. Existen dos tipos de granulometría: Granulometría Continua: Se observa cuando el agregado contiene partículas de todos los tamos de grano, desde el mayor hasta el más pequeño. Granulometría Discontinua: Se obtiene una granulometría discontinua cuando las partículas del agregado no están completas, es decir hay ciertos tamaños de grano que faltan.

v.

Describa y clasifique el tipo de agregado con el que viene trabajando. El agregado con el que se trabajó el presente ensayo es un agregado natural, que se obtuvo de la cantera de huambutio. De acuerdo al tamaño de partícula el agregado se clasifica en agregado grueso tipo grava porque contiene partículas de ¾ “ a 2”. Por otro lado como se pudo observar en la curva granulométrica del agregado grueso, es que este agregado cumple con los requisitos establecidos en la ASTM C 33. Por otro lado, posee una forma angular y textura rugosa.

vi.

De que parámetros depende la elección del tamaño máximo del agregado grueso para el diseño de mezclas. El Reglamento Nacional de Construcciones prescribe que el tamaño máximo del agregado no debe ser mayor de: 1/5 de la menor separación entre los lados del encofrado. 1/3 del peralte de la losa. ¾ del espaciamiento minino libre entre las varillas o alambres individuales de refuerzo, paquetes de varillas, cables o ductos de pre esfuerzo.

vii.

¿Cómo influye el agregado grueso en el diseño de mezcla? Son importantes debido al efecto que tienen en la dosificación, trabajabilidad, economía, porosidad y contracción del concreto.

viii.

Defina el agregado grueso ideal para la fabricación de concreto en términos de su perfil, forma, textura.

El agregado rueso deberá estar conformado por partícuas limpias, de perfil preferentemente anguloso o semi angular, duras, compactas, resistentes y de textura preferentemente rugosa. Además el tamaño máximo nominal del agregado grueso no debra ser mayor de: 

1/5 de la menor separación entre los lados del encofrado.



1/3 del peralte de la losa.



¾ del espaciamiento minino libre entre las varillas o alambres individuales de refuerzo, paquetes de varillas, cables o ductos de pre esfuerzo.

ix.

A qué se denomina superficie específica y cómo influye en el diseño de mezcla. La superficie específica es el área superficial de los agregados y se expresa por unidad de masa (cm2/g), se aplica la NTP 400.21 para los cálculos. Si la granulometría de agregado se modifica disminuyendo la superficie específica, la consistencia de la mezcla tiende a disminuir. El efecto de la granulometría del agregad sobre la consistencia es menor que el del fino, debido a su menor superficie específica.

7. CONCLUSIONES  

El ensayo de granulometría demostró que el agregado utilizado no tiene partículas de tamaño de 9.5 mm. De acuerdo a la curva granulométrica el agregado grueso es adecuado para obtener un concreto de calidad.

8. RECOMENDACIÓNES 

Se recomienda utilizar en un siguiente ensayo agregado grueso que contenga partículas de ¾ de pulgada.

9. AGREGADO FINO La norma NTP 400.011 o la norma ASTM e 33, define como agregado fino al proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, que pasa el tamiz 9.51 mm (3/8") y queda retenido en el tamiz 0.074 mm (N°200). Según la norma NTP 400.011 o la norma ASTM e 33, el agregado fino deberá cumplir con los siguientes requerimientos: 

Puede estar constituido de arena natural o manufacturada, o una combinación de ambas. Sus partículas serán limpias, de perfil preferentemente angular, duro, compacto y resistente.



Deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partículas escamosas o blandas, esquistos, pizarras, álcalis, materia orgánica, sales u otras sustancias dañinas.



El agregado no deberá retener más del 45% en dos tamices consecutivos cualesquiera.



En general, es recomendable que la granulometría se encuentre dentro de los límites de la norma NTP 400.037 o la norma ASTM C 33, según la Tabla 2.1.

MALLA 9.5 mm 4.75 mm 2.36 mm 1.18 mm 600 micrones 300 micrones 150 micrones

3/8 N° 04 N° 08 N° 16 N° 30 N° 50 N° 100

TABLA 2.1 PORCENTAJE QUE PASA 100 95 a 100 80 a 100 50 a 85 25 a 60 10 a 30 2 a 10

10. EQUIPOS Y MATERIALES Muestra de Agregado Fino, previamente lavado y secado

Juego de tamices # 4, 8, 16, 30, 50, 100, 200 y fondo

Balanza Digital

Recipientes para pesar

11. PROCEDIMIENTO, Y TOMA DE DATOS e. De la muestra extraída de la cantera se procede a lavarla y secarla por tres días, posteriormente se obtiene una muestra representativa de 3.00 kg. a más; esta muestra es pesada y el valor obtenido es anotado en el registro correspondiente.

f.

Se procede a pasar el material por los diferentes tamices número (4, 8, 16, 30, 50, 100, 200 y fondo), que van de mayor a menor abertura, para ello, agitamos el conjunto de tamices cuidando que no se produzca derrames de la muestra.

g. El material retenido en cada tamiz se va pesando y anotado en la columna de peso retenido, incluyendo el material del fondo.

h. Se realizan los cálculos de. % retenido parcial, % retenido acumulado, % que pasa y se grafica la curva granulométrica.

12. CALCULOS Con los datos obtenidos en el ensayo de laboratorio, procedemos a completar la Tabla 1.1, haciendo uso de las siguientes formulas, dicho proceso puede realizarse con calculadora o de manera más eficiente, con una hoja de cálculo.

% Re t e n i d o =Pe s od ema t e r i a l r e t e n i d oe nt a mi z *1 0 0 Pe s od el amu e s t r a

%Pa s a =1 0 0 -%Re t e n i d oAc u mu l a d o Peso/Muestra = 3.140 kg (Antes del zarandeo)

Tabla 1.1. TAMIZ

PESO RETENIDO (gr)

% RETENIDO

% RETENIDO ACUMULADO

#4 #8 #16 #30 #50 #100 #200 FONDO TOTAL Seguidamente graficamos la curva granulométrica con sus respectivos límites.

CURVA GRANULOMETRICA 120 100

% QUE PASA

80 CURVA ESTANDARIZADA CURVA ESTANDARIZADA CURVA

60 40 20 0 200

100

50

30

16

MALLAS NORMALIZDAS

8

4

% QUE PASA

13. OBSERVACIONES EXPERIMENTALES i.

De acuerdo al módulo de finura que calculaste a qué tipo de arena corresponde el agregado de la cantera en estudio. El módulo de finura calculado esta entre 2.20 y 3.20 por lo que es apropiado el agregado para la elaboración de concreto. MODULO DE FINURA=

ii.

3.31

¿En el caso que, los resultados no estén dentro de los rangos

recomendados

¿Cuáles serían las decisiones que Ud. debería tomar? Buscar otra cantera para el suministro de agregado, un agregado que si cumpla con las especificaciones técnicas. iii.

¿Cuál cree que debe ser el máximo error permisible en el proceso de la toma de pesos retenidos en la ejecución del laboratorio, y si estamos dentro de lo permisible cual sería el procedimiento de corrección? No debe ser mayor al 2%.

iv.

v.

vi.

¿Qué entiende por gradación y cuales estima Ud. Que deberían ser los pesos retenidos para cada uno de los tamices estandarizados en los agregados finos? Gradación se refiere a la distribución ordenada de los tamaños de particula del agregado. Describa y clasifique el tipo de agregado con el que se viene trabajando. El agregado con el que se está trabajando es un agregado fino tipo arena ya que sus partículas se encuentran en los tamices #4 y # 200. Además contienen trazas de arcilla y limo. ¿Qué efectos se generan en el concreto, cuando se utiliza agregados excesivamente finos? El agregado fino si bien no proporciona resistencia a la adherencia, sí tiene una gran importancia en la manejabilidad del concreto. La forma y textura del agregado fino afectan la cantidad de agua de mezclado requerida para un nivel de asentamiento dado y los efectos de diferentes agregados finos sobre la resistencia del concreto pueden ayudar a predecir sus efectos sobre el agua de mezclado y la relación aguamaterial cementante.

vii.

A que se denomina exudación del concreto y cuáles son las causas que las generan. Sangrado (exudación) es el desarrollo de una camada de agua en el tope o en la superficie del concreto recién colocado. Es causada por la sedimentación (asentamiento) de las partículas sólidas (cemento y agregados) y simultáneamente la subida del agua hacia la superficie

14. CONCLUSIONES  

El ensayo de granulometría demostró que el agregado fino cumple con las especificaciones técnicas para elaborar un concreto de calidad. El módulo de finura del agregado esta entre los limites permitidos.

15. RECOMENDACIÓNES 

Se recomienda hacer ensayos con agregado fino de otras canteras....