GUIA N°1-100000 C04V- Labtecno 01- Agregado FINO Y Grueso PDF

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GUÍA N° 1: AGREGADO FINO Y GRUESOFACULTAD CURSO AMBIENTEFACULTAD DE INGENIERÍA TECNOLOGÍA DEL CONCRETOLABORATORIO DETECNOLOGÍA DEL CONCRETO1. LOGRO GENERAL DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO3. MATERIALES Y EQUIPOSELABORADO POR Mauro Andrade APROBADO POR...

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GUÍA N° 1: AGREGADO FINO Y GRUESO

FACULTAD

CURSO

AMBIENTE

FACULTAD DE INGENIERÍA

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

LABORATORIO DE TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

ELABORADO POR VERSIÓN

Mauro Andrade 001

APROBADO POR FECHA DE APROBACIÓN

Javier Pierola 29/08/2019

1. LOGRO GENERAL DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Al finalizar la unidad, el estudiante conoce y define los elementos que constituyen el concreto y los conceptos básicos de la teoría del cemento, la influencia de su composición química en el proceso de hidratación de los cementos y los mecanismos de endurecimiento.

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO

El objetivo de la práctica es determinar las características físicas del agregado grueso y agregado fino los cuales son utilizados para fabricar concreto conforme a los procedimientos especificados en las Normas Técnicas Peruanas y ASTM. Se realizarán los siguientes ensayos en el laboratorio: 1. 2. 3. 4. 5.

Análisis granulométrico del agregado fino y grueso. Humedad y absorción del agregado fino y grueso. Peso unitario del agregado fino y grueso. Peso específico del agregado fino y grueso. Porcentaje que pasa la malla #200.

3. MATERIALES Y EQUIPOS

Los materiales y equipos se detallarán en la parte de PROCEDIMIENTO por cada ensayo a desarrollar.

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4. PAUTAS DE SEGURIDAD

-

Todos los equipos deben ser maniobrados bajo la estricta supervisión del asistente del laboratorio o docentes del curso. Es obligatorio el uso de protectores oculares, zapatos de punta de acero y guardapolvo según el protocolo de seguridad del laboratorio.

5. FUNDAMENTO Introducción Los agregados ocupan alrededor del 60 - 75% del volumen total de la mezcla del concreto por lo que la calidad de estos tendrá una fuerte influencia en la calidad del producto final. Además, se les considera elementos inertes (también denominados áridos) puesto que no deberían intervenir en la reacción entre el cemento y el agua; sin embargo, sus características pueden ser en algunos casos tan importantes como las del cemento. Normas de Referencia

-

ASTM C136 (NTP 400.012) – AGREGADOS. Análisis granulométrico del agregado fino, grueso y global ASTM C566 (NTP 339.185) – AGREGADOS. Método de ensayo normalizado para contenido de humedad total evaporable de agregados por secado ASTM C29 (NTP 400.017) – AGREGADOS. Método de ensayo para determinar la masa por unidad de volumen o densidad (“Peso Unitario”) y los vacíos en los agregados ASTM C128 (NTP 400.022) – AGREGADOS. Método de ensayo normalizado para la densidad, la densidad relativa (peso específico) y absorción del agregado fino ASTM C127 (NTP 400.021) – AGREGADOS. Método del ensayo normalizado para peso específico y absorción del agregado grueso ASTM C117 (NTP 400.018) – AGREGADOS. Método de ensayo normalizado para determinar materiales más finos que

Agregados: Son derivados de rocas o piedras de varios tipos. Estos son empleados sin alterar su estado natural. Se componen mayormente por el triturado de rocas ígneas (granito, andesita, basalto) y sedimentarias (caliza, dolomita, arenisca). Agregado Grueso: Es la grava natural o piedra triturada con tamaños mayores o iguales a 5mm. Según ASTM normalmente son las partículas entre 9.5 y 75 mm (3/8” a 3”). Debe estar libre de barro, materia orgánica u otras sustancias perjudiciales. Agregado Fino: Son las partículas menores a 5mm. Según ASTM es todo material menor a 9.5mm (3/8”). Debe estar libre de barro, materia orgánica u otras sustancias perjudiciales. Tamaño Máximo (TM) Es el menor tamiz que deja pasar el 100% de todo el agregado. Tamaño máximo nominal (TMN) Es el primer tamiz que empieza a retener entre 5 a 10% del agregado según NTP. Si este primer tamiz retiene más del 10%, el TMN es considerado como el TM.

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Granulometría: La granulometría es la distribución del tamaño de las partículas de un agregado, que se determina a través del análisis de los tamices. Está representada por la Curva Granulométrica en escala logarítmica.

Módulo de finura (MF) El módulo de finura (MF) representa la malla o tamiz, contada a partir del #100, de la SERIE ESTÁNDAR de la ASTM cuya abertura representa el tamaño promedio del agregado. Los tamices especificados son: 3”, 1½”, 3/4”, 3/8”, N°4, N°8, N°16, N°30, N°50 y N°100 (es la mitad del anterior).

Se obtiene de la siguiente manera: 3 3 (𝑅3"+R112" + 𝑅 4 "+R " + 𝑅4 + 𝑅8 + 𝑅16 + 𝑅30 + 𝑅50 + 𝑅100) 8 𝑀𝐹 = 100 Donde Rn es el “retenido acumulado”. La norma ASTM sugiere que una arena puede tener un MF entre 2.3 y 3.1. Humedad natural: Es la cantidad de agua total que tiene el agregado en relación al peso seco de la muestra, expresado en porcentaje. Absorción: Es la cantidad de agua total que el agregado puede absorber, en un estado saturado superficialmente seco, con relación al peso de la muestra seca, expresado en porcentaje.

Figura N° 01: Estados de humedad de un agregado. – Nemati, K. (2015)

Determinación: Sea: h = Contenido de humedad expresado en porcentaje a = Porcentaje de absorción Ph = Peso de la muestra húmeda Ps = Peso de la muestra seca Psss = Peso de la muestra saturado superficialmente seco 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (ℎ) = (

𝑃ℎ − 𝑃𝑠 ) 𝑥100 𝑃𝑠

𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 (𝑎) = (

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𝑃𝑠𝑠𝑠 − 𝑃𝑠 ) 𝑥100 𝑃𝑠

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Peso específico: Peso específico de masa (PEM) La densidad específica es la relación que existe entre la masa seca de agregado entre el volumen incluyendo sus poros, pero no los vacíos entre partículas. El peso específico de masa es la relación entre la densidad específica y la densidad del agua destilada sin aire. 𝑃𝐸𝑚 =

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = = 𝑉𝑜𝑙1 𝑥𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑉𝑜𝑙1 𝑥𝑃𝐸𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑉𝑜𝑙1

Dónde: ρH20=1 g/cm3 Vol1 = Volumen del agregado incluyendo sus poros, pero no los espacios entre partículas. Peso específico y absorción del agregado grueso Cálculos: Empuje por el principio de Arquímedes

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑑𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑆𝑆𝑆 − 𝐸𝑚𝑝𝑢𝑗𝑒 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑆𝑆𝑆 − 𝑉𝑜𝑙1 𝑥𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑉𝑜𝑙1 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑆𝑆𝑆 − 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑑𝑎 Dónde: ρH20=1 g/cm3 Vol1 = Volumen del agregado incluyendo sus poros, pero no los espacios entre partículas. Peso específico y absorción del agregado fino Cálculos: Volumen desplazado por el agua

𝑚𝑎𝑠𝑎2 − 𝑚𝑎𝑠𝑎1 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑆𝑆𝑆 − 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑠𝑎 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑑𝑎 = 500𝑔 + 𝑚𝑎𝑠𝑎1 − 𝑚𝑎𝑠𝑎2 𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑥 𝑉𝑜𝑙1 = 500𝑔 + 𝑚𝑎𝑠𝑎 − 𝑚𝑎𝑠𝑎2 𝑉𝑜𝑙1 = 500𝑔 + 𝑚𝑎𝑠𝑎1 − 𝑚𝑎𝑠𝑎2 (𝑒𝑛 𝑐𝑚 3 )

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Dónde: ρH20=1 g/cm3 Masa 1: Masa del picnómetro con agua Masa 2: Masa del picnómetro con agua reducida y agregado SSS Vol1 = Volumen del agregado incluyendo sus poros, pero no los espacios entre partículas Peso unitario suelto Es la masa entre volumen de un agregado, en el cual se considera los espacios entre partículas. Peso unitario compactado Es la masa entre volumen de un agregado, en el cual se considera los espacios entre partículas. Porcentaje que pasa la malla #200 Es la determinación por vía húmeda del contenido de polvo o material que pasa el tamiz normalizado de 75 µm (N°200). Cálculos: Obtención del pasante #200 𝑀2 − 𝑀1 = 𝑃𝑎𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 #200 𝑃𝑎𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 #200 %𝑃𝑎𝑠𝑎 #200 = 𝑀2 Dónde: M1: Masa del agregado fino sin lavar. M2: Masa del agregado fino lavado en una malla #200.

6. PROCEDIMIENTO (DESARROLLO DE LA PRÁCTICA)

Ensayo: Granulometría Norma: 400.012 (ASTM C136) Equipo:  Formularios

Balanza con aproximación a 0.1 g

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Tamices de 3/8¨, #4, #8, #16, #30, #50, #100 y #200 (agregado fino) Tamices de 1 ½¨, 1¨, ¾¨, ½¨, 3/8¨, #4 (agregado grueso)

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Tamizador electromecánico

Cucharones y bandeja.

Procedimiento: 1.

Pesar una muestra obtenida por cuarteo. Anotar peso.

Tabla N° 01: Cantidad Mínima de Muestra de agregado grueso o global - Fuente: NTP 400.012, INDECOPI (2001)

2. 3.

Tamizar el material de muestra por las mallas de la serie indicada para cada agregado, estos deben haber sido previamente ordenados de mayor a menor abertura. Realizar el zarandeado por un tiempo aproximado de 3 minutos. Culminado el tiempo, dejar un minuto sin movimiento para que las partículas se asienten e iniciar con el pesaje de los retenidos parciales del agregado. a. Ag. Fino: Tamiz 3/8”, #4, #8, #16, #30, #50, #100, #200 y bandeja. b. Ag. Grueso: Tamiz 3”,2”,1 ½”, ¾”, ½”3/8”,1/4”, Bandeja.

Calculo de resultados: 𝑃𝑖−𝑃𝑓

) 𝑥100| donde P i: Peso Inicial, Pf: Peso Final. Caso contrario debe

-

Cálculo de error no debe superar 0.3% según |(

-

repetirse el ensayo. Calcular los retenidos parciales, retenidos acumulados, y porcentajes que pasan. (Aprox. De 1%) Elaborar la curva granulométrica, identificar la Dimensión Máxima y Tamaño máximo nominal. Comparar la curva con el huso granulométrico normalizado para el tipo de agregado.

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𝑃𝑖

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Tabla N° 02: Limites Granulométricos para el Agregado Fino – Fuente: PCA, 5ta Edición (2011)

Tabla N°03: Requerimientos Granulométricos para el Agregado Grueso – Fuente: PCA, 5ta Edición (2011)

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Ensayo: Peso Unitario Norma: 400.017 (ASTM C29) Equipo:  Balanza con aproximación a 0.1 g  Cucharones  Formularios

Recipiente cilíndrico estandarizado

Varilla de acero liso de 5/8” de diámetro

Procedimiento: 1. Rellenar el recipiente con el material de muestra hasta 1/3” de su volumen, apisonar uniformemente 25 veces con la varilla. *Continuar con 2 capas hasta llegar al tope del recipiente siguiendo el mismo procedimiento. 2. Enrasar con la varilla y registrar el peso total. Realizar 2 veces el ensayo para obtener 2 valores del Peso Unitario Varillado. 3. Luego, rellenar el recipiente hasta el tope y enrasar (Sin Varillar y/o apisonar y/o compactar). Registrar el peso y calcular el Peso Unitario Suelto. Este ensayo también se realiza 2 veces. Calculo de resultados: - Determinar el Peso Unitario de los agregados grueso y fino, en las condiciones de compactada y suelta, utilizando las fórmulas indicadas en el formulario correspondiente.

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Ensayo: Humedad Natural Norma: 339.185 (ASTM C566) Equipo:  Balanza con aproximación a 0.1 g  Cucharones y bandeja.  Formularios.

Horno (110°C +/- 5°C) Procedimiento: 1. Pesar el material de muestra en estado natural. 2. Introducirlo en el horno a 110°C (+/- 5°C) durante 24h. 3. Pesar al día siguiente y registrar el valor.

Calculo de resultados: - Determinar la Humedad Natural del agregado utilizando la formula indicada en el formulario correspondiente.

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Ensayo: Humedad de absorción y gravedad específica para agregado grueso Norma: 400.021 (ASTM C127) Equipo:     

Un juego de mallas normalizadas que incluyen tamices de 1 ½¨, 1¨, ¾¨, ½¨, 3/8¨, #4. Balanza con aproximación a 0.1 g. Horno Balanza con aproximación a 0.5 g Formularios

Cesta con malla de alambre y depósito de agua Procedimiento: 1. El material de muestra deberá haber sido sumergido en agua 24h previas a la realización del ensayo. Tamizarlo por el Tamiz #4. 2. El material de muestra será retirado del balde con agua y se procederá a secarlo utilizando una toalla. Se debe llegar al estado SSS* (Saturado Superficialmente Seco) para retirar la toalla y pesarlo con una aproximación de 0.1g. 3. Incorporar la muestra dentro de la canastilla y registrar el peso sumergido en agua. 3. Retirar la muestra de la canastilla y colocarlo en una bandeja para introducirlo dentro de un horno a 110°C (+/- 5°C) durante 24h. 4. Registrar al día siguiente el peso seco del material de muestra. *El estado SSS (Saturado Superficialmente Seco) se puede identificar visualmente al corroborar que se ha retirado todo brillo superficial en las caras de las partículas del agregado. Esto significa que los poros permeables han sido rellenados en su totalidad y que la superficie está seca. Calculo de resultados: - Cálculo del peso específico usando el principio de Arquímedes. - Cálculo de la absorción del agregado grueso.

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Ensayo: Humedad de absorción y gravedad específica para agregado fino Norma: 400.022 (ASTM C128) Equipo:   

Balanza con aproximación a 0.1 g. Horno. Cucharones y bandejas.

Molde cónico y pisón

Matraz de 500 ml

Procedimiento: 1. Colocar el material de muestra sobre una bandeja plana y humedecerla con agua destilada hasta que aparentemente sobrepase el estado SSS. 2. Disponer el molde cónico con el diámetro mayor abajo sobre una base de vidrio e introducir el material de muestra hasta el tope del mismo. 3. Apisonar 25 veces con un pisón normalizado de una altura no mayor a 5mm. 4. Retirar el molde cónico y dar un golpe leve sobre la base de vidrio. El material de muestra se encontrará en estado SSS si se desmorona al primer golpe. 5. Introducir 500g en el Picnómetro y llenar con agua destilada hasta el 90% de su capacidad previamente calibrada. Eliminar las burbujas atrapadas inclinándolo y rodándolo sobre una superficie suave. Reposar por 30 min para que el material de muestra asiente. 6. Enrasar y pesar. 7. Retirar el material de muestra y colocarlo en una bandeja. 8. Introducir al horno a 110°C (+/- 5°C) por 24h. 9. Pesar al día siguiente y registrar el valor. Calculo de resultados: -

Cálculo del peso específico usando el principio de Arquímedes. Cálculo de la absorción del agregado fino.

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Ensayo: Porcentaje que pasa la malla #200 Norma: 400.018 (ASTM C117) Equipo:  Balanza con aproximación de 0.1 g.  Horno.  Malla #200 Procedimiento: 1. Pesar el material de muestra. Registrar peso como P1. 2. Colocar en un recipiente y llenar con agua sin exceder el tope de este. Mover vigorosamente para generar que los finos suspendan. 3. Sobre el Tamiz #200 echar cuidadosamente la muestra húmeda de forma que se eliminen los finos suspendidos. 4. Verter un chorro continuo de agua sobre el tamiz #200 con el material de muestra. Hacerlo cuidadosamente para evitar la decantación de las partículas. 5. 6. 7.

Suspender el lavado cuando el agua que cae por debajo del tamiz se muestra limpia y clara sin contenido aparente de finos. Retirar el material de muestra del tamiz con ayuda del chorro de agua sobre una bandeja. Introducir al horno a 110°C (+/- 5°C) por 24h. Pesar al día siguiente y registrar el peso P2.

Calculo de resultados: - Determinar la cantidad de material que pasa el tamiz N° 200 por vía húmeda utilizando la formula indicada en el formulario correspondiente.

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7. ENTREGABLES

7.1 CÁLCULO Y EVALUACIÓN DE RESULTADOS 7.1.1 GRANULOMETRÍA Agregado Grueso:

Peso Final:

___________ g

Error:

___________ %

T.M.N.:

___________

0.074

___________ g

0.149

0.59 #30

Peso Inicial:

0.297

1.19 #16

2.38

4.76

% Ret. Ac. % Pasa Ac.

#4

12.7

% Ret.

9.525

25.4

19.05

50.8

38.1

76.2

63.5

3"

2 1/2"

Peso Ret.

3/8"

TAMIZ ASTM mm 3" 76.10 2 1/2" 64.00 2" 50.80 1 1/2" 38.10 1" 25.40 3/4" 19.00 1/2" 12.70 3/8" 9.51 #4 4.76 Bandeja < #4 TOTAL

100

90

80

PORCENTAJE QUE PASA

70

60

50

40

30

20

10

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#200

#100

#50

#8

1/2"

3/4"

1"

2"

1 1/2"

0

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Agregado fino:

___________ %

T.M.N.:

___________

0.074

Error:

#200

___________ g

0.149

0.59 #30

Peso Final:

#100

1.19 #16

2.38

4.76

Peso Inicial: ___________ g

% Pasa Ac.

0.297

% Ret. Ac.

% Ret.

12.7

25.4

50.8

38.1

2"

1 1/2"

76.2

63.5 2 1/2"

ASTM mm 3/8" 9.510 #4 4.760 #8 2.380 #16 1.190 #30 0.595 #50 0.297 #100 0.149 #200 0.074 Bandeja < #200 TOTAL

19.05

Peso Ret.

9.525

TAMIZ

100

90

80

PORCENTAJE QUE PASA

70

60

50

40

30

20

10

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#50

#8

#4

3/8"

1/2"

1"

3/4"

3"

0

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Propiedades Físicas: Agregado grueso

Peso unitario T.M.N.

M.F.

Wo (%)

Varillado (gr/cm3)

Suelto (gr/cm3)

Dónde: T.M.N.: Tamaño Máximo Nominal del Agregado. M.F.: Módulo de Finura. Wo: Humedad Natural. Agregado fino

Peso unitario seco M.F.

Wo (%)

Varillado (gr/cm3)

Suelto (gr/cm3)

P200 (%)

Dónde: M.F.: Módulo de Finura Wo: Humedad Natural P200: Porcentaje que pasa la malla N°200

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7.1.2 PESO UNITARIO Agregado grueso

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

SUELTO

VARILLADO

SUELTO

VARILLADO

Recipiente N° Peso del agregado + Recipiente Peso del Recipiente Peso del Agregado: (2) - (3) Volumen del Recipiente Peso Unitario: (4)/(5)

Agregado fino

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

Recipiente N° Peso del agregado + Recipiente Peso del Recipiente Peso del Agregado: (2) - (3) Volumen del Recipiente Peso Unitario: (4)/(5)

7.1.3 HUMEDAD NATURAL Agregado grueso (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)

Bandeja N° Peso agregado en E.N + bandeja Peso de la bandeja Peso del agregado seco + bandeja Cantidad de agua en el agregado: (2) - (4) Peso agregado seco: (4) - (3) Humedad total: (5)/(6) x 100

Agregado fino (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)

Bandeja N° Peso agregado en E.N + bandeja Peso de la bandeja Peso del agregado seco + bandeja Cantidad de agua en el agregado: (2) - (4) Peso agregado seco: (4) - (3) Humedad total: (5)/(6) x 100

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