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INFORME No. 5 – MODULO DE FINURA DE LA ARENA

GRUPO B2 CRISTIAN CAMILO GUTIERREZ VASQUEZ JULIAN DAVID HURTADO BONILLA JULIAN ANDRÉS MARTINEZ ROJAS JHONATAN BRAYAN MENESES SANCHEZ

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2014

INFORME No. 5 – MODULO DE FINURA DE LA ARENA

GRUPO B2 CRISTIAN CAMILO GUTIÉRREZ VASQUEZ 201120242 JULIAN DAVID HURTADO BONILLA 201120202 JULIAN ANDRÉS MARTÍNEZ ROJAS 201120206 JHONATAN BRAYAN MENESES SANCHEZ 201120307 Presentado a: Ing. Msc. GONZALO PEREZ BUITRAGO Monitores: BEIMAR EMILIO CASTELBLANCO MORALES Materia: MATERIALES PARA INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2014

CONTENIDO Pág. 1. OBJETIVOS .........................................................................................................6 1.1 OBJETIVO GENERAL .......................................................................................6 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..............................................................................6 2. ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN ......................................................7 3. EQUIPOS UTILIZADOS ......................................................................................9 3.1 BALANZA...........................................................................................................9 3.2 TAMICES .........................................................................................................10 4. PROCEDIMIENTO.............................................................................................11 5. DATOS OBTENIDOS ........................................................................................14 5.1 DESCRIPCIÓN FÍSICA DE LOS MATERIALES .............................................. 14 5.2 DATOS REGISTRADOS..................................................................................15 6. CÁLCULOS........................................................................................................16 6.1 PORCENTAJE RETENIDO .............................................................................16 6.2 PORCENTAJE RETENIDO ACUMULADO......................................................16 6.3 MODULO DE FINURA DE ARENA..................................................................17 7. ANÁLISIS DE RESULTADOS............................................................................19 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .........................................................20 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................21

LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Criterios de diseño para bases de concreto hidráulico……………………..7 Tabla 2. Datos obtenidos del ensayo……………………...……………………………8 Tabla 3. Cálculos obtenidos……………………………………………………………18

LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Balanza de precisión………………………………………………………….9 Figura 2. Línea estándar de tamices...…………………………………………..……10 Figura 3. Muestra representativa …………………………….……………………..…11 Figura 4. Procedimiento de tamizado…...…………………………………………….12 Figura 5. Tamizado individual...………………………………………………………..12 Figura 6. Peso de retenido en cada tamiz…………………………………………....13 Figura 7. Muestra usada………………………………………………………………..14

1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL Determinar el módulo de finura del material utilizado para la realización de los ensayos mínimos exigidos por el Instituto Nacional de Vías para la construcción de carreteras; por medio de tamizado mecánico con la serie estándar de tamices. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Conocer el tipo de arena con el cual se trabaja por medio de su clasificación según el módulo de finura.



Aplicar las correlaciones existentes entre el módulo de finura de una arena y su aplicación en mezclas de concreto.



Utilizar la serie estándar de tamices para la definición de características específicas de los materiales para construcción.

6

2. ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN El módulo de finura de agregados finos (arenas, arcillas, escorias, etc.) es muy utilizado con el fin de estudiar las mezclas y definir la fórmula de trabajo en bases de concreto hidráulico para carreteras con este tipo de característica en su etapa de ejecución de trabajos. Tabla 1. Criterios de diseño para bases de concreto hidráulico

Fuente: Instituto Nacional de Vías. Especificaciones Generales para la construcción de carretes: Capitulo 5 – Pavimentos en Concreto. Artículo 505 – 13. Bogotá D.C.: El instituto, 2013. 1596 p.

Con los valores especificados en la tabla anterior para la resistencia del concreto, es posible determinar la fórmula de trabajo la cual debe incluir las siguientes variables: 

El tipo y la marca de cemento



Las proporciones en que se deben mezclar los agregados y la gradación media que da lugar a dicha mezcla



Módulo de finura del agregado fino



Las dosificaciones de cemento, agua libre y eventuales aditivos, por metro cubico de concreto fresco



La consistencia del concreto



El contenido de aire 7

“Se considera como fórmula de trabajo, una mezcla cuyo valor promedio obtenido a siete (7) días supere la resistencia de diseño con un margen suficiente para que sea razonable esperar que, con la dispersión que introduce la ejecución de la obra, la resistencia característica real de la mezcla también sobrepase la especificada” [1]. Durante la etapa de producción se deberá reajustar la fórmula de trabajo cada vez que varié alguno de los siguientes factores:

1



El tipo, la clase o la categoría del cemento y/o su marca



El tipo, la absorción y/o el tamaño máximo del agregado grueso



El tipo de agregado fino o el módulo de finura en más de dos décimas (0.2)



La naturaleza o la proporción de los aditivos



El método de puesta en obra



La procedencia del agua



Las tolerancias granulométricas indicadas

Instituto Nacional de Vías. Especificaciones Generales para la construcción de carretes: Capitulo

5 – Pavimentos en Concreto. Artículo 505 – 13. Bogotá D.C.: El instituto, 2013. 1596 p.

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3. EQUIPOS UTILIZADOS Los siguientes equipos fueron utilizados con el fin de realizar la práctica con el menor rango de error posible. Todos los equipos utilizados se encuentran calibrados y estandarizados por las normas de ensayo INVIAS.

3.1 BALANZA Balanza de precisión a 0.1% de la masa de la muestra; con el fin de obtener los valores más aproximados del valor real de la muestra. Su unidad de trabajo son los gramos (g). Figura 1. Balanza de precisión

Fuente: Elaboración propia.

9

3.2 TAMICES “Instrumento formado por un aro una red tensada muy tupida que sirve para hacer pasar por el sustancias en polvo y separarlas de las impurezas” [2]. Su aplicación a la ingeniería consiste en separar las partículas que componen un suelo o material a partir de su tamaño. Figura 2. Línea estándar de tamices

Fuente: Elaboración propia.

2

The free Dictionary by Farles. Tamiz [en línea]. Consultado en Agosto 23 de 2014. Disponible en

Internet: [http://es.thefreedictionary.com/tamiz].

10

4. PROCEDIMIENTO El procedimiento realizado para el desarrollo del ensayo; fue llevado en el laboratorio de Pavimentos de la Universidad Pedagógica y Tecnología de Colombia. Comprende las siguientes etapas: Se recolecto el material necesario para el desarrollo del ensayo; escogiendo una muestra representativa de (

.

Figura 3. Muestra representativa

Fuente: Elaboración propia.

Con la cantidad representativa, se hizo atravesar la muestra por medio de la línea estándar de tamices compuestos por los tamices (#4; #8; #16; #30; #50; #100). Con el fin de separar la muestra según el tamaño de sus partículas.

11

Figura 4. Procedimiento de tamizado

Fuente: Elaboración propia.

Luego de depositar la muestra en la línea de tamices; se separa cada tamiz y por medio de movimiento circular se acaba de tamizar la muestra con el objetivo de obtener solo las partículas retenidas que no cumplen con la abertura mínima de cada tamiz.

Figura 5. Tamizado individual

Fuente: Elaboración propia.

12

Con el material completamente tamizado, se procedió a pesar la cantidad retenida en cada tamiz. Con el fin de obtener la relación adecuada entre el tamaño de partículas y la masa total de la muestra; teniendo la precaución de no perder contenido de muestra durante este proceso. Figura 6. Peso de retenido en cada tamiz

Fuente: Elaboración propia.

Pesados todas las cantidades retenidas, se procedió a consignar los datos en el formato seleccionado y realizar los cálculos respectivos.

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5. DATOS OBTENIDOS Los datos obtenidos, fueron debidamente clasificados y organizados a partir del procedimiento descrito anteriormente. 5.1 DESCRIPCIÓN FÍSICA DE LOS MATERIALES La muestra representativa usada para este ensayo posee características específicas, las cuales fueron determinadas por medio de la observación. Presentaba color pálido y contextura muy fina con lo que es posible determinar que se trata de una arena muy bien lavada. Figura 7. Muestra usada para la determinación del módulo de finura

Fuente: Elaboración propia.

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5.2 DATOS REGISTRADOS Con los datos obtenidos, fue posible determinar el módulo de finura de la arena. Tabla 2. Datos obtenidos del ensayo

4 8 16 30 50 100 FONDO

PESO - RETIENE (g) 0.00 7.04 8.70 19.71 221.38 152.78 90.39

SUMATORIA

500.00

TAMIZ

Fuente: Elaboración propia.

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6. CÁLCULOS Los cálculos realizados para determinar el módulo de finura de la arena fueron determinados

a partir de

fórmulas

empíricas obtenidas por

medio de

investigaciones hechas por el grupo de trabajo. Debido que no existe una norma estandarizada por el Instituto Nacional de Vías. 6.1 PORCENTAJE RETENIDO Este parámetro corresponde a la cantidad retenida en porcentaje respecto a la masa total de la muestra.

(



)

Ejemplo 1. El siguiente ejemplo corresponde al porcentaje retenido en el tamiz (# 8).

(

)

6.2 PORCENTAJE RETENIDO ACUMULADO Representa la cantidad de muestra retenida acumulada en cada línea de tamices; se calculó con el fin de obtener el módulo de finura del material.

16



Ejemplo 2. El porcentaje retenido acumulado presentado en este ejemplo, corresponde al tamiz (# 8) de la serie estándar de tamices.

6.3 MODULO DE FINURA DE ARENA El modulo de finura de arena, se obtenie mediante la sumatoria del porcentaje retenido acumulado en cada tamiz dividivo en (100); esto solo para la linea estanadar de tamices sin tener en cuenta el tamiz numero( # 200). ∑



Ejemplo 3. El cálculo de módulo de finura de arena, nos sirve para clasificar el tipo de arena que se trabaja en función de su finura.

17

Tabla 3. Cálculos obtenidos

Fuente: Elaboración propia.

18

7. ANÁLISIS DE RESULTADOS En primera instancia se considera que la arena presenta un módulo de finura no adecuado para la fabricación de concreto, debido a que no entra ni siquiera al menor rango establecido por la norma Norma Técnica Colombia (NTC 174) que va desde 2.3 Hasta 3.1. Las arenas cuyo módulo de finura es inferior a (2.1), normalmente se consideran demasiado finas y son un perjudicial para la aplicación de mezclas en concreto, porque suelen requerir mayor consumo de cemento, lo cual repercute adversamente en los cambios volumétricos y en el costo del concreto. En extremo opuesto, las arenas con módulo de finura mayor de (3.1) resultan demasiado gruesas y también se les juzga inadecuadas por que tienden a producir mezclas de concreto ásperas, segregables y propensas al goteo . La arena ensayada en el laboratorio posee un módulo de finura de (1.45) lo que dice que es una arena demasiado fina, si esta arena se utilizara para la fabricación de concreto produciría al momento de estar realizando la mezcla una suspensión de esta misma o sencillamente flotaría.

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES



El material ensayado (arena) presenta características no tan favorables

al

momento de realizar mezclas de concreto hidráulico para la fabricación de pavimentos hidráulicos en la construcción de carreteras.



Debido a la poca información existente y a la carencia de normalización de este tipo de ensayo por parte del Instituto Nacional de Vías, se presenta dificultad al momento de realizar el procedimiento y los cálculos respectivos requeridos por el ensayo.



Es recomendable tener estricto cuidado al momento de realizar el ensayo den laboratorio; ya que se pueden presentar factores de error como (Perdida de material, falta de precisión de los equipos, un método no adecuado para el tamizado de la muestra, etc.). que afectan sustancialmente los resultados arrojados por el ensayo.



Fue necesario la investigación por parte del grupo de trabajo, con el objetivo de obtener información y guía para la buena realización pertinente del procedimiento usado para este ensayo.



Es posible mejorar las condiciones de finura de este material, por medio de tratamientos de adición con otro tipo de material fino con partículas de tamaños un tanto mayor que de las que posee actualmente el suelo; permitiendo así su uso para la elaboración de pavimentos en cemento hidráulico.

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BIBLIOGRAFÍA Instituto Nacional de Vías. Especificaciones Generales para la construcción de carretes: Capitulo 5 – Pavimentos en Concreto. Artículo 505 – 13. Bogotá D.C.: El instituto, 2013. 1596 p. The free Dictionary by Farles. Tamiz [en línea]. Consultado en Agosto 23 de 2014. Disponible en Internet: [http://es.thefreedictionary.com/tamiz]. Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación. Norma Técnica Colombiana: Concretos. NTC – 174. Bogotá D.C.: El instituto, 2000. 22 p.

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