Humedad natural de los agregados y Gravedad específica de los agregados


1.- Introducción

Densidad

Densidad, masa de un cuerpo por unidad de volumen. En ocasiones se habla de densidad relativa que es la relación entre la densidad de un cuerpo y la densidad del agua a 4 °C, que se toma como unidad. Como un centímetro cúbico de agua a 4 °C tiene una masa de 1 g, la densidad relativa de la sustancia equivale numéricamente a su densidad expresada en gramos por centímetro cúbico.

La densidad puede obtenerse de varias formas. Por ejemplo, para objetos macizos de densidad mayor que el agua, se determina primero su masa en una balanza, y después su volumen; éste se puede calcular a través del cálculo si el objeto tiene forma geométrica, o sumergiéndolo en un recipiente calibrando, con agua, y viendo la diferencia de altura que alcanza el líquido. La densidad es el resultado de dividir la masa por el volumen. Para medir la densidad de líquidos se utiliza el densímetro, que proporciona una lectura directa de la densidad.

Densímetro

Densímetro, en química, vidrio o instrumento de metal graduado que se utiliza para medir la densidad de un líquido. Se basa en el principio hidrostático del matemático e inventor griego Arquímedes, que establece que cualquier cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje hacia arriba igual a la masa del líquido desalojado. El densímetro tiene una parte inferior en forma de ampolla llena de plomo o mercurio y flota por sí mismo en la disolución a medir. Cuando está sumergido, la varilla graduada se eleva verticalmente para dar una lectura de la escala. Los densímetros deben calibrarse según el tipo de líquido que hay que analizar, y a una temperatura tipo, normalmente 4 °C o 20 °C. Existen distintos tipos de densímetros que miden la densidad y la pureza de los acumuladores, de las calderas de los barcos, del suelo y de la leche.

Principio de Arquímedes

Principio de Arquímedes, ley física que establece que cuando un objeto se sumerge total o parcialmente en un líquido, éste experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del líquido desalojado. La mayoría de las veces se aplica al comportamiento de los objetos en agua, y explica por qué los objetos flotan y se hunden y por qué parecen ser más ligeros en este medio.

El concepto clave de este principio es el ‘empuje’, que es la fuerza que actúa hacia arriba reduciendo el peso aparente del objeto cuando éste se encuentra en el agua.

Un objeto flota si su densidad media es menor que la densidad del agua. Si éste se sumerge por completo, el peso del agua que desplaza (y, por tanto, el empuje) es mayor que su propio peso, y el objeto es impulsado hacia arriba y hacia fuera del agua hasta que el peso del agua desplazada por la parte sumergida sea exactamente igual al peso del objeto flotante. Así, un bloque de madera cuya densidad sea 1/6 de la del agua, flotará con 1/6 de su volumen sumergido dentro del agua, ya que en este punto el peso del fluido desplazado es igual al peso del bloque.

Gravedad Específica:

La gravedad especifica esta definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4 grados centígrados (aprox). Se representa la Gravedad Especifica por Gs, y también se puede calcular utilizando cualquier relación de peso de la sustancia a peso del agua siempre y cuando se consideren volúmenes iguales de material y agua.

Contenido de Humedad:

El contenido de humedad de una determinada muestra de suelo, esta definida como el peso del agua, sobre el peso de los sólidos por cien (para dar el valor en porcentaje), y esta definida por la letra W.

2.- Descripción de los ensayos

El material utilizado en nuestra práctica fue traído de Pintag.

Humedad natural de los agregados.-

Ø Se cuartea el material hasta obtener la cantidad necesaria para llenar dos tazones de mediano tamaño en el caso del agregado grueso y dos vasos para el agregado fino.

Ø Se pesa la muestra de cada uno de los tazones y de los vasos antes de dejarlas en el horno (temperatura 110 ± 5° C) por 24 horas.

Ø Al día siguiente se procede a pesar las muestras, con esto se puede determinar la Humedad natural del agregados

Gravedad específica del agregado fino.-

Ø Se cuartea el material hasta obtener la muestra de 1 kg.

Ø Se lleva el material para que sea tamizado por 2 minutos aproximadamente.

Ø El material se coloca en un tazón y con la ayuda de una hornilla se lo seca.

Ø A la muestra se le agrega agua hasta cubrirlo. En ese estado permanece por 24 h.

Ø Se elimina el agua que está en el recipiente y se deja solo el material húmedo.

Ø Con la ayuda de una cocineta se calienta el material hasta que está húmedo con superficie seca. Mientras se calienta hay que removerlo para que se seque uniformemente.

Ø Se coloca el cono en la bandeja y se deja caer el material dentro de este desde una altura de 10 a 15 centímetros.

Ø Una muestra de 100 gramos se va para el horno y los otros 100 gramos para la prueba del matraz.

Ø Se colocan los 100 gramos en el matraz con un embudo de papel. Se lleva agua hasta el cuello de este, se lo hace girar para que el aire escape.

Ø Se pone el matraz en un tazón con agua a 20 °C para que se estabilice y se va llenando con un poco de agua hasta que esté a 20 °C el conjunto.

Gravedad específica del agregado grueso.-

Ø Se cuartea el material hasta obtener la muestra de 6 kg.

Ø Se procede a tamizar el materia en el tamiz # 4 por 3 minutos.

Ø Se lava el material que quedó en el tamiz #4 hasta eliminar todo el material fino.

Ø Se coloca en una bandeja y se empieza a secar en la hornilla hasta que esté totalmente seco.

Ø Se coloca la muestra seca en un recipiente lleno de agua hasta el tope, se lo deja por 24 horas.

Ø Se saca la muestra del recipiente, se lo seca con la ayuda de una franela, para luego ir ha ser tamizada por 2 minutos.

Ø Se pesa el material que tiene cada tamiz fuera del agua y sumergida en el agua.

Ø Finalmente se pesa el material que se lo dejó al horno por 24 horas.

3.- Cálculos y resultados

Humedad natural de los agregados

C = Masa original de la muestra (gr.)

A = Masa seca de la muestra (gr.)

B = Masa de agua (gr.)

W% = Porcentaje de humedad natural

Agregado grueso

Agregado fino

Ensayo N°1

Ensayo N°2

Ensayo N°1

Ensayo N°2

B = C – A

B = 2182 – 2142

B = 40 gr.

W=(40 / 2142)*100

W=1,87%

B = C – A

B = 2402 – 2358

B = 44 gr.

W=(44 / 2358)*100

W=1,87%

B = C – A

B = 278 – 252

B = 26 gr.

W=(26 / 252)*100

W=10,32%

B = C – A

B = 268 – 242

B = 26 gr.

W=(26 / 242)*100

W=10,74%

Agregado

GRUESO

FINO

Ensayo Nº

1

2

1

2

Masa original de la muestra (gr.)

2 182

2402

278

268

Masa seca de la muestra (gr.)

2142

2358

252

242

Masa de agua (gr.)

40

44

26

26

Porcentaje de Humedad Natural

1,87

1,87

10,32

10,74

Gravedad específica y absorción del agregado grueso

B = Masa de la muestra saturada con superficie seca.

A = Masa de la muestra seca.

C = Masa de la muestra sumergida en agua

Ge = Gravedad específica Bulk

Ges = Gravedad específica saturada con superficie seca

Gea = Gravedad específica aparente

Ab = Porcentaje de absorción

P = % parcial retenido

V = volumen total

Vs = volumen sumergido

Vv = volumen del vacío

e = relación de volúmenes

n = porosidad

Ø Tamiz 1”

Ge = A / (B-C)

Ges= B / (B-C)

Gea=A / (A-C)

Ge = 958/(1015-596)

Ge = 2,29

Ges = 1015 / (1015-596)

Ges = 2,42

Ges = 958 / (958-596)

Ges = 2,65

Ab = (B-A) /A *100

P = % parcial retenido

Ab = (1015-958) / 958 *100

Ab = 5,95 %

P = (0,648*100) / 10,704

P = 6,05 %

Volumen

e = Vv / Vs

n = Vv / V *100

V = (B – C) / d H2o

V = (1015-596) / 1

V = 419 cm3

Vs = (A-C) / d H2o

Vs = (958-596) / 1

Vs = 362 cm3

Vv = V – Vs

Vv = 57cm3

e = 57 / 362

e =0,16

n = 57 / 419 *100

n = 14 %

Ø Tamiz 3/4”

Ge = A / (B-C)

Ges= B / (B-C)

Gea=A / (A-C)

Ge = 1192/(1266-761)

Ge = 2,36

Ges = 1266 / (1266-761)

Ges = 2,51

Ges = 1192 / (1192-761)

Ges = 2,77

Ab = (B-A) /A *100

P = % parcial retenido

Ab = (1266-1192) / 1192 *100

Ab = 6,21%

P = (2,164*100) / 10,704

P = 20,22%

Volumen

e = Vv / Vs

n = Vv / V *100

V = (B – C) / d H2o

V = (1266-761) / 1

V = 505cm3

Vs = (A-C) / d H2o

Vs = (1192-761) / 1

Vs = 431cm3

Vv = V – Vs

Vv = 74cm3

e = 74/431

e = 0,17

n = 74/505 *100

n = 15 %

Ø Tamiz 1/2”

Ge = A / (B-C)

Ges= B / (B-C)

Gea=A / (A-C)

Ge = 1154/(1220-736)

Ge = 2,38

Ges = 1220 / (1220-736)

Ges = 2,52

Ges = 1154 / (1154-736)

Ges = 2,76

Ab = (B-A) /A *100

P = % parcial retenido

Ab = (1220-1154) / 1154 *100

Ab = 5,72%

P = (3,378*100) / 10,704

P = 31,56%

Volumen

e = Vv / Vs

n = Vv / V *100

V = (B – C) / d H2o

V = (1220-736) / 1

V = 484cm3

Vs = (A-C) / d H2o

Vs = (1154-736) / 1

Vs = 418cm3

Vv = V – Vs

Vv = 66cm3

e = 66 / 418

e = 0,16

n = 66/484 *100

n = 14%

Ø Tamiz 3/8”

Ge = A / (B-C)

Ges= B / (B-C)

Gea=A / (A-C)

Ge = 824/(888-532)

Ge = 2,31

Ges = 888 / (888-532)

Ges = 2,49

Ges = 824 / (824-532)

Ges = 2,82

Ab = (B-A) /A *100

P = % parcial retenido

Ab = (888-824) / 824 *100

Ab = 7,49%

P = (1,978*100) / 10,704

P = 18,48%

Volumen

e = Vv / Vs

n = Vv / V *100

V = (B – C) / d H2o

V = (888-532) / 1

V = 356cm3

Vs = (A-C) / d H2o

Vs = (824-532) / 1

Vs = 292cm3

Vv = V – Vs

Vv = 64cm3

e = 64 / 292

e = 0,22

n = 64 / 356 *100

n = 18 %

Ø Tamiz 4”

Ge = A / (B-C)

Ges= B / (B-C)

Gea=A / (A-C)

Ge = 950/(1036-633)

Ge = 2,36

Ges = 1036 / (1036-633)

Ges = 2,57

Ges = 950 / (950-633)

Ges = 2,99

Ab = (B-A) /A *100

P = % parcial retenido

Ab = (1036-950) / 958 *100

Ab = 8,98 %

P = (2,536*100) / 10,704

P = 23,69%

Volumen

e = Vv / Vs

n = Vv / V *100

V = (B – C) / d H2o

V = (1036-633) / 1

V = 403cm3

Vs = (A-C) / d H2o

Vs = (950-633) / 1

Vs = 317cm3

Vv = V – Vs

Vv = 86cm3

e = 86 / 317

e = 0,27

n = 86 / 403 *100

n = 21%

Gravedad específica

G = 2,35

Absorción

A = 6,93 %

Densidad

d = (2,35)*(1)

d = 2,35 gr. / cm3

Gravedad específica y absorción del agregado fino

Mm = masa del matraz

Mmwm = masa del conjunto (matraz, agua y muestra)

B = masa de la muestra saturada con superficie seco

A = masa de la muestra seca

Ma = masa de agua añadida al matraz

Ge = gravedad específica bulk.

Ges = gravedad específica saturada con superficie seca

Gea = gravedad específica aparente

Ab = porcentaje de absorción.

V = volumen total

Vs = volumen sumergido

Vv = volumen del vacío

e = relación de volúmenes

n = porosidad

Ma = Mmwm – (Mm+B)

Ge = A / (499,15-Ma)

Ges = B / (499,15-Ma)

Ma=748,8–(191,8+100,33)

Ma = 456,67 gr.

Ge= 95,25/(499,15-456,67)

Ge = 2,24

Ges=100,3/(499,15-456,6)

Ges = 2,36

Gea = A/(499,15+Mm-Mmwm+A)

Ab = (B-A) / A *100

Gea = 95,25/(499,15+191,8-748,8+95,25)

Gea = 2,55

Ab = (100,33-95,25)/95,25 *100

Ab = 5,33%

Volumen

e = Vv / Vs

n = Vv / V *100

V = (499,15-Ma) / d H2o

V=(499,15-456,67)/ 0,9983

V =42,55 cm3

Vs=(499,15+Mm-Mmwm+A) / d H2o

Vs = (499,15+191,8-748,8+95,25) / 0,9983

Vs =37,46 cm3

Vv = V – Vs

Vv =5,09 cm3

e = 5,09 / 37,46

e = 0,14

n = 5,09 / 42,55 *100

n = 12%

Densidad

d = G * d H2o

d = (2,24) * ( 0,9983)

d = 2,24 gr. / cm3

4.- Conclusiones y comentarios

Ø El agregado grueso tiene una humedad natural menor que su absorción por lo agregado no sufrirá de inchamiento cuando se encuentre en estado suelto.

Ø Debido a que la humedad natural del agregado fino es mayor que su absorción, éste agregado en estado suelto sufrirá de inchamiento.

Ø La densidad del agregado grueso es mayor que la del agregado fino.

Ø La humedad natural, la gravedad específica y la absorción no determinan la calidad de los agregados pero son de gran ayuda en la dosificación óptima del hormigón

Ø Los ensayos realizados son de gran utilidad para la cantidad de agua que se debe utilizar en la elaboración correcta del hormigón.

Ø Los ensayos realizados son de ayuda para la elaboración de un buen hormigón pero no son los únicos factores que colaboran en la calidad del hormigón porque para llegar a ello se toma en cuenta la granulometría, módulo de finura, relación agua – cemento, etc.

Ø Considero que se está llevando muy el laboratorio por lo que se debe continuar de esa forma.

5.- Bibliografía

Ø MANUAL DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. Pontificia Universidad Católica del Ecuador.

Ø Normas del ASTM.

Ø Encarta 2004

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