Peso unitario de los agregados, Terrones de arcilla en los agregados y Abrasión del agregado grueso


1.- Introducción

Peso Unitario
El peso unitario de agregado, esta definido como el peso de la muestra, sobre su volumen. Si se tiene una figura regular de muestra, se puede hallar su volumen con las medidas de esta figura, y por geometría, sacar el volumen de suelo que hay. Si por el contrario, no se cuenta de una figura geométrica pareja, se debe llevar a otros métodos, por medio de los cuales con el desplazamiento de agua, al meter este suelo en un estanque llena de esta, se puede llegar a calcular el volumen de la muestra. Con este método, se debe tener en cuenta de que al suelo no del debe entrar agua a su interior, porque de lo contrario, estaríamos alterando los resultados.
El concreto convencional, empleado normalmente en pavimentos, edificios y en otras estructuras tiene un peso unitario dentro del rango de 2,240 y 2,400 kg por metro cúbico (kg/m3). El peso unitario (densidad) del concreto varia, dependiendo de la cantidad y de la densidad relativa del agregado, de la cantidad del aire atrapado o intencionalmente incluido, y de los contenidos de agua y de cemento mismos que a su vez se ven influenciados por el tamaño máximo del agregado.
Para el diseño de estructuras de concreto, comúnmente se supone que la combinación del concreto convencional y de las barras de refuerzo pesa 2400 kg/m3. Además del concreto convencional, existe una amplia variedad de otros concretos para hacer frente a diversas necesidades, variando desde concretos aisladores ligeros con pesos unitarios de 240 kg/m3, a concretos pesados con pesos unitarios de 6400 kg/m3, que se emplean para contrapesos o para blindajes contra radiaciones.
Terrones de arcilla en los agregados

La arcilla puede presentarse en el agregado en la forma de recubrimientos superficiales que interfieren en la adherencia entre el agre­gado y la pasta de cemento. Como una buena adherencia resulta indispensable para obtener una resistencia satisfactoria y buena du­rabilidad del hormigón, el problema de los recubrimientos de arcilla resulta importante.

Hay otros dos tipos de material fino que pueden estar en el agregado: el limo y polvo de trituración. El limo es un material entre 0.002 mm y 0.06 mm, que ha sido reducido a este tamaño por los procesos naturales de la intemperie; por tanto, encontrar limo en agregados extraídos de depósitos naturales. Por otra parte, el polvo de trituración es un material fino que se forma en el pro­ceso de transformación de la roca en piedra triturada o, con menos frecuencia, de grava en arena triturada.

El limo y los polvos finos pueden formar recubrimientos parecidos a los de la arcilla, o pueden aparecer en la forma de partículas suelt­as, que no estén unidas al agregado grueso. Aun en esta última forma, el limo y el polvo fino no deben exceder de cierta proporción. porque, debido a su finura y, por ende, su área superficial grande, el limo y el polvo fino elevan la cantidad de agua necesaria para humedecer todas las partículas de la mezcla.
En vista de lo anterior, resulta necesario controlar la arcilla, el limo y el polvo fino en el agregado.
Importancia: El buen agregado no debe exceder los % establecidos para cada requerimiento por motivos de calidad y seguridad.

Abrasión

Desgaste de tipo mecánico por la fricción se generan esfuerzos.
Se requiere que el desgaste sea mínimo para que el hormigón sea mas duro y se desgaste lo menos posible (durable).
El desgaste del hormigón es directamente proporcional al desgaste del agregado.

Con los valores de la abrasión podemos conocer en el agregado grueso el porcentaje de desgaste que este sufrirá en condiciones de roce continuo de las partículas. Esto nos indica si el agregado grueso a utilizar es el adecuado para el diseño de mezcla y la fabricación de hormigón.
.
La resistencia a la abrasión, desgaste, o dureza de un agregado, es una propiedad que depende principalmente de las características de la roca madre. Este factor cobra importancia cuando las partículas van a estar sometidas a un roce continuo como es el caso de pisos y pavimentos, para lo cual los agregados que se utilizan deben estar duros.

Para determinar la dureza se utiliza un método indirecto cuyo procedimiento se encuentra descrito en la Normas internacionales para los agregados gruesos. Este método más conocido como el de la Máquina de los Ángeles, consiste básicamente en colocar una cantidad especificada de agregado dentro de un tambor cilíndrico de acero que está montado horizontalmente. Se añade una carga de bolas de acero que dependen del tipo de gradación que se tenga y se le aplica un número determinado de revoluciones. El choque entre el agregado y las bolas da por resultado la abrasión y los efectos se miden por la diferencia entre la masa inicial de la muestra seca y la masa del material desgastado expresándolo como porcentaje inicial

Gradación
Nº esferas
Masa de la carga (gr.)
A
12
5000 +- 25
B
11
4584 +- 25
C
8
3320 +- 20
D
6
2500 +- 15


Tamiz
Masa de los tamaños indicados (Gradación)
Pasa
Retiene
A
B
C
D
1 ½ “
1”
1250+-25



1”
¾”
1250+-25



¾”
½”
1250+-10
2500+-10


½”
3/8”
1250+-10
2500+-10


3/8”
3”


2500+-10

Nº 3
Nº 4


2500+-10

Nº 4
Nº 8



5000+-10

2.- Descripción de los ensayos

El material utilizado en nuestra práctica fue traído de Pintag.


Peso unitario de los agregados.-

Ø    Se cuartea el material hasta obtener la cantidad de 6 Kg para el agregado fino y de 20 kg para el agregado grueso. Estas muestras se dejen por 24 horas en el horno para el proceso de secado.
Ø    Se vierte el material en el recipiente desde una altura de 2 pulgadas, se llena todo el recipiente y se lo pesa. Peso del agregado en estado suelto.
Ø    En el recipiente se coloca una capa del material y se compacta con la ayuda de una varilla dando 25 golpes sin topar el fondo del recipiente.
Ø    Se coloca una segunda capa del material, se compacta con la varilla dando 25 golpes pero sin topar la primera capa.
Ø    Se coloca una tercera capa q llene en tu totalidad el recipiente, luego se lo enrasa por rodadura y varillado.
Ø    Procedemos a pesar el material compactado. 


Terrones de arcilla en los agregados.-


Agregado grueso:

Ø    Se tamiza la muestra de 20 kg por un lapso de 3 minutos.
Ø    Se pesa el material retenido en los tamices de abertura ¾ , 3/8 y 4.
Ø    Cada muestra se la deja en un recipiente lleno de agua por 24 horas, en las cuales se deber estar moviendo el material.
Ø    Se toma las muestras que han sido retenidas por el tamiz de abertura ¾ y 3/8 para que pasen por el tamiz Nº 4 .Luego de esto se pesa las muestra y se las deja por 24 en el horno para volver a pesar.
Ø    Se toma la muestra que ha sido retenida por el tamiz de abertura 4 y se la pasa por el tamiz Nº 8 .Luego de esto se pesa la muestra y se la deja por 24 h en el horno para volver a pesar.


Agregado fino:

Ø    A todo el material seco se lo pasa por el tamiz #16.
Ø    El material retenido se lo pesa. Luego de ello se lo coloca en un recipiente lleno de agua, donde se lo deja por 24 horas.
Ø    Se pasa el material por el tamiz # 20, el material retenido se lo pesa y se lo deja por 24 horas en el horno, para luego se ello pesarlo,




Abrasión del agregado grueso.-

Ø    La muestra de 20 kg que se obtuvo a través de cuarteo se la deja por 24 horas en el horno.
Ø    Se tamiza la muestra por 3 minutos para que con el peso retenido en los tamices de abertura 1, ¾, ½, 3/8, se pueda determinar al tipo de gradación.
Ø    Se determinó que es una gradación tipo A = 12 bolas de acero.
Ø    Se coloca todo el material en la máquina de lo Ángeles, con las 12 bolas de acero. Se enciende la máquina a 500 revoluciones.
Ø    Se coloca una bandeja debajo de la Máquina de los Ángeles donde se deja caer todo el material.
Ø    El material se lo pasa por el tamiz  de abertura 12. Se pesa el material retenido.


3.- Cálculos y resultados


Peso unitario

Ø    Agregado grueso

A = Masa molde + material suelto = 21 376 gr.

B = Masa molde + material compactado = 24 178 gr.

P = Masa molde = 8 584 gr.

V =Volumen molde = 9 902 cm3


Ms = Masa material suelto (gr.)
Mc = Masa material compacto (gr.)
Pus = Peso unitario suelto (gr./ cm3 )
Puc = Peso unitario compacto. (gr. /cm3)


Ms = A – P
Mc = B - P
Pus = Ms / V
Puc = Mc / V

Ms = 21376 - 8584

Ms = 12 792 gr.

Mc = 24178 - 8584

Mc = 15 594 gr.

Pus = 12792 / 9902

Pus = 1,29gr / cm3

Puc = 15594 / 9902

Puc = 1,57 gr / cm3



Pus = 1,29 gr./cm3
                                              
        
                                               Puc = 1,57 gr./ cm3
Ø    Agregado fino

A = Masa molde + material suelto = 9 258 gr.

B = Masa molde + material compactado = 9 750 gr.

P = Masa molde = 5 066 gr.

V =Volumen molde = 2 980 cm3

Ms = Masa material suelto (gr.)
Mc = Masa material compacto (gr.)
Pus = Peso unitario suelto (gr.)
Puc = Peso unitario compacto. 

Ms = A – P
Mc = B - P
Pus = Ms / V
Puc = Mc / V

Ms =9258 -5066

Ms = 4 192 gr.

Mc = 9750 - 5066

Mc = 4 684 gr.

Pus = 4192 / 2980

Pus = 1,41 gr/ cm3

Puc = 4684/2980

Puc = 1,57 gr/ cm3


Pus = 1,41 gr/ cm3

Puc = 1,57 gr/ cm3


Terrones de arcilla en los agregados


Ø    Agregado grueso


Pasa 1” retiene  3/4”

Ø    Masa retenida antes del ensayo = 3,370 kg.

Ø    Masa  retenida después del ensayo = 3,368 kg.

% Retenido parcial del agregado = 20,22 %

% Terrones en la fracción = (3,37 – 3,368 ) / 3,37   *100
% Terrones en la fracción = 0,059 %

% Parcial terrones =  (% Retenido parcial del agregado * % que pasa) / 100
% Parcial terrones = (20,22 * 0,059 ) / 100
% Parcial terrones = 0,01 %

Pasa 3/4” retiene  3/8”

Ø    Masa retenida antes del ensayo = 2,898 kg.

Ø    Masa  retenida después del ensayo = 2,886 kg.

% Retenido parcial del agregado = 18,48 %

% Terrones en la fracción = (2,898 – 2,886 ) / 2,898   *100
% Terrones en la fracción = 0,41 %

% Parcial terrones =  (% Retenido parcial del agregado * % que pasa) / 100
% Parcial terrones = (18,48 * 0,41) / 100
% Parcial terrones = 0,08 %



Pasa 3/8” retiene 4”

Ø    Masa retenida antes del ensayo = 1,88 kg.

Ø    Masa  retenida después del ensayo = 1,854 kg.

% Retenido parcial del agregado = 23,69 %

% Terrones en la fracción = (1,88 – 1,854 ) / 1,88   *100
% Terrones en la fracción = 1,38 %

% Parcial terrones =  (% Retenido parcial del agregado * % que pasa) / 100
% Parcial terrones = (23,69 * 1,38 ) / 100
% Parcial terrones = 0,33 %


Pasa
Retiene
% ret. parcial
M inicial (kg)
M final
(kg)
%fracción Terrones
% Parcial Terrones
1”
¾”
20,22
3,37
3,368
0,06
0,01
¾”
3/8”
18,48
2,898
2,886
0,41
0,08
3/8”
4”
26,69
1,880
1,854
1,38
0,33
4”
Base
16,61


1,38
0,23

En total:

% De arcilla en terrones = Suma de % parciales terrones

% De arcilla en terrones = 0,01+0,08+0,33+0,23

% De arcilla en terrones =0,65 %


Ø    Agregado fino

M = masa inicial de la muestra = 267,88 gr.

R  = masa retenida en el tamiz #20 después del ensayo = 261,95 gr.

P  = porcentaje de arcilla


P = M – R  *100
                                                      M

P = 267,88 – 261,95  *100
                                                   267,88


P = 2,21 %




Abrasión del agregado grueso

Pasa
Retiene
Masa parcial (gr.)
1 ½ “
1”
1242
1”
¾”
1256
¾”
½”
1254
½”
3/8”
1258


A = Masa inicial de la muestra = 5 010 gr.

Ø  Gradación tipo A = 12 bolas de acero)

B = Masa retenida en el tamiz Nº 12 después de 500 rev. = 2 534 gr.

C = Masa que pasa el tamiz Nº 12 = 5 010 – 2 534 = 2 476 gr.

% Abrasión = C / A *100

% Abrasión = 2 476 / 5 010 * 100


% Abrasión =  49,42 %




4.- Conclusiones y comentarios

Ø    En el ensayo de terrones de arcilla para el agregado fino se pudo conocer que cumple con el requerimiento máximo el 3 % (Norma ACTM) para la utilización en la fabricación de hormigón, nuestro agregado tuvo un 2,21 %.

Ø    En el ensayo de abrasión se comprobó que nuestro agregado grueso esta dentro de los límites para la fabricación de hormigón, porque es menor que el 50 %, nuestro agregado tuvo un 49, 42 % de desgaste.

Ø    El agregado grueso no es apto para utilizarlo en Base porque el % de desgaste es superior al 40 % que dispone el MOP.

Ø    El agregado grueso es apto paro utilizarlo en Sub base porque no excede el 50 % de desgaste como es requerido.(Norma ACTM)

Ø    El peso unitario no determina la calidad de los agregados.

Ø    El ensayo de peso unitario es importante para la determinar el % de vacíos.

Ø    El desgaste del hormigón es directamente proporcional al desgaste del agregado. He ahí la importancia de realizar correctamente los ensayos para no tener sorpresas en el futuro con el producto final. Por ejemplo con el hormigón.

Ø    Es importante tomar en cuanta que el material a ser utilizado debe cumplir con los requerimientos que exige la norma vigente, por motivos de calidad y seguridad.


5.- Bibliografía

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

Ø    Normas del ASTM.

Ø    ARQHYS / peso-unitario-concreto














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