Método de ensayo. Determinación de la densidad aparente (masa unitaria) e índice de vacíos en los agregados.

Transcripción

1 Norma Técnica Guatemalteca NTG 41010h2 Título Método de ensayo. Determinación de la densidad aparente (masa unitaria) e índice de vacíos en los agregados. Correspondencia Esta norma es esencialmente equivalente a la norma ASTM C29/C29. Observaciones Comisión Guatemalteca de Normas Referencia Ministerio de Economía Info-coguanor@mail.mineco.gob.gt ICS Calzada Atanasio Tzul zona 12 Htpp// Teléfonos: (502) al 87 Fax: (502)

2 INDICE Título Página 1 Objeto 3 2 Documentos citados Terminología 4 4 Importancia y uso. 4 5 Equipo Toma de muestras Muestra para el ensayo Calibración del recipiente Selección del procedimiento Procedimiento de varillado Procedimiento de sacudidas Procedimiento de paleo 9 13 Cálculos Informe Precisión y sesgo Descriptores. 12 2

3 1. Objeto 1.1 Este método de ensayo se refiere a la determinación de la densidad aparente ( peso unitario ) entre las partículas de los agregados a granel en condición compactada o suelta, y el cálculo de los vacíos, agregados finos, gruesos o una mezcla de ambos, basándose en una misma determinación. Este método de prueba es aplicable a aquellos agregados que no excedan de 125 mm (5 pulg) en tamaño nominal máximo. NOTA 1 Peso unitario es la terminología tradicional para describir la propiedad determinada por este método de ensayo y que representa el peso por volumen unitario (más correctamente, la masa por volumen unitario, o densidad). 1.2 Los valores establecidos ya sea en unidades SI o en pulgada-libra o en unidades métricas aceptables deben ser considerados como los estándares. Una excepción consiste en los tamaños de los tamices y el tamaño nominal de los agregados, en los cuales los valores SI (Sistema Internacional) son los estándar, según se establecen en las especificaciones E 11. Dentro del texto, las unidades en pulgada-libra, se muestran entre paréntesis. Los valores indicados en cada sistema pueden no ser exactamente equivalentes; por lo tanto, cada sistema debe usarse de manera independiente del otro, sin combinar los valores de ningún modo. 1.3 Esta norma no pretende tratar todos los aspectos relacionados a la seguridad y salubridad asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer las prácticas apropiadas de salud y seguridad apropiadas y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras, previo a su uso. 2. Documentos Citados 2.1 Normas ASTM 1 C 125 Terminología referente al concreto y los agregados para concreto. C 127 Método de ensayo. Determinación de la densidad relativa y la absorción del agregado grueso. C 128 Método de ensayo. Determinación de la densidad, densidad relativa y la absorción del agregado fino. C 138/C138M Método de ensayo determinación de la densidad (masa unitario), rendimiento (volumen del concreto producido), y contenido de aire gravimétrico del concreto recién mezclado. C 670 Práctica para la preparación de en de precisión y sesgo de los métodos de ensayo de materiales de construcción. C 702 Práctica para reducir las muestras de agregados a tamaño de ensayo. D 75 Práctica para el muestreo de los agregados. D 123 Terminología referente a los textiles. 1 Las normas ASTM pueden consultarse en ó service@astm.org 3

4 E 11 Malla de alambre y tamices para propósitos de ensayo. 2.2 Normas AASHTO T 19/T 19M Método de ensayo. Determinación de la masa unitaria y los vacíos en los agregados. 3. Terminología 3.1 Definiciones. Las definiciones están de acuerdo con la Terminología NTG 41006, a menos que se indique lo contrario Densidad aparente del agregado (bulk density) 2 la masa por unidad de volumen ocupado por el conjunto de partículas del agregado a granel (incluyendo el volumen de las partículas individuales y el volumen de los vacíos entre las partículas) Peso unitario, n peso (masa) de un volumen unitario (termino fuera de uso el termino preferido en uso es densidad aparente) Discusión. El peso es igual a la masa del cuerpo multiplicada por la aceleración debida a la gravedad. El peso puede expresarse en unidades absolutas (poundals newtons) o en unidades gravitacionales (lb, kgf); por ejemplo; sobre la superficie de la tierra, un cuerpo con una masa de 1 kg tiene un peso de 1 kgf, o el peso con una masa de 1 lb tiene un peso de 1 lbf (aproximadamente 4.45 No 32.2 Poundals). Dado que el peso es igual a la masa multiplicada por la aceleración debida a la gravedad, el peso de un cuerpo variara con respecto al lugar donde se determine dicho peso, mientras que la masa del mismo permanece constante. Sobre la superficie de la tierra, la fuerza de gravedad imparte a un cuerpo en caída libre una aceleración de aproximadamente 9.81 m/s² (32.2 lb/s²) D Definición de Términos específicos de esta norma: Vacíos, n-en volumen unitario de los agregados el espacio entre las partículas de la masa de los agregados que no es ocupado por materiales minerales sólidos Discusión Los vacíos en el interior de las partículas, tanto permeables como impermeables, no se incluyen entre los vacíos, como se determinan por este método de ensayo. 4. Importancia y uso 4.1 Este método de ensayo se usa frecuentemente para determinar los valores de la densidad aparente que se requieren para utilizarse en muchos métodos para seleccionar el proporcionamiento de las mezclas de concreto. 4.2 La densidad aparente también puede usarse para determinar las relaciones masa/volumen para hacer las conversiones en contratos de compra. Sin embargo, se desconoce la relación entre el grado de compactación de los agregados en una 2 En Guatemala y otros países, se utilizan además los términos masa unitaria y masa volumétrica. 4

5 unidad de transporte o en un montón apilado y la que se logra con este método de ensayo. Además, los agregados en las unidades de transporte y pilas generalmente tienen absorción y humedad superficial (la última de las cuales afecta su volumen), en tanto este método de ensayo determina la densidad en masa sobre una base seca. 4.3 Se incluye un procedimiento para calcular el porcentaje de vacíos entre las partículas de los agregados basándose en la densidad aparente determinada mediante este método de ensayo. 5. Equipo 5.1 Balanza. Una balanza o báscula con una exactitud de 0.1 % de la carga de ensayo en cualquier punto del rango de uso, graduada por lo menos a 0.1 lb (0.05 kg). Debe considerarse que el rango de uso se extiende desde la masa del recipiente vacío a la masa del recipiente más su contenido a 1920 kg/m³ (120 lb/pie³). 5.2 Varilla de apisonado. Una varilla recata y redonda de acero de 16 mm (5/8 de pulg) de diámetro y aproximadamente 600 mm (24 pulg) de largo, que cuente con ambos extremos redondeados formando una punta semiesférica, cuyo diámetro es 16 mm (5/8 de pulg). 5.3 Recipiente. Un recipiente cilíndrico de metal, preferible con agarraderos. Debe ser hermético, con la parte superior e inferior seguras y parejas, y lo suficientemente rígido como para mantener su forma luego de un uso rudo. El recipiente debe tener una altura de aproximadamente igual a su diámetro pero en ningún momento caso menos del 80% o mayor de 150% del diámetro. La capacidad del recipiente debe adecuarse a los límites establecidos en la Tabla 1 para cada tamaño del agregado a medir. El espesor del metal del recipiente debe ser el mismo que en la tabla 2. El borde superior debe ser liso y plano, dentro de los 0.25 mm (0.01 pulg); también debe ser paralelo al fondo con una desviación máxima de 0.5 (Ver nota 1). La pared interior del recipiente debe tener una superficie lisa y continua. Tabla 1. Capacidad del recipiente Tamaño nominal máximo de los Capacidad del recipiente A agregados mm Pulgada m³ (L) Pie³ 12.5 ½ (2.8) 1/ (9.3) 1/ ½ (14) ½ (28) (70) 2 ½ (100) 3 ½ A El tamaño indicado del recipiente debe usarse para ensayar los agregados de un tamaño nominal máximo igual o más pequeño que el listado. El volumen real del recipiente debe ser de por lo menos del 95% del volumen listado. 5

6 Capacidad del Recipiente Tabla 2. Requisitos de los recipientes Fondo 38 mm o 1 ½ pulg en espesor del metal en la porción superior de la pared A Resto de la pared Menos de 11 L 5.0 mm 2.5 mm 2.5 mm 11 a 42 L inclusive 5.0 mm 5.0 mm 3.0 mm Mas de 42 a 80 L 10.0 mm 6.4 mm 3.8 mm inclusive Mas de 80 a 133L 13.0 mm 7.6 mm 5.0 mm inclusive Menos de 0.4 pie³ 0.20 pulg pulg pulg. 0.4 pie³ a 1.5 pie³ 0.20 pulg pulg pulg. inclusive Mas de 1.5 a pulg pulg pulg. pie³ inclusive Mas de 2.8 a 4.0 pie³ inclusive 0.50 pulg pulg pulg. A El espesor añadido en la porción superior de la pared puede obtenerse colocando una banda reforzada alrededor del borde superior del recipiente. NOTA 1 El borde superior se considera satisfactoriamente plano si no puede insertarse un calibrador de 0.25 mm (0.01 pulg) entre el borde y una pieza de vidrio de 6 mm (¼ pulg), o una placa de vidrio mas ancha que la que se coloca por encima del recipiente. El fondo y la parte superior se consideran satisfactoriamente paralelos, si la inclinación entre placas de vidrio en contacto con el tope y el fondo, no excede de 0.87 % en ninguna dirección Si el recipiente también se usara para ensayar la densidad aparente del concreto fresco recién mezclado, de acuerdo con el Método de prueba C138, el mismo debe ser de acero u otro metal adecuado que no sea atacado por la pasta de cemento. Se permiten materiales reactivos tales como aleaciones de aluminio, en donde, como consecuencia de una reacción inicial, se forma una película superficial que protege al metal contra la subsiguiente corrosión Los recipientes mayores a la capacidad nominal de 28 L (1 pie³) deben ser hechos de acero para que tengan rigidez, o el espesor mínimo de los metales listados en Tabla 2 debe incrementarse apropiadamente. 5.4 Pala o Cucharón. Una pala o cucharón de tamaño adecuado para llenar el recipiente con agregados. 5.5 Equipo de calibración. 6

7 5.5.1 Una placa de vidrio plano, preferentemente de al menos 6 mm (¼ de pulg) de espesor y al menos 25 mm (1 pulg) mas grande que el diámetro del recipiente a calibrar Grasa para chasis o bomba de agua Termómetro Un termómetro que tenga un rango de por lo menos 10 a 32 C (50 a 90 F) y que sea legible por lo menos de 0.5 C (1 F) Balanza Una balanza como se describe en Toma de muestras 6.1 La toma de muestras debe hacerse generalmente de acuerdo con la práctica ASTM C172 o ASTM D75, y la reducción a la muestra de acuerdo con la práctica C Muestra para el ensayo 7.1 El tamaño de la muestra debe ser de aproximadamente un 125 % a un 200% de la cantidad requerida para llenar el recipiente, y debe manejarse tratando de evitar la segregación. Secar la muestra de agregados hasta obtener una masa esencialmente constante, preferiblemente en un horno a una temperatura de 110 ± 5 C (230 ± 9 F). 8. Calibración del recipiente 8.1 Los recipientes deben ser recalibrados por lo menos una vez al año o cuando hay razones para cuestionar la exactitud de la calibración. 8.2 Determinar la masa de la placa de vidrio y medir hasta el 0.05 kg (0.1 lb) más cercano. 8.3 Colocar una capa delgada de grasa en el borde del recipiente para prevenir fugas del recipiente. 8.4 Llenar el recipiente con agua a temperatura ambiente y cubrirlo con la placa de vidrio de tal forma que se eliminen burbujas y exceso de agua. 8.5 Determinar la masa de agua, placa de vidrio y el recipiente al más cercano 0.05 kg (0.1 lb). 8.6 Medir la temperatura del agua al 0.5 C (1 F) más cercano y determinar su densidad de la tabla 3, interpolando si fuera necesario. Tabla 3. Densidad del agua Temperatura C F Kg/m³ Lb/pie³

8 Calcular el volumen V, del recipiente. Alternativamente, calcular el valor F, para el recipiente. NOTA 2 Para el cálculo de la densidad aparente, el volumen del recipiente en unidades SI debe expresarse en metros cúbicos, o el factor como 1/m³. Sin embargo por conveniencia, el tamaño del recipiente puede expresarse en litros. 9. Selección del procedimiento 9.1 El procedimiento de paleo para calcular la densidad en masa suelta sólo debe usarse cuando se estipule expresamente. De lo contrario, la densidad en masa compactada debe determinarse mediante el procedimiento de varillado, para agregados que tengan un tamaño nominal máximo de 37.5 mm (1 ½ pulg) o menos, o mediante el proceso de sacudidas para aquellos agregados que tengan un tamaño nominal máximo mayor de 37.5 mm (1 ½ pulg), y que no excedan las 125 mm (5 pulg). 10. Procedimiento de Varillado 10.1 Llenar el recipiente a un tercio y nivelar la superficie con los dedos. Varillar la capa de agregado dando 25 golpes con la varilla de apisonado, distribuyéndolos uniformemente sobre la superficie. Llenar el recipiente a dos tercios de la capacidad total y vuelva a nivelar y varillar como se hizo anteriormente. Finalmente, llenar el recipiente hasta rebosarlo y varillar nuevamente tal como lo hizo con anterioridad. Nivelar la superficie de agregados con los dedos o con una regla enrasadora, de tal manera que cualquier proyección ligera de los pedazos más grandes del agregado grueso equilibren aproximadamente los vacíos más grandes en la superficie por debajo del tope del recipiente Al varillar la primera capa no permita que la varilla toque con fuerza el fondo del recipiente. Al varillar la segunda y tercera capas, aplique bastante fuerza, pero no más de la necesaria como para ocasionar que la varilla penetre en la capa previa de agregados. NOTA 3 Al varillar los tamaños grandes de agregados gruesos, puede que no sea posible penetrar la capa que se está consolidando, especialmente con agregados angulares. Esto se logra si se aplica mayor fuerza Determinar la masa del recipiente, más su contenido y por separado la masa del recipiente, y registre los valores al 0.05 kg (0.1 lb) más cercano. 11. Procedimiento de sacudidas 11.1 Llenar el recipiente con tres capas aproximadamente iguales, tal como se describe en el punto 10.1, consolidando cada capa y colocando el recipiente sobre 8

9 una base firme, como un piso de concreto, y levante alternadamente los lados opuestos unos 50 mm (2 pulg) y luego deje caer el recipiente de modo que golpee secamente contra el piso. Por medio de este procedimiento, las partículas de agregados se acomodaran por si mismas formando cada capa, dejando caer 50 veces el recipiente de la manera indicada, 25 veces de cada lado. Debe nivelar la superficie del agregado con los dedos o con una regla enrasadora, de tal manera que cualquier proyección ligera de los pedazos más grandes del agregado grueso equilibren aproximadamente los vacíos más grandes en la superficie por debajo del tope del recipiente Determinar la masa del recipiente, más su contenido, y por separado la masa del recipiente, y registre los valores al 0.50 kg (0.1 lb) más cercano. 12. Procedimiento de paleo 12.1 Llenar el recipiente hasta rebosarlo con ayuda de una pala o cucharón, descargando los agregados desde una altura de no más de 50 mm (2 pulg) por encima del tope del recipiente. Debe cuidar, a fin de evitar, en lo posible, la segregación de las partículas de las cuales se compone la mezcla. Nivelar la superficie del agregado con los dedos o con una regla enrasadora, de tal manera que cualquier proyección ligera de los pedazos más grandes del agregado grueso equilibren aproximadamente los vacíos más grandes en la superficie por debajo del tope del recipiente Determinar la masa del recipiente más su contenido, y la masa del recipiente por separado, y registre los valores con una precisión de 0.05 kg (0.1 lb). 13. Cálculos 13.1 Densidad aparente. El cálculo de la densidad aparente para los procedimientos de varillado, sacudidas y paleo se realiza, como sigue: o M = (G-T) / V (1) M = (G-T) F (2) En donde: M = Densidad aparente de los agregados kg/m³ (lb/pie³) G = Masa de los agregados más el recipiente, kg (lb) T = Masa del recipiente, kg (lb). V = Volumen del recipiente m³ (pie³) y F = Factor para el recipiente m -3 (pie -3 ) 9

10 La densidad aparente determinada de acuerdo con este método de ensayo es para agregados en condición seca al horno. Si se desea la densidad aparente en la condición saturada de superficie seca (SSS), se debe utilizar el mismo procedimiento que se indica en este método, y posteriormente calcular la densidad aparente SSD usando la siguiente formula: En donde: MSSD = M [(1 + (A/100)] (3) MSSD = Densidad aparente de los agregados en condición SSD kg/m³ (lb/pie³) y A = % de absorción determinado de acuerdo con el Método de ensayo C 127, o el Método de ensayo C Contenido de vacíos. Calcular el contenido de vacíos en los agregados usando la densidad aparente determinada mediante procedimientos ya sea de varillado, sacudidas, o paleo, como se indica a continuación: Donde: % de vacíos = 100 [(S X W) M)] / (S X W) (4) M = Densidad aparente de los agregados kg/m³ (lb/pie³) S = Densidad relativa (base seca) el cual se determina de acuerdo con el método de ensayo C 127, o el Método de ensayo C 128, y W = Densidad del agua, 998 kg/m³ (62.3 lb/pie³) 13.3 Volumen del recipiente. Calcule el volumen del recipiente como sigue: Donde: V = Volumen del recipiente, m³ (pie³) V = (W M) / D F = D / (W M) W = Densidad del agua para la temperatura medida en kg/m³ (lb/pie³), F = Factor para el recipiente, 1/m³ (1/pie³). 14. Informe 14.1 Informar los resultados referentes a la densidad aparente, a los 10 kg/m³ (1lb/pie³), más cercano, como se indica a continuación: 10

11 Densidad aparente mediante varillado, o Densidad aparente mediante sacudidas, o Densidad aparente, suelta 14.2 Informar los resultados para el contenido de vacíos al 1% más cercano, como se indica a continuación: Vacíos en agregados compactados mediante varillado, %, o Vacíos en agregados compactados mediante sacudido, %, o Vacíos en agregados sueltos, %. 15. Precisión y sesgo 15.1 Las siguientes estimaciones de precisión para este método de ensayo se basan en los resultados del Programa de Proficiencia de Muestras (AMRL) del Laboratorio de Referencia de Materiales de la AASHTO, en el cual el ensayo se realiza usando este método de ensayo y el Método T 19/T 19M de la AASHTO. No hay diferencias significativas entre ambos métodos. Los datos se basan en el análisis de más de 100 ensayos similares de 40 a 100 laboratorios Agregado grueso (densidad en masa): Precisión con un solo operador. Se ha determinado que la desviación estándar de un solo operador es de 14 kg/m³ (0.88 lb/pie³) (1s). Por lo tanto, los resultados de los dos ensayos llevados a cabo de manera adecuada por el mismo operador sobre materiales similares no deben diferir en mas de 40 kg/m³ (2.5 lb/pie³) (d2s) Precisión de multilaboratorios. Se ha determinado que la desviación estándar de multilaboratorios es de 30 kg/m³ (1.87 lb/pie³) (1s). Por lo tanto, los resultados de los dos ensayos llevados a cabo de manera adecuada por dos laboratorios distintos sobre materiales similares, no deben diferir en más de 85 kg/m³ (5.0 lb/pie³) (d2s) Estos números representan, respectivamente, los límites (1s) y (d2s) tal como se describen en la práctica C 670. Las estimaciones acerca de la precisión se obtuvieron a partir del análisis de los datos de las muestras de proficiencia del AMRL para densidad en masa, mediante varillado de agregados de peso normal, con un tamaño nominal máximo de 25.0 mm (1 pulg) y usando una medida de 14 L (½ pie³) Agregados finos (densidad aparente) Precisión con un solo operador. Se ha determinado que la desviación estándar de un solo operador es de 14 kg/m³ (0.88 lb/pie³) (1s). Por lo tanto, los resultados de los dos ensayes llevados a cabo de manera adecuada por el mismo operador no deben diferir en más de 40 kg/m³ (2.5 lb/pie³) (d2s) en materiales similares Precisión de multilaboratorios Se ha encontrado que la desviación estándar de multilaboratorios es de 44 kg/m³ (2.76 lb/pie³) (d2s). Por lo tanto, los resultados de los ensayos llevados a cabo de manera adecuada por los dos laboratorios 11

12 distintos sobre materiales similares, no deben diferir en mas de 125 kg/m³ (7.8 lb/pie³) (d2s) Estos números representan, respectivamente, los límites (1s) y (d2s), tal como se describen en la práctica C 670. Las estimaciones acerca de la precisión se obtuvieron a partir del análisis de los datos de las muestras de proficiencia del AMRL, para la densidad aparente en masa de agregados sueltos, usando una medida de 2.8 L (1/10 pie³) No hay datos de precisión referentes al contenido de vacíos. Sin embargo, ya que el contenido de vacíos en los agregados se calcula a partir de la densidad aparente y de la densidad relativa, la precisión de vacíos refleja la precisión de estos parámetros medidos que se dan en los puntos 15.2 y 15.3 de este método de ensayo y en los métodos de ensayo C 127 y C Sesgo. El procedimiento de este método para medir la densidad aparente y el contenido de vacíos no tiene sesgo, debido a que los valores de la densidad aparente y el contenido de vacíos solo pueden definirse en términos de un método de ensayo. 16. Descriptores 16.1 Agregados; densidad aparente; agregado grueso; densidad relativa; agregado fino; peso unitario; vacíos en los agregados. --Última Línea-- 12