Instituto Tecnológico de Costa Rica Escuela de Ingeniería en Construcción CO-404 Laboratorio de Concreto Grupo 2 I Seestre 2012 ASTM C-29: Método de prueba estándar para deterinar la densidad bruta ( Peso Unitario ) e índice de vacíos en agregados. Profesor: Ing. Roel Lezing Cuevas Kauffann Estudiantes: José A. Díaz Nipote 200850470 Alejandro Caacho Báez 200654185 Kevin Martínez Navarrete 201052269 Javier Wong Capos 201160912 Grupo # 29 de Marzo del 2012 1
1. Objetivos Objetivo General Esta prueba se refiere a la deterinación de la densidad bruta ( peso unitario ) para agregados que estén copactados o sueltos, siguiendo el étodo de la nora ASTM C-29 Objetivos Específicos Deterinar el peso unitario suelto para agregado fino y grueso. Deterinar el peso unitario copactado para agregado fino y grueso. Obtener la relación de vacíos de los agregados. Clasificar los agregados según Obtener el porcentaje de error y la desviación estándar 2. Marco teórico El peso unitario o peso voluétrico, es el peso de un voluen unitario de agregados y se expresa en /. La condición noralizada que se usa para generar datos, coo inforación general, y para copactación de agregados ediante pesos unitarios es con agregados secos y copactos. En general el peso unitario está deterinado por: a) Graduación b) Fora c) Textura d) Peso especifico e) Contenido de huedad f) Copacidad de la asa(suelto o envarillado) Se distinguen los siguientes pesos unitarios. 2
El peso unitario del agua (γw) corresponde al peso del agua entre el voluen de agua respectivo. El peso unitario solido (γs) es la relación entre el peso seco, con respecto al voluen del solido correspondiente. El peso unitario asivo seco (γb) es la relación entre el peso seco del aterial y el voluen asivo ocupado. Constituye uno de los principales paráetros que se obtiene en fora experiental para el diseño de ezclas y el cálculo de cantidades. El peso unitario saturado superficie seca (γss) es la relación que se da entre el peso del agregado en estado saturado superficie seca, es decir, todos los poros pereables llenos de agua y el respectivo voluen bruto de la ezcla. El peso unitario total (γt) relaciona el peso total del agregado con su voluen total. ) ) ) Donde w es la huedad y H el hinchaiento de la arena. El peso unitario es una de las características distintivas, que se utilizan para clasificar a los agregados. Se clasifican dependiendo del peso unitario seco (γb) en condición suelta y seca en: Pesados:. Norales: Livianos La gravedad específica tabién conocida coo densidad relativa, se define coo la relación entre el peso unitario de una sustancia y el peso unitario del agua. Es una edida de la densidad del agregado y es de sua utilidad para clasificarlos, coo tabién para el diseño de ezclas. Gravedad específica absoluta (Ga) Gravedad específica aparente (GS Gravedad específica bruta seca (GBS) Gravedad específica saturada superficie seca (GBSS)
. Equipo y ateriales Balanza granuloétrica, precisión ± 1g. Balanza digital, precisión ± 0,01g. Varilla de apisonado: Barra de hierro redonda y recta cuyo diáetro y largo sean de 16 y 600 respectivaente. Al enos uno de sus extreos debe estar redondeado y debe tener el iso diáetro que el resto de la varilla. 2 Recipientes de ediadas: Debe ser cilíndrico y de etal, ipereable y con agarraderas. Del iso odo, la parte superior y en el fondo deben ser seguras. Debe ser lo suficienteente rígido para que antenga su fora aun en condiciones extreas de uso. La altura de este recipiente debe ser lo ás aproxiadaente posible a su diáetro, y de ninguna anera será enor al 80% o ayor al 159% del iso. 2 Bandejas etálicas cuadradas grandes (62.00 c) Bandejas etálicas cuadradas edianas (45.50 c) Palas pequeñas 1 Escoba pequeña Equipo de seguridad apropiado. (Gabacha, lentes, guantes y ascarilla) Materiales: Arena Grava 4
4. Procediiento Procediiento (agregado grueso) A continuación se describe el procediiento para la prueba de pesos unitarios ediante los étodos de envarillado y étodo suelto, los procesos de preparación y reducción de la uestra fueron realizados en pruebas anteriores de acuerdo con las noras ASTM C- 702 y ASTM D-75. Método Suelto 1- Medir la asa del recipiente donde será colocado el aterial con la balanza digital. 2- Llenar el recipiente con el agregado grueso que se encuentra en la bandeja donde se alaceno para la prueba de peso unitario. - Dejar caer el agregado a una altura no ayor de dos pulgadas del borde. 4- Mantener un flujo de aterial unifore en fora de cascada. 5- Llenar el recipiente hasta obtener un pequeño ontículo por encia del borde del iso. 6- Nivelar el aterial con los dedos y utilizar el arrasador para nivelar. 7- Medir la asa del recipiente junto con el agregado. 8- Repetir los pasos 2,, 4, 5, 6,7. 9- Realizar los cálculos correspondientes para la prueba de peso unitario. Método de Envarillado 1- Medir la asa del recipiente donde será colocado el ateria con la balanza digital. 2- Llenar el recipiente con el agregado grueso que se encuentra en la bandeja donde se alaceno para la prueba de peso unitario. - Dejar caer el agregado a una altura no ayor de dos pulgadas del borde. 4- Llenar un tercio del recipiente con el agregado. 5
5- Apisonar veinticinco veces en fora circular, tratar de no tocar el fondo del recipiente. 6- Realizar el paso cinco con los siguientes dos tercios del recipiente. 7- Llenar el recipiente hasta obtener un pequeño ontículo por encia del borde del iso. 8- Nivelar el aterial con los dedos y utilizar el arrasador para nivelar. 9- Medir la asa del recipiente junto con el agregado. 10- Repetir los pasos 2,, 4, 5, 6, 7, 8, 9. 11- Realizar los cálculos correspondientes para la prueba de peso unitario. Procediiento (Agregado fino) A continuación se describe el procediiento para la prueba de pesos unitarios ediante los étodos de en varillado, étodo suelto los procesos de reducción y las uestras fueron realizadas en pruebas anteriores y por el técnico, por lo que arrojo el resultado para el voluen del olde de 27,88 c. Método Suelto 1- Se deja caer agregado fino a una altura de 2 pulgadas aproxiadaente y de anera constante a un balde. 2- Se continúa hasta que se llene dicho recipiente y se fore una especie de cono en la superficie. - Luego se aplana la copa del recipiente con cuidado con una regla etálica y se lipia la superficie del olde para que no afecte el peso. 4- Luego se pesa en la balanza granuloétrica y se repite otra vez, si el porcentaje de error estipulado es ayor a 1 %, se repite el procediiento. 5- Si el porcentaje de error es enor al 1% se considera coo aceptable. 6
5. Resultados Tabla 1 Datos obtenidos para el peso unitario suelto del agregado grueso Medición Peso Total (± 0,02) Peso de Recipiente (± 0,02) Peso del Agregado (± 0,02) 1 0,58 9,12 21,46 2 0,56 9,12 21,44 Tabla 2 Datos obtenidos para el peso unitario copactado del agregado grueso Medición Peso de Recipiente (± 0,02) Peso del Agregado (± 0,02) Peso Total (± 0,02) 1 2,06 9,12 22,94 2 1,89 9,12 22,77 El voluen del recipiente en el que se realizaron las ediciones es de 14.244 c Tabla Clasificación de los agregados por peso unitario Clasificación Peso Unitario (/ ) Pesados > 1.900 Norales 1,120-1900 Livianos <1,120 Fuente: Material del curso de concreto CO-40, I seestre 2012 Tabla 4 Peso unitario de los agregados en estudio según Holci Material Peso Unitario (/ ) Máx Mín Arena de Río 172 140 Piedra cuarta 1590 1590 Fuente: Catalogo de productos Holci agregados 7
Tabla 5 Datos obtenidos para el peso unitario suelto del agregado fino Medición Peso total (±0,1) Peso de bandeja (±0,1) Peso del agregado (±0,1) 1,000 6,920 2,612 4,08 2,000 6,92 2,612 4,20 El voluen del recipiente en el que se realizaron las ediciones es de 2.788 c Cálculos Se procede con la realización de los cálculos de error para el peso unitario suelto del agregado grueso, según los datos de la tabla 1. proedio 21,46 21.44 2 21,45 Después de calcular el proedio de los datos se procede a verificar si se encuentra dentro de los rangos de error peritido. 21,45*1,01 21,66 21,45*0,99 21,24 Al encontrarse el proedio obtenido de las ediciones entre los líites establecidos se deterina que si cuple con el error estipulados para docencia de un ±1%. 8
Con la siguiente forula se calcula la densidad bruta o peso unitario para el agregado grueso suelto. G T M * F V (Ecuación 1) M: densidad bruta del agregado G: asa del agregado ás recipiente T: asa del recipiente V: voluen del recipiente *F: factor de recipiente * El factor de recipiente no será utilizado para nuestros cálculos debido a que se desconoce la teperatura del agua con la cual se realizo la calibración del recipiente, por lo cual no se podría calcular la densidad del agua ya que este dato es requerido para calcular el factor de recipiente. Se realiza la conversión de las unidades del voluen del recipiente para poder sustituir este valor en la ecuación 1. 1 14.244c * 1.000.000c 0,014244 Luego se procede a sustituir los valores obtenidos ediante la tabla 1 en la ecuación 1, para obtener el peso unitario del agregado grueso suelto. 21,45 M 0.014244 M 1505,90 9
Se procede con la realización de los cálculos de error para el peso unitario suelto del agregado grueso, según los datos de la tabla 2. proedio 22,94 22,77 2 22,86 Después de calcular el proedio de los datos se procede a verificar si se encuentra dentro de los rangos de error peritido. 22,86*1,01 2,09 22,86*0,99 22.6 Al encontrarse el proedio obtenido de las ediciones entre los líites establecidos se deterina que si cuple con el error estipulados para docencia de un ±1%. Luego se procede a sustituir los valores obtenidos ediante la tabla 2 en la ecuación 1, para encontrar el peso unitario del agregado grueso copactado. M M 22,86 0,014244 1604,89 Luego de realizar los cálculos anteriores se obtienen los pesos unitarios para el agregado grueso suelto el cual es de 1505,90 / y de 1604,89 / para agregado copactado. 10
Porcentaje de vacíos % vacios 100 * S * W M ( S * W ) (Ecuación ) W: densidad del agua *S: gravedad especifica M: densidad bruta del agregado Para la prueba de peso unitario confore con la nora ASTM C-29 se debe de realizar el calculo del porcentaje de vacíos que presenta el agregado en estudio, pero por otivos de que la forula incluye una gravedad especifica (*S) que se debe de calcular según las noras ASTM C-27 y ASTM C-28 que se realizaran en una practica futuras en el laboratorio, por lo cual no se puede calcular el porcentaje de vacíos con los datos obtenidos en esta prueba. La norativa ASTM C-29 establece un desviación estándar de 14 / para un operador por lo cual se realiza el calculo de la desviación estándar para abos étodos utilizados para la realización de esta prueba. Desvest (Ecuación 4) n i1 ( i n 1 ) *Los datos proporcionados a continuación son calculados ediante la desviación estándar calculada por Excel. Desviación estándar de los datos de la tabla 1 (peso del agregado). Desvest 0,014 Desviación estándar de los datos de la tabla 2 (peso del agregado). Desvest 0,12 2 11
Se procede con la realización de los cálculos de error para el peso unitario suelto del agregado fino, según los datos de la tabla 5. proedio 4,08 4,20 2 4,12 Después de calcular el proedio de los datos se procede a verificar si se encuentra dentro de los rangos de error peritido. 4,12*1,01 4,6 4,12*0,99 4,27 Al encontrarse el proedio obtenido de las ediciones entre los líites establecidos se deterina que si cuple con el error estipulados para docencia de un ±1%. %Error= Por lo tanto cuple con lo establecido para la presente práctica. Se realiza la conversión de las unidades del voluen del recipiente para poder sustituir este valor en la ecuación 1. 1 2.788c * 1.000.000c 0,002788 Luego se procede a sustituir los valores obtenidos ediante la tabla 5 en la ecuación 1, para encontrar el peso unitario del agregado fino suelto. 4,12 M 0,002788 M 1546,6 12
Se procede a realizar el cálculo de la desviación estándar del agregado fino para un solo operador según la tabla 5, sustituyendo en la ecuación 4. Desvest 0,008 Análisis de resultados Para el agregado grueso se obtuvieron los siguientes pesos unitarios, por el étodo de envarillado se obtuvo un peso unitario de 1609,89 / y por el étodo suelto un peso unitario de 1505.90 /, lo que nos uestra que al apisonar el aterial coo lo estipula el étodo de envarillado las partículas se pueden acoodar ejor en los espacios vacíos de la uestra en estudio, lo que conlleva a un auento en el peso unitario. Con respecto al error calculado los datos de peso del agregado de las tablas 1 y 2 se antuvieron dentro del rango de ±1% estipulado para docencia. Según los resultados obtenidos del peso unitario para agregado grueso en coparación con la tabla de Clasificación de los agregados por peso unitario se deterina que el agregado estudiado se encuentra en la clasificación coo noral según su peso unitario. De la isa anera al coparar el peso unitario obtenido experientalente para agregado grueso con la tabla 4 de catalogo de agregados de Holci se confira lo estipulado en el infore anterior de la nora ASTM-C16 donde se clasifica el agregado coo piedra cuarta cupliendo el peso unitario estipulado según Holci. En referencia a la desviación estándar estipulada en la nora ASTM-C29 para agregado grueso para un solo operador la cuál es de 14 / se obtiene un valor uy por debajo de lo estipulado lo que corrobora que se realizo una ejecución de la práctica. Adicionalente se coparan los datos obtenidos en la práctica con los establecidos de peso unitario para agregado grueso los cuales se encuentran en un rango de 1472 / a 1568 /, por lo que se obtiene que solaente el peso unitario obtenido por el étodo suelto entra dentro del paráetro ientras que el peso obtenido por étodo de envarillado no cuple con lo estipulado. 1
Por otro lado con respeto al agregado fino se realizo la prueba de peso unitario ediante el étodo suelto y se obtuvo un peso unitario de 1546,6 /. Al coparar el peso unitario obtenido del agregado fino con rango de 1100 / a 1400 / lo sobrepasa por lo que no cuple con lo estipulado. Con respecto al error calculado los datos de peso del agregado de las tabla 5 se antuvieron dentro del rango de ±1% estipulado para docencia, ya que se obtuvo un porcentaje de error de 0,2%. Según los resultados obtenidos del peso unitario para agregado fino en copasión con la tabla de Clasificación de los agregados por peso unitario se deterina que el agregado estudiado se encuentra en la clasificación coo noral según su peso unitario. De la isa anera al coparar el peso unitario obtenido experientalente para agregado grueso con la tabla 4 presenta una diferencia de 174 g para clasificar coo arena de río con respecto al catalogo de agregados de Holci. En referencia a la desviación estándar estipulada en la nora ASTM-C29 para agregado fino para un solo operador la cuál es de 14 / se obtiene un valor uy por debajo de lo estipulado lo que corrobora que se realizo una ejecución de la práctica. 14
6. Conclusiones Para el agregado grueso se obtuvieron los siguientes pesos unitarios, por el étodo de envarillado se obtuvo un peso unitario de 1609,89 / y por el étodo suelto un peso unitario de 1505.90 /. El peso unitario para agregado grueso en coparación con la tabla, se puede clasificar coo noral según su peso unitario. Para agregado fino se realizo la prueba de peso unitario ediante el étodo suelto y se obtuvo un peso unitario de 1546,6 / El peso unitario para agregado fino en coparación con la tabla, se puede clasificar coo noral según su peso unitario. Se obtuvo un desviación estándar para agregado fino de de 0,008 Desviación estándar para agregado grueso, tabla 2 fue de 0,12 Desviación estándar para agregado grueso, tabla 1fue de 0,014 7. Recoendaciones Se deben de tener controladas las condiciones abientales del laboratorio, ya que había la presencia de corrientes de aire a la hora de nivelar el aterial para su pesaje y esto pudo afectar un poco los valores obtenidos. Tabién para evitar que la uestra de finos absorba huedad. Procurar la utilización de balanzas digitales de alta precisión. Asegurarse de que las balanzas estén bien calibradas, debido a que las ediciones variaban. 8. Bibliografía ASTM C-29/C29M, 200, Standard Test Method for Bulk Density ( Unit Weight ) and Voids in Aggregate. Araya M, (s.f). Coposición del Concreto. Material didáctico del curso de CO-40 Concreto.ITCR, Cartago, Costa Rica. 15
Anexos Anexo #1 Anexo #2 Anexo # Anexo #4 16
Anexo #5 Anexo #6 Anexo #7 17