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UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA

LABORATORIO DE HORMIGÓN

LABORATORIO II ARIDOS

DETERMINACION DE LA DENSIDAD APARENTE

1. ANTECEDENTES La densidad aparente en determinado estado de compactación permite relacionar masas y volumenes y viceversa. Muy utilizado en terreno a la hora de cubicar la compra de materiales, ya que las dosificaciones y cálculos, usualmente se encuentran en peso y los proveedores venden los áridos por metros cúbicos. La densidad con que se llenan los camiones es la densidad aparente. Relacionado con la densidad real permite conocer el grado de compacidad o huecos que posee el árido. La densidad aparente puede ser suelta o compactada (esta ultima puede obtenerse por apisonado o por percusión). En esta densidad deben diferenciarse conceptos como volumen macizo, poros y huecos). Finalmente esta norma es aplicable solo a los pétreos de Dn menor a 100 [mm] 2. EQUIPO NECESARIO

� Balanza: tendrá una capacidad superior a la medida llena con un pétreo de densidad aparente de 200 [kg/m3] y una precisión de 0,1% de la pesada.

� Horno: capaz de mantener un temperatura de 110 + 5ºC � Medidas: metálicas, impermeables y provistas de dos asas, � Herramientas y accesorios: pala, poruñas, brocha, varilla pisón, recipientes para secado,

recipientes para pesaje, etc. 3. PROCEDIMIENTO 3.1 Preparación de la muestra y determinación del v olumen del molde: La cantidad de muestra a ocupar debe ser el doble de la capacidad volumétrica señalada en la tabla Nº, además debe estar seca a masa constante y homogénea. Como primera acción es necesario verificar la capacidad volumétrica de los moldes. 3.2 Determinación de la densidad aparente suelta (D as): 3.2.1 Llenar la medida con una pala o poruña, descargándola desde una altura de

aproximadamente 5 [cm] sobre el borde superior de la medida. Desplazando la pala o poruña alrededor del borde, para distribuir uniformemente el vaciado.

3.2.2 Eliminar el exceso empleando la varilla pisón, sin presionar1. 3.2.3 Determinar y registrar la masa ( ms [Kg]) del pétreo suelto que llena la medida, aproximando

a 1 [Kg/m3]. Se repite este procedimiento a lo menos 2 veces. 3.3 Determinación de la densidad aparente compactad a por apisonado Se aplicará a los áridos que cumplan 50< Dn <100 [mm]. 3.3.1 Llenar la medida de tres capas de espesores aproximadamente iguales, emparejar cada capa

y compactar mediante 25 golpes de pisón uniformemente repartidos. La primera capa se apisona en todo su espesor y en las capas superiores, se hace penetrar el pisón en la capa inferior.

3.3.2 La última capa debe quedar con un exceso, el que luego de ser compactado debe eliminarse empleando la varilla pisón, sin presionar1.

3.3.3 Determinar y registrar la masa de pétreo suelto que llena la medida aproximando a 1 [kg/m3]. Repetir este procedimiento a lo menos 2 veces

1 En las gravas gruesas se considera que las pequeñas salientes de algunas partículas se compensan con los huecos que quedan hacia el interior, en relación con el plano de la media, por lo tanto evitara rellenar dichos huecos con pétreos menores.



3.4 Determinación de la densidad aparente compactad a por percusión Se aplica a los áridos que cumplan 50<Dn<100[mm], por lo que se realizara a las gravas. 3.4.1 Llenar la medida en tres capas de espesores aproximadamente iguales, emparejar cada capa

y compactar cada una levantando la medida alternativamente por sus asas opuestas a una altura aproximada de 5 [cm] y dejándola caer contra una base firme hasta completar 50 percusiones ( 25 veces cada asa).

3.4.2 La ultima capa debe quedar con un exceso, el que luego de recibir la percusión, debe eliminarse empelando la varilla pisón, sin presionar.

3.4.3 Determinar y registrar la masa del pétreo suelto que llena la medida aproximando a 1 [kg/m3]. Repetir este procedimiento. A lo menos 2 veces

4. CALCULOS 4.1 La densidad aparente, suelta o compactada, debe calcularse por:

[ ]3/ mKgV

mDap s=

Donde: ms= masa del árido que llena la medida V= volumen de la medida Se calcula el promedio, siempre que la diferencia entre los resultados sea menor a 30 [kg/m3] Nota: Se debe entregar el resultado de las densidades de todos los grupos, para poder incluir una comparación en las conclusiones.



DETERMINACION DE LA DENSIDAD REAL Y NETA Y LA ABSOR CION DE AGUA DE LAS GRAVAS

1. ANTECEDENTES La densidad real y neta permite conocer los volúmenes compactos del árido con el fin de dosificar morteros u hormigones. Relacionada con la densidad aparente permite conocer la compacidad del árido. En cuanto a la absorción, esta íntimamente relacionada con la porosidad interna de los granos del árido y con la permeabilidad de los morteros y hormigones. Básicamente consiste en calcular las densidades real, neta y la absorción de agua, de las gravas en función de valores obtenidos en las diferentes condiciones de pesadas. La densidad real considera el volumen macizo de la partícula, mas el volumen de los poros accesibles e inaccesibles. La densidad neta considera el volumen macizo más el volumen de los poros inaccesibles solamente. La absorción es una relación porcentual entre el peso de agua necesaria para llenar los poros y su peso seco. 2. EQUIPO NECESARIO Balanza: tendrá una capacidad superior a la masa del canastillo porta metra mas la masa de la muestra de ensaye y una precisión de 0.1% de la pesada

� Horno: capaz de mantener una temperatura de 110 + 5 ºC � Canastillo porta muestra: cesto de alambre con malla de abertura igual o inferior a 3 [mm] y

de capacidad igual o superior a 4 [lt]. Tendrá un dispositivo que permita sostenerlo del platillo de la balanza.

� Recipiente: Capaz de mantener totalmente el canastillo porta muestras. 3. PROCEDIMIENTO 3.1 Obtenga una muestra representativa de 4 [Kg] de agregado (cuando el Da sea igual o inferior a

40 [mm])2 y elimine el material que pasa en el tamiz de 5 [mm] 3.2 Lave la muestra hasta remover el polvo superficial o cualquier sustancia extraña adherida a los

granos. 3.3 Secar la muestra en horno hasta masa constante a una temperatura de 110+5 ºC, posterior a eso

dejar enfriar hasta temperatura ambiente. 3.4 Sumergir la muestra en agua durante 24+4 [hrs]. 3.5 Retirar la muestra del agua y secar superficialmente las partículas, haciéndolas rodar sobre un

paño húmedo hasta que desaparezca la película visible de agua adherida. Secar individualmente las partículas mayores. Efectuar toda la operación en el mínimo tiempo posible, evitando la evaporación de agua de los poros. Determine inmediatamente la masa del árido superficialmente seco, por pesadas al aire ambiente. Registre como msss.

3.6 Colocarla inmediatamente en el canastillo porta muestras. Sumergir el canastillo, completamente, en agua a 20+3ºC y determine la masa de la muestra en agua. Registrar como men agua.

3.7 Secar la muestra hasta masa constante en estufa a una temperatura de 110+5ºC. Enfriar la muestra hasta temperatura ambiente, dentro de un recipiente protegido para evitar la absorción de agua. Determine la masa de la muestra seca, por pesada al aire ambiente. Registre como mseca.

4. CALCULOS 4.1 Densidad real 4.1.1 Densidad real seca

[ ]3sec /1000* mkgmm

mD

enaguasss

ars −

=

2 Se aumentaran 4 [kg] por cada 10 [mm] de aumento del Da sobre 40 [mm]



Donde: Drs= densidad real seca, aproximada a 10 [kg/m3] mseca= pesada al aire del pétreo seco [gr] msss= pesada al aire del pétreo saturado superficialmente seco [gr] men agua= pesada sumergida del pétreo [gr] 4.2 Densidad real del árido saturado superficialmen te seco:

[ ]3/1000* mkgmm

mD

enaguasss

sssrsss −

=

Donde: Drsss= densidad real sss, aproximada a 10 [kg/m3] 4.3 Densidad neta

[ ]3

sec

sec /1000* mkgmm

mD

enaguaa

an −

=

Donde: Dn= densidad neta, aproximada a 10 [kg/m3] 4.4 Absorción:

[ ]%100**

sec

sec

a

asss

m

mma =

Donde: a= absorción de agua, aproximada a 0.05 [%] Nota: La entrega de datos es de los resultados finales, no de los pesos obtenidos. Se debe entregar el resultado de las densidades de todos los grupos, para poder incluir una comparación en las conclusiones.



DETERMINACION DE LA DENSIDAD REAL Y NETA Y LA ABSOR CION DEL AGUA DE LAS ARENAS

1. ANTECEDENTES Al igual que la norma anterior, calcular las densidades real, neta y la absorción de agua, de las arenas, en función de valores obtenidos en las diferentes condiciones de pesadas, teniendo como fin, obtener los valores para cálculos de dosificaciones de morteros y hormigones. 2. EQUIPO NECESARIO

� Balanza: tendrá una capacidad superior a 1 [kg] y una precisión de 0.1 % de la pesada. � Horno: capaz de mantener una temperatura a 110 ± 5 ºC � Recipientes: limpios, resistentes y estancos, de capacidad suficiente para contener la muestra

de ensaye. � Matraz: aforado, llevara una marca de calibración que indica el volumen contenido, con una

precisión de ± 0.1 [cc]. Dicho volumen excederá en a lo menos el 50[%] al volumen aparente de la muestra de pétreo fino

� Molde: de forma tronco-cónico de 30 [mm] de diámetro en la parte superior, 89 [mm] de diámetro en la parte inferior y 74 [mm] de altura. Estará confeccionado con una plancha metálica de un espesor igual o superior a 1 [mm]

� Pisón: Será una varilla metálica, con uno de sus extremos de sección plana y circular de 25 [mm] de diámetro. Tendrá una masa de 350 ±10 [gr]

3. PROCEDIMIENTO 3.1 Obtener una muestra representativa del material que pasa por el tamiz de 5 [mm] (ASTM Nº4), de

aproximadamente 100[gr] 3.2 Secar el árido en estufa a una temperatura de 110 ± 5 ºC 3.3 Sumergir el árido en agua a temperatura ambiente por un periodo de 24 [hr] 3.4 Terminada la inmersión extender el árido alcance la condición suelta. 3.5 Colocar el molde cónico sujeto firmemente contra una superficie lisa y no absorbente, con su

diámetro mayor hacia abajo, llenarlo con el árido en condición suelta y compactar suavemente con 25 golpes de pisón. El pisón se deja caer siempre desde una misma altura: desde el borde del molde cónico.

3.6 Levantar el molde verticalmente. Si hay humedad libre el cono conservara su forma en este caso se debe continuar el secado y revoltura y repetir el moldeo a intervalos frecuentes, hasta que el cono se asiente según su talud natural al retirar el molde (usualmente queda una superficie sin derrumbar de 1 cm2). Esto indica que la arena ha alcanzado la condición de saturada superficialmente seca.

3.7 Inmediatamente que el árido alcance la condición sss, separar el tamaño de muestra de ensayo que será superior a 50 [gr] e inferior de 100 [gr]

3.8 Medir y registrar la masa de la muestra de ensayo en condición sss. 3.9 Colocar la muestra en el matraz y si se conoce el peso del matraz vacío verificar el peso del

matraz mas muestra sin agua (a veces se pierde material al introducir la muestra al matraz). Se registra msss como [(matras + muestras)-matraz vacío]. Luego llenar hasta ¼ del volumen del matraz o hasta que cubra alrededor de 1 [cm] la muestra introducida, con agua a 20 ºC

3.10 Eliminar las burbujas de aire golpeándolo ligeramente con la palma de la mano, o bien revolviendo con una varilla de vidrio, o también empelando una bomba de vacío.

3.11 Antes de esta operación, es conveniente medir otra cantidad de “montón” de material en condición sss, exactamente igual a la cantidad introducida al matraz. Debe hacerse rápido, ya que la condición sss es durante poco tiempo, porque se evapora rápidamente el agua de sus poros. Secarla a fuego directo y una vez fría registrarla como la masa en condición seca (ms)

3.12 Completar con agua a 20 ºC, hasta la marca de calibración. Medir la masa total del matraz, mas la muestra de ensayo y el agua.(mmt)

3.13 Sacar la muestra del frasco, lavarlo y secarlo por fuera, para ser llenado solamente con agua a una temperatura de 20º C, hasta la marca de calibración.

3.14 Medir y registrar la masa de matraz mas agua (ma).



4. CALCULOS 4.1 Densidad real 4.1.1 Densidad real seca

[ ]3/1000* mkgmmm

mD

mtsssa

srs −+

=

Donde: Drs= densidad real seca, aproximada a 1 [kg/m3] ms= pesada al aire de la arena seca msss= pesada al aire de la arena saturada superficialmente seca ma= matraz con agua, hasta la marca de calibración[gr] mmt= matraz con la muestra mas agua, hasta la marca de calibración [gr] 4.1.2 Densidad real saturada superficialmente seca:

[ ]3/1000 mkgmmm

mD

mtsssa

sssrsss −+

=

Donde: Drsss.= densidad real sss, aproximada a 1 [km/m3] 4.2 Densidad neta

[ ]3/1000* mkgmmm

mD

mtsa

sn −+

=

Donde: Dn= densidad neta, aproximada a 1 [kg/ m3] 10 Cuando una muestra tiene mas de 15% de material retenido en 5 [mm], deben separarse las fracciones y analizarse por separado, ponderando el resultado del árido total respecto del valor de la granulometría 4.3 Absorción

s

ssss

m

mma

−=

Donde: a = absorción de agua, aproximada a 0.02 [%] Nota: La entrega de datos es de los resultados finales, no de los pesos obtenidos Se debe entregar el resultado de las densidades de todos los grupos, para poder incluir una comparación en las conclusiones.



DETERMINACION DE HUECOS 1. ANTECEDENTES Establecer el procedimiento que permita determinar el contenido de huecos de los áridos, utilizando como datos la densidad real y aparente del mismo árido. 2. CALCULOS 2.1 Con los datos definidos por los ensayes de densidad real y densidad aparente (cualquiera de las

tres cantidades aparentes, pero especificando cual), se calcula el contenido de huecos según la formula:

[ ]%100*r

ar

D

DDH

−=

Donde: Dr = densidad real del árido Da = densidad aparente del árido Nota: Se entrega a las ayudantes el porcentaje de huecos de cada árido (grueso y fino). Esta determinación se incluye en el informe y se comenta en las conclusiones.

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