PESO UNITARIO DE AGREGADOS FINOS Y GRUESOS

Esta práctica es realizada con el fin de determinar los pesos unitarios y porcentajes de vacíos presentes en los agregados de construcción según la norma INV-217. El procedimiento se lo describe a continuación:

Implementos:

1. Balanza2. Muestra3. Contenedor cilíndrico4. Contenedor cúbico5. Recipientes6. Pala7. Varilla compactadora8. Horno

1) Procedimiento: Agregado Fino

a) Se selecciona el material que se va a utilizar de acuerdo con la norma INV-204. La muestra debe pasar a través del tamiz No. 4. Para este caso se eligió arena negra, la cual tiene mejores propiedades.

b) Se toma el cilindro y se anotan sus medidas internas (Fig.1).

Figura 1. Diagrama del contenedor y cálculo de volumen

c) Se toma su peso vacío: W=8186 gr. Aquí se debe hacer esto a través de dos métodos: A) de agregado suelto y B) compactado.

A) Método de agregado suelto:

Se llena con arena todo el espacio del contenedor; al final, se enrasa y se limpia de tal forma que no queden restos de material que puedan perjudicar la toma del peso.

Medidas VolumenDiámetro = 0.152m

0.00292m3

Altura = 0.161m

Figura 2. Llenado de material, enrase y alistamiento para pesaje.

Se toma el peso del cilindro cuando se encuentra lleno. Wci+ms=12528 gr

B) Método de Compactado

Se toma el contenedor vacío y se llena la tercera parte de arena; luego con una varilla se dan 25 golpes de tal forma que ésta no llegue hasta el fondo.

Figura 3. Compactación

Se hace lo mismo dos veces más hasta que esté completamente lleno y se enrasa; de igual manera, se limpia hasta que no haya residuos que dañen la toma de datos.Se pesa el cilindro con la muestra compactada. Wci+mc=12864 grSe toma una porción de la muestra y se la deja en el horno durante 24 horas para luego pesarla y determinar el porcentaje de humedad.

Cálculos: Tabla 1. Datos de agregado fino

ObjetoPeso (gr)

Peso (Kg)Vcilindro (m3)

Wci 8380 8.380

0.00292Wci+ms 12528 12.528Wms 4148 4.148Wci+mc 12864 12.864Wmc 4484 4.484

donde:

Wci= Es el peso del cilindro vacíoWci+ms=Es el peso del cilindro con la muestra sueltaWms=Es el peso de la muestra sueltaWv+mc=Es el peso del cilindro con la muestra compactadaWmc=Es el peso de la muestra compactada

Se calcula la densidad Bulk para ambos métodos con la siguiente expresión:

M=W ci+m−W ci

V cilindro

Para la muestra suelta, es:

M=12.528Kg−8.380Kg0.00292m3

= 4.148Kg

0.00292m3=1419.83 Kg

m3

Para la muestra compactada es:

M=12864Kg−8.380Kg0.00292m3

= 4.484 Kg

0.00292m3=1534.84 Kg

m3

Ahora, se puede calcular el porcentaje de vacíos presentes en la muestra así:

%Vacíos=(S∗W )−MS∗W

x100

donde:

S= La gravedad especifica según la INV-222. S=2.692W= Densidad del agua W=998 Kg/m

3

Se calcula el tanto por ciento de vacíos para la muestra suelta:

%Vacios=(2.692∗998 Kgm3 )−1419.83 Kgm3

2.692Kgm3

∗998 Kgm3

x100

%Vacios=47.15%

Se calcula el porcentaje de vacíos para la muestra compactada:

%Vacíos=(2.692∗998 Kgm3 )−1534.84 Kgm3

2.692Kgm3

∗998 Kgm3

x 100

%Vacíos=42.87%

Adicionalmente, se calcula el porcentaje de humedad de la arena:

Tabla 2. Cálculo de porcentaje de humedad

ObjetoPeso (gr)

%Humedad=Wh−WsWs

x 100%

Recipiente 138

0.18%

Recipiente + Muestra Humeda

685

Muestra Húmeda (Wh) 547Recipiente + Muestra Seca 684Muestra Seca (Ws) 546

2) Procedimiento: Agregado Grueso:

a) Se selecciona el material de acuerdo con la norma INV-204.b) Se toma el contenedor cúbico y se mide sus lados.

Figura 4. Diagrama de contenedor y cálculo de volumen

Este ensayo se realizó utilizando dos métodos: A) a paladas y B) por Vibrado

A) Método de llenado a paladas

Con ayuda de una pala se introduce agregado grueso el cubo de madera hasta que esté completamente lleno y se lo enrasa

Medidas VolumenLado = 0.2680m

0.01849m3Altura = 0.2575m

Figura 5. Alistamiento de agregado grueso en contenedor

Debido a que el gran peso de este agregado no es soportado por la balanza es necesario medirlo dividiéndolo en dos partes.

Figura 6. Pesaje parcial

B) Método por vibrado

Se llena el cubo hasta su tercera parte; en este momento, se inclina hacia un lado, luego se lo suelta y se repite por el lado opuesto; esto se hace 25 veces. Luego se toma por el otro eje y se repite lo mismo.Se repite dos veces el punto anterior llenando poco a poco cada vez hasta que llegue al borde; entonces, se enrasa.

Figura 7. Recipiente enrasado

De igual forma se toma su peso dividiendo en dos períodos. Se toma una porción de la muestra y se la deja en el horno durante 24 horas para luego pesarla y determinar el porcentaje de humedad.

Cálculos:

Se calcula la densidad bulk con la siguiente fórmula:

M=G−TV cubo

Se calcula primero para la muestra suelta: Tabla 3. Resumen de datos para peso suelto

ObjetoPeso (gr)

Peso (Kg) VCubo (m3)

Parte 1 8507 8.507

0.01849Parte 2 11079 11.079Parte 1 5206 5.206Peso completo (G)

24792 24.792

Como el recipiente fue pesado y la balanza puesta en cero entonces, T, que es es el peso del recipiente, se considera como 0

M=G−TV cubo

= 24.792Kg

0.01849m3=1340.83 Kg

m3

Ahora, se calcula para la muestra compactada con varilla:

Tabla 4. Resumen de datos para muestra compactada

ObjetoPeso (gr)

Peso (Kg) VCubo (m3)

Recipiente (T) 0 0.000

0.01849

Parte 1 5834 5.834Parte 2 7978 7.978Parte 3 10575 10.575Parte 4 3033 3.033Peso completo (G) 27420 27.420

Peso muestra (G-T))

27420 27.420

M=G−TV cubo

= 27.420Kg0.01849m3

=1482.97 Kgm3

Ahora, se puede obtener los porcentajes de vacío así:

%Vacios=(S∗W )−MS∗W

x100

donde:

S= La gravedad específica según la INV-223. S=3.821W= Densidad del agua W=998 Kg/m

3

Se calcula el tanto por ciento de vacíos para la muestra suelta:

%Vacíos=(3.821∗998 Kgm3 )−1340.83 Kgm3

3.821∗998 Kgm3

x100

%Vacíos=64.91%

Se calcula ahora el porcentaje de vacíos para la muestra compactada:

%Vacíos=(3.821∗998 Kgm3 )−1482.97 Kgm3

3.821Kgm3

∗998 Kgm3

x 100

%Vacíos=61.11%

También se puede calcular el porcentaje de humedad que tenía la muestra:

Tabla 5. Porcentaje de humedad para agregado grueso

ObjetoPeso (gr)

%Humedad=Wh−WsWs

x 100%

Muestra Húmeda (Wh) 3598.000.491%

Muestra Seca (Ws) 3580.42

Con los datos anteriores podemos obtener la masa unitaria suelta seca y compacta así:

MUSseca= MUS

1+%ω100

= 1340.83

1+0.491100

=1334.28

MUCseca= MUC

1+%ω100

= 1482.97

1+0.491100

=1475.70

CONCLUSIONES

Los valores obtenidos del peso unitario suelto y compactado, se emplean en algunos métodos de diseños de mezclas para poder estimar las proporciones de materiales por utilizar.

Sabiendo que el porcentaje de vacíos está entre 42 y 48%, además de que el peso unitario del agregado fino suelto es 1419.83 kg/m

3 y el de compactado es de 1534.84 kg/m

3, se puede clasificar a la arena como uniforme semicompactada.

El peso unitario del agregado grueso suelto es 1463.65 kg/m3 y el de

compactado es de 1640.70 kg/m3, significa que el agregado es de buena calidad

porque un peso unitario alto indica un menor espaciamiento entre las partículas; es decir, que se realizó un buen trabajo de compactación.

La humedad presente en los materiales trabajados no influirá en gran medida en los datos tomados. Sin embargo, en una preparación de mezcla influirá en la cantidad de agua necesaria para que satisfaga unas características específicas.

Con esta práctica podemos deducir el porcentaje de utilidad que vamos a tener al comprar un material ya sea recebo, agregado fino o grueso.

En la venta al por mayor de material, ya sea de cantera o fluvial, no se puede constatar que el volumen por el que pagamos es el valor exacto debido a los vacíos aleatorios que quedan; sin embargo, sí podemos calcular la densidad

que posee dicho material, lo cual nos ayudará a maximizar la cantidad que se compra.

RECOMENDACIONES

El campo profesional del Ingeniero Civil es tan amplio, y sus conocimientos abarcan tantos aspectos, que se hace necesario un estudio constante para que él pueda forjar su perfil profesional de una manera integral. Siendo así, resulta de gran importancia dedicar atención a lo que hoy aprendemos, ya que cada saber llegado a nuestro conocimiento y formación integral día por día, forman el cimiento para futuros ingenieros responsables y con excelente calidad.

Desde el enfoque profesional es importante y necesario siempre realizar este ensayo a todo tipo de material que queramos utilizar, porque permite conocer la cantidad real de material que tendremos a nuestra disposición.

Se debe leer y comprender lo establecido en el ensayo correspondiente a cada práctica. Ello permite desarrollar de manera más fluida e interesante cada laboratorio, ya que se aprende más y se analiza todo aquello que estamos haciendo.

Es importante realizar correctamente el ensayo con la muestra seca. De lo contrario, obtendríamos datos y resultados erróneos que serían evidentes en un posterior análisis, demostrando incumplimiento de las normas legales vigentes y ocasionando pérdidas económicas desde el punto de vista laboral. La compactación debe realizarse siguiendo el criterio dictado por la norma correspondiente evitando diferencias durante su ejecución. En caso de no poseer muestra seca, es necesario conocer previamente la humedad del material para realizar el ensayo de manera correcta.

Durante el ensayo es importante evitar el exceso o defecto de material colocado sobre los moldes, esto significa que los enrasados deben realizarse de idéntica forma para todas las muestras analizadas. Así se garantiza la obtención de resultados más acordes con la realidad.

El trabajo en equipo permitirá hacer eficiente el ensayo, evidenciando agilidad y permitiendo la comunicación de experiencias que enriquecen el conocimiento de manera integral.