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Universidad de Alicante - Prácticas de Materiales de Construcción I.T.O.P – Práctica Nº 2 (Curso 2.008 – 2.009)

César García Andreu, José Miguel Saval Pérez, Francisco Baeza Brotons, Antonio José Tenza Abril

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Prácticas de Materiales de Construcción – I.T. Obras Públicas

PRÁCTICA Nº 2

PROPIEDADES GENERALES II

Contenido:

2.1 Toma de muestras en áridos

2.2 Determinación de la densidad de conjunto

2.3 Dureza al rayado de los minerales. Escala de Mohs

2.4 Determinación cualitativa de la existencia de carbonato cálcico en un árido

ANEJO 1: Instrumental de laboratorio utilizado en la práctica



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2.1 Toma de muestras en áridos

INTRODUCCIÓN

Antes de empezar a realizar ensayos sobre un material en el laboratorio es necesario asegurarnos

de que las muestras disponibles cumplen con dos premisas:

a) Disponemos de la cantidad de material suficiente para realizar todos los ensayos

programados.

b) La muestra es lo suficientemente representativa como para conseguir unos resultados

que se aproximen a la verdadera naturaleza y condición de los materiales que

representan.

Las operaciones de toma de muestra requieren de gran cuidado por parte de las personas

responsables de su realización. Para ello deben seguirse los procedimientos recogidos en las

diferentes normativas diseñadas para cada tipo de material (áridos, ladrillos, cemento, etc.).

CONCEPTOS � Objetivo de un ensayo.- Obtener una cuantificación relativa a una propiedad de un

conjunto de material.

� Muestra.- Parte o porción extraída de un conjunto por métodos que permiten

considerarla como representativa del mismo.

� Muestreo.- Acción de escoger muestras representativas de la calidad o condiciones

medias de un todo, evitando las singularidades y reflejando las heterogeneidades.

TIPOS DE MUESTRAS � Muestra bruta.- Porción o porciones integradas de material que se toman directamente

de las fuentes de suministro según los métodos establecidos para ello (en canteras,

plantas, almacenes o acopios).

� Muestra de envío.- Es la que se obtiene reduciendo la muestra bruta hasta obtener la

muestra necesaria para realizar los ensayos y que se enviará al laboratorio.

� Muestra de ensayo.- Se obtiene de la muestra de envío, y sobre ella se realizan los

ensayos deseados.



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La reducción de la muestra bruta a muestra de envío, como veremos en los siguientes ensayos,

se puede hacer mediante cualquiera de los siguientes métodos:

- Cuarteo manual, con mayor influencia de la mano del hombre al dividir la muestra.

- Aparato divisor de muestras (Cuarteadores), donde el material se separa de forma

aleatoria.

ENSAYO 2.1

OBJETIVO

Obtener una muestra de ensayo de áridos a partir de una muestra bruta mediante cuarteo

manual y cuarteador.

MATERIAL UTILIZADO (ver anejo 1)

- Árido (muestra bruta)

- Lona y barras de acero normalizadas

- Cuarteador

PROCEDIMIENTO:

a) Obtención de la muestra de envío:

1º. Imaginemos que tomamos una muestra bruta de árido de un acopio de material en obra.

2º. Reducimos la muestra bruta mediante cuarteo manual hasta tamaño de muestra de

envío:

- Homogeneizamos la muestra

- Situamos las dos barras en el suelo en posición

perpendicular.

- Colocamos la lona centrada sobre las barras.

- Extendemos la muestra sobre la lona, lo más centrada

posible.

- Levantamos las dos barras de forma simultánea de forma

que la muestra queda dividida en 4 partes aproximadamente iguales, quedándonos con 2

de ellas y eliminando las otras 2.

Acopio en obra Muestra bruta



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- Si tuviéramos que dividir más la muestra repetiríamos los pasos anteriores tantas veces

como fuera necesario.

3º. Reducimos la muestra de envío mediante cuarteadores hasta tamaño de muestra de

ensayo:

- Elegimos en primer lugar el tipo de cuarteador en función del tamaño del árido.

- Homogeneizamos la muestra

- Cuarteamos

- Repetimos tantas veces como fuera necesario. Ejemplo:

2.2 Determinación de la densidad de conjunto

INTRODUCCIÓN

La densidad de conjunto (de un conjunto de partículas), también denominada peso del litro ya

que se expresa en unidades l

Kg, se calcula mediante la siguiente expresión:

c

s

cV

mD

∑=

Siendo:

- ∑ sm = Sumatorio del peso seco de las partículas (áridos) en el recipiente

- Vc = Volumen de conjunto

El volumen de conjunto es el ocupado por todas las partículas más el volumen de espacios

vacíos existente entre ellas, o lo que es lo mismo, volumen interior del recipiente que contiene

las partículas tal como se muestra en la siguiente imagen:

4.000 g

2.700 g 1.300 g

700 g 600 g



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Vc

Otros conceptos:

c

epc

c

hue

V

VV

V

VOquedad

∑−

==cos

OquedadV

VconjuntodeCompacidad

c

ep−==

∑ 1

Siendo:

- ∑ epV = Sumatorio de los volúmenes elementales de las partículas (áridos) en el recipiente

Vc

Estos parámetros pueden expresarse en tanto por uno o en porcentaje.

UTILIDAD Supuesto 1:

Estamos en obra y necesitamos rellenar con arena una zanja de unas dimensiones

determinadas. Al almacén es necesario hacerle el pedido de la arena en peso:

L

h

b

Supuesto 2:

Estando en obra nos suministran 1.000 Kg. de arena y necesito saber la altura que

alcanzará dicha cantidad de arena en una zanja.

Solución: En este caso tendré que despejar h de la ecuación anterior.

ccs VDm ⋅=∑

Siendo: Dc: dato conocido en los materiales usuales

Vc = volumen de la zanja = Lhb ⋅⋅



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ENSAYO 2.2

OBJETIVO

Determinar la Dc de una muestra de árido:

c

s

cV

mD

∑=

MATERIAL UTILIZADO (ver anejo 1)

- Muestra de árido

- Molde metálico de 1 litro de capacidad cerrado en la base y con corona desmontable

- Barra de acero para compactación

- Espátula metálica para enrase

PROCEDIMIENTO:

1º. Pesamos el molde vacío en la balanza (tara):

2º. Llenamos el molde con el árido en 3 tongadas del mismo espesor, compactando cada una

de ellas con la barra de acero mediante 25 golpes distribuidos uniformemente en toda la

superficie.

Corona

1/3

Desmontamoscorona

y enrasamos1/3

1/3

1/3

1/3

1/3

3º. Desmontamos la corona, enrasamos con espátula metálica y limpiamos exteriormente el

molde de partículas caídas durante la operación.

4º. Pesamos molde + muestra en la balanza:

(1) mmolde =

(2) mmolde + ms =

RESULTADOS

=−+=−=∑ moldesmoldes mmmm )()1()2( =cD =

Por tanto será necesario obtener:

∑ sm

(Vc conocido)



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2.3 Dureza al rayado de los minerales. Escala de Mohs

INTRODUCCIÓN

En 1824 Friedrich Mohs planteó un método semicuantitativo para la determinación de

la dureza de un mineral. En el método se utiliza una escala de 10 niveles cada uno de los

cuales representado por un mineral común con una dureza asignada, y se basa en que los

minerales clasificados con mayor numeración pueden rayar a todos los que les preceden

en esta escala:

Escala de Mohs

1 Talco 6 Feldespato

2 Yeso 7 Cuarzo

3 Calcita 8 Topacio

4 Fluorita 9 Corindón

5 Apatito 10 Diamante

La dureza de un mineral depende de su composición química y también de la

disposición de sus átomos. Cuanto más grandes son las fuerzas de enlace, mayor será la

dureza del mineral. Por ejemplo el Grafito y el Diamante son de la misma composición

química, solamente se constituyen de átomos de carbono, sin embargo el Grafito tiene

una dureza según Mohs de 1, mientras que diamante tiene una dureza de 10.

Esta escala no es proporcional (los intervalos no guardan la misma proporción). Por

ejemplo la diferencia entre la dureza del diamante (10) y el corindón (9) es mucho

mayor que la existente entre el corindón y el talco (1).

La sencillez de aplicación del método de Mosh resulta muy útil frente a otros métodos

más sofisticados principalmente en la investigación de campo. Una cierta experiencia y

algunos medios auxiliares son suficientes para estimar la dureza de un mineral, pero los

resultados obtenidos no dejan de ser valores relativos. Al tratar de establecer escalas de

durezas con valores absolutos y más exactos se crearon otros métodos y escalas basados

en resultados sobre:

- La resistencia a la abrasión medidas en pruebas de laboratorio tomando como

base el corindón con un valor de 1000 (Rosiwal).



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- Profundidad de penetración de una punta de diamante al mineral sobre el que se

ejerce una fuerza estándar (Berkovich, Knoop, Wilks).

- Evaluación del pulido de las facetas (Denning, Winchell, Wilks).

- Abrasión con arena (Eppler).

ENSAYO 2.3

OBJETIVO

Clasificar 3 minerales dados en la escala de Mohs

MATERIAL UTILIZADO

- 3 minerales: Yeso, Calcita y Cuarzo

PROCEDIMIENTO:

Intentaremos rayar cada uno de los minerales con los otros dos

NOTA

� No hay que confundir rayar con dejar huella. Mientras la huella puede ser

limpiada la raya es irreversible. Por ejemplo, la tiza deja una marca sobre la

pizarra, no la desgasta (no la raya).

� Los minerales pulverulentos, granulares o astillosos pueden romperse y quedar

aparentemente rayados por minerales más blandos.

� La dureza de un mineral es una propiedad vectorial, pudiendo presentar un mismo

mineral diversos valores dependiendo de la dirección según la cual se les raye.

Por lo general, esa diferencia es muy ligera.

� Cuando no disponemos de los 10 minerales de la escala de Mosh para realizar

este test de dureza, podemos obtener una orden de magnitud bastante aproximada

usando una serie de objetos con dureza de Mosh conocida:

Uña del dedo (dureza = 2 - 2,5)

Moneda de cobre (dureza = 3)

Fragmento de vidrio (dureza = 5)

Punta de acero, como una navaja o un clavo (dureza = 5-6).

� Para realizar este test de forma correcta existen unos lápices con punta de dureza

normalizada.



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2.4 Determinación cualitativa de la existencia de carbonato cálcico en un árido

ENSAYO 2.4

OBJETIVO

Determinar la existencia o no de carbonato cálcico en dos áridos dados

MATERIAL UTILIZADO

- 2 áridos: Uno calizo y otro silíceo

- Ácido clorhídrico

- Cuentagotas

PROCEDIMIENTO:

Echaremos sobre los áridos unas gotas de ácido clorhídrico. Si se trata del árido calizo,

compuesto por tanto de carbonato cálcico, el ácido reaccionará y se producirá sobre la superficie

del mismo una efervescencia. En el caso del árido silíceo no se producirá ninguna reacción.



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ANEJO 1: Instrumental de laboratorio utilizado en la práctica

Cuarteador de grandes dimensiones

Cuarteadores de tamaños reducidos

Prensa para ensayo a compresión

Prensa para ensayo a tracción

Molde para obtener la densidad de conjunto

Prensa para ensayo a flexotracción

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