Tecnología de los Materiales
EC611-G
CICLO 2023-I
UNIVERSIAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
“AÑO DE LA UNIDAD, LA PAZ Y EL DESARROLLO”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
Facultad de Ingeniería Civil
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES (EC611-G)
TEMA: “Laboratorio del cemento y sus agregados”
Estudiantes:
●
●
●
●
●
●
Quilca Castañeda, Josef Andre
Quispe Arapa Jhonathan Jose
Beteta Salvador Andy Elison
Paz Leyva Joseph Cesar
Campos Santos Ronaldo Jheyson
Vara Solorzano Marcos Jesus
20222003K
20224097B
20220085J
20220188C
20222031D
20220085J
DOCENTE: CARLOS ALBERTO VILLEGAS MARTINEZ
MAX HUAYNALAYA RASHUAMAN
2023-1
1
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ÍNDICE
1.INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 4
2.OBJETIVOS ....................................................................................................................... 4
3.DESARROLLO .................................................................................................................. 5
3.1. CONSISTENCIA NORMAL Y FRAGUADO VICAT (NTP 334-074)............................ 5
3.1.1.- Consistencia normal:........................................................................................... 5
3.1.2.- Tiempo de fraguado ............................................................................................ 5
3.1.3.-Procedimientos realizados: .................................................................................. 5
3.1.4.-Consistencia normal: ........................................................................................... 6
3.1.5.-Tiempo de fragua: ................................................................................................ 6
3.1.6.-Instrumentos: ....................................................................................................... 6
3.2. DENSIDAD DEL CEMENTO (NTP 334.005) ........................................................... 10
Densidad del Cemento Portland tipo HS(NTP 334.005) ............................................... 10
Densidad del Cemento Andino (NTP 334.005) ............................................................ 11
3.3. RESISTENCIA A LA COMPRENSIÓN DE MORTEROS DEL CEMENTO (NTP 334051) ................................................................................................................................. 11
Preparar un mortero de consistencia normal: ............................................................... 11
Se debe realizar el ensayo de fluidez:.......................................................................... 11
Determinar la fluidez: ................................................................................................... 12
3.4. FINURA DEL CEMENTO USANDO EL APARATO DE BLAINE (NTP 334-002)...... 14
3.4.1-OBJETIVO: ......................................................................................................... 14
3.4.2.-REFERENCIAS NORMATIVAS: ........................................................................ 14
3.4.3.-APARATOS: ...................................................................................................... 14
3.4.4.-ENSAYO DE LABORATORIO - FINURA DEL CEMENTO: ................................ 17
Calibración de la muestra: ........................................................................................... 17
Determinación del volumen de la capa compactada de cemento. - .............................. 18
EXPERIMENTO 1.0: .................................................................................................... 18
Preparación de la muestra: .......................................................................................... 18
Masa de la muestra patrón........................................................................................... 18
EXPERIMENTO 1.1: .................................................................................................... 19
Preparación de la capa compacta de cemento. –......................................................... 19
Ensayos de permeabilidad. – ....................................................................................... 19
EXPERIMENTO 1.2: .................................................................................................... 20
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3.5. ANALISIS GRANULOMETRICO NTP 100-012......................................................... 21
INTRODUCCIÓN: ........................................................................................................ 21
OBJETIVOS:................................................................................................................ 21
PROCEDIMIENTO: ...................................................................................................... 21
AGREGADO FINO: ...................................................................................................... 22
AGREGADO GRUESO: ............................................................................................... 23
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: .............................................................. 25
3.6. PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO (NTP 400-021) . 25
OBJETIVO ................................................................................................................... 25
APARATOS ................................................................................................................. 25
PROCEDIMIENTO: ...................................................................................................... 26
3.7. PESO UNITARIO SUELTO Y COMPACTADO, CONTENIDO DE HUMEDAD ........ 28
Materiales: ................................................................................................................... 28
Procedimiento: ............................................................................................................. 28
4.CONCLUSION ................................................................................................................. 29
5.ANEXOS .......................................................................................................................... 29
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1.INTRODUCCIÓN
En el campo de la ingeniería civil, es fundamental llevar a cabo una serie de pruebas
y ensayos en los materiales de construcción para garantizar la calidad y el desempeño
adecuado de las estructuras. Los laboratorios de ensayos desempeñan un papel
crucial en este proceso, ya que permiten evaluar diversas propiedades y
características de los materiales utilizados en la construcción.
En el presente informe, nos centraremos en laboratorios realizados en el curso de
Tecnología de Materiales que son de gran importancia en el ámbito de la ingeniería
civil. Estos laboratorios se enfocan en evaluar diferentes aspectos del cemento, los
morteros y los agregados utilizados en la construcción. A través de la realización de
ensayos normalizados, se busca obtener información precisa y confiable sobre las
propiedades de estos materiales, lo cual es vital para el diseño y la ejecución de
proyectos de construcción exitosos.
2.OBJETIVOS
✓ El objetivo principal de este informe es proporcionar una descripción detallada de los
laboratorios mencionados anteriormente y su importancia en el campo de la ingeniería
civil. A través de la realización de estos ensayos, se pretende lograr los siguientes
objetivos generales:
✓ Evaluar la consistencia normal y el fraguado de los cementos mediante el ensayo Vicat
(NTP 334-074), con el fin de determinar su tiempo de fraguado y su aptitud para su
uso.
✓ Determinar la densidad de los cementos trabajados (NTP 334.005)
✓ Determinar la resistencia a la compresión de los morteros del cemento mediante el
ensayo (NTP 334-051), con el propósito de evaluar la calidad y la capacidad de carga
de los morteros utilizados en las estructuras.
✓ Medir la finura del cemento utilizando el aparato de Blaine (NTP 334-002), con el
objetivo de determinar el grado de pulverización del cemento y su influencia en las
propiedades del concreto.
✓ Realizar un análisis granulométrico (NTP 400-012) de los agregados utilizados en la
construcción, con el fin de conocer su distribución de tamaños y evaluar su idoneidad
para diferentes aplicaciones.
✓ Determinar el peso específico y la absorción del agregado grueso (NTP 400-021),
para evaluar su capacidad de resistir la humedad y su idoneidad en la mezcla de
concreto.
✓ Medir el peso unitario suelto y compactado, así como el contenido de humedad de los
agregados (NTP 334-052), para conocer su densidad y determinar la cantidad óptima
de agua requerida en la mezcla de concreto.
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3.DESARROLLO
3.1. CONSISTENCIA NORMAL Y FRAGUADO VICAT (NTP 334-074)
3.1.1.- Consistencia normal:
Para realizar este laboratorio preparamos una pasta de consistencia normal, para lo cual
necesitamos cierta cantidad de cemento y agua.
El penetrómetro en conjunto con el émbolo determinará si la muestra está en consistencia
normal.
3.1.2.- Tiempo de fraguado
El aparato de Vicat es un instrumento utilizado en el campo de la ingeniería civil Para
determinar la consistencia y el tiempo de fraguado del cemento y otros materiales similares.
El procedimiento del aparato de Vicat implica medir la penetración de una aguja en una
muestra de cemento o mortero a medida que se endurece con el tiempo.
3.1.3.-Procedimientos realizados:
- Preparación de la muestra:
Se prepara una muestra de cemento o mortero siguiendo las normas y procedimientos
establecidos, en nuestro caso se realizó una pasta de consistencia normal hecha con 650
gramos de cemento y 191.8 gr. o ml. de agua, vamos a la mezcladora y echamos una parte
de la mezcla, encendemos la mezcladora a nivel 1 durante 30 segundos y luego raspamos
los restos pegados al envase y echamos la parte restante de la mezcla y encendemos la
mezcladora
a
nivel
2
durante
un
minuto
.
Rápidamente tomar la pasta preparada y formar una masa esférica con los guantes de goma,
esta masa se arrojará 6 veces de una a otra mano manteniendo estas separadas alrededor
de 150 mm.
La masa esférica luego será introducida a presión hasta llenar el molde completamente con
la pasta. Retirar el exceso de pasta del extremo mayor. Colocar el anillo con el extremo mayor
sobre una placa de material no absorbente o de similares propiedades y enrasar el exceso
del extremo superior con una sola pasada de la espátula colocada en forma oblicua. Alisar la
superficie si fuera necesario con 1 ó 2 toques ligeros de espátula. Durante la operación de
cortado y alisado se deberá tener cuidado de no comprimir la pasta. Inmediatamente después
del moldeo. El espécimen deberá permanecer en el molde cónico sobre una base de
propiedades similares no absorbente durante todo el período de prueba.
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3.1.4.-Consistencia normal:
-Medición de la consistencia:
Para saber si la consistencia normal es la correcta utilizamos el émbolo que ingresará 10mm
±1mm si la consistencia es la adecuada.
3.1.5.-Tiempo de fragua:
-Medición del tiempo de fraguado:
La aguja de Vicat se coloca sobre la muestra de cemento y se aplica una carga vertical. Se
registra el tiempo que tarda la aguja en penetrar una distancia específica en la muestra. Se
realiza el procedimiento múltiples veces en intervalos de tiempo iguales. Anotar los resultados
de todos los ensayos de penetración y por interpolación en gráfica, determinar el tiempo para
obtener una penetración de 25 mm. Este es el tiempo de fraguado inicial. El tiempo de
fraguado final será la primera medición de la penetración que no deje marca visible en la
superficie de la pasta con una impresión circular completa.
3.1.6.-Instrumentos:
Aparato de vicat.El aparato de Vicat consiste en un soporte que sostiene un vástago móvil que pesa 300 g ±
0,5 g; uno de sus extremos (émbolo) tiene 10 mm de diámetro y 50 mm de longitud. La
terminación de la varilla usada para la medición de la penetración debe tener una aguja
desmontable recta de acero con un diámetro de 1,00 mm ± 0,05 mm y longitud no menor a
50 mm (aguja de Vicat).
El aparato de Vicat y el molde deberán cumplir con los requisitos siguientes:
-Peso de sonda 300 g ±0,5 g
-Diámetro de la sonda 10 mm ±0,05 mm
-Diámetro de la aguja 1 mm ±0.05 mm
-Diámetro interior de base
mayor del molde 70 mm± 3 mm
-Diámetro interior de la base
menor del molde 60 mm ±3 mm
-Altura de molde 40 mm± 1 mm
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Figura 1. “Aparato de Vicat”
Penetrómetro. –
Es un dispositivo que se utiliza para medir la penetración de la aguja en la muestra de
cemento. El penetrómetro generalmente consta de una escala graduada que muestra la
profundidad de penetración, en el caso de nuestro laboratorio es una escala graduada de 50
mm.
Émbolo. –
Es una parte del aparato de Vicat que permite ver si es correcta la consistencia normal de la
mezcla realizada hundiéndose 10+-1 mm en el molde si la mezcla es correcta.
Aguja de Vicat. –
Es una aguja metálica de 1 mm de diámetro que se utiliza para medir la penetración en la
muestra de cemento. La aguja tiene una punta cónica y se fija a un soporte vertical.Es una
aguja desmontable recta de acero con un diámetro de 1,00 mm ± 0,05 mm y longitud no
menor a 50 mm.
Figura 2. “Aguja de Vicat”
Molde. Es una estructura metálica en forma de cono truncado que se utiliza para contener la muestra
de cemento o mortero durante la prueba. El molde tiene una base inferior abierta y una parte
superior abierta con un diámetro menor. La muestra se coloca en el molde y se compacta
adecuadamente antes de realizar la prueba.
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Placa de vidrio. Placa que se coloca en la parte hueca inferior del molde, siempre el molde se posiciona
sobre esta con su base de mayor diámetro.
Figura 3. “Molde con plata de vidrio”
Mezcladora. Aparato utilizado para realizar la pasta de consistencia normal.
Figura 4. “Mezcladora”
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Experimento 1 Cemento Portland tipo HS
- Cemento=650 g.
- Agua=191 ml. o g.
- Pasta de consistencia normal cuando el vástago penetre:
P=10mm +-1mm en 30 s.
TABLA Nª1
HORA
TIEMPO (min.)
PENETRACIÓN (mm.)
2:35 p.m.
0
0
2:43 p.m.
30
40
3:13 p.m.
60
40
3:43 p.m.
80
40
Tabla 1. Tabla tiempo vs distancia de penetración para tiempo
de fraguado del cemento Nª1
Experimento 2: Cemento Andino
-Cemento=650 g.
-Agua=191.8 ml. o g.
Pasta de consistencia normal cuando el vástago penetre:
P=10mm +-1mm en 30 s.
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TABLA Nª2
TIEMPO (min.)
PENETRACIÓN (mm.)
2:26 p. m.
0
0
2:56 p.m.
30
40
3:26 p.m.
60
40
3:46 p.m.
80
40
4:00 p.m.
94
40
4:06 p.m.
100
38
4:10 p.m.
110
38
4:20 p.m.
120
36.5
HORA
Tabla 2. Tabla tiempo vs distancia de penetración para tiempo
de fraguado del cemento Nª2
3.2. DENSIDAD DEL CEMENTO (NTP 334.005)
La norma técnica peruana NTP 334.005 establece los procedimientos para determinar la
densidad del cemento. Se realiza utilizando un picnómetro, que es un recipiente de volumen
conocido y cerrado herméticamente. Se pesa el picnómetro vacío y luego se llena con
cemento seco, evitando la formación de grumos. El picnómetro lleno se pesa nuevamente y,
a partir de las mediciones de masa y volumen, se calcula la densidad del cemento.
Densidad del Cemento Portland tipo HS(NTP 334.005)
Li=0.5 ml.
Lf=20.7 ml.
Mi=324.7 g
Mf=393.2 g
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𝑀𝑐
𝑝 = 𝑉𝑜
𝑀𝑐 = 𝑀𝑓 − 𝑀𝑖 = 393.2 𝑔. −324.7 𝑔. = 68.5 𝑔.
𝑉𝑜 = 𝐿𝑓 − 𝐿𝑖 = 20.7𝑔. −0.5 𝑔. = 20.2 𝑔.
𝑝=
𝑀𝑐 68.5
=
= 3.39 𝑔/𝑚𝑙
𝑉𝑜 20.2
El cemento presenta una densidad de 3.39 𝑔/𝑚𝑙
Densidad del Cemento Andino (NTP 334.005)
Li=0.5 ml.
Lf=20.7 ml.
Mi=324.7 g
Mf=388.4 g
𝑝=
𝑀𝑐
𝑉𝑜
𝑀𝑐 = 𝑀𝑓 − 𝑀𝑖 = 388.4 𝑔. −324.7 𝑔. = 63.7 𝑔.
𝑉𝑜 = 𝐿𝑓 − 𝐿𝑖 = 20.7𝑔. −0.5 𝑔. = 20.2 𝑔.
𝑀𝑐 63.7
𝑝=
=
= 3.15 𝑔/𝑚𝑙
𝑉𝑜 20.2
El cemento presenta una densidad de 3.15 𝑔/𝑚𝑙
3.3. RESISTENCIA A LA COMPRENSIÓN DE MORTEROS DEL CEMENTO (NTP
334-051)
Para determinar la resistencia a compresión de los morteros de cemento hidráulico,
tenemos que tomar en cuenta las siguientes consideraciones:
Preparar un mortero de consistencia normal:
Debe presentar cantidad suficiente para los 6 cubos. Se recomienda usar 500 gr. de
cemento, 1375 gr. de arena y 300 gr. de agua. Además, debemos encontrarnos en un
ambiente de temperatura 23°C±3°C
Se debe realizar el ensayo de fluidez:
Una vez preparado el mortero, procedemos a humedecer la mesa de fluidez y el anillo
donde entrará el mortero. Colocar el anillo sobre la mesa de fluidez.
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Figura 5. Mesa de fluidez con anillo.
Con una espátula colocar 3 capas de la pasta dentro del anillo y por cada capa compactar
con el pisón 20 veces, para la última capa debe sobrepasar la altura del anillo y luego
compactarla.
Alisar la superficie superior con ayuda de una plancha triangular. Retirar suave y de forma
vertical el anillo de la mesa. Una vez retirado el anillo, girar la manivela de la mesa de
fluidez, de manera que se de 25 golpes en 15 segundos.
Determinar la fluidez:
Finalmente realizar cuatro mediciones de diámetro sobre la pasta ya extendida en la
mesa, en forma de cruz. El promedio de esas mediciones se debe encontrar dentro del
rango de 105%-115%.
Figura 6. Medición del diámetro de la pasta.
Ya cumplido con las consideraciones, procedemos a preparar los moldes de los bloques de
cemento. Usaremos 2 moldes con 3 espacios de 50 mm. de lado para este ensayo,
obteniendo 6 bloques.
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Figura 7. Molde para bloques de 50 mm. de lado.
Con ayuda de un pincel, untamos los moldes con aceite y petróleo para que la pasta no se
adhiera a las paredes del molde.
Llenaremos cada espacio del molde con la pasta en 2 capas y por cada capa compactar con
el pisón 32 veces de la siguiente manera:
Figura 8. Proceso de compactado por capa.
Con una plancha triangular, alisar las superficies superiores de cada espacio y dejar reposar
los moldes por 24 horas. Pasado el tiempo, desmoldar los cubos.
Para calcular las resistencias de los cubos, debemos realizar el ensayo de compresión en
una máquina de compresión. Para medir la resistencia usaremos la siguiente fórmula:
Figura 9. Máquina de compresión.
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También se puede realizar este ensayo para bloques que presenten edad de 3, 7 o 28 días.
En el siguiente cuadro se encuentran los esfuerzos mínimos que deben presentar los
bloques según su edad y el tipo de cemento a usar.
Figura 10. Cuadro de esfuerzos mínimos.
3.4. FINURA DEL CEMENTO USANDO EL APARATO DE BLAINE (NTP 334-002)
3.4.1-OBJETIVO:
En este ensayo, vamos a determinar la finura del cemento hidráulico usando el aparato de
permeabilidad Blaine, que se expresa en términos de superficie específica, como el área
superficial total en centímetros cuadrados por gramo o metros cuadrados por kilogramo de
cemento.
3.4.2.-REFERENCIAS NORMATIVAS:
Las normas que se utilizan o asocian para la determinación de la finura del cemento
hidráulico con el aparato de Blaine:
●
●
●
●
ASTM A 582/A 582M:2000
ASTM C 670:2003
ASTM E 832:1981
NIST No 114
3.4.3.-APARATOS:
EQUIPOS DE BLAINE:
Dispositivo que se utiliza para pasar una determinada cantidad de aire a través de
una capa preparada de cemento de porosidad definida. El número y tamaño de poros
de una capa preparada de porosidad definida depende del tamaño de las partículas,
además afectan a la velocidad del aire a través de la capa.
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Figura 11. “Aparato de Blaine”
CELDA DE PERMEABILIDAD:
Consiste en un cilindro rígido de 12,7 mm de diámetro interno, este cilindro debe ser
de acero inoxidable con un área interior de 0,81 um. La parte superior debe estar
dispuesta de un ángulo recto con respecto del eje del cilindro. Además, a 55 mm de
la parte superior se encuentra un reborde para colocar el disco perforado.
Figura 12. “Celda de permeabilidad”
DISCO METÁLICO PERFORADO:
Construido de un material no corrosivo, su superficie es plana contando con un espesor de
0,9 mm provisto de 30 a 40 orificios de 1 mm de diámetro, distribuidos uniformemente en su
superficie. Ese disco se ajustará sobre el reborde interior de la celda.
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Figura 13. “Disco metálico perforado”
ÉMBOLO:
Este hecho en base al material indeformable y no atacable por el cemento, como lo puede
ser el acero, se ajustará en la celda por ende la parte inferior del émbolo será plana y recta.
Debe tener una ranura de espesor de 3mm, según una generatriz que permita el escape del
aire. Su parte superior debe tener un reborde tal que cuando sea colocado en la celda, la
distancia entre el fondo del émbolo y la parte superior debe ser 15mm
Figura 14. “Émbolo”
PAPEL FILTRO:
Este papel debe cumplir a la ASTM E-832. El papel filtro debe ser circular, con bordes
suaves y deberán tener el mismo diámetro que la parte inferior de la celda
MANÓMETRO:
Tubo en forma de U tal que debe tener una marca grabada alrededor de la celda, a una
distancia de la parte superior de 125mm a 145mm y a partir de esa marca y hacia arriba
debe estar las marcas a una distancia de la primera marca de 15mm, 70mm y 110mm.
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Figura 15. “Manometro”
LÍQUIDO MANOMÉTRICO:
Aceite mineral ligero o también con un líquido que no sea volátil ni higroscópico y que tenga
densidad y viscosidad baja.
CRONÓMETRO
Figura 16. “Cronómetro”
3.4.4.-ENSAYO DE LABORATORIO - FINURA DEL CEMENTO:
Calibración de la muestra:
MUESTRA. - La calibración del aparato de permeabilidad de aire se hace empleando una
muestra masa patrón, esta muestra debe estar a temperatura ambiente
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Determinación del volumen de la capa compactada de cemento. En esta parte del ensayo procedimos a determinar el volumen de la capa compactada de
cemento por el método de desplazamiento del mercurio.
1.
Para este ensayo tomamos la celda de permeabilidad y el disco metal perforado,
procedimos a colocar el disco perforado en la parte inferior de la celda y luego colocar
dos filtros de papel para lo cual primero con la ayuda de una barra, que tenga menor
diámetro que la celda de permeabilidad, lo compactamos bien hasta que quede asentado
dentro de la celda, luego lo rellenamos con mercurio de grado de reactivo ACS, para
eliminar las burbujas que se adhirieron a la pared de la celda. Enrasamos el mercurio
cuidadosamente con la placa de vidrio para finalmente sacar el mercurio, pesar y anotar.
2.
Luego de pesar sacamos un disco de papel filtrado, y lo rellenamos la celda con
cemento y encima colocamos el disco de papel filtrado antes sacado, luego colocamos el
mercurio encima de todo y lo enrasamos. Finalmente removimos el mercurio, lo pesamos
y anotamos.
3.
Para calcular el volumen aparente del cemento ocupado se utiliza la expresión:
𝑉 = (𝑊𝑎 − 𝑊𝑏)/𝐷
Wa: gramos de mercurio para llenar la celda, no habiendo cemento en sí mismo
Wb: gramos de mercurio usado para llenar la parte de la celda no ocupada por la capa de
cemento
D: densidad del mercurio a la temperatura del ensayo.
V: volumen del cemento
EXPERIMENTO 1.0:
𝑊𝑎 = 186.4 𝑔
𝑊𝑏 = 159.3 𝑔
𝐷 = 13.53
Reemplazando en la expresión que permite calcular el volumen del cemento:
𝑉 = 1.97 𝑐𝑚3
Preparación de la muestra:
Introducimos la muestra de masa patrón en un frasco de 120 cm3 de capacidad y agitamos
durante 2 min a fin de deshacer los grumos y obtener su esponjamiento. Dejamos en el
recipiente sin abrir por lo mínimo 2 min, luego removemos la tapa y movemos suavemente
para distribuir a través de la muestra de fracción fina que ha quedado en su superficie después
de haber agitado el frasco.
Masa de la muestra patrón.
La masa debe ser tal que permita lograr una capa de cemento que tenga una porosidad de
0.500 +- 0,005. Dicha masa se calcula con la expresión:
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𝑊 = 𝑝𝑉(1 − 𝜀)
W: gramos de la muestra requerida
p: densidad de la muestra de ensayo
V: volumen aparente de cemento
𝜀: porosidad de la capa de cemento
EXPERIMENTO 1.1:
𝑝 = 3.15 𝑔/𝑐𝑚3 𝑔
𝑉 = 1.97 𝑐𝑚3
𝜀 = 0.5
Reemplazando en la expresión que permite calcular la masa de la muestra:
𝑊 = 3.1𝑔
Preparación de la capa compacta de cemento. –
Para este paso del ensayo colocamos el disco perforado en el reborde de la celda de
permeabilidad. Luego colocamos el filtro de papel circular encima del disco perforado
presionando con la barra de diámetro menor que la celda (la misma que hemos utilizado para
determinar el volumen de la capa compactada de cemento). Luego colocamos en la celda la
cantidad de cemento calculada anteriormente y lo pesamos. Golpeamos ligeramente la celda
con la finalidad de nivelar el cemento para luego colocar el papel de filtro sobre el cemento y
lo comprimimos hasta que asiente. Además, movemos el émbolo a corta distancia moviéndolo
90º, lo volvemos a comprimir y luego retiramos lentamente el émbolo. Cabe recalcar que para
esta parte del ensayo se utilizó nuevos papeles de filtro.
Ensayos de permeabilidad. –
1.-En este paso del ensayo ya procedemos a conectar la celda de permeabilidad con el
manómetro verifica nodos que este sellado herméticamente al aire y también viendo que la
capa del cemento no se altere
2.-Eliminamos el aire lentamente del brazo del manómetro, hasta que el líquido manométrico
alcance la marca más alta. Luego cerramos la válvula herméticamente y ponemos en marcha
el cronómetro, tomando tiempo al momento del inicio del movimiento menisco hasta que
llegue a la marca que le sigue en el descenso.
3.-Para finalizar con el ensayo en el laboratorio tomamos cuatro marcas de tiempo.
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Figura 17. “Ensayo de permeabilidad”
CALCULAR EL VALOR DE SUPERFICIE ESPECÍFICA. Para ello tomamos el promedio de los 4 tiempos medidos en el paso anterior, y procedemos
a calcular la superficie específica mediante la siguiente expresión:
𝑆 = (𝑆𝑆 √𝑇)/√𝑇𝑆
S: superficie específica de la muestra de ensayo
𝑆𝑆 : superficie específica de la muestra del ensayo patrón
𝑇: Intervalo de tiempo medido en el manómetro para la muestra de ensayo
EXPERIMENTO 1.2:
𝑇1 = 1: 10.13
𝑇2 = 1: 07.87
𝑇3 = 1: 07.67
𝑇4 = 1: 07.66
𝑇𝑃 = 67.33 𝑠𝑒𝑔
𝑆𝑠 = 3818 𝑐𝑚2/𝑔
𝑇𝑠 = 52.25 𝑠𝑒𝑔
Reemplazando en la expresión que permite calcular la superficie especifica de la muestra:
𝑆 = 4346.9 𝑐𝑚2/𝑔
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3.5. ANALISIS GRANULOMETRICO NTP 100-012
INTRODUCCIÓN:
El análisis granulométrico por tamizado es un procedimiento utilizado para determinar el
tamaño de partículas en una muestra de suelo o agregado. El análisis se realiza colocando
una muestra en una serie de tamices con aberturas de tamaño decreciente.
OBJETIVOS:
O. GENERAL
✓
Realizar un análisis granulométrico de los agregados para determinar la distribución de
tamaños de partículas y evaluar su idoneidad para su uso en la construcción.
O. ESPECIFICOS
✓ Entender la importancia de realizar el análisis granulométrico
✓ Determinar el porcentaje parcial retenido de cada tamiz
✓ Obtener el porcentaje retenido acumulado y pasante de cada tamiz.
✓ Verificar el cumplimiento de los materiales usados con las NTP
PROCEDIMIENTO:
A medida que la muestra se agita en los tamices, las partículas más pequeñas pasan a través
de los tamices más finos y quedan atrapadas en los tamices más gruesos. La cantidad de
material retenido en cada tamiz se pesa y se expresa como un porcentaje del peso total de
la muestra original.
Con base en los resultados del análisis, se puede determinar la distribución de tamaño de las
partículas en la muestra y se pueden hacer inferencias sobre las propiedades físicas y
mecánicas del suelo o agregado. Un análisis granulométrico por tamizado completo incluye
la determinación de los porcentajes que pasan y que se retienen en cada tamiz, así como el
diámetro efectivo y otros parámetros estadísticos relacionados con la distribución de tamaño
de partículas.
Con este análisis podemos determinar el Tamaño Máximo nominal y el Tamaño Máximo
también su módulo de fineza.
A continuación, presentare dos ejemplos uno de agregado fino y agregado grueso de la arena:
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AGREGADO FINO:
Datos obtenidos al pasar la arena por los diferentes tamices
Procedemos a hacer los cálculos:
El módulo de finura para el agregado fino se calcula de la siguiente forma
El Tamaño máximo nominal:
•
es la primera malla que retiene
•
retiene de 5 a 15 %
El tamaño Máximo: Es la malla que pasa el 100%
Aplicando lo anterior tenemos:
Ahora podemos realizar las gráficas granulométricas:
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Podemos observar que la gráfica obtenida con los datos de nuestro ensayo, a partir del
tamiz N°8 aproximadamente nuestra grafica sale de los estandartes dados por nuestra
norma técnica.
AGREGADO GRUESO:
Datos obtenidos al pasar la arena por los diferentes tamices
Procedemos a hacer los cálculos:
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El módulo de finura para el agregado fino se calcula de la siguiente forma
El Tamaño máximo nominal:
•
es la primera malla que retiene
•
retiene de 5 a 15 %
El tamaño Máximo: Es la malla que pasa el 100%
Aplicando lo anterior tenemos:
Ahora podemos realizar las gráficas granulométricas:
Podemos observar que la gráfica obtenida con los datos de nuestro ensayo, a partir del
tamiz de ½” aproximadamente nuestra grafica sale de los estandartes dados por nuestra
norma técnica.
Con estas gráficas podemos verificar si nuestros materiales analizados cumplen con las
normas establecidas em el Reglamento Nacional de Edificaciones para ser más específico
con la E-060 de Concreto Armado, N.T.P. 400.037, ASTM C 33, ASTM 56.
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
✓ Concluimos que es muy importante realizar el análisis granulométrico de nuestros
materiales, para verificar el cumplimiento de las normas establecidas em Reglamento
Nacional de edificaciones, para así ser usadas de manera idónea em un proyecto de
construcción.
✓ El análisis granulométrico por tamizado es un método regularmente empleado, debido
a que cuenta con la ventaja de tener una simplicidad mecánica.
✓ El análisis granulométrico es un método esencial para la clasificación de suelos. Para
determinar si es arena, grava con o sin presencia de finos.
✓ Es recomendable agitar el tamiz en diversas orientaciones y no en movimientos
horizontales. Mucho menos debe ser agitado en un tiempo demasiado corto, dado que
eso no le brindará oportunidad a la muestra para atravesar la malla correctamente.
✓ El ensayo debe cumplir con la norma N.T.P. 400.037, ASTM C 33, ASTM 56
3.6. PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO (NTP 400021)
OBJETIVO
La presente Norma tiene por objetivo establecer un procedimiento para poder
determinar el peso específico y la absorción del agregado para conocer su capacidad
de retención de agua y como interviene en las propiedades del concreto.
APARATOS
BALANZA
Dispositivo para la determinación de la masa que es sensible, fácil de leer y una
precisión de 0.05% de la carga de la muestra en cualquier punto dentro de la gama
de uso de este método de ensayo o de 0.5g lo que sea mayor.La balanza deberá
estar equipada con un aparato adecuado para suspender el recipiente de la muestra
en el agua desde el centro de la plataforma o el plato de la balanza.
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Figura 18: “Balanza”
RECIPIENTE PARA MUESTRA:
Una canasta de alambre de 3.35 mm o de malla fina o un cubo de aproximadamente
el mismo ancho y altura con una capacidad de 4 a 7 litros, agregado de tamaño
máximo nominal o menor de 37.5 mm y un recipiente más grande, según sea
necesario, para ensayos de agregado de mayor tamaño máximo.
TAMAÑO DE AGUA:
Un recipiente hermético, en el que se coloca el recipiente de la muestra mientras
está suspendido debajo de la balanza.
TAMICES:
Un tamiz de 4.75 mm (N°4) u otros tamaños según sea necesario, conforme la NTP
350.001.
Figura 19: “Tamiz N°4”
ESTUFA:
Una estufa de tamaño suficiente capaz de mantener una temperatura uniforme de
110°C ± 5°C.
PROCEDIMIENTO:
● Se hace un cuarteo al agregado para obtener una mezcla homogénea.
● Rechazar todo el material que pasa por el tamiz N°4, por tamizado en seco y
salvar cuidadosamente para eliminar el polvo u otros recubrimientos de la
superficie.
● Se introduce en la estufa a una temperatura de 110 °C ± 5°𝐶 ,transcurrido un
tiempo de 24 horas se retira para que se enfríe durante un tiempo de 1 - 3
horas.
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● Posteriormente, la muestra se deja en reposo durante 24 horas ± 4 h, después
del período de inmersión, se retira la muestra del agua y se hace rodar sobre
un paño absorbente de gran tamaño hasta eliminar todas las partículas visibles
de agua, secando individualmente los fragmentos más grandes. Tener cuidado
para evitar la evaporación del agua de los poros de agregados durante la
operación de secado superficie.
● Después de determinar la masa de aire, colocar inmediatamente la muestra
saturada superficialmente seca en el recipiente de la muestra y determinar su
masa aparente en agua a 23°C ± 2 °C.
● Secar las muestras de ensayo en la estufa hasta una masa constante a
temperatura de 110 °C ± 5°𝐶 ,se deja enfriar durante 1h - 3h o hasta que el
agregado se haya enfriado a una temperatura adecuada para poder manipular.
TMN
Cantidad mínima (Kg)
1/2
2
¾”
3
1”
4
1 ½”
5
2”
8
A: P. muestra seca al horno
B: P. muestra saturada superficialmente seca
C: P. muestra saturada en agua
𝐴
Peso específico de masa : 𝐵−𝐶
𝐵
Peso específico de masa superficialmente seca : 𝐵−𝐶
𝐴
Peso específico aparente: 𝐴−𝐶
𝐵−𝐴
%Absorción: 100*( 𝐴 )
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3.7. PESO UNITARIO SUELTO Y COMPACTADO, CONTENIDO DE HUMEDAD
Materiales:
_ Arena.
_ Piedra chancada.
_ Recipiente calibrado.
_ Balanza.
_ Palustre.
_ Barra compactadora.
_ Horno eléctrico.
Procedimiento:
Determinación de peso unitario suelto:
Se procede a pesar los recipientes y agregamos el agregado fino de forma helicoidal a una
altura no mayor de 5cm hasta que esté totalmente lleno. Posteriormente se lleva a cabo el
proceso de enrasar, con la ayuda de la barra quitamos el exceso de arena para que quede
al nivel del recipiente, finalmente pesamos el recipiente con la arena incorporada de esta
forma hacemos el mismo ensayo 3 veces y sacamos un promedio. Igualmente aplicamos el
mismo procedimiento para el agregado grueso.
Determinación de peso unitario compactado:
Se pesa los recipientes y luego se introduce el agregado fino al recipiente hasta ⅓ de su
capacidad, seguidamente con una barra con una barra de acero se procede a golpear 25
veces en forma helicoidal, luego se sigue agregando arena hasta ⅔ de su capacidad y
también se procede a compactar con la ayuda de una barra de acero 25 veces. Por
consiguiente, se sigue agregando arena hasta su superficie y se repite la acción de
compactación, posteriormente con la ayuda de la barra llevamos a cabo el proceso de
enrasado, para terminar, se pesa el recipiente con el agregado incorporado de esta forma se
hace el mismo ensayo 3 veces y se saca un promedio. Igualmente se aplica el mismo
procedimiento
para
el
agregado
grueso.
Contenido de humedad:
Se mide el peso de la cápsula, luego se coloca la muestra húmeda en la cápsula obteniendo
el peso de la cápsula más la muestra húmeda, se coloca la cápsula con la muestra en el
horno eléctrico a una temperatura de 100 a 110 Cº de 18 a 24 horas, una vez pasado el
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tiempo se saca la muestra seca obtenida del horno y se procede a pesarla obteniendo así el
peso seco más el peso de la cápsula con los datos obtenidos se reemplaza en la siguiente
fórmula
para
obtener
el
porcentaje
de
humedad.
4.CONCLUSION
La realización de estos laboratorios nos ayuda a tener una noción de lo que es ensayos en
materiales, así como saber el procedimiento y las especificaciones de cada uno de estos,
siempre teniendo en cuenta las NTP y realizando un adecuado uso de los instrumentos y
materiales.
5.ANEXOS
Figura 20: Pizarra procedimental realizada en el primer laboratorio
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Figura 21: Pizarra procedimental realizada en el segundo laboratorio
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Figura 22: Uso del picnómetro en el calculo de la densidad
Figura 23: Aparato de Vicat del laboratorio
Figura 24: Aparato de Blaine del laboratorio
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Figura 25:Pizarra procedimental realizada en el laboratorio de la NTP 334.002
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