UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL ENSAYO DE MATERIALES II PRÁCTICA Nº 3 TEMA: “GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS” PROFESOR: Ing. Carlos Enríquez Pinos MSc. GRUPO Nº: 2 INTEGRANTES: • HERRERA JIMÉNEZ LESLY ANAHY • MEDINA SACA EYSTHIN ANDRÉS • LÓPEZ CONSTANTE JESSICA PAOLA • SARANGO CESÉN BRIGITH MIREYA • YUGSI HERRERA KATY SABRINA SEMESTRE: CUARTO PARALELO: 2 FECHA DE REALIZACIÓN: 08/11/2019 FECHA DE ENTREGA: 15/11/2019 SEPTIEMBRE 2019 – FEBRERO 2020 Página 2 de 16 1. INTRODUCCIÓN El presente informe trata de la metodología que se utiliza para realizar el ensayo de granulometría por tamizado, tanto de agregado grueso como de agregado fino, con muestras representativas procedentes de Guayllabamba y Pifo 1, respectivamente. La práctica tiene como fin, determinar la distribución de los tamaños del agregado, mediante una curva granulométrica, para conocer algunas de las características como es el tamaño nominal y la uniformidad del agregado. La granulometría se conoce como la clasificación y graduación de las partículas que conforman un suelo en función del tamaño de estas, expresado como porcentajes en relación al total del peso de la muestra de suelo (Sánchez, 2013). Dentro de la ingeniería civil, su importancia radica en que variedad de obras civiles, como lo es el caso de rellenos de presas y vías, requieren de una granulometría específica y que ciertas propiedades para construcción de cimentaciones, pueden obtenerse mediante un análisis granulométrico. Dentro de los materiales de construcción, se clasifican a los agregados según su tamaño como agregados gruesos a los que tienen partículas de tamaños mayores o iguales a 4.76 mm (Tamiz N°4), y como agregados finos a los que tienen partículas de tamaños menores a 4.76 mm (Tamiz N°4) hasta 0.074 mm (Tamiz N°200), mientras que los tamaños inferiores al Tamiz N°200, no sirven como materiales de construcción. Se denomina análisis mecánico al proceso mediante cual se determina la gama de tamaños y el comportamiento de los agregados, expresados como un porcentaje del total de agregados. Dentro de este análisis, el proceso más utilizado es el método de tamizado o cribado, el cual consiste en hacer pasar una muestra representativa de agregados a través de una serie de tamices normalizados con ayuda de un agitador, con aberturas más pequeñas progresivamente. Al final, se realiza el pesaje de la masa retenida en cada tamiz. (Braja, 2015) Los datos dados tras el proceso de tamizado, se presentan gráficamente en una curva granulométrica, con porcentajes que pasan por cada tamiz como ordenadas en escala aritmética, y tamaños de las partículas en las abscisas, que generalmente están dados en una escala semilogarítmica, debido a que la amplia variación de diámetros de los tamices, influirían directamente en gráficos muy comprimidos en una escala normal. Además, dicha curva nos indica que agregados presentan propiedades ingenieriles adecuadas para las construcciones, mediante la distribución de tamaños y la uniformidad de los agregados. Página 3 de 16 2. OBJETIVOS 2.1. General: • Determinar la distribución de los tamaños de las partículas de agregados gruesos y finos, por medio de una serie de tamices. 2.2. Específicos: • • Calcular el módulo de finura del agregado fino perteneciente a Pifo 1. Determinar el tamaño máximo nominal y módulo de finura del agregado grueso perteneciente a Guayllabamba. • Realizar una curva granulométrica para una mejor interpretación en la distribución de tamaños de partículas presentes en el agregado. 3. EQUIPOS, HERRAMIENTAS Y MATERIALES 3.1. EQUIPOS Tabla 1. Equipos utilizados. a) Balanza electrónica para b) Balanza electrónica para agregados agregados finos gruesos Capacidad: 3000 (g) Capacidad: 55 (kg) A ± 0,01 (g) A ± 0.02 (kg) Ilustración 1. Balanza electrónica Ilustración 2. Balanza electrónica Fuente: Sarango B., (2019) Fuente: Sarango B., (2019) c) Balanza electrónica para agregados grues os Capacidad: 35 (kg) A ± 0.005 (kg) Ilustración 3. Balanza electrónica. Fuente: Sarango B., (2019) Fuente: Sarango B., (2019) Página 4 de 16 3.2. HERRAMIENTAS Tabla 2. Herramientas utilizadas en la práctica. a) Serie de tamices. Tamices para agregado fino: 3/8”, #4, #8, b) Tamizadora mecánica. Ilustración 5. Tamizadora mecánica. #16, #30, #50, #100. Tamices para agregado grueso: 1”, 3/4”, ½”, #4, #8, #16, #30, #50, #100. Ilustración 4. Serie de tamices Fuente: Sarango B., (2019) c) Llave de tamices Fuente: Sarango B., (2019) d) Cepillo metálico Ilustración 6. Llave de tamices Ilustración 7. Cepillo metálico Fuente: Sarango B., (2019) Fuente: Sarango B., (2019) e) Recipientes metálicos f) Carretilla Ilustración 8. Recipientes metálicos. Ilustración 9. Carretilla Fuente: Sarango B., (2019) Fuente: Sarango B., (2019) Página 5 de 16 g) Palas h) Cuarteador Ilustración 10. Pala Ilustración 11. Cuarteador de agregados finos Fuente: Sarango B., (2019) Fuente: Sarango B., (2019) i) Bandejas Ilustración 12. Bandeja Fuente: Sarango B., (2019) Fuente: Sarango B., (2019) 3.3. MATERIALES Tabla 3. Materiales utilizados en la práctica. a) Agregado fino – Pifo 1 b) Agregado grueso - Guayllabamba. Ilustración 13. Agregado fino – Pifo 1 Ilustración 14. Agregado grueso Guayllabamba Fuente: Sarango B., (2019) Fuente: Sarango B., (2019) Fuente: Sarango B., (2019) Página 6 de 16 4. PROCEDIMIENTO 4.1. Granulometría del agregado fino (Arena) 1) Con la ayuda de la carretilla y la pala, retirar la arena del silo correspondiente, procurando obtener una cantidad considerable, dicha muestra debe ser representativa del silo. 2) Colocar la arena uniformemente en la tolva de la cuarteadora, de lado a lado. Volver a colocar por la tolva el material recolectado de uno de los recipientes de la cuarteadora, y el material del otro recipiente devolverlo al silo, realizar esto hasta obtener en uno de los recipientes una cantidad aproximada de 500g. 3) Medir y registrar la masa inicial de la arena empelando la balanza electrónica 4) Colocar la arena en el juego de tamices y sellar. 5) Poner el juego de tamices en la tamizadora automática con la ayuda del adaptador de tamices. 6) Encender la máquina y tamizar durante 60s. 7) Apagar la máquina y retirar el juego de tamices de la tamizadora automática. 8) Con la ayuda de la llave, separar cada serie de tamiz. Conforme se vayan retirando los tamices, se debe ir midiendo las masas en la balanza electrónica de los contenidos retenidos por cada tamiz. Emplear el cepillo para retirar completamente el material de los tamices. 9) La masa total del material después del tamizado debe ser similar a la masa original de la muestra colocada sobre los tamices (𝜀 ≤ 0.3%). 4.2. Granulometría del agregado grueso(ripio) 1) Con la ayuda de la carretilla y la pala, retirar la arena del silo correspondiente, procurando obtener una cantidad considerable, dicha muestra debe ser representativa del silo. 2) Desalojar el ripio de la carretilla en el suelo y mezclar varias veces con la ayuda de la pala, luego formar una circunferencia y dividirlo en cuatro partes. Seleccionar dos porciones con caras opuestas y colocarlas en una bandeja, las dos porciones restantes devolverlas al silo. Con la ayuda de la balanza electrónica medir la masa del material de la bandeja. Repetir el procedimiento hasta obtener una masa aproximada de 5 (kg). 3) Registrar la masa de ripio antes de tamizar. 4) Colocar el ripio dentro de la tamizadora automática. 5) Encender la máquina y tamizar durante 60s. Página 7 de 16 6) Apagar la máquina y retirar el contenido retenido por cada tamiz y colocarlo en recipientes metálicas. Medir con la balanza electrónica la masa del material retenido por los tamices de tamizado automático. 7) El contenido retenido por la bandeja, volverlo a tamizar manualmente por los tamices N°4, N°8, N°16, N°30, N°50 y N°100. 8) Con la ayuda de la balanza electrónica medir la masa del contenido retenido por cada tamiza. Emplear el cepillo para retirar completamente el material de los tamices. 9) La masa total del material después del tamizado debe ser similar a la masa original de la muestra colocada sobre los tamices (𝜀 ≤ 0.3%). 5. TABLAS-DATOS-DIAGRAMAS 5.1 TABLAS Tabla 4: Datos obtenidos de granulometría para agregado FINO GRANULOMETRÍA AGREGADO FINO (ARENA) Retenido N° Tamiz 1 3/8” 0 0 0 100 100 2 4 47,09 47,09 11,65 88,35 95-100 3 8 100,18 142,27 35,18 64,82 80-100 4 16 63,52 210,79 52,13 47,87 50-85 5 30 53,98 264,77 65,48 34,52 25-60 6 50 41,05 305,82 75,63 24,37 5-30 7 100 32,25 338,07 83,61 16,39 0-10 Bandeja 66,29 404,36 100 0 8 Parcial (g) Masa Inicial: 405,05 (g) Acumulado (g) % Retenido Módulo de Finura: 3,24 % Pasa Límites especificados %error: 0,17% Fuente: Yugsi, K (2019) Página 8 de 16 Tabla 5: Datos obtenidos de granulometría para agregado GRUESO GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO (RIPIO) N° Tamiz Retenido Parcial (g) Acumulado (g) % Retenido % Pasa Límites especificados 1 1” 70 70 1,41 98,59 100 2 3/4” 515 585 11,78 88,22 90-100 3 1/2” 1760 2345 47,20 52,80 - 4 4 2135 4480 90,18 9,82 0-10 5 8 445 4925 99,13 0,87 0-5 6 16 15,80 4940,8 99,45 0,55 - 7 30 3,63 4944,43 99,52 0,48 - 8 50 0,48 4944.91 99,53 0,47 - 9 100 4,28 4949,19 99,62 0,38 - Bandeja 18,85 4968,04 100 0 - 10 Masa Inicial: 4980 (g) Módulo de Finura: 5,99 Tamaño Máximo Nominal: 3/4” %error: 0,24% Fuente: Yugsi, K (2019) Página 9 de 16 Página 10 de 16 Página 11 de 16 6. CÁLCULOS TÍPICOS 6.1.GRANULOMETRÍA AGREGADO FINO (ARENA): 6.1.1. CÁLCULOS REFERENTES A LA TABLA GRANULOMÉTRICA: • Masa retenida acumulada (g) FÓRMULA: DONDE: 𝑚𝑅𝐴 = 𝑚𝑅𝐴𝐴 + 𝑚𝑅𝑃 CÁLCULO TÍPICO: 𝑚𝑅𝐴 = (0 + 47.09)(𝑔) 𝑚𝑅𝐴 = 47,09(𝑔) • 𝒎𝑹𝑨 : masa retenida acumulada (g) 𝒎𝑹𝑨𝑨: masa retenida acumulada anterior (g) 𝒎𝑹𝑷: masa retenida parcial (g) Porcentaje retenido (%) FÓRMULA (REGLA DE TRES): %𝑅 = 𝑚𝑅𝐴 × 100 𝑚𝑇 CÁLCULO TÍPICO: %𝑅 = 47,09 × 100 404,36 DONDE: %𝑹 : porcentaje retenido (%) 𝒎𝑹𝑨 : masa retenida acumulada (g) 𝒎𝑻: masa total (g) %𝑅 = 11,65% • Porcentaje que pasa (%) FÓRMULA: %𝑃 = 100 − %𝑅 CÁLCULO TÍPICO: %𝑃 = 100 − 11,65 %𝑃 = 88,35% DONDE: %𝑷: porcentaje que pasa (%) %𝑹 : porcentaje retenido (%) Página 12 de 16 6.1.2. OTROS CÁLCULOS IMPORTANTES: • Error por pérdida de material (%) FÓRMULA: DONDE: 𝑚𝑜 − 𝑚𝑇 %𝑒= × 100 𝑚𝑜 % 𝒆: error por pérdida de material (%) CÁLCULO TÍPICO: %𝑒= 𝒎𝒐 : masa inicial (g) 405,05 − 404,36 × 100 405,05 𝒎𝑻: masa total (g) % 𝒆 = 𝟎, 𝟏𝟕% • Módulo de finura FÓRMULA: 𝑀𝐹 = ∑(%𝑅 )𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑐𝑒𝑠 100 CÁLCULO TÍPICO: 𝑀𝐹 = 11,65 + 35 ,18 + 52,13 + 65,48 + 75,63 + 83,61 100 𝑴𝑭 = 𝟑, 𝟐𝟒 DONDE: 𝑴𝑭: módulo de finura ∑(%𝑹 )𝒔𝒆𝒓𝒊𝒆 𝒅𝒆 𝒕𝒂𝒎𝒊𝒄𝒆𝒔: porcentajes retenidos de la serie de tamices 6.2.GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO (RIPIO): • Tamaño nominal máximo FÓRMULA: DONDE: 𝑇𝑁𝑀 = 𝑇𝑎 >15% 𝑻𝑵𝑴: Tamaño nominal máximo CÁLCULO TÍPICO: 𝑻𝑵𝑴 = 𝟑⁄𝟒 " 𝑻𝒂 >𝟏𝟓%: tamiz anterior al cual pasa más del 15% de material % 𝒆 = 𝟎, 𝟐𝟒% 𝑴𝑭 = 𝟓, 𝟗𝟗 Página 13 de 16 NOTA: Los cálculos correspondientes a la tabla granulométrica, error por pérdida de material y módulo de finura del agregado grueso son los mismos que los cálculos aplicados para el agregado fino, por lo tanto, no se los ha incluido. Sin embargo, se colocaron los valores correspondientes al error por pérdida de material y módulo de finura. 7. CONCLUSIONES • De acuerdo a la curva granulométrica del agregado grueso procedente de Guayllabamba se puede concluir que es un árido bien gradado, por lo tanto, es un buen material de construcción para obras que requieran el tamaño nominal máximo de ¾¨, ya que posee una buena distribución de tamaños, lo cual ayuda a la economía de la obra. • En la curva de distribución granulométrica del agregado fino procedente de Pifo se concluye que no posee una distribución óptima de tamaños, ya que la curva sale de los límites especificados y tiende a ser un agregado grueso, en este caso se puede realizar un ajuste a la curva para tener un árido bien gradado, de lo contrario, esto presentaría problemas a la construcción, en cuestión de economía. • De acuerdo a los datos obtenidos en la práctica, el módulo de finura del agregado fino de Pifo 1 y grueso Guayllabamba presentaron los valores de 3.24 y 5.99 respectivamente, este índice es útil para estimar las proporciones de los agregados finos y gruesos en las mezclas de concreto, entre mayor sea el módulo de finura, más grueso será el agregado, concluyendo de esta manera según lo indagado el agregado más óptimo es de Pifo 1, pues un módulo de finura ideal es considerado entre 2.8 y 3.4, por otra parte las arenas con módulo de finura mayor de 3.50 resultan demasiado gruesas y también se les juzga inadecuadas por que tienden a producir mezclas de concreto ásperas, segregables y proclives al sangrado. • Después de haber realizado la práctica, se pudo observar que en el agregado fino (arena) de Pifo 1 y en el agregado grueso (ripio) de Guayllabamba, el error por pérdida de masa fue de 0.17% y 0,24% respectivamente, por lo que se puede concluir que los errores obtenidos están dentro del rango admisible (e ≤ 0.3%). • Luego del análisis de la curva de distribución granulométrica, se pudo apreciar que, de acuerdo con los límites establecidos, la curva para el agregado fino de Pifo pone en evidencia que este aun siendo fino tiende a ser grueso debido a la forma que resultó la curva trazada, por otra parte, la curva correspondiente al agregado grueso de Guayllabamba da a conocer una distribución óptima de los diferentes tamaños Página 14 de 16 presentes en la masa total que pasó por la serie de tamices establecida, de esta manera se indaga que este material presenta una buena granulometría. 8. RECOMENDACIONES • Antes de realizar el ensayo se recomienda revisar cuidadosamente las especificaciones de las normas INEN correspondientes, de esta forma se obtendrán resultados estandarizados y con márgenes de error admisibles. • Cuando los agregados gruesos y finos estén en la máquina para el tamizado respectivo, verificar que el agregado grueso no caiga al piso, ya que el movimiento es algo fuerte y la masa final variará mucho con la inicial. • Verificar que los tamices entregados para el ensayo sean de la numeración que se necesita determinar la granulometría, utilizar los números de tamices más comunes con los que se realiza el ensayo, para agregado grueso y fino respectivamente. • Para el tamizado del agregado grueso es recomendable dividirlo en dos o más porciones, tamizando cada porción individualmente con el fin de no obstruir las aberturas del tamiz, obtener resultados más precisos y de forma rápida. • Al tomar la muestra del material de los silos, se recomienda tomar cantidades de • Verificar que cada uno de los tamices que se dieron para el desarrollo de la práctica varios lugares del silo, de modo que se obtenga una muestra representativa. se encuentren en buen estado, de manera que no haya ninguna alteración en el respectivo procedimiento, caso contrario, dar aviso al personal de laboratorio. 9. BIBLIOGRAFÍA Braja, M. (2015). Fundamentos de ingeniería geotécnica. Cuarta Edición. México: CENGAJE learning. Sánchez, N. L. (2013). CivilGeeks. Recuperado el 10 de noviembre de 2019 de Granulometría de suelos: https://civilgeeks.com/2013/11/25/granulometria-suelos-ingnestor-luis-sanchez/ Página 15 de 16 10. ANEXOS 10.1. Granulometría del agregado fino (Arena) Anexo N°1: Recolección de 300 a 500 Anexo N°4: Colocación de la arena en el gramos de agregado grueso. juego de tamices. Fuente: Herrera A. (2019) Fuente: Herrera A. (2019) Anexo N°2: Cuarteado del agregado fino Anexo N°5: Se procede a tamizar durante 60 segundos. para la obtención de una muestra representativa. Fuente: Herrera A. (2019) Fuente: Herrera A. (2019) Anexo N°3: Medición de la masa de Anexo N°6: Pesaje de la masa retenida de cada tamiz. agregado fino inicial. Fuente: Herrera A. (2019) Fuente: Herrera A. (2019 Página 16 de 16 10.2. Granulometría del agregado grueso(ripio) Anexo N°7: Recolectar ripio con ayuda de Anexo N°10: Colocación del Ripio en la la carretilla. tamizadora automática. Fuente: Herrera A. (2019) Anexo N°8: Cuarteado del agregado grueso para la obtención de una muestra representativa de 3 a 5 kilos. Fuente: Herrera A. (2019) Anexo N°11: Se procede a tomar el tiempo mediante un cronómetro, para tamizar durante 60 segundos. Fuente: Herrera A. (2019) Fuente: Herrera A. (2019) Anexo N°9: Medición de la masa de Anexo N°12: Pesaje de la masa retenida de cada tamiz. agregado grueso inicial. Fuente: Herrera A. (2019) Fuente: Herrera A. (2019)
