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Importancia
La densidad de las partículas de árido (no incluye los vacíos entre partículas), se determina por la multiplicación de la densidad relativa de los áridos por la densidad del agua. La mayoría de áridos naturales presentan una densidad entre 2400 y 2900 kg/m3.
La densidad relativa de un árido es la relación entre su masa y la masa de agua con el mismo volumen absoluto. Además, es la característica que se usa para calcular el volumen ocupado por el árido en diversas mezclas como concreto de cemento portland, concreto bituminoso y otras que se basen en el método del volumen absoluto.
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La densidad relativa se puede determinar en la condición: seca al horno (SH) que se utiliza para los cálculos cuando el árido esta seco; ó en la condición saturada superficialmente seca (SSS) si el árido está húmedo, es decir si ha logrado la absorción.
Los valores de absorción se usan para calcular el cambio en la masa de un árido, que inicialmente parte de una condición seca y que entra en contacto con el agua el tiempo suficiente para satisfacer su potencial de absorción (debido al agua absorbida por los poros existentes dentro de las partículas del árido).
La norma ASTM C 127 cubre la determinación de la densidad (el volumen no incluye el espacio entre partículas), densidad relativa y absorción en el árido grueso.
Este método determina la densidad o la porción esencialmente sólida de las partículas de árido. Se diferencia con el método ASTM C 29 que determina la masa volumétrica de los áridos, por que este incluye en el volumen, el espacio entre las partículas.
El método de ensayo ASTM C 127 no deberá utilizarse con áridos de peso ligero.
Balanza: Que permita determinar la masa con una sensibilidad del 0.05% de la masa de la muestra, ó 0.5 gr, la que sea mayor.Deberá estar equipada con un dispositivo que permita la suspensión de la muestra en el agua para determinar su peso.
Canastilla de alambre: Elaborada con malla de alambre No. 6 (3.35mm) o más fina, con una capacidad de 4 L a 7 L para áridos con un TMN de 37.5mm (1 1/2 pulgadas) o menores. Para áridos mayores se puede requerir una canasta más grande.
Tanque de agua: Hermético, dentro del cual se coloca la muestra mientras se suspende bajo la balanza.
Equipo:
Tamices: Tamiz No. 4 (4.75mm).
Horno: De tamaño apropiado y capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 ± 5°C.
Muestra:
La muestra se obtendrá de acuerdo con la norma ASTM D75 y será reducida a tamaño de prueba aplicando la norma ASTM C702. Todo el material que pase el tamiz No. 4 (4.75mm) debe rechazarse mediante tamizado en seco. La muestra retenida deberá lavarse para retirar el polvo y otros recubrimientos de la superficie.
Si el árido grueso contiene una cantidad importante de material más fino que el tamiz 4.75mm (como áridos de tamaño No. 8 y 9 en la clasificación ASTM D448), deberá usarse un tamiz de 2.36mm (No. 8) en lugar del tamiz de 4.75mm.
TAMAÑO MÁXIMO NOMINALmm (pulg.)
MASA MÍNIMAMUESTRA DE
PRUEBA kg (lb)
12,5 (1/2) o menores 2 (4,4)
19,0 (3/4) 3 (6,6)25,0 (1) 4 (8,8)
37,5 (1 ½) 5 (11)50 (2) 8 (18)
63 (2 ½) 12 (26)75 (3) 18 (40)
90 (3 ½) 25 (55)100 (4) 40 (88)125 (5) 75 (165)
TABLA 1. MASA MINIMA DE LA MUESTRA DE PRUEBA.
Procedimiento:
1. Secar la muestra de prueba en el horno hasta masa constante a una temperatura de 110±5°C.
2. Enfrié la muestra en un cuarto ventilado a temperatura ambiente por un lapso de 1 a 3 horas para muestras de tamaño 37,5mm (1 ½ pulgada) o más tiempo para tamaños mayores hasta que el árido presente una temperatura cómoda para manipular (aproximadamente 50°C).
3. Seguidamente sumerja el árido en agua a temperatura ambiente por un lapso de 24 ± 4 horas. MUESTRA SUMERGIDA EN AGUA.
MUESTRA ENFRIADA AL AMBIENTE
4. Cuando los valores de absorción y densidad relativa serán usados para el proporcionamiento de mezclas de concreto se expresaran en función de su condición de humedad natural. El secado inicial es opcional y si la superficie de las partículas conserva su humedad superficial hasta el momento de la prueba, la inmersión en agua también es optativa.
5. Retire la muestra de ensayo del agua y remueva la película visible de agua con una tela absorbente.
6. Determine la masa de la muestra en el aire, en su condición SSS.
REMOCIÓN DE LA PELICULA VISIBLE DE AGUA
MUESTRA EN CONDICIÓN SSS
7. Colocar la muestra en la canastilla y determinar la masa aparente en agua a 23 ± 2°C en estado SSS. Remueva las partículas en el agua para que se elimine todo el aire atrapado.
8. Secar la muestra de ensayo en el horno hasta masa constante, a una temperatura de 110 ± 5°C. Luego deje enfriar a temperatura ambiente por un lapso de 1 a 3 horas o hasta que el árido presente una temperatura cómoda para manipularlo y determine la masa.
DETERMINACIÓN DE LA MASA DE LA MUESTRA EN AGUA.
COLOCACIÓN DE LA MUESTRA EN LA CANASTILLA
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Cálculos matemáticos:Todas las masa determinadas en el procedimiento anterior se deben registrar con una precisión de 0,5 gr. ó 0,05% de la masa de la muestra.
𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅𝒓𝒆𝒍𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 (𝒔𝒆𝒄𝒂𝒂𝒍𝒉𝒐𝒓𝒏𝒐)=𝑨
𝑩−𝑪
𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒓𝒆𝒍𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 (𝑺𝑺𝑺)=𝑩
𝑩−𝑪
𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒓𝒆𝒍𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆=𝑨
𝑨−𝑪
A = masa de la muestra seca al horno, gr.B = masa de la muestra en condición saturado superficialmente seco, gr.C = masa aparente de la muestra (sumergida en agua), gr.
𝑨𝒃𝒔𝒐𝒓𝒄𝒊 ó𝒏%=[𝑩−𝑨𝑨 ]×𝟏𝟎𝟎
Para calcular la densidad de los áridos, se multiplica la densidad relativa por la densidad del agua a 23°C que es 997,5 kg/m3.
La absorción se determina con la siguiente expresión:
Reporte:
• Reportar los resultados de densidad con una aproximación de 10 kg/m3.
• La densidad relativa se debe reportar con una aproximación de 0.01 y se indicara la condición del árido tal como fue determinada (SH, SSS, o aparente).
• Determine el porcentaje de absorción con una aproximación del 0.1%.
Seco al horno (SH): los áridos secados al horno no contienen agua absorbida ni tampoco agua libre. Esta condición se obtiene secando el árido al horno hasta conseguir una masa constante.Saturado superficialmente seco (SSS): son aquellos cuyos poros de cada partícula de árido están llenos de agua, pero no hay excesos de agua en la superficie de las partículas.
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Fuentes de Consulta.• ASTM C 172-04, Standard Test Method for Density,
Relative Density (Specific Gravity), and Absorption of Coarse Aggregate.• Valarezo M., Román J., Técnico en Ensayos de
Agregados-Nivel I, Editorial UTPL, 2009.• NTE INEN 857:2010 Áridos. Determinación de la
Densidad, Densidad Relativa (Gravedad Especifica) y Absorción del Árido Grueso.• Kosmatka, S., et. al., Diseño y Control de Mezclas de
Concreto, Portland Cement Association, 2004.
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