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ASTM Designación C 127 – 01

ASTM Designación C 127 – 01


Método de Ensayo Estándar para
Densidad, Densidad Relativa (Gravedad Especifica),
y Absorción del Agregado Grueso


1. Alcance
1.1 Este método de ensayo cubre la determinación de la densidad promedio de una cantidad de particulas de agregado grueso (no incluyendo el volumen de vacíos entre las partículas), la densidad relativa (gravedad especifica), y la absorción del agregado grueso. Dependiendo del procedimiento usado, la densidad (Kg./m3, lb/pie3) es expresado como secado al horno (SH), saturado superficialmente seco (SSS), o como densidad aparente. De igual forma, la densidad relativa (gravedad específica) una cantidad sin dimensiones, es expresada como SH, SSS, o como densidad relativa aparente (gravedad especifica aparente). La densidad SH y densidad relativa son determinadas después de secar el agregado. La densidad SSS, densidad relativa SSS, y absorción son determinadas después de saturar el agregado en agua para una duración prescrita.
1.2 Este método de ensayo es usado para determinar la densidad de la porción esencialmente sólida de un numero grande de particulas de agregados y proporciona un valor promedio representativo de la muestra. Distinción es hecha entre la densidad de las particulas de agregado como determinada por este método de ensayo, y la densidad bruta de agregados determinada por el Método de Ensayo C 29/ C 29*M, los cuales incluyen el volumen de vacíos entre las particulas de agregados.
1.3 Este método de ensayo no pretende ser usado con agregados de peso ligero.
1.4 Los valores declarados en unidades SI serán considerados como los estándar para dirigir el ensayo. Los resultados del ensayo para densidad serán reportados en unidades SI o lb-pulg., como apropiados para el uso de los mismos.
1.5 El texto de este método de ensayo referencia notas y pie de notas las cuales proporcionan un material explicatorio. Estas notas y pie de notas (excluyendo aquellas en tablas y figuras) no serán considerados como requerimientos de este método de ensayo.
1.6 Este estándar no pretende cubrir todos los problemas de seguridad, si hay alguno, asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer la seguridad apropiada y practicas saludables y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras antes de su uso.

2. Documentos Referenciados
2.1 Estándares ASTM:
C 29/C 29M Método de Ensayo para Densidad Bulk (Peso Unitario) y Vacíos en los Agregados.
C 125 Terminología Relativa a Concreto y Agregados para Concreto.
C 128 Método de Ensayo para Densidad, Densidad Relativa (Gravedad Específica), y Absorción del Agregado Fino.
C 136 Método de Ensayo para Análisis por Malla de Agregados Gruesos y Finos.
C 566 Método de Ensayo para Contenido de Humedad Total del Agregado por Secado.
C 670 Practica para Preparación de las Declaraciones Precisión y Tendencia para Métodos de Ensayo en Materiales de Construcción.
C 702 Practica para reducción de Muestras de Agregado a Tamaños de Ensayo.
D 75 Practica para Muestreo de Agregados
D 448 Clasificación para tamaños de Agregados en construcción de puentes y Carreteras.
E 11 Especificación para Tejidos de Alambre y Mallas para Propósitos de Ensayo
2.2 Estándares AASHTO:
AASHTO T 85 Gravedad específica y Absorción del Agregado Grueso.

3. Terminología
3.1 Definiciones:
3.1.1 absorción, n—el incremento en la masa del agregado debido a penetración de agua en los poros de las partículas durante un período de tiempo prescrito, pero no incluye el agua adherida a la superficie de las partículas, expresado como un porcentaje de la masa seca.
3.1.2 secado al horno (SH), adj. – relativo a las partículas de agregado, la condición en la cual el agregado ha sido secado por calentamiento en un horno a 110  5º C por tiempo suficiente para alcanzar una masa constante.
3.1.3 saturado superficie seca (SSS), adj. – relativo a las partículas de agregado, la condición en la cual los poros permeables de las partículas de agregado son llenados con agua llevada a cabo por sumergido en agua por un periodo de tiempo prescrito, pero sin agua libre en la superficie de las partículas.
3.1.4 densidad, n – la masa por unidad de volumen de un material, expresado como Kg./m3 o lb/ pie3.
3.1.4.1 densidad (SH), n – la masa del agregado secado al horno por unidad de volumen de particulas de agregado, incluyendo el volumen de poros permeables e impermeables dentro de las particulas, pero no incluyen los vacíos entre las partículas.
3.1.4.2 densidad (SSS), n – la masa del agregado saturado superficialmente seco por unidad de volumen de partículas de agregado, incluyendo el volumen de poros impermeables y agua llenando los vacíos en las partículas, pero no incluye los poros entre las partículas.
3.1.4.3 densidad aparente, n – la masa por unidad de volumen de la porción impermeable de las partículas de agregado.
3.1.5 densidad relativa (gravedad específica), n – la relación de la densidad de un material a la densidad de agua destilada a una temperatura determinada; los valores son adimencionales.
3.1.5.1 densidad relativa (gravedad específica) (SH), n – la relación de la densidad (SH) del agregado a la densidad de agua destilada a una determinada temperatura.
3.1.5.2 densidad relativa (gravedad especifica) (SSS), n – la relación de la densidad (SSS) del agregado a la densidad de agua destilada a una determinada temperatura.
3.1.5.3 densidad relativa aparente (gravedad específica aparente), n – la relación de la densidad aparente del agregado a la densidad del agua destilada a una determi-nada temperatura.
3.1.6 Para definición de otros términos relativos a agregados, ver terminología C 125


4. Resumen del Método de Ensayo
4.1 Una muestra de agregado es inmersa en agua por 24  4 h para esencialmente llenar los poros. Entonces es removida del agua, y el agua secada de la superficie de las partículas y la masa determinada. Subsecuentemente, el volumen de la muestra es determinado por el método de desplazamiento de agua. Finalmente, la muestra es secada al horno y determinada la masa. Usando entonces los valores de masa obtenidos y las formulas en este método de ensayo, es posible calcular la densidad, densidad relativa (gravedad especifica), y absorción.

5. Significado y Uso
5.1 La densidad relativa (gravedad especifica) es la característica generalmente usada para calculo del volumen ocupado por el agregado en varias mezclas conte-niendo agregados, incluyendo concreto de cemento portland, concreto bituminoso y otras mezclas que son proporcionadas o analizadas con base a un volumen absoluto. La densidad relativa (gravedad específica) es también usada en el calculo de vacíos en los agregados en el Método de Ensayo C 29/C 29M. La densidad relativa (gravedad especifica) (SSS) es usada si el agregado esta húmedo, esto es, si su absorción ha sido satisfecha. A la inversa, la densidad relativa (gravedad específica) (SH) es usada para cálculos cuando el agregado esta seco o se asume estar seco.
5.2 La densidad aparente y densidad relativa aparente (gravedad especifica aparente) pertenece al material sólido de partículas constituyentes no incluyendo el espacio de poros con las partículas que es accesible al agua.
5.3 Los valores de absorción son usados para calcular el cambio en la masa de un agregado debido al agua absorbida en los espacios de poro con las partículas constituyentes, comparado con la condición seca, cuando es considerado que el agregado ha estado en contacto con agua por un periodo suficiente para poder satisfacer la absorción potencial. La norma para la determinación de la absorción en el laboratorio es obtenida después de sumergir el agregado seco por un período de tiempo prescrito. Los agregados explotados por debajo del nivel de agua común-mente tienen un contenido de humedad mayor que la absorción determinada por este método de ensayo, si es usada sin oportunidad de secar antes de su uso.
A la inversa, algunos agregados los cuales no han sido mantenidos continuamente en una condición húmeda hasta ser usados, probablemente pueden contener una cantidad de humedad absorbida menor que la condición de inmersión durante 24 horas. Para un agregado que ha estado en contacto con agua y que tiene humedad libre en la superficie de las partículas, el porcentaje de humedad libre es determinado deduciendo la absorción del contenido de humedad total determinado por el Método de Ensayo C 566.
5.4 Los procedimientos generales descritos en este método de ensayo son convenientes para determinar la absorción de agregados que tienen condición diferente de 24 h de saturación, tales como agua hervida o saturación de vacíos. Los valores obtenidos para absorción por otros métodos de ensayo serán diferentes de los valores obtenidos por la saturación prescrita, como será la densidad relativa (gravedad especifica) (SSS).
5.5 Los poros en agregados de peso ligero no están necesariamente llenos de agua después de la inmersión por 24 h. En efecto, la absorción potencial para muchos de tales agregados no es satisfecha después de algunos días de inmersión en agua. Por lo tanto este método de ensayo no esta destinado para usarse con agregado de peso ligero.

6. Aparatos
6.1 Balanza – Un dispositivo para determinar la masa que sea sensitivo, legible, y preciso a 0.05 % de la masa de la muestra en algún punto del rango usado para este ensayo, o 0.5 g, el que sea mayor. La balanza estará equipada con aparatos adecu-ados para suspender la muestra contenida en agua desde el centro de la plataforma o pan de la balanza.
6.2 Contenedor de Muestra – Una cesta de alambre de 3.35 mm (No. 6) o malla fina, o una canastilla de ancho y altura iguales, con una capacidad de 4 a 7 litros para alojar un tamaño nominal máximo de agregado de 37.5 mm (1 ½ pulg.) o menor y una canastilla más grande según sea necesario para ensayar agregados de tamaño máximo mayores. La canastilla será construida de tal forma que se evite atrapar aire cuando sea sumergida.
6.3 Tanque de agua – Un tanque de agua en el cual la canastilla es colocada suspen dida debajo de la balanza.
6.4 Mallas – Una malla de 4.75 mm (No. 4) u otro tamaño como se necesite (ver 7.2 – 7.4), conforme a la Especificación E 11.

7. Muestreo
7.1 Muestree el agregado de acuerdo con la Práctica D 75.
7.2 Mezcle completamente la muestra de agregado y redúzcalo a la cantidad aproximada necesaria usando los procedimientos aplicables de la Práctica C 702. Rechace todo el material que pasa la malla de 4.75 mm (No. 4) por tamizado en seco y lavando completamente para remover el polvo y otros recubrimientos de la superficie. Si el agregado grueso contiene una cantidad sustancial de material más fino que la malla de 4.75 mm (tal como para agregados de Tamaño No. 8 y 9 en la Clasificación D 448), use la malla de 2.36 mm (No. 8) en lugar de la malla de 4.75 mm. Alternativamente, separe el material más fino que la malla de 4.75 mm y ensaye el material fino de acuerdo con el Método de Ensayo C 128

Nota 1 – Si los agregados menores de 4.75 mm (No. 4) son usados en la muestra, verifique para asegurar que el tamaño de las aberturas en el contenedor de la muestra, es menor que el agregado de tamaño mínimo.

7.3 La masa mínima de la muestra de ensayo a ser usada esta dada a continuación. Es permitido ensayar el agregado grueso en algunas fracciones de tamaño. Si la muestra contiene más del 15 % retenido en la malla de 37.5 mm (1 ½ pulg), ensaye el material mas grande que 37.5 mm en una o más fracciones de tamaño separadamente del menor tamaño de fracción. Cuando un agregado es ensayado en fracciones de tamaños separados, la masa mínima de la muestra de ensayo para cada fracción deberá ser la diferencia entre la masa prescritas para el tamaño máximo y mínimo de la fracción.

7.4 Si la muestra es ensayada en dos o más tamaños de fracción, determine la graduación de la muestra de acuerdo con el Método de Ensayo C 136, incluyendo las mallas usadas para separar el tamaño de la fracción para la determinación en este método. En el cálculo de porcentaje de material de cada tamaño de fracción, ignore la cantidad de material más fino que la malla de 4.75 mm (No. 4) (ó malla de 2.36 mm (No. 8) cuando esta malla es usada de acuerdo con 7.2.

Nota 2 – Cuando ensaye agregado grueso de tamaño máximo nominal grande se requerirán muestras de ensayo grandes, esto puede ser más conveniente para ejecutar el ensayo en dos o más submuestras, y los valores obtenidos por cálculos combinados descritos en la Sección 9.


8. Procedimiento
8.1 Seque la muestra de ensayo a masa constante a una temperatura de 110  5º C, enfriar al aire a temperatura del cuarto por 1 a 3 horas para muestras de ensayo de 37.5 mm (1 ½ pulg.) de tamaño máximo nominal, o más tiempo para tamaños mayores hasta que el agregado se haya enfriado a una temperatura que sea manejable (aproximadamente 50º C). Posteriormente sumerja el agregado en agua a la temperatura del cuarto por un periodo de 24  4 h.
8.2 Donde los valores de la absorción y la densidad relativa (gravedad especifica) son usados en proporcionar mezclas de concreto en la cual los agregados se encuentran en su condición de humedad natural, el requisito de 8.1 para secado inicial es opcional y si la superficie de las particulas en la muestra se ha conservado continuamente húmedas antes de ser ensayadas, el requisito en 8.1 para 24  4 h de saturación es también opcional.

Nota 3 – Valores para absorción y densidad relativa (gravedad especifica) (SSS) puede ser significativamente mayor para agregados no secados al horno antes de la inmersión que para los mismos agregados tratados de acuerdo con 8.1. Esto es especialmente cierto para particulas mayores de 75 mm puesto que el agua no es capaz de penetrar los poros hasta el centro de la partícula en el prescrito período de inmersión.

8.3 Remueva la muestra de ensayo del agua y enróllela en un paño o franela absorbente hasta que toda la película visible de agua sea removida. Seque las particulas grandes individualmente. Una corriente de aire es permitida para ayudar en la operación de secado. Tenga cuidado para evitar la evaporación de agua de los poros del agregado durante la operación de secado superficial. Determine la masa de la muestra de ensayo en la condición saturado superficialmente seco. Registre esta y las subsecuentes masas con una precisión de 0.5 g o 0.05 % de la masa de la muestra, la que sea mayor.
8.4 Después de determinar la masa al aire, inmediatamente coloque la muestra de ensayo saturada superficialmente seca en el contenedor de muestra y determine su masa aparente en agua a 23  2.0o C. Tenga cuidado de eliminar todo el aire atrapado antes de pesar, agitando el recipiente mientras es sumergido.

Nota 4 – La diferencia entre la masa al aire y la masa cuando la muestra es sumergida en agua igual a la masa de agua desplazada por la muestra.
Nota 5 – El contenedor puede ser inmerso a una profundidad suficiente para cubrirlo y la muestra de ensayo, determinando la masa aparente en agua. El alambre del cual se suspende el contenedor debe ser del tamaño más pequeño posible para minimizar cualquier efecto posible de una longitud de inmersión variable.

8.5 Seque la muestra de ensayo a masa constante a una temperatura de 110  5º C, enfriar al aire a la temperatura del cuarto durante 1 a 3 h, o hasta que el agregado haya enfriado a una temperatura que es confortable de manejar (aproximadamente 50º C), y determine la masa.

9. Cálculos
9.1 Densidad Relativa (Gravedad Especifica):
9.1.1 Densidad Relativa (Gravedad Especifica) (SH)—Calcule la densidad relativa (gravedad especifica) en la base de agregado secada al horno como sigue:

Densidad Relativa (gravedad especifica) (SH) = A / (B – C) (1)
Donde:
A = masa al aire de la muestra seca al horno, g
B = masa al aire de la muestra saturada superficialmente seca, g
C = masa aparente de la muestra saturada en agua, g

9.1.2 Densidad Relativa (Gravedad Especifica) (SSS) – calcule la densidad relativa (gravedad especifica) en la base de agregado saturado superficialmente seco, así:

Densidad Relativa (gravedad especifica) (SSS) = B / (B – C) (2)

9.1.3 Densidad Relativa Aparente (Gravedad Especifica Aparente) – Calcule la densidad relativa aparente (gravedad especifica aparente) como sigue.

Densidad Relativa Aparente (gravedad especifica aparente) = A / (A – C) (3)

9.2 Densidad:
9.2.1 Densidad (SH) – Calcule la densidad en la base de agregado secado al horno

Densidad (SH), Kg./m3 , = 997.5 A / (B – C) (4)

Densidad (SH), Lb/pie3, = 62.27 A/ (B – C) (5)

Nota 6 – Los valores constantes usados en los cálculos en 9.2.1 – 9.2.3 (997.5 Kg/m3 y 62.27 lb/pie3) es la densidad del agua a 23º C.

9.2.2 Densidad (SSS) – Calcule la densidad en la base de agregado saturado superficialmente seco como sigue:

Densidad (SSS), Kg./m3, = 997.5 B/ (B – C) (6)

Densidad (SSS), lb/pie3 , = 62.27 B/ (B – C) (7)

9.2.3 Densidad Aparente – Calcule la densidad aparente como sigue:

Densidad aparente, Kg./m3 = 997.5 A / (A – C) (8)

Densidad aparente, lb/pie3 = 62.27 A / (A – C) (9)

9.3 Valores promedio de densidad y densidad relativa (Gravedad especifica)—Cuando la muestra es ensayada en fracciones separadas, calcule el valor promedio para densidad o densidad relativa (gravedad especifica) del tamaño de la fracción calculada de acuerdo con 9.1 o 9.2 usando la siguiente ecuación:
1
G = ----------------------------------------
P1 + P2 + Pn
100G1 100G2 100Gn

Donde:
G = densidad promedio o densidad relativa (gravedad especifica). Todas las formas de expresión de densidad o densidad relativa (gravedad especifica) pueden ser promediadas en esta forma.
G1, G2 … Gn = promedio de densidad o densidad relativa (gravedad especifica) valores para cada fracción dependiendo del tipo de densidad o densidad relativa (gravedad especifica) siendo promediada.
P1 P2 …Pn = porcentajes de masa de cada fracción presente en la muestra original (no incluye materiales finos – ver 7.4)

9.4 Absorción -- calcule el porcentaje de absorción como sigue:

Absorción, % = (B – A )/ A x 100 (11)

Nota 7 -- Algunas autoridades recomiendan usar la densidad del agua a 4º C (1000 Kg/m3 o 1.000 Mg/m3 o 62.43 lb/pie3 para ser mas precisos.

9.5 Valor de Absorción promedio – cuando la muestra es ensayada en fracciones separadas por tamaño, el valor promedio de absorción es el valor promedio de las absorciones calculadas según 9.4, ponderados en la proporción de los porcentajes de masa de cada fracción presente en la muestra original (no incluye material fino – ver 7.4) como sigue:

A = (P1 A1 /100) + (P2 A2 /100) + …. (Pn An /100) (12)

Donde:
A = absorción promedia, %
A1 A2 An = porcentajes de absorción para cada fracción por tamaño
P1 P2 Pn = porcentaje en masa de cada fracción por tamaño presente en la muestra original

10. Reporte
10.1 Reporte los resultados de densidad con precisión de 10 Kg/m3 o 0.5 lb/pie3, densidad relativa (gravedad especifica) resultados al más cercano 0.01 e indicar la base para la densidad o densidad relativa (gravedad especifica) como (SH), (SSS), o aparente.
10.2 Reporte los resultados de la absorción al cercano 0.1 %
10.3 Si los valores de densidad, densidad relativa (gravedad especifica) y absorción fueron determinados sin secar previamente el agregado, como se permite en 8.2, anote tal acción en el informe.

11. Precisión y Tendencia
11.1 Las estimaciones en la precisión de este método de prueba listados en la Tabla 1 están basadas en resultados de la AASHTO Programa de Muestras de Referencia en el Laboratorio de Materiales de Referencia, con ensayos conducidos por este método y AASHTO Método T 85. La diferencia significativa entre los métodos es que el Método c 127 requiere un periodo de saturación de 24  4 h, y el método de prueba T 85 requiere un periodo de saturación de 15 h mínimo. Se ha encontrado que estas diferencias tienen un efecto insignificante en los índices de precisión. La información esta basada en el análisis de mas de 100 resultados de 40 a 100 laboratorios. La precisión estimada para densidad fue calculada de valores determinados para densidad relativa (gravedad especifica), usando la densidad del agua a 23o C para la conversión.
11.2 Tendencia – Como no hay material de referencia aceptado para determinar la tendencia por el procedimiento en este método de ensayo, ninguna declaración de tendencia es hecha.

12. Palabras Clave
12.1 absorción; agregado; densidad aparente; densidad relativa aparente; agregado grueso; densidad; densidad relativa; gravedad especifica.


Referencia: Annual Book of ASTM Standards, 2003
Volume 04.02 Concrete and Aggregates.