ASTM Designación: C 29 / C 29M – 97

ASTM Designación: C 29 / C 29M – 97
AASHTO T 19 / T 19M

Método de Ensayo Estándar para
Densidad Bruta (Peso Unitario) y Vacíos en los
Agregados.


1. Alcance
1.1 Este método de ensayo cubre la determinación de la densidad bulk (“peso unitario”) del agregado en una condición compactada o suelta, y calcula los vacíos entre las partículas en el agregado fino, grueso o una mezcla de ellos, basado en la misma determinación. Este método de ensayo es aplicable a agregados que no excedan las 5 pulg. (125 mm) de tamaño nominal máximo.

Nota 1 – Peso Unitario es la terminología tradicional usada para describir la propiedad determinada por este método de ensayo, el cual es peso por unidad de volumen (más correctamente masa por unidad de volumen o densidad).

1.2 Los valores declarados en unidades libras-pulgadas o unidades SI serán consideradas sepa radamente como estándar, como apropiados para una especificación con la cual este método de ensayo es usado. Una excepción es con respecto a tamaños de malla y tamaños nominales de agregado, en el cual los valores de SI son los estándar como se establece en la Especifica-ción E 11. Dentro del texto, las unidades SI son mostradas en paréntesis. Los valores declara-dos en cada sistema pueden no ser equivalencias exactas; por lo tanto cada sistema puede ser usado independientemente del otro, sin combinación de valores en ningún caso.
1.3 Este estándar no se propone dar lineamiento sobre 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 regulatorias antes de su uso.

2. Documentos Referenciados
2.1 Estándares ASTM:
C 125 Terminología Relativa a Concreto y Agregados para Concreto
C 127 Método de Ensayo para Gravedad Específica y Absorción del Agregado Grueso
C 128 Método de Ensayo para Gravedad Específica y Absorción del Agregado Fino
C 138 Método de Ensayo para Peso Unitario y Contenido de Aire (Gravimétrico) del Concreto
C 670 Practica para Preparar las Declaraciones de 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 Práctica para Muestreo de Agregados
D 123 Terminología Relativa a Textiles
E 11 Especificación para Tejidos de Alambre y Mallas para Propósitos de Ensayo
2.2 Estándar AASHTO:
T 19 / T 19M Método de Ensayo para Peso Unitario y Vacíos en los Agregados

3. Terminología
3.1 Definiciones – Las definiciones están en concordancia con Terminología C 125 a menos que se indique de otra forma.
3.1.1 densidad bulk, n—de agregado, la masa de un volumen unitario de material agregado en bruto, en el cual el volumen incluye el volumen de las particulas individuales y el volumen de los vacíos entre las partículas. Expresado en lb/pie3 (Kg./m3).
3.1.2 peso unitario, n-- peso (masa) por unidad de volumen. (Término solicitado – término preferiblemente usado densidad bulk).
3.1.2.1 Discusión –El peso es igual a la masa de un cuerpo multiplicado por la aceleración debida a la gravedad. El peso puede ser expresado en unidades absolutas (newton, libras) o en unidades gravitacionales (Kgf, lbf), por ejemplo: en la superficie de la tierra un cuerpo con una masa de 1 Kg. tiene un peso de 1 Kgf (aproximadamente 9.81 N), o un cuerpo con una masa de 1 lb tiene un peso de 1 lbf (aproximadamente 4.45 N). En vista de que el peso es igual a la masa veces la aceleración de la gravedad, el peso de un cuerpo variará con la localización donde el peso es determinado, mientras la masa del cuerpo permanezca constante. En la superficie de la tierra, la fuerza de gravedad imparte a un cuerpo que es libre de caer a una aceleración de aproximadamente 9.81 m/s2 (32.2 pie/s2).
3.2 Definición de Términos Relativos a este Estándar:
3.2.1 vacíos, n-- en volumen unitario de agregado, el espacio entre partículas en una masa de agregado no ocupada por materia mineral sólida.
3.2.1.1 Discusión—Vacíos con partículas, permeable e impermeable, no son incluidas en los vacíos determinados por este método de ensayo.

4. Significado y Uso
4.1 Este método de ensayo es frecuentemente usado para determinar los valores de la densi-dad bulk que son necesarios para uso en muchos métodos de seleccionar proporcionamientos para mezclas de concreto.
4.2 La densidad bulk también puede ser usada para determinar la relación masa/volumen para conversiones en la adquisición de conformidades. Sin embargo, las relaciones entre el grado de compactación de agregados en una unidad de estirado o apilado y ejecutado en este método de ensayo es desconocido. Además los agregados en unidades de transporte o apilado usualmente contienen humedad superficial o absorbida (la última de las cuales afecta el valor bruto) en tanto este método de ensayo determina la densidad bruta sobre una base seca.
4.3 Un procedimiento es incluido para calcular el porcentaje de vacíos entre las particulas de agregado basado en la densidad bruta determinada por este método de ensayo.

5. Aparatos
5.1 Balanza—Una balanza o bascula con una precisión de 0.1 % de la carga de ensayo y para cualquier punto dentro del rango de uso, con una graduación de al menos 0.1 lb (0.05 Kg). El rango de uso deberá ser considerado para extenderlo de la masa del medidor vaciarlo a la masa del medidor adicional a su contenido en 120 lb/pie3 (1920 Kg. /m3)
5.2 Varilla Compactadora—Una varilla compactadora redonda, acero de 5/8 pulg. (16 mm) de diámetro y de aproximadamente de 24 pulg. (600 mm) de longitud teniendo un extremo o ambos redondeados a una punta hemisférica, el diámetro del cual es 5/8 pulg. (16 mm).
5.3 Recipiente Volumétrico—Un recipiente cilíndrico metálico, preferiblemente provisto con asas. Deberá ser impermeable con la parte superior y la inferior planos y nivelados, y suficientemente rígido para mantener su forma bajo uso pesado. El recipiente deberá tener una altura igual al diámetro, pero en ningún caso la altura será menor del 80 % ni mayor del 150% del diámetro. La capacidad del recipiente estará conforme a los limites de la Tabla 1 para el tamaño del agregado a ser ensayado. El espesor del metal en el recipiente será como se describe en la Tabla 2. El borde superior será liso y plano con 0.01 pulg. (0.25 mm) y será paralelo al fondo dentro de 0.5º (Nota 2). La pared interior del depósito será una superficie continua y lisa.

Nota 2 – El borde superior es completamente plano, si un “gage” de 0.01 pulg. (0.25 mm) no puede ser insertado entre el borde y una pieza de vidrio con ¼ pulg. (6 mm) de espesor puesta sobre el depósito. El fondo y el borde superior están satisfactoriamente paralelos si las inclinaciones entre las piezas de la placa de vidrio en contacto con el borde superior y fondo no exceden el 0.87 % en ninguna dirección.

Tabla 1 Capacidad del Depósito Medidor
Tamaño Máximo Nominal del Agregado Capacidad del Depósito
Pulgadas mm Pie3 L (m3)
½ 12.5 1/10 2.8 (0.0028)
1 25.0 1/3 9.3 (0.0093)
1 ½ 37.5 ½ 14 (0.014)
3 75 1 28 (0.028)
4 100 2 ½ 70 (0.070)
5 125 3 ½ 100 (0.100)

Tabla 2 Requisitos para Depósitos Medidores
Capacidad del Depósito Medidor Espesor del Metal, mínimo
Fondo Arriba 1 ½ “ (38 mm) Pared Restante
 0.4 pie3 0.20 pulg. 0.10 pulg. 0.10 pulg.
0.4 a 1.5 pie3 incl. 0.20 pulg. 0.20 pulg. 0.12 pulg.
1.5 a 2.8 pie3 incl. 0.40 pulg. 0.25 pulg. 0.15 pulg.
2.8 a 4.0 pie3 incl. 0.50 pulg. 0.30 pulg. 0.20 pulg.
11 L 5.0 mm 2.5 mm 2.5 mm
11 a 42 L, inclusive 5.0 mm 5.0 mm 3.0 mm
42 a 80 L, incl. 10.0 mm 6.4 mm 3.8 mm
80 a 133 L, incl. 13.0 mm 7.6 mm 5.0 mm


5.3.1 Si el depósito también es usado para ensayos de densidad bulk de mezclas de concreto fresco de acuerdo con el Método de Ensayo C 138, el depósito será hecho de acero u otro metal compatible que no este sujeto de inmediato al ataque de la pasta de cemento. Materiales reactivos tales como aluminio aleado son permitidos, en donde como una consecuencia de la reacción inicial, se forma una película superficial, la cual protege al metal contra una posterior corrosión.
5.3.2 Depósitos grandes con capacidad nominal de 1 pie3 (28 L) serán hechos de acero para rigidizar, o el espesor mínimo de metal listado en la Tabla 2 deberá ser incrementado.
5.4 Pala o cucharón, Una pala o cucharón de tamaño conveniente para llenar el depósito con agregado.
5.5 Equipo de calibración—Una pieza o placa de vidrio, preferiblemente con espesor de al menos ¼ pulg (6 mm) y de al menos 1 pulg. (25 mm) más largo que el diámetro del depósito a ser calibrado. Un suministro de agua bombeada o grasa de chasis puede ser colocado en el borde del depósito para prevenir derrame o pérdida.

6. Muestreo
6.1 Obtener la muestra de acuerdo con la práctica D 75, y reducir a tamaño de ensayo de acuerdo con la Práctica C 702.



7. Muestra de Ensayo
7.1 El tamaño de la muestra deberá ser aproximadamente 125 a 200 % de la cantidad requerida para llenar el depósito medidor, y deberá ser manejado de tal manera que se evite la segregación. Seque la muestra de agregado a esencialmente masa constante, preferiblemente en un horno a 230  9º F (110  5º C).

8. Calibración del Recipiente Volumétrico
8.1 Llene el depósito medidor con agua a temperatura ambiente y cúbrase con una pieza o placa de vidrio de tal manera que se eliminen las burbujas y exceso de agua.
8.2 Determine la masa del agua en el depósito usando la balanza descrita en 5.1.
8.3 Mida la temperatura del agua y determine su densidad usando la Tabla 3, interpolando si es necesario.

Tabla 3 Densidad del Agua
Temperatura Lb / pie3 Kg. / m3
o F o C
60 15.6 62.366 999.01
65 18.3 62.336 998.54
70 21.1 62.301 997.97
73.4 23.0 62.274 997.54
75 23.9 62.261 997.32
80 26.7 62.216 996.59
85 29.4 62.166 995.83

8.4 Calcúlese el volumen, V, del depósito medidor dividiendo la masa de agua requerida para llenar el depósito medidor por su densidad. Alternativamente calcúlese el factor para el depósito medidor (1/V) dividiendo la densidad del agua por la masa requerida para llenar el recipiente medidor.

Nota 3 – Para el cálculo de la densidad bruta, el volumen del depósito medidor en unidades SI deberán ser expresados en m3, o el factor como 1/m3. Sin embargo, por conveniencia el tamaño del depósito medidor puede ser expresado en litros.

8.5 Los depósitos medidores deberán ser recalibrados al menos una vez al año o cuando haya una razón para cuestionar la precisión de la calibración.

9. Selección del Procedimiento
9.1 El procedimiento de la pala para densidad bruta suelta deberá ser usado solamente cuando sea estipulado específicamente. De otra manera, la densidad bruta compactada deberá ser determinada por el procedimiento de varillado para agregados que tienen un tamaño máximo nominal de 1 ½ pulg. (37.5 mm) o menos, o por el procedimiento de sacudimiento para agregados que tienen un tamaño máximo nominal mayor de 1 ½ pulg. (37.5 mm) y no excedan de 5 pulg. (125 mm).

10. Procedimiento de Varillado
10.1 Llene el depósito hasta un tercio de su altura y nivele la superficie con los dedos. Varille la capa de agregados con 25 golpes de la varilla, igualmente distribuidos sobre la superficie. Llene el recipiente a dos tercios y vuelva a nivelar y varillar como se hizo antes. Finalmente, llene el recipiente hasta rebalsarlo y varille de nuevo en la forma previamente mencionada. Nivele la superficie del agregado con los dedos o regla enrasadora en tal forma que ninguna pieza del agregado grueso sobresalga, balancee los huecos en la superficie por debajo del borde del recipiente.
10.2 Al varillar la primera capa, no permita que la varilla toque el fondo del recipiente. Al varillar la segunda y tercera capa, aplique bastante fuerza pero no más de la necesaria para causar que la varilla penetre en la capa previa de agregados.

Nota 4: Al varillar tamaños grandes de agregados gruesos, pueden que no sea posible penetrar la capa que se esta consolidando, especialmente con agregados angulares. La intención del procedimiento será completada si se usa mayor fuerza.

10.3 Determine la masa del recipiente mas su contenido, y la masa del recipiente solo, y registre los valores con una precisión de 0.1 lb (0.05Kg.).

11. Procedimiento de Acomodamiento por Sacudida
11.1 Llene el recipiente con tres capas aproximadamente iguales como se describe en 10.1, compactando cada capa. Coloque el recipiente sobre una base firme, como un piso de concreto y levante alternadamente los lados opuestos alrededor de 2 pulg. (50 mm), luego deje caer el recipiente de modo que golpee secamente contra el piso. Por este procedimiento, las particulas de agregado se ordenarán formando una condición densamente compactada. Compacte cada capa dejando caer 50 veces el recipiente de la manera indicada, 25 veces cada lado. Nivele la superficie del agregado con los dedos o con un enrasador de tal manera que ninguna pieza del agregado grueso se proyecte, balancee los huecos en la superficie por debajo del borde del recipiente.
11.2 Determine la masa del recipiente más su contenido y la masa del recipiente solo, y registre los valores con una precisión de 0.1 lb (0.05 Kg).

12. Procedimiento de Paleo
12.1 Llene el recipiente hasta rebasarla por medio de una pala o cuchara, descargando los agregados desde una altura que no exceda 2 pulg. (50 mm) por encima del borde del recipiente. Tenga cuidado para prevenir, tanto como sea posible, la segregación de las partículas de las cuales se compone la muestra. Nivele la superficie del agregado con los dedos o con un enrasador, de tal manera que ninguna pieza del agregado grueso se proyecte, balancee los huecos en la superficie por debajo del borde del recipiente.
12.2 Determine la masa del recipiente mas su contenido y la masa del recipiente solo y registre los valores con una precisión de 0.1 lb (0.05 Kg).


13. Cálculos
13.1 Densidad bruta—Calcule la densidad bruta para los procedimientos de varillado, acomodamiento por sacudida y paleo como sigue:

M = ( G – T ) / V (1) ó M = ( G – T ) x F (2)

Donde:
M = densidad bruta del agregado, lb/pie3 (Kg./m3)
G = masa del agregado mas recipiente, lb (Kg.)
T = masa del recipiente, lb (Kg.)
V = volumen del recipiente, pie3 (m3)

13.1.1 La densidad bruta determinada por este método de ensayo es para agregados en condición de secado al horno. Si se desea la densidad bruta en términos de condición saturada superficialmente seco (SSS) use el procedimiento exacto en este método de ensayo y entonces calcule la densidad bruta SSS usando la siguiente fórmula:

MSSS = M │1 + ( A / 100 ) │ (3)
Donde:
MSSS = densidad bruta en condición SSS, lb/ pie3 (Kg./m3)
A = % de absorción determinado de acuerdo con el Método de Ensayo C 127 o C 128

13.2 Contenido de Vacíos – Calcule el contenido de vacíos en los agregados usando la densidad bruta determinada por cualquiera de los procedimientos de varillado, acomodamiento o paleo, como sigue:

% de Vacíos = 100│( S x W ) – M │/ ( S x W ) (4)
Donde:
M = densidad bruta del agregado, lb/ pie3 (Kg./m3)
S = gravedad específica bruta (base seca) determinada de acuerdo con el Método de Ensayo C 127 ó C 128
W = densidad del agua, 62.3 lb/pie3 (998 Kg./m3)

14. Reporte
14.1 Reporte el resultado de la densidad bruta con una precisión de 1 lb/pie3 (10Kg./m3) así:
14.1.1 Densidad bruta por varillado
14.1.2 Densidad bruta por acomodamiento
14.1.3 Densidad bruta suelta
14.2 Reporte los resultados para contenido de vacíos con una precisión de 1 % como sigue:
14.2.1 Vacíos en agregado compactado por varillado, %
14.2.2 Vacíos en agregado compactado por acomodamiento, %
14.2.3 Vacíos en agregado suelto, %

15. Precisión y Tendencia
15.1 Las siguientes estimaciones de precisión para este método de prueba se basan en los resultados del Programa de Referencia de Muestras (AMRL) del laboratorio de Referencia de Materiales de AASHTO usando el Método T 19 / T 19 M. No hay diferencias significativas entre ambos métodos. Los datos se basan en el análisis de más de 100 pares de resultados de pruebas procedentes de 40 a 100 laboratorios.
15.2 Agregado Grueso (densidad bruta):
15.2.1 Precisión con un solo operador – La desviación estándar de un solo operador ha sido encontrada a ser 0.88 lb/pie3 (14 Kg./m3) (1s). Por lo tanto, los resultados de dos pruebas llevadas a cabo de manera adecuada por el mismo operador no difieren en más de 2.5 lb/pie3 (40 Kg./m3) (d2s).
15.2.2 Precisión de Multilaboratorios – La desviación estándar multilaboratorios ha sido encontrada a ser 1.87 lb/pie3 (30 Kg./m3) (1s). Por lo tanto, los resultados de dos pruebas llevadas a cabo de manera adecuada por dos distintos laboratorios sobre materiales similares no pueden diferir en más de 5.3 lb/pie3 (85 Kg./m3) (d2s).
15.2.3 Estos números representan respectivamente los límites (1s) y (d2s) tal como se describen en la Práctica C 670. Las estimaciones acerca de la precisión se obtuvieron a partir del análisis de los datos de la muestra de referencia del AMLR para densidad bruta mediante varillado de agregados de peso normal con un tamaño nominal máximo de 1 pulg. (25.0 mm) y usando un recipiente de ½ pie3 (14 L).

15.3 Agregados Finos (densidad bruta):
15.3.1 Precisión con un solo operador – La desviación estándar de un solo operador es de 0.88 lb/pie3 (14 Kg./m3) (1s). Por lo tanto, los resultados de dos pruebas llevadas a cabo de manera adecuada por el mismo operador no difieren en más de 2.5 lb/pie3 (40 Kg./m3) (d2s).
15.3.2 Precisión de Multilaboratorios – La desviación estándar multilaboratorios debe ser de 2.76 lb/pie3 (44 Kg./m3) (1s). Por lo tanto, los resultados de dos pruebas llevadas a cabo de manera adecuada por dos distintos laboratorios sobre materiales similares no pueden diferir en más de 7.8 lb/pie3 (125 Kg./m3) (d2s).
15.3.3 Estos números representan respectivamente los límites (1s) y (d2s) tal como se describen en la Práctica C 670. Las estimaciones acerca de la precisión se obtuvieron a partir del análisis de los datos de la muestra de referencia del AMLR para densidad bruta mediante varillado de agregados de peso normal con un tamaño nominal máximo de 1 pulg. (25.0 mm) y usando un recipiente de 1/10 pie3 (2.8 L).
15.4 No hay datos de precisión referente al contenido de vacíos. Sin embargo, ya que el contenido de vacíos en los agregados se calcula a partir de la densidad bruta y de la gravedad específica bruta, la precisión del contenido de vacíos refleja la precisión de la medición de estos parámetros que se dan en los puntos 15.2 y 15.3 de este método de prueba y en los Métodos de Ensayo C 127 y C 128.
15.5 Tendencia—El procedimiento en este método de ensayo para medir la densidad bruta y contenido de vacíos no tiene tendencia debido a que los valores para la densidad bruta y contenido de vacíos solo pueden definirse en términos de un método de prueba.

16. Palabras Clave
16.1 agregados, densidad bruta; Agregado grueso; densidad; agregado fino; peso unitario; vacíos en los agregados.


Referencia: Annual Book of ASTM Standards, 2000
Volume 04.02 Concrete and Aggregates