Rocas 226m1v
This document was ed by and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this report form. Report 3i3n4
Overview 26281t
& View Rocas as PDF for free.
More details 6y5l6z
- Words: 4,750
- Pages: 36
PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DE LAS RO
CRUZADO GONZALES, OMAR. GUZMAN MARTINEZ, ALDO. RODRIGUEZ CHICO, HUGO EMMANUEL. ROMERO CASTILLO, EDGAR SEGUNDO. SANCHEZ PEREZ, GERMAN.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESION Y DETERMINACION DE LA ABSORCION EN ROCAS.
I. RESUMEN: En el presente informe se describe los procedimientos en cuanto a la determinación de la absorción, densidad aparente, peso volumétrico, la resistencia a la compresión de las rocas y otras propiedades que veremos en el desarrollo de este informe; las probetas se consiguieron aproximadamente en el kilómetro siete y medio de la carretera Cajamarca-Bambamarca (Huambocancha baja) y en su mayoría fueron extraídas superficialmente de un río para luego ser talladas por un maestro de obra. Se trabajo con cuatro probetas labradas en forma cubica de dimensiones 10x10x10 cm aproximadamente, la primera de pizarra, la segunda y tercera de traquita ; y la última de marmolina. Una vez preparadas las probetas, se determinaron las dimensiones reales de cada roca para determinar su volumen en forma exacta para lo cual usamos un escalímetro, seguidamente se pesó la muestra en su estado natural con la ayuda de la balanza electrónica; utilizando estos datos procedimos a calcular la densidad aparente, densidad absoluta, peso específico, para luego hacer la prueba de resistencia a la compresión en la respectiva maquina con dos de las muestras. Luego dejamos por 24 horas una muestra de traquita la cual la pesamos y obtuvimos el peso de la muestra saturada, después de esto también hicimos el ensayo de resistencia a la compresión con esta muestra saturada. Seguidamente llevamos la muestra al horno durante 24 horas a 105
c
0
aprox.
y
obtuvimos
el
peso
de
la
muestra
saturada
superficialmente seca la cual nos servirá para obtener la absorción de dicha roca. Finalmente con la segunda muestra de traquita volvimos a hacer el ensayo de resistencia a la compresión para obtener el coeficiente de compresión indicado por el ingeniero Lezama. Es conveniente decir que estas muestras es también serán utilizadas para determinar las propiedades así como coeficientes estudiados en clase.
2
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
II. INTRODUCCIÓN: Es muy importante conocer la roca y sus propiedades físicas y mecánicas, ya que si se conocieran éstas propiedades se podrían hacer un mejor uso de estas como por ejemplo la construcción de una casa hecha íntegramente de piedra aprovechando su alta resistencia a la compresión así como sus otras propiedades.( como lo hacían nuestros antepasados). Así como también es imprescindible tener los conceptos claros de densidad aparente, absoluta, peso volumétrico, peso de masa, etc También la prueba de resistencia a la compresión en cualquiera de sus instancias es un parámetro importante ya que nos determina el grado de resistencia que pueda soportar el material antes de su rotura o punto de falla; que puede ser un parámetro muy importante para la elaboración de hormigón de acuerdo a un uso específico o requerido.
III.OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL -
Determinar las propiedades físicas y roca.
mecánicas de la
OBJETIVOS ESPECÍFICOS -
3
Determinar la resistencia a la compresión y grado de absorción de algunas rocas. Determinar la diferencia existente entre una densidad absoluta, una aparente así como también conocer algunas propiedades de algunas rocas como la masa volumétrica, porosidad abierta, porosidad cerrada, higroscopia, etc. Familiarizarnos con los equipos e instrumentos del laboratorio.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION IV. ALCANCES: El presente trabajo tiene como fin llegar a todos los estudiantes de ingeniería en general que tengan alguna relación con la construcción a base de roca, y así poder observar sus propiedades físicas y mecánicas para darle una utilización adecuada.
V. JUSTIFICACIÓN: Este informe servirá como fuente de información o consultoria para el estudio tecnológico de la roca, especialmente de la traquita, pizarra y marmolina. VI. METODOLOGÍA: - Recopilación de información bibliográfica Esta información fue obtenida de diversos modos, siendo la principal la información adquirida mediante el docente, quien aportó información teórico-práctica. Adicionalmente se obtuvo información de otras fuentes como son textos especializados en el tema e internet; así como también información recopilada de informes anteriores realizados para esta práctica.
4
-
Seleccionamos la información recopilada para poder realizar los ensayos de manera ordenada: primero el ensayo de resistencia a la compresión, y luego.
-
Establecer el número y tipo de probetas que utilizaremos en el ensayo: 1 probeta de pizarra, 1 probeta de marmolina y 2 de traquita.
-
Obtención de las probetas: éstas tuvieron que ser adquiridas de los artesanos situados en Huambocancha especialistas en el trabajo de estos tipos de rocas; pero la mayoría de nuestras probetas fueron obtenidas de una cantera natural para luego ser labradas por un maestro de obra, utilizando una cortadora de acero.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
Foto. Nº 1: Obtención de las probetas (Km 7.5 Carretera CajamarcaBambamarca)
VII.
-
Determinación de dimensiones; ayudados, en su gran mayoría, por instrumentos del laboratorio.
-
Ensayo de las probetas. Esto se realizó siguiendo todos los procedimientos explicados en clase y con la guía del docente.
-
Toma de fotografías: para cada ensayo se tuvo que tomar fotos para que podamos explicar de una mejor manera la teoría aplicada en cada ensayo.
MARCO TEÓRICO CONCEPTOS FUNDAMENTALES: 1. VOLUMEN El volumen es una magnitud definida como el espacio ocupado por un cuerpo. Es una función derivada ya que se halla multiplicando las tres dimensiones. Medida de Volumen Para medirlo, se debe ver cuántas veces entra en él una unidad de volumen utilizada como unidad de medida. Esta unidad se llama metro cúbico, y corresponde a un cubo de un metro de lado. 5
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
MUESTRA PATRON 2. DENSIDAD Es la masa de la unidad de volumen de un material absolutamente compacto. Densidad Relativa (
ρrelativ ) :
Expresa la relación entre la densidad del material y la densidad del agua.
ρrelativ =
ρmaterial ρagua
Densidad Aparente(
ρaparente ) :
Se define como el cociente del peso al aire de la muestra de roca húmeda o natural , entre su volumen aparente
ρaparente=
Peso del material humedo P = volumen aparente Vn
DONDE: Vn= Es todo; es volumen con poros, determinado por las medidas.
Densidad Absoluta (Dr) :
6
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Es el cociente del peso de la muestra de roca seca entre su volumen absoluto.
ρabsoluto =
Peso del material humedo P = volumen absoluto Vab
Vab= Vendría ser la parte solida sin poros. Densidad Relativa (Drelativa) : Es el cociente de la densidad real de la muestra entre la densidad del agua.
D
relativa
Dr muestra
agua
Masa Volumétrica: Es la masa de la unidad de volumen del material en estado natural (con poros).
γ=
m Vn
La relación entre la masa volumétrica en estado húmedo y seco se da mediante la siguiente fórmula:
γ s=
γH w (1+ ) 100
Donde:
γ s : Masa volumétrica seca.
7
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION γ H : Masa volumétrica húmeda. w:
Contenido de agua en %.
→ LA MASA VOLUMETRICA DE UN MATERIAL POROSO SIEMPRE SERA MENOR QUE LA DENSIDAD DEL MISMO. Masa Volumétrica a Granel. Vendría ser la masa por unidad de volumen que se da en una mezcla vendría a ser mucho menor que la masa volumétrica ya que en el empaque de la mezcla no se da un acomodo perfecto de partículas generándose vacios y
así disminuyendo su masa por unidad de
volumen. Coeficiente de densidad: Es el grado en el que el volumen del material queda ocupado por la sustancia del sólido. Este coeficiente nos dice que si su valor se acerca más a ala unidad es menos poroso y viceversa. Se expresa de la siguiente manera:
K den=
masa volumétrica γ = densidad ρ
Medición de densidad
8
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
Picnómetro. La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las longitudes apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos. Un instrumento muy común para medir en forma directa la densidad de un líquido es el densímetro. Un instrumento menos común es el picnómetro y, en el caso de gases, el picnómetro de gas. Otra posibilidad para determinar las densidades de líquidos y gases es utilizar un instrumento digital basado en el principio del tubo en U oscilante 3. POROSIDAD :(P) La porosidad se expresa en función del volumen del material considerando uno por uno o por porcentaje de volumen. La mejor manera para poder determinar los poros o mejor dicho el volumen de poros se da con el uso de helio licuado. La porosidad en porcentaje puede estar dada por la siguiente ecuación:
( γρ ) 100
P= 1− Donde: 9
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION γ:
Densidad aparente o masa volumétrica
ρ : Densidad absoluta O también:
P=(1−K den )100 DETERMINACION DE LOS POROS DE UNA MUESTRA: i) La muestra se seca a 105 °C o 60°C acorde a normas técnicas; hasta obtener una masa constante del material, es decir hasta expulsar la humedad hidroscopia por completo. Luego la ii)
muestra se la lleva a la bomba de vacíos. El volumen de líquido que llena por entero el espacio poroso es igual al volumen de los poros en la muestra del material. El liquido empleado para la sustitución suele ser agua o kerosene
iii)
en el caso del cemento. Para medir con exactitud el volumen de poros se hace uso del helio licuado, tomando en consideración su superfluidez y la
iv)
capacidad de penetración en poros finos. Conociendo el volumen del material en estado natural y determinando su volumen de los poros acentuados en él se halla el volumen empleado en el sistema sólido. Así:
V a=V n−V p
Donde:
Va
: Volumen absoluto.
Vn
: Volumen natural.
Vp
: Volumen de poros.
AHORA
PARA
EL
METODO
PRÁCTICO
USAREMOS
EL
SIGUIENTE: METODO: En algunas normas técnicas se adopta que el volumen absoluto que desaloja da muestra triturada es igual al volumen del liquido que desaloja el polvo previamente seco, que luego por simple diferencia con respecto al volumen aparente menos el volumen absoluto que 10
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION viene a ser el volumen de agua desalojada o desplazada en este caso. DETERMINACION DEL VOLUMEN ABSOLUTO: Esquema volumen de muestra:
V agua
Determinamos elVvolumen: a
V aire
Vp V a=
[ D−(B−C) ] γW
Donde: D: Masa de la muestra secada al horno a 105°C. B: Peso del recipiente con la muestra y el agua. C: Masa del recipiente lleno de agua.
γ W : Peso especifico del agua a 17.5°C (0.9987 gr/cm 3)
De aquí podemos sacar también la densidad aparente:
ρaparente=
D D+C−B
Y obtener la densidad húmeda:
ρ Humeda=
Donde:
11
DH W (1+ ) 100 w: Contenido de humedad en %
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION P POROSIDAD ABIERTA: (¿¿ a) ¿ Se denominan así a los poros que están en o con la naturaleza y viene a ser:
Pa=
m 2−m1 Vm
Donde:
m1 : Masa de la muestra seca. m2 :
Masa de la muestra húmeda.
V m : Volumen aparente POROSIDAD CERRADA: ( Pc )
Pc =P−P a 4. GRADO DE ABSORCIÓN: La absorción en las rocas, es el incremento en la masa del agregado debido al agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, expresado como un porcentaje de la masa seca. La roca se considera como "seca" cuando se ha mantenido a una temperatura de 110°C ± 5°C por suficiente tiempo para remover toda el agua no combinada.
absorci ó n=
P SSS −Pseca ∗100 PS
Donde:
PSSS :
Peso de la muestra saturada superficialmente seco.
Ps : Peso de la muestra seca 5. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN:
12
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Esfuerzo máximo que puede soportar un material bajo una carga de aplastamiento. La resistencia a la compresión de un material que falla debido a la rotura de una fractura se puede definir, en límites bastante ajustados, como una propiedad independiente. Sin embargo, la resistencia a la compresión de los materiales que no se rompen en la compresión se define como la cantidad de esfuerzo necesario para deformar el material una cantidad arbitraria. La resistencia a la compresión se calcula dividiendo la carga máxima por el área transversal original de una probeta en un ensayo de compresión. 6. HIGROSCOPIA VOLUMETRICA: Es el grado en el que el volumen del material se llena por el agua
Wv =
ma−m s ∗100 Vm
DONDE:
ma=masa de la muestra del material saturada de agua . ms=masade la muestra en elestado seco. V m=volumen aparente o en estado natural . 7. HIGROSCOPIA MASICA Se determina por la relación de la masa del material seco a lo que llamamos absorción.
Wv =
ma−m s ∗100 ms
DONDE:
ma=masa de la muestra del material saturada de agua . ms=masade la muestra en elestado seco. 13
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION 8. COEFICIENTE DE SATURACIÓN DE POROS Viene a estar dado por:
Ks=
higroscopia volumetrica W V = porosidad P
9. COEFICIENTE DE REBLANDECIMIENTO Se define como la relación entre la resistencia mecánica del material saturado de agua y la resistencia mecánica en el material seco.
Kr=
Ra Rs
Este coeficiente se caracteriza por la resistencia que tiene el material al gua y varia desde uno hasta cero. 10.
CARACTERÍSTICAS DE LAS ROCAS EN ESTUDIO:
MATERIALES UTILIZADOS PARA LOS ENSAYOS: ESPECÍMENES: TRAQUITA:
Traquita es ígneo, roca volcánica con afanitica a porfídico textura. La ensambladura mineral consiste en esencial feldespato de álcali; relativamente menor de edad a y cuarzo o a feldespato Químicamente, la traquita contiene menos SiO2 (Na2O más K2O) . Estas diferencias químicas son constantes con la posición de la traquita en Clasificación del TAS, y explican la mineralogía feldespato-rica del tipo de la roca.
14
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Entre rocas volcánicas más viejas las traquitas también no son escasas, aunque se han descrito a menudo debajo de los nombres ortófidos y del orthoclase-pórfido, mientras que la traquita era reservada para las rocas terciarias y recientes de la composición similar. En Inglaterra hay traquitas pérmicas en el distrito de Exeter, y las traquitas carboníferas se encuentran en muchas partes del valle central Escocia.
PIZARRA:
Roca metamórfica sedimentaria Las rocas metamórficas son el resultado de la transformación de una roca (protolito) como resultado de la adaptación a unas nuevas condiciones ambientales que son diferentes de las existentes durante el periodo de formación de la roca pre-metamórfica. La modificación del protolito tiene lugar esencialmente en estado sólido (s.l.), y consiste en re-cristalizaciones, reacciones entre minerales, cambios estructurales, transformaciones polimórficas, etc., asistidas por una fase fluida intergranular. Los factores que desencadenan el proceso metamórfico son los cambios de temperatura y presión, así como la presencia de fluidos químicamente activos. Esta roca se utiliza mayormente para techos en forma ornamental. Propiedades Físicas: Densidad 2.7 a 2.85g/cm3. Dureza 3.5 Absorción de 0.53% MARMOLINA. 15
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
Conformada por calcita principalmente. Es una roca metamórfica que se origina por medio de una serie de procesos geológicos que inducen cambios mineralógicos y estructurales tanto en las rocas eruptivas como en las rocas sedimentarias. Estos cambios son consecuencia de la búsqueda del equilibrio físico-químico de las rocas cuando se encuentran sometidas a ambientes diferentes de aquel en que se formaron.
Composición: En su constitución predominará el CO3Ca, acompañado de una gran diversidad de otros minerales (mica, silicatos magnésicos, grafito, óxidos de hierro, etc...). Estructura: Su estructura será compacta y su fractura es plana de aspecto sacaroidea. Características generales: - Densidad aparente entre 2.6 y 2.85 g/cm3 - Densidad real de 2.7 a 2.9 g/cm3 - Dureza 3 en la escala de Mohs - Resistencia a compresión comprendida entre 400 y 1800 Kgf/cm2
INSTRUMENTOS: Vernier
16
Balanza electrónica
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
-
Picnómetro o voluminómetro
-
Horno Comba La máquina universal
Tamiz # 60
Foto. Nº 3: Máquina a compresión VIII. ENSAYOS: PROPIEDADES FÍSICAS: DÍA : 16/09/10 17
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Calculamos el volumen, la densidad, peso específico. Este mismo día nos volvió a explicar de manera práctica cómo debemos realizar éstos ensayos, así como familiarizarnos con los instrumentos que utilizaremos en las prácticas; por ejemplo la máquina universal, los picnómetros. A. VOLUMEN APARENTE Medir los lados de las tres probetas para obtener el largo, ancho y altura, promediando cada lado para obtener para obtener su volumen aparente MÉTODO DIRECTO Forma De Las Muestras: Las muestras presentan una forma regular (cubo). DIMENSIONES.
b
c a
Foto Nº4: Probeta estandar de ensayo - PROMEDIO DE LADOS Y VOLUMEN APARENTE: MUESTRA 1: MARMOLINA LADO a b c
18
1ª MEDID A 10.00 cm 9.80 cm 9.70 cm
2ª MEDID A 10.20 cm 9.82 cm 10.30 cm
3ª MEDID A 9.80 cm 9.81 cm 10.00 cm
PROMEDIO 10.00 cm 9.801 cm 10.00 cm
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION VOLUMEN APARENTE
-
-
-
980.10 cm3
MUESTRA 2: PIZARRA: LADO a b c
1ª MEDID A 10.00 cm 10.10 cm 10.00 cm
2ª MEDID A 10.20 cm 9.90 cm 10.10 cm
-
-
VOLUMEN APARENT E
3ª MEDID A 9.80 cm 10.00 cm
PROMEDI O 10.00 cm 10.00 cm
9.9 cm
10.00 cm
-
1000.00 cm3
MUESTRA 3 y 4: TRAQUITA Cálculo de las dimensiones promedio. TRAQUITA A LADO a b c VOLUME N APARENT E
1ª MEDID A 10.05 cm 9.49 cm 9.81 cm
2ª MEDID A 9.90 cm 9.51 cm 9.79 cm
3ª MEDID A 10.05 cm 9.50 cm 9.80 cm
-
-
-
TRAQUITA B
19
PROMEDIO 10.00 cm 9.50 cm 9.80 cm 931.00 cm3
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION LADO A B
1ª MEDID A 10.10 cm 9.49 cm 9.81 cm
C VOLUME B. N APARENT E EXPERIMENTO PRIMERA PARTE DÍA: 17/09/10
-
2ª MEDID A 9.95 cm 9.51 cm 9.79 cm
-
3ª MEDID A 10.05 cm 9.50 cm 9.80 cm
PROMEDIO
-
10.05 cm 9.50 cm 9.80 cm 935.655 cm3
VOLUMEN ABSOLUTO
Para este experimento utilizamos los especímenes que se utilizaron en el ensayo de compresión que se mencionara luego. Y se procedió de la siguiente manera: Especímenes: - Pizarra. -Marmolina. -Traquita. Primero pesamos las muestras obteniendo los siguientes datos:
W marmolina :2.555 kg
20
W Pizarra :2.220 kg
W traquita : 1.995 kg
Procedimos a moler los especímenes con la ayuda de una comba.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
Luego pasamos las muestras por la malla # 60 para cerciorarnos de la eliminación de todos los poros. Para luego llevarlo a la balanza electrónica obteniendo los siguientes datos:
Finalmente tomamos 100 gr de estos especímenes para llevar a cabo la segunda parte de este experimento,
SEGUNDA PARTE DÍA : 24/09/10. En este experimento se utilizaron los materiales antes triturados y se procedió de la siguiente manera: MATERIALES:
21
Picnómetro: Ns19 500 ml± 0.25: LN20°C A Balanza electrónica Muestra: traquita, pizarra y marmolina (100gr). Agua destilada. Malla # 60.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Utilizando la siguiente formula explicada anteriormente:
V a=
D−( B−C) γW
Donde: D: Masa de la muestra secada al horno a 105°C. B: Peso del recipiente con la muestra y el agua. C: Masa del recipiente lleno de agua.
γ W : Peso especifico del agua a 17.5°C (0.9987 gr/cm 3)
Procedimiento: Triturando o moliendo la muestra con una comba y luego pasándola por la malla #60.
Luego llevamos al horno a una temperatura promedio de 105°c aprox. para luego después de 24 horas pesar 100 gramos de esta y así obtener el peso de la muestra seca, obteniendo:
D : 100gr
22
Seguidamente pesamos el picnómetro solo y luego con el agua destilada obteniendo los siguientes datos:
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
W Fiola :
0.165 gr
C: 660 gr
Luego vaciamos los 100 gr de muestra en el picnómetro y obteniendo así el dato “D”. Este procedimiento lo repetimos 3 veces teniendo el mismo resultado en donde nos dimos cuento le error que tenia esta balanza que no es la adecuada:
B: 720 gr
Finalmente aplicando la formula obtenemos:
V a= V a=44.307 cm
3
100 gr −(720 gr−660 gr ) γW
…………………. De la traquita
De igual manera procedemos para los demás especímenes:
V a=38.106 cm3 ……………………………..De la marmolina. 23
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION V a=43.525 cm3 ………………………………De la pizarra. De aquí podemos sacar también la densidad relativa de la traquita: Por ejemplo de la traquita:
ρrelativa =
100 gr 100 gr +660 gr−720 gr ρrelativa =2.5
que lógicamente es adimensional.
C. DENSIDAD ABSOLUTO Con los datos obtenidos en el experimento anterior se calcula las densidades absolutas de cada material. TRAQUITA
ρabsoluta =
100 gr =2.257 3 44.307 cm
MARMOLINA
ρabsoluta =
100 gr =2.624 3 38.106 cm
PIZARRA
ρabsoluta =
100 gr =2.297 3 43.525 cm
D. DENSIDAD APARENTE: Obtenemos la densidad con la fórmula:
ρaparente=
masa volumen aparente
Previamente resultados
24
pesamos
cada
muestra
obteniendo
los
siguientes
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
MUESTR A PESO AL AIRE
MARMOLI NA 2555.00 g
PIZARRA 2220.00 g
Muestra 1, MARMOLINA:
ρaparante=
2555.00 g gr =2.607 3 3 980.10 cm cm
Muestra 2, PIZARRA:
ρ2 aparente=
2220.00 g gr =2.220 3 3 1000.00 cm cm
Muestra 3, TRAQUITA A:
ρaparente=
2070 g gr =2.212 3 3 935.655 cm cm
Muestra 4, TRAQUITA B:
ρaparente=
25
1995.00 g gr =2.143 3 3 931.00 cm cm
TRAQUI TA A 2070.00 g
TRAQUI TA B 1995.00 g
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION E. Masa volumétrica ( γ ): Que vendría a ser lo mismo que la densidad aparente.
γ=
masa m = Volumen aparente Vn
F. GRADO DE ABSORCION: Se hizo con el espécimen de traquita y se determina con la siguiente fórmula:
absorci ó n=
P SSS −Pseca ∗100 PS
Donde:
PSSS :
Peso de la muestra saturada superficialmente seco.
Ps : Peso de la muestra seca
EXPERIMENTO Primero llevamos la muestra de traquita al horno a una temperatura de 105°C aprox. Durante 24 horas para luego pesarla obteniendo el siguiente dato:
26
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Ps : 2070 gr
Luego sumergimos el espécimen durante 24 horas en un recipiente con agua para luego después d este tiempo secarlo superficialmente con franela y pesarlo en la balanza mecánica obteniendo así :
PSSS :
2187 gr
Finalmente hallamos el grado de absorción mediante la fórmula antes mencionada:
absorción=
2187−2070 ∗100 2070
absorción=0.057
G. POROSIDAD La porosidad se determina de la siguiente manera:
( γρ ) 100
P= 1− Donde:
γ:
27
Densidad aparente o masa volumétrica
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION ρ : Densidad absoluta Hallamos para cada uno de los especímenes la porosidad en %: TRAQUITA
(
P= 1−
2.143 100=5.05 2.257
)
MARMOLINA
(
P= 1−
2.607 100=0.7 2.624
)
PIZARRA
(
P= 1−
2.220 100=3.5 2.297
)
Coeficiente de densidad: Como vemos lo hemos utilizado en el calculo anterior
K den=
masa volumétrica γ = densidad ρ
TRAQUITA
K den=
2.143 =0.949 2.257
MARMOLINA
K den=
2.607 =0.994 2.624
PIZARRA
28
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION K den=
2.220 =0.966 2.297
G.1. POROSIDAD ABIERTA Se determina mediante la siguiente fórmula:
Pa=
(
m 2−m 1 ∗1 Vm
)
γ H 20
Donde:
m1 : Masa de la muestra seca. m2 :
Masa de la muestra húmeda.
V m : Volumen aparente Solo podemos determinarlo para la traquita que la sumergimos durante 24 horas.
2187−2070 ∗1 935.655 Pa= 0.9987 Pa=0.125 G.1. POROSIDAD CERRADA: Vendría a estar dada por la diferencia como se muestra:
Pc =P−P a Pc =4.875 .
H. HIGROSCOPIA VOLUMÉTRICA. Nuevamente utilizando los datos de la traquita saturada y aplicando la siguiente fórmula: 29
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Wv =
ma−m s ∗100 Vm
DONDE:
ma=masa de la muestra del material saturada de agua . ms=masade la muestra en elestado seco. V m=volumen aparente o en estado natural . Tenemos:
Wv =
2187−2070 ∗100 935.655
W v =12.505 I. COEFICIENTE DE SATURACIÓN DE POROS Viene a estar dado por:
Ks=
higroscopia volumetrica W V = porosidad P
De los datos obtenidos anteriormente de la traquita tenemos que:
W v =12.505 Y
P=5.05 ENTONCES:
Ks=
12.505 =2.476 5.05
PROPIEDADES MECÁNICAS:
30
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION J. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN La resistencia a la compresión es el esfuerzo máximo que puede soportar un material bajo una carga de aplastamiento.
MAQUINA DE COMPRESION. Este ensayo determina la resistencia a la compresión de cada probeta estándar, mediante la aplicación de una carga axial con control de deformación, el ensayo se ejecuta sobre probetas inalteradas y secas. Para este ensayo se tiene en cuenta que se han realizado todas las pruebas mecánicas por lo cual la muestra está correctamente medida, pesada y en condiciones favorables.
PROCEDIMIENTO:
31
Una vez de cerciorarnos que la máquina universal esté calibrada se procede a colocar la muestra en la traviesa correctamente alineada.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
Pocisión de la probeta en la máquina universal
Se alinea en ceros las agujas del limbo de carga.
Limbo de carga listos para el ensayo
32
Esta prueba finaliza cuando la muestra falla y la aguja negra del limbo de carga regresa a su posición inicial, sabemos también que la aguja roja del limbo de carga indica la última carga del ensayo.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Limbo de carga
Luego procedemos a los cálculos según la tabla correspondiente DÍA: 17/09/10 En este experimento se utilizaron los materiales utilizados en la parte anterior y se procedió de la siguiente manera:
33
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
PIZARRA MARMOLINA
TRAQUITA SATURADA SUPERFICLALMENTE SECA
DATOS DE LABORATORIO Y CÁLCULOS: ESPECÍMENES Marmolina Pizarra
CARGA DE ROTURA (TN) 27.750 52.750
Traquita
14.500
Traquita Saturada Superficialmente Seca
13
K. COEFICIENTE DE REBLANDECIMIENTO Se da mienta la siguiente fórmula:
34
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Kr=
Ra Rs
Con la roca con la que vamos sacar este coeficiente es la traquita ; con los datos del recuadro tenemos:
Kr=
13 =0.897 14.5
Donde podemos verificar que el valor encontrado está entre 0 y 1
IX. CONCLUSIONES: Mediante el ensayo se logró determinar las propiedades físicas de los materiales estudiados. Mediante esto podemos decir que la muestra más porosa, la de mayor absorción y la que tiene mayor contenido de humedad es la traquita, la más compacta y la de mayor densidad es la marmolina. Se determino las propiedades mecánicas de los materiales asi como también coeficientes muy importantes en nuestra carrera. Cuando se hizo el ensayo de la traquita húmeda y la saturada superficialmente seca, pudimos observar una diferencia entre la resistencia a la compresión en ambas. El espécimen que tuvo menos resistencia a la compresión fue la traquita saturada superficialmente seca ya que resistió 13 Tn, mientras que la traquita resistió 14.5 TN y asi observamos que al saturar la muestra baja su resistencia.. En los ensayos de los especímenes de roca estudiados se pudo observar y comprobar las reacciones de la roca frente a las fuerzas de compresión, y mediante estos resultados podemos deducir cual material pétreo es más factible para la construcción donde exista fuerzas externas como la compresión. De acuerdo a los resultados del ensayo, el material más resistente y más recomendable para soportar fuerzas de compresión es la pizarra. X. RECOMENDACIONES: Utilización de una balanza electrónica con menos error o mas exacta para cálculos mas acertados. 35
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Para la óptima medición de los lados de los especímenes se sugiere utilizar un Vernier. Los especímenes a ensayar no deben estar golpeados o sometidos a agentes degradantes porque al momento de los ensayos éstos tendrán una menor resistencia, la cual no será correcta para deducciones futuras. Se debe tener cuidado tanto en las lecturas medidas como en las unidades apuntadas. XI. FUENTE BIBLIOGRÁFICA
Apuntes de práctica y clases teóricas. Rivera Mantilla, Hugo (2001). Geología General. Lima. Instituto de la Construcción y Gerencia Construcción. Fondo Editorial ICG. Lima.
(2002).
Materiales
de
Juárez Badillo. MECANICA DE SUELOS. TOMO I. FUNDAMENTOS DE LA MECÁNICA DE SUELOS. http://es.wikipedia.org/
36
CRUZADO GONZALES, OMAR. GUZMAN MARTINEZ, ALDO. RODRIGUEZ CHICO, HUGO EMMANUEL. ROMERO CASTILLO, EDGAR SEGUNDO. SANCHEZ PEREZ, GERMAN.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESION Y DETERMINACION DE LA ABSORCION EN ROCAS.
I. RESUMEN: En el presente informe se describe los procedimientos en cuanto a la determinación de la absorción, densidad aparente, peso volumétrico, la resistencia a la compresión de las rocas y otras propiedades que veremos en el desarrollo de este informe; las probetas se consiguieron aproximadamente en el kilómetro siete y medio de la carretera Cajamarca-Bambamarca (Huambocancha baja) y en su mayoría fueron extraídas superficialmente de un río para luego ser talladas por un maestro de obra. Se trabajo con cuatro probetas labradas en forma cubica de dimensiones 10x10x10 cm aproximadamente, la primera de pizarra, la segunda y tercera de traquita ; y la última de marmolina. Una vez preparadas las probetas, se determinaron las dimensiones reales de cada roca para determinar su volumen en forma exacta para lo cual usamos un escalímetro, seguidamente se pesó la muestra en su estado natural con la ayuda de la balanza electrónica; utilizando estos datos procedimos a calcular la densidad aparente, densidad absoluta, peso específico, para luego hacer la prueba de resistencia a la compresión en la respectiva maquina con dos de las muestras. Luego dejamos por 24 horas una muestra de traquita la cual la pesamos y obtuvimos el peso de la muestra saturada, después de esto también hicimos el ensayo de resistencia a la compresión con esta muestra saturada. Seguidamente llevamos la muestra al horno durante 24 horas a 105
c
0
aprox.
y
obtuvimos
el
peso
de
la
muestra
saturada
superficialmente seca la cual nos servirá para obtener la absorción de dicha roca. Finalmente con la segunda muestra de traquita volvimos a hacer el ensayo de resistencia a la compresión para obtener el coeficiente de compresión indicado por el ingeniero Lezama. Es conveniente decir que estas muestras es también serán utilizadas para determinar las propiedades así como coeficientes estudiados en clase.
2
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
II. INTRODUCCIÓN: Es muy importante conocer la roca y sus propiedades físicas y mecánicas, ya que si se conocieran éstas propiedades se podrían hacer un mejor uso de estas como por ejemplo la construcción de una casa hecha íntegramente de piedra aprovechando su alta resistencia a la compresión así como sus otras propiedades.( como lo hacían nuestros antepasados). Así como también es imprescindible tener los conceptos claros de densidad aparente, absoluta, peso volumétrico, peso de masa, etc También la prueba de resistencia a la compresión en cualquiera de sus instancias es un parámetro importante ya que nos determina el grado de resistencia que pueda soportar el material antes de su rotura o punto de falla; que puede ser un parámetro muy importante para la elaboración de hormigón de acuerdo a un uso específico o requerido.
III.OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL -
Determinar las propiedades físicas y roca.
mecánicas de la
OBJETIVOS ESPECÍFICOS -
3
Determinar la resistencia a la compresión y grado de absorción de algunas rocas. Determinar la diferencia existente entre una densidad absoluta, una aparente así como también conocer algunas propiedades de algunas rocas como la masa volumétrica, porosidad abierta, porosidad cerrada, higroscopia, etc. Familiarizarnos con los equipos e instrumentos del laboratorio.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION IV. ALCANCES: El presente trabajo tiene como fin llegar a todos los estudiantes de ingeniería en general que tengan alguna relación con la construcción a base de roca, y así poder observar sus propiedades físicas y mecánicas para darle una utilización adecuada.
V. JUSTIFICACIÓN: Este informe servirá como fuente de información o consultoria para el estudio tecnológico de la roca, especialmente de la traquita, pizarra y marmolina. VI. METODOLOGÍA: - Recopilación de información bibliográfica Esta información fue obtenida de diversos modos, siendo la principal la información adquirida mediante el docente, quien aportó información teórico-práctica. Adicionalmente se obtuvo información de otras fuentes como son textos especializados en el tema e internet; así como también información recopilada de informes anteriores realizados para esta práctica.
4
-
Seleccionamos la información recopilada para poder realizar los ensayos de manera ordenada: primero el ensayo de resistencia a la compresión, y luego.
-
Establecer el número y tipo de probetas que utilizaremos en el ensayo: 1 probeta de pizarra, 1 probeta de marmolina y 2 de traquita.
-
Obtención de las probetas: éstas tuvieron que ser adquiridas de los artesanos situados en Huambocancha especialistas en el trabajo de estos tipos de rocas; pero la mayoría de nuestras probetas fueron obtenidas de una cantera natural para luego ser labradas por un maestro de obra, utilizando una cortadora de acero.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
Foto. Nº 1: Obtención de las probetas (Km 7.5 Carretera CajamarcaBambamarca)
VII.
-
Determinación de dimensiones; ayudados, en su gran mayoría, por instrumentos del laboratorio.
-
Ensayo de las probetas. Esto se realizó siguiendo todos los procedimientos explicados en clase y con la guía del docente.
-
Toma de fotografías: para cada ensayo se tuvo que tomar fotos para que podamos explicar de una mejor manera la teoría aplicada en cada ensayo.
MARCO TEÓRICO CONCEPTOS FUNDAMENTALES: 1. VOLUMEN El volumen es una magnitud definida como el espacio ocupado por un cuerpo. Es una función derivada ya que se halla multiplicando las tres dimensiones. Medida de Volumen Para medirlo, se debe ver cuántas veces entra en él una unidad de volumen utilizada como unidad de medida. Esta unidad se llama metro cúbico, y corresponde a un cubo de un metro de lado. 5
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
MUESTRA PATRON 2. DENSIDAD Es la masa de la unidad de volumen de un material absolutamente compacto. Densidad Relativa (
ρrelativ ) :
Expresa la relación entre la densidad del material y la densidad del agua.
ρrelativ =
ρmaterial ρagua
Densidad Aparente(
ρaparente ) :
Se define como el cociente del peso al aire de la muestra de roca húmeda o natural , entre su volumen aparente
ρaparente=
Peso del material humedo P = volumen aparente Vn
DONDE: Vn= Es todo; es volumen con poros, determinado por las medidas.
Densidad Absoluta (Dr) :
6
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Es el cociente del peso de la muestra de roca seca entre su volumen absoluto.
ρabsoluto =
Peso del material humedo P = volumen absoluto Vab
Vab= Vendría ser la parte solida sin poros. Densidad Relativa (Drelativa) : Es el cociente de la densidad real de la muestra entre la densidad del agua.
D
relativa
Dr muestra
agua
Masa Volumétrica: Es la masa de la unidad de volumen del material en estado natural (con poros).
γ=
m Vn
La relación entre la masa volumétrica en estado húmedo y seco se da mediante la siguiente fórmula:
γ s=
γH w (1+ ) 100
Donde:
γ s : Masa volumétrica seca.
7
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION γ H : Masa volumétrica húmeda. w:
Contenido de agua en %.
→ LA MASA VOLUMETRICA DE UN MATERIAL POROSO SIEMPRE SERA MENOR QUE LA DENSIDAD DEL MISMO. Masa Volumétrica a Granel. Vendría ser la masa por unidad de volumen que se da en una mezcla vendría a ser mucho menor que la masa volumétrica ya que en el empaque de la mezcla no se da un acomodo perfecto de partículas generándose vacios y
así disminuyendo su masa por unidad de
volumen. Coeficiente de densidad: Es el grado en el que el volumen del material queda ocupado por la sustancia del sólido. Este coeficiente nos dice que si su valor se acerca más a ala unidad es menos poroso y viceversa. Se expresa de la siguiente manera:
K den=
masa volumétrica γ = densidad ρ
Medición de densidad
8
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
Picnómetro. La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las longitudes apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos. Un instrumento muy común para medir en forma directa la densidad de un líquido es el densímetro. Un instrumento menos común es el picnómetro y, en el caso de gases, el picnómetro de gas. Otra posibilidad para determinar las densidades de líquidos y gases es utilizar un instrumento digital basado en el principio del tubo en U oscilante 3. POROSIDAD :(P) La porosidad se expresa en función del volumen del material considerando uno por uno o por porcentaje de volumen. La mejor manera para poder determinar los poros o mejor dicho el volumen de poros se da con el uso de helio licuado. La porosidad en porcentaje puede estar dada por la siguiente ecuación:
( γρ ) 100
P= 1− Donde: 9
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION γ:
Densidad aparente o masa volumétrica
ρ : Densidad absoluta O también:
P=(1−K den )100 DETERMINACION DE LOS POROS DE UNA MUESTRA: i) La muestra se seca a 105 °C o 60°C acorde a normas técnicas; hasta obtener una masa constante del material, es decir hasta expulsar la humedad hidroscopia por completo. Luego la ii)
muestra se la lleva a la bomba de vacíos. El volumen de líquido que llena por entero el espacio poroso es igual al volumen de los poros en la muestra del material. El liquido empleado para la sustitución suele ser agua o kerosene
iii)
en el caso del cemento. Para medir con exactitud el volumen de poros se hace uso del helio licuado, tomando en consideración su superfluidez y la
iv)
capacidad de penetración en poros finos. Conociendo el volumen del material en estado natural y determinando su volumen de los poros acentuados en él se halla el volumen empleado en el sistema sólido. Así:
V a=V n−V p
Donde:
Va
: Volumen absoluto.
Vn
: Volumen natural.
Vp
: Volumen de poros.
AHORA
PARA
EL
METODO
PRÁCTICO
USAREMOS
EL
SIGUIENTE: METODO: En algunas normas técnicas se adopta que el volumen absoluto que desaloja da muestra triturada es igual al volumen del liquido que desaloja el polvo previamente seco, que luego por simple diferencia con respecto al volumen aparente menos el volumen absoluto que 10
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION viene a ser el volumen de agua desalojada o desplazada en este caso. DETERMINACION DEL VOLUMEN ABSOLUTO: Esquema volumen de muestra:
V agua
Determinamos elVvolumen: a
V aire
Vp V a=
[ D−(B−C) ] γW
Donde: D: Masa de la muestra secada al horno a 105°C. B: Peso del recipiente con la muestra y el agua. C: Masa del recipiente lleno de agua.
γ W : Peso especifico del agua a 17.5°C (0.9987 gr/cm 3)
De aquí podemos sacar también la densidad aparente:
ρaparente=
D D+C−B
Y obtener la densidad húmeda:
ρ Humeda=
Donde:
11
DH W (1+ ) 100 w: Contenido de humedad en %
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION P POROSIDAD ABIERTA: (¿¿ a) ¿ Se denominan así a los poros que están en o con la naturaleza y viene a ser:
Pa=
m 2−m1 Vm
Donde:
m1 : Masa de la muestra seca. m2 :
Masa de la muestra húmeda.
V m : Volumen aparente POROSIDAD CERRADA: ( Pc )
Pc =P−P a 4. GRADO DE ABSORCIÓN: La absorción en las rocas, es el incremento en la masa del agregado debido al agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, expresado como un porcentaje de la masa seca. La roca se considera como "seca" cuando se ha mantenido a una temperatura de 110°C ± 5°C por suficiente tiempo para remover toda el agua no combinada.
absorci ó n=
P SSS −Pseca ∗100 PS
Donde:
PSSS :
Peso de la muestra saturada superficialmente seco.
Ps : Peso de la muestra seca 5. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN:
12
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Esfuerzo máximo que puede soportar un material bajo una carga de aplastamiento. La resistencia a la compresión de un material que falla debido a la rotura de una fractura se puede definir, en límites bastante ajustados, como una propiedad independiente. Sin embargo, la resistencia a la compresión de los materiales que no se rompen en la compresión se define como la cantidad de esfuerzo necesario para deformar el material una cantidad arbitraria. La resistencia a la compresión se calcula dividiendo la carga máxima por el área transversal original de una probeta en un ensayo de compresión. 6. HIGROSCOPIA VOLUMETRICA: Es el grado en el que el volumen del material se llena por el agua
Wv =
ma−m s ∗100 Vm
DONDE:
ma=masa de la muestra del material saturada de agua . ms=masade la muestra en elestado seco. V m=volumen aparente o en estado natural . 7. HIGROSCOPIA MASICA Se determina por la relación de la masa del material seco a lo que llamamos absorción.
Wv =
ma−m s ∗100 ms
DONDE:
ma=masa de la muestra del material saturada de agua . ms=masade la muestra en elestado seco. 13
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION 8. COEFICIENTE DE SATURACIÓN DE POROS Viene a estar dado por:
Ks=
higroscopia volumetrica W V = porosidad P
9. COEFICIENTE DE REBLANDECIMIENTO Se define como la relación entre la resistencia mecánica del material saturado de agua y la resistencia mecánica en el material seco.
Kr=
Ra Rs
Este coeficiente se caracteriza por la resistencia que tiene el material al gua y varia desde uno hasta cero. 10.
CARACTERÍSTICAS DE LAS ROCAS EN ESTUDIO:
MATERIALES UTILIZADOS PARA LOS ENSAYOS: ESPECÍMENES: TRAQUITA:
Traquita es ígneo, roca volcánica con afanitica a porfídico textura. La ensambladura mineral consiste en esencial feldespato de álcali; relativamente menor de edad a y cuarzo o a feldespato Químicamente, la traquita contiene menos SiO2 (Na2O más K2O) . Estas diferencias químicas son constantes con la posición de la traquita en Clasificación del TAS, y explican la mineralogía feldespato-rica del tipo de la roca.
14
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Entre rocas volcánicas más viejas las traquitas también no son escasas, aunque se han descrito a menudo debajo de los nombres ortófidos y del orthoclase-pórfido, mientras que la traquita era reservada para las rocas terciarias y recientes de la composición similar. En Inglaterra hay traquitas pérmicas en el distrito de Exeter, y las traquitas carboníferas se encuentran en muchas partes del valle central Escocia.
PIZARRA:
Roca metamórfica sedimentaria Las rocas metamórficas son el resultado de la transformación de una roca (protolito) como resultado de la adaptación a unas nuevas condiciones ambientales que son diferentes de las existentes durante el periodo de formación de la roca pre-metamórfica. La modificación del protolito tiene lugar esencialmente en estado sólido (s.l.), y consiste en re-cristalizaciones, reacciones entre minerales, cambios estructurales, transformaciones polimórficas, etc., asistidas por una fase fluida intergranular. Los factores que desencadenan el proceso metamórfico son los cambios de temperatura y presión, así como la presencia de fluidos químicamente activos. Esta roca se utiliza mayormente para techos en forma ornamental. Propiedades Físicas: Densidad 2.7 a 2.85g/cm3. Dureza 3.5 Absorción de 0.53% MARMOLINA. 15
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
Conformada por calcita principalmente. Es una roca metamórfica que se origina por medio de una serie de procesos geológicos que inducen cambios mineralógicos y estructurales tanto en las rocas eruptivas como en las rocas sedimentarias. Estos cambios son consecuencia de la búsqueda del equilibrio físico-químico de las rocas cuando se encuentran sometidas a ambientes diferentes de aquel en que se formaron.
Composición: En su constitución predominará el CO3Ca, acompañado de una gran diversidad de otros minerales (mica, silicatos magnésicos, grafito, óxidos de hierro, etc...). Estructura: Su estructura será compacta y su fractura es plana de aspecto sacaroidea. Características generales: - Densidad aparente entre 2.6 y 2.85 g/cm3 - Densidad real de 2.7 a 2.9 g/cm3 - Dureza 3 en la escala de Mohs - Resistencia a compresión comprendida entre 400 y 1800 Kgf/cm2
INSTRUMENTOS: Vernier
16
Balanza electrónica
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
-
Picnómetro o voluminómetro
-
Horno Comba La máquina universal
Tamiz # 60
Foto. Nº 3: Máquina a compresión VIII. ENSAYOS: PROPIEDADES FÍSICAS: DÍA : 16/09/10 17
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Calculamos el volumen, la densidad, peso específico. Este mismo día nos volvió a explicar de manera práctica cómo debemos realizar éstos ensayos, así como familiarizarnos con los instrumentos que utilizaremos en las prácticas; por ejemplo la máquina universal, los picnómetros. A. VOLUMEN APARENTE Medir los lados de las tres probetas para obtener el largo, ancho y altura, promediando cada lado para obtener para obtener su volumen aparente MÉTODO DIRECTO Forma De Las Muestras: Las muestras presentan una forma regular (cubo). DIMENSIONES.
b
c a
Foto Nº4: Probeta estandar de ensayo - PROMEDIO DE LADOS Y VOLUMEN APARENTE: MUESTRA 1: MARMOLINA LADO a b c
18
1ª MEDID A 10.00 cm 9.80 cm 9.70 cm
2ª MEDID A 10.20 cm 9.82 cm 10.30 cm
3ª MEDID A 9.80 cm 9.81 cm 10.00 cm
PROMEDIO 10.00 cm 9.801 cm 10.00 cm
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION VOLUMEN APARENTE
-
-
-
980.10 cm3
MUESTRA 2: PIZARRA: LADO a b c
1ª MEDID A 10.00 cm 10.10 cm 10.00 cm
2ª MEDID A 10.20 cm 9.90 cm 10.10 cm
-
-
VOLUMEN APARENT E
3ª MEDID A 9.80 cm 10.00 cm
PROMEDI O 10.00 cm 10.00 cm
9.9 cm
10.00 cm
-
1000.00 cm3
MUESTRA 3 y 4: TRAQUITA Cálculo de las dimensiones promedio. TRAQUITA A LADO a b c VOLUME N APARENT E
1ª MEDID A 10.05 cm 9.49 cm 9.81 cm
2ª MEDID A 9.90 cm 9.51 cm 9.79 cm
3ª MEDID A 10.05 cm 9.50 cm 9.80 cm
-
-
-
TRAQUITA B
19
PROMEDIO 10.00 cm 9.50 cm 9.80 cm 931.00 cm3
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION LADO A B
1ª MEDID A 10.10 cm 9.49 cm 9.81 cm
C VOLUME B. N APARENT E EXPERIMENTO PRIMERA PARTE DÍA: 17/09/10
-
2ª MEDID A 9.95 cm 9.51 cm 9.79 cm
-
3ª MEDID A 10.05 cm 9.50 cm 9.80 cm
PROMEDIO
-
10.05 cm 9.50 cm 9.80 cm 935.655 cm3
VOLUMEN ABSOLUTO
Para este experimento utilizamos los especímenes que se utilizaron en el ensayo de compresión que se mencionara luego. Y se procedió de la siguiente manera: Especímenes: - Pizarra. -Marmolina. -Traquita. Primero pesamos las muestras obteniendo los siguientes datos:
W marmolina :2.555 kg
20
W Pizarra :2.220 kg
W traquita : 1.995 kg
Procedimos a moler los especímenes con la ayuda de una comba.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
Luego pasamos las muestras por la malla # 60 para cerciorarnos de la eliminación de todos los poros. Para luego llevarlo a la balanza electrónica obteniendo los siguientes datos:
Finalmente tomamos 100 gr de estos especímenes para llevar a cabo la segunda parte de este experimento,
SEGUNDA PARTE DÍA : 24/09/10. En este experimento se utilizaron los materiales antes triturados y se procedió de la siguiente manera: MATERIALES:
21
Picnómetro: Ns19 500 ml± 0.25: LN20°C A Balanza electrónica Muestra: traquita, pizarra y marmolina (100gr). Agua destilada. Malla # 60.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Utilizando la siguiente formula explicada anteriormente:
V a=
D−( B−C) γW
Donde: D: Masa de la muestra secada al horno a 105°C. B: Peso del recipiente con la muestra y el agua. C: Masa del recipiente lleno de agua.
γ W : Peso especifico del agua a 17.5°C (0.9987 gr/cm 3)
Procedimiento: Triturando o moliendo la muestra con una comba y luego pasándola por la malla #60.
Luego llevamos al horno a una temperatura promedio de 105°c aprox. para luego después de 24 horas pesar 100 gramos de esta y así obtener el peso de la muestra seca, obteniendo:
D : 100gr
22
Seguidamente pesamos el picnómetro solo y luego con el agua destilada obteniendo los siguientes datos:
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
W Fiola :
0.165 gr
C: 660 gr
Luego vaciamos los 100 gr de muestra en el picnómetro y obteniendo así el dato “D”. Este procedimiento lo repetimos 3 veces teniendo el mismo resultado en donde nos dimos cuento le error que tenia esta balanza que no es la adecuada:
B: 720 gr
Finalmente aplicando la formula obtenemos:
V a= V a=44.307 cm
3
100 gr −(720 gr−660 gr ) γW
…………………. De la traquita
De igual manera procedemos para los demás especímenes:
V a=38.106 cm3 ……………………………..De la marmolina. 23
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION V a=43.525 cm3 ………………………………De la pizarra. De aquí podemos sacar también la densidad relativa de la traquita: Por ejemplo de la traquita:
ρrelativa =
100 gr 100 gr +660 gr−720 gr ρrelativa =2.5
que lógicamente es adimensional.
C. DENSIDAD ABSOLUTO Con los datos obtenidos en el experimento anterior se calcula las densidades absolutas de cada material. TRAQUITA
ρabsoluta =
100 gr =2.257 3 44.307 cm
MARMOLINA
ρabsoluta =
100 gr =2.624 3 38.106 cm
PIZARRA
ρabsoluta =
100 gr =2.297 3 43.525 cm
D. DENSIDAD APARENTE: Obtenemos la densidad con la fórmula:
ρaparente=
masa volumen aparente
Previamente resultados
24
pesamos
cada
muestra
obteniendo
los
siguientes
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
MUESTR A PESO AL AIRE
MARMOLI NA 2555.00 g
PIZARRA 2220.00 g
Muestra 1, MARMOLINA:
ρaparante=
2555.00 g gr =2.607 3 3 980.10 cm cm
Muestra 2, PIZARRA:
ρ2 aparente=
2220.00 g gr =2.220 3 3 1000.00 cm cm
Muestra 3, TRAQUITA A:
ρaparente=
2070 g gr =2.212 3 3 935.655 cm cm
Muestra 4, TRAQUITA B:
ρaparente=
25
1995.00 g gr =2.143 3 3 931.00 cm cm
TRAQUI TA A 2070.00 g
TRAQUI TA B 1995.00 g
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION E. Masa volumétrica ( γ ): Que vendría a ser lo mismo que la densidad aparente.
γ=
masa m = Volumen aparente Vn
F. GRADO DE ABSORCION: Se hizo con el espécimen de traquita y se determina con la siguiente fórmula:
absorci ó n=
P SSS −Pseca ∗100 PS
Donde:
PSSS :
Peso de la muestra saturada superficialmente seco.
Ps : Peso de la muestra seca
EXPERIMENTO Primero llevamos la muestra de traquita al horno a una temperatura de 105°C aprox. Durante 24 horas para luego pesarla obteniendo el siguiente dato:
26
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Ps : 2070 gr
Luego sumergimos el espécimen durante 24 horas en un recipiente con agua para luego después d este tiempo secarlo superficialmente con franela y pesarlo en la balanza mecánica obteniendo así :
PSSS :
2187 gr
Finalmente hallamos el grado de absorción mediante la fórmula antes mencionada:
absorción=
2187−2070 ∗100 2070
absorción=0.057
G. POROSIDAD La porosidad se determina de la siguiente manera:
( γρ ) 100
P= 1− Donde:
γ:
27
Densidad aparente o masa volumétrica
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION ρ : Densidad absoluta Hallamos para cada uno de los especímenes la porosidad en %: TRAQUITA
(
P= 1−
2.143 100=5.05 2.257
)
MARMOLINA
(
P= 1−
2.607 100=0.7 2.624
)
PIZARRA
(
P= 1−
2.220 100=3.5 2.297
)
Coeficiente de densidad: Como vemos lo hemos utilizado en el calculo anterior
K den=
masa volumétrica γ = densidad ρ
TRAQUITA
K den=
2.143 =0.949 2.257
MARMOLINA
K den=
2.607 =0.994 2.624
PIZARRA
28
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION K den=
2.220 =0.966 2.297
G.1. POROSIDAD ABIERTA Se determina mediante la siguiente fórmula:
Pa=
(
m 2−m 1 ∗1 Vm
)
γ H 20
Donde:
m1 : Masa de la muestra seca. m2 :
Masa de la muestra húmeda.
V m : Volumen aparente Solo podemos determinarlo para la traquita que la sumergimos durante 24 horas.
2187−2070 ∗1 935.655 Pa= 0.9987 Pa=0.125 G.1. POROSIDAD CERRADA: Vendría a estar dada por la diferencia como se muestra:
Pc =P−P a Pc =4.875 .
H. HIGROSCOPIA VOLUMÉTRICA. Nuevamente utilizando los datos de la traquita saturada y aplicando la siguiente fórmula: 29
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Wv =
ma−m s ∗100 Vm
DONDE:
ma=masa de la muestra del material saturada de agua . ms=masade la muestra en elestado seco. V m=volumen aparente o en estado natural . Tenemos:
Wv =
2187−2070 ∗100 935.655
W v =12.505 I. COEFICIENTE DE SATURACIÓN DE POROS Viene a estar dado por:
Ks=
higroscopia volumetrica W V = porosidad P
De los datos obtenidos anteriormente de la traquita tenemos que:
W v =12.505 Y
P=5.05 ENTONCES:
Ks=
12.505 =2.476 5.05
PROPIEDADES MECÁNICAS:
30
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION J. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN La resistencia a la compresión es el esfuerzo máximo que puede soportar un material bajo una carga de aplastamiento.
MAQUINA DE COMPRESION. Este ensayo determina la resistencia a la compresión de cada probeta estándar, mediante la aplicación de una carga axial con control de deformación, el ensayo se ejecuta sobre probetas inalteradas y secas. Para este ensayo se tiene en cuenta que se han realizado todas las pruebas mecánicas por lo cual la muestra está correctamente medida, pesada y en condiciones favorables.
PROCEDIMIENTO:
31
Una vez de cerciorarnos que la máquina universal esté calibrada se procede a colocar la muestra en la traviesa correctamente alineada.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
Pocisión de la probeta en la máquina universal
Se alinea en ceros las agujas del limbo de carga.
Limbo de carga listos para el ensayo
32
Esta prueba finaliza cuando la muestra falla y la aguja negra del limbo de carga regresa a su posición inicial, sabemos también que la aguja roja del limbo de carga indica la última carga del ensayo.
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Limbo de carga
Luego procedemos a los cálculos según la tabla correspondiente DÍA: 17/09/10 En este experimento se utilizaron los materiales utilizados en la parte anterior y se procedió de la siguiente manera:
33
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
PIZARRA MARMOLINA
TRAQUITA SATURADA SUPERFICLALMENTE SECA
DATOS DE LABORATORIO Y CÁLCULOS: ESPECÍMENES Marmolina Pizarra
CARGA DE ROTURA (TN) 27.750 52.750
Traquita
14.500
Traquita Saturada Superficialmente Seca
13
K. COEFICIENTE DE REBLANDECIMIENTO Se da mienta la siguiente fórmula:
34
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Kr=
Ra Rs
Con la roca con la que vamos sacar este coeficiente es la traquita ; con los datos del recuadro tenemos:
Kr=
13 =0.897 14.5
Donde podemos verificar que el valor encontrado está entre 0 y 1
IX. CONCLUSIONES: Mediante el ensayo se logró determinar las propiedades físicas de los materiales estudiados. Mediante esto podemos decir que la muestra más porosa, la de mayor absorción y la que tiene mayor contenido de humedad es la traquita, la más compacta y la de mayor densidad es la marmolina. Se determino las propiedades mecánicas de los materiales asi como también coeficientes muy importantes en nuestra carrera. Cuando se hizo el ensayo de la traquita húmeda y la saturada superficialmente seca, pudimos observar una diferencia entre la resistencia a la compresión en ambas. El espécimen que tuvo menos resistencia a la compresión fue la traquita saturada superficialmente seca ya que resistió 13 Tn, mientras que la traquita resistió 14.5 TN y asi observamos que al saturar la muestra baja su resistencia.. En los ensayos de los especímenes de roca estudiados se pudo observar y comprobar las reacciones de la roca frente a las fuerzas de compresión, y mediante estos resultados podemos deducir cual material pétreo es más factible para la construcción donde exista fuerzas externas como la compresión. De acuerdo a los resultados del ensayo, el material más resistente y más recomendable para soportar fuerzas de compresión es la pizarra. X. RECOMENDACIONES: Utilización de una balanza electrónica con menos error o mas exacta para cálculos mas acertados. 35
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Para la óptima medición de los lados de los especímenes se sugiere utilizar un Vernier. Los especímenes a ensayar no deben estar golpeados o sometidos a agentes degradantes porque al momento de los ensayos éstos tendrán una menor resistencia, la cual no será correcta para deducciones futuras. Se debe tener cuidado tanto en las lecturas medidas como en las unidades apuntadas. XI. FUENTE BIBLIOGRÁFICA
Apuntes de práctica y clases teóricas. Rivera Mantilla, Hugo (2001). Geología General. Lima. Instituto de la Construcción y Gerencia Construcción. Fondo Editorial ICG. Lima.
(2002).
Materiales
de
Juárez Badillo. MECANICA DE SUELOS. TOMO I. FUNDAMENTOS DE LA MECÁNICA DE SUELOS. http://es.wikipedia.org/
36
Related Documents 3h463d
Rocas 226m1v
December 2020 0
Rocas 226m1v
December 2019 58
Rocas 226m1v
October 2020 0
Rocas 226m1v
July 2021 0
Rocas 226m1v
October 2020 0
Rocas Hipabisales 426z6e
December 2019 32More Documents from "Alvaro Ci" 3u83r
Estudio Jehova Sama 3a1s5p
June 2021 0
Rocas 226m1v
October 2020 0
4p345f
April 2023 0
Octava+carta+de+freire.pdf 34a45
December 2019 36
Plan De Tesis 2m2fo
October 2020 0