MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN TEMA: GRANULOMETRÍA, ABSORCIÓN ETC. DE LA ARENA

1. PRACTICA “ARENA”
Ing. Mario Enrique De Coss Gómez
Materia Materiales de Construcción
Alumna: Alejandra Gpe García Bocardo
Semestre 5 Grupo B

2. 1
Índice
Pág.
Introducción 2
Objetivo 3
Capítulo I “Marco teórico" 4
1.1 “La arena” 4
1.2 “Peso volumétrico” 4
1.3 “Granulometría” 5
1.4 “Densidad y absorción” 6
Capitulo II “Desarrollo de prácticas” 7
2.1 “Peso Volumétrico” 7
2.1.1 Material y equipo 7
2.1.1.1 Desarrollo experimental de practica seco compactado 7
2.1.1.2 Desarrollo experimental de practica seco suelto 9
2.2 Granulometría 10
2.2.1 Material y equipo 10
2.2.2 Desarrollo experimental de Granulometría seco suelto 11
2.3 Densidad y absorción 13
2.3.2 Desarrollo experimental de absorción 13
2.3.3 Densidad 14
2.3.3.1 Material y equipo 16
2.3.3.2 Desarrollo experimental 16
Capitulo III “ Resultados y cálculos” 18
3.1 Peso volumétrico 18
3.2 Granulometría 18
3.3 Densidad y absorción 19
Conclusión 21

3. 2
Introducción
La arena es un material granular suelto que cubre las playas, ríos y desiertos del mundo. Está
compuesta de diferentes materiales que varían dependiendo de la ubicación, y puede ser de
una variedad de colores, normalmente blanca, negra, e incluso el verde o rosa.
La arena es uno de los materiales para construcción más utilizados en el mundo. Se le emplea
como componente para el hormigón y el cemento, así como para rellenar espacios, como
huecos en las paredes o en los entrepisos. Su extracción presenta pocas dificultades y se le
puede hallar en abundancia.
El resultado del hormigón, provocando que éste tenga menos dureza o que afecte el tiempo
de secado.

4. 3
Objetivo
Determinar el Peso Volumétrico, la granulometría, densidad y absorción, de la arena,mediante
diferentes tipos de muestreo.

5. 4
Capítulo I
“Marco teórico”
1.1 La arena
Material granulado más o menos finamente, entre 2 y 1/8 mm, producido por el
desmenuzamiento de las rocas por la erosión del viento, el agua y el calor; normalmente está
compuesto en gran parte por sílice; Mineral molido reducido a polvo. La arena, agregado
fino o árido fino se refiere a la parte del árido o material cerámico inerte que inerte que
interviene en la composición del hormigón. La arena es un conjunto de partículas de rocas
disgregadas. En geología se denomina arena al material compuesto de partículas cuyo tamaño
varía entre 0,063 y 2 mm. Una partícula individual dentro de este rango es llamada grano de
arena.
1.2 Peso volumétrico de la arena
Los métodos estándar para determinar los pesos volumétricos de los agregados finos y
gruesos sirven con fines de utilización en la dosificación de mezclas de concreto.
Peso volumétrico:
El peso Volumétrico es la relación entre el peso de un material y el volumen ocupado por el
mismo, expresado en Kg/m3, hay dos valores para esta relación, dependiendo del sistema de
acomodo que se haya dado al material inmediatamente después de la prueba, al denominación
que se le da a cada uno de ellos es peso volumétrico suelto y peso volumétrico compactado,
el uso de uno y otro depende de las condiciones de manejo a que estén sujeto los materiales.
Seco y suelto:
El material por utilizar, se vacía lentamente dentro del recipiente indicado para esta prueba,
procurando efectuar dicha operación con la ayuda de un cucharon; el cual se introducirá desde
el principio hasta el fondo del recipiente para evitar posible caída del material, ya que esto
originaría una cierta compactación que debe evitarse.
El recipiente se deberá mantener ligeramente inclinado para que a medida que se vaya
llenando recupere su verticalidad.

6. 5
La caída máxima del material no deberá ser mayor de 5 cm. Una vez llenado el recipiente se
enrasa y se obtiene su peso. Seco compactado: Este caso el recipiente deberá llenarse en 3
capas, las cuales se compactaran mediante el golpeo del mismo en diferentes posiciones, sobre
una base firme que será cubierta con algún material suave para no dañar el fondo del recipiente.
El golpeo se realiza alzando el recipiente a una altura aproximadamente 5 cm, desde donde se
deja caer por su propio peso, alternando esa caída en 2 de sus bordes diametralmente opuestos.
Cada capa se compactará dejando caer el recipiente 25 veces cada lado hasta completar 50
golpes por capa.
Al finalizar el compactado de las 3 capas, se deberá enrasar el recipiente y proceder a su
pesado.
1.3 Granulometría de la arena
La granulometría es procedimiento manual o mecánico que se realiza con el material, para
cuantificar mediante su cribado en malla de diferentes aberturas, las cantidades en peso que
de cada tamaño constituyen el total. Dichas cantidades se acostumbran a expresar como por
cientos obtenidos por cada malla del total del material cribado. Los porcentajes se calculan
tanto parciales como acumulados, siendo los acumulados con los que se procede a trazar en
una gráfica de valores limites granulométricos la curva que adopta la granulometría del
material.
El agregado fino o arena, deberá consistir de material granular natural o artificialmente
elaborado o una combinación de ambos. Deberá cumplir con ciertos requisitos de tamaño
para las diferentes partículas que lo constituyen. Este requisito tiene fijado por las
especificaciones y de acuerdo con los de la A.S.T.M. son las siguientes:
A.S.T.M.
Tamaño de malla PORCENTAJES
(Nominal) Pasando Retenido
3/8’’ 100 0
No. 4 (4760 micras) 95 a 100 0 a 15
No. 8 (1238 micras) 80 a 100 0 a 20
No. 16 (1190 micras) 50 a 85 15 a 50
No. 30 (580 micras) 25 a 60 40 a 75

7. 6
No. 50 (297 micras) 10 a 30 70 a 90
No. 100 (149 micras) 02 a 10 90 a 98
Los porcentajes mínimos pasando, mostrados en la tabla anterior. Para las mallas
No. 50 y 100 se pueden reducir a 5 y 0 respectivamente si los agregados finos se emplean
en concreto con aire incluido en poco más del 3%.
Se acostumbra a emplear la malla No. 200 además de las ya mencionadas en la tabla, para
cuantificar el contenido de polvo que pasa por esta última malla y que depositado en una
charola que se acopla a todas las demás mallas en la parte inferior se pesa al final de la
operación de cribado.
Módulo de finura:
El módulo de finura de un agregado pétreo es un índice aproximado que nos describe en
forma rápida y breve, la proporción de finos o de gruesos que tienen las partículas del
material ensayado.
El módulo de finura se obtiene sumando los porcentajes retenidos (acumulados) en las mallas
No. 4 a las No. 100 y dividiendo el total entre 100 se ha visto que el módulo de finura para
el paso de la arena debe quedar comprendido entre 2.3 y
3.5 para ser adecuado como material fino por emplear en la elaboración del concreto según
la naturaleza del agregado fino por emplear en la elaboración del concreto según la naturaleza
del agregado fino, se tienen los siguientes límites de valores en sus módulos de finura.
Arena cuarzosa 2.5 a 3.5
Arena fina 1.5 a 2.5
Arena muy fina 0.5 a 1.5
1.4Densidad y absorción de la arena
Los agregados pétreos generalmente se almacenan en sitios próximos a las obras, en
donde quedan a la intemperie y como es natural se encuentran expuestos a los cambios
atmosféricos, por lo que
Al presentarse una lluvia absorben agua hasta quedar totalmente sobresaturados. Como en
dosificación de mezclas de concreto, el agua interviene directamente en la reacción química
con el cemento, es importante conocer la humedad de los agregados pétreos para hacer
ajustes en el agua de mezcla con la finalidad de que esta permanezca inalterable.
Para realizar lo anterior presentaremos en forma gráfica los diferentes estados de humedad
de los agregados pétreos, considerando que se tuviera un corte transversal de una piedra
en forma esférica.

8. 7
Capitulo II
“Desarrollo experimental de la práctica”
2.1 Peso Volumétrico
2.1.1 Material y equipo
Equipo:
 Una balanza sensitiva al 0.05% del peso de la muestra empleada.
 Una varilla de acero de forma recta con un diámetro de 5/8’’ (1.6 cm), teniendo por lo
menos un extremo en forma de punta de bala con un largo total de 60 cm.
 Una serie de medidas o recipientes cilíndricos de metal inoxidable, fáciles de manejar
y con suficiente rigidez para evitar su deformación las cuales deberán cumplir con
ciertos requisitos de dimensión.
Muestra:
Para iniciar la prueba se deberá someter la muestra a un secado previo, la cual se mezclara
perfectamente antes de determinar su peso.
A continuación se describe cada uno de los procedimientos que se siguen para obtener los
pesos volumétricos tanto de los agregados finos y gruesos.
2.1.1.1 Desarrollo de la práctica para seco compactado
Procedimiento Evidencia fotográfica
1) Barrer el área donde se llevara a cabo
el cuarteo para evitar que el
muestreo se contamine.
Ilustración 1 Barrer el área para que la muestra
no se contamine

9. 8
2. “Cuarteo” Se hace para que se obtenga
un muestreo homogéneo.
Para llevar a cabo el cuarteo se debe ir
pasando la arena de un lado al otro,
dejando caer la arena poco a poco
intentando que esta caiga sobre un
mismo punto e ir girando.
Ilustración 2 "Cuarteo"
3. Aplanar la zona (montículo de arena).
Ilustración 3"Montículo de arena"
4. Realizar el cuarteo
Ilustración 4 Cuarteo
5.- Para el peso volumétrico seco
compactado se debe ir tomando de arena
2 lados (opuestos), se pone arena hasta
1/3 de la altura del recipiente y se le dan
25 golpes de cada lado opuesto
diametralmente. Se repite hasta formar
las 3 capas

10. 9
Ilustración 5 "Seco Compactado"
6. Con una regla enrazadora, se procede
a enrazar el material y así quitar el
exceso.
Ilustración 6 Enrazar
7.Pesar en la báscula análoga y tomar
los datos
Ilustración 7 "Peso Volumétrico total en báscula análoga"
2.1.1.2 Desarrollo de la práctica para seco suelto
1. Para el peso volumétrico seco suelto, se
toman los 2 lados opuestos restantes del

11. 10
cuarteo. Se va dejando caer la arena al
recipiente con una caída no mayor a 5 cm.
Ilustración 8 Arena seco suelto
2.Enrazar
3. Pesar
Ilustración 9 Pesado de seco suelto
2.2 Desarrollo de la Granulometría de la arena
2.2.1Materia y equipo
 Una balanza sensitiva al 0.01% del peso de la muestra por ensayar.
 Un juego de mallas para arenas, que comprende también la del No. 200, una tapa y una
charola para recoger el polvo.
 Un cepillo de cerda para limpiar las mallas.
Muestras:
Las muestras de arena serán obtenidas mediante cuarteos sucesivos del volumen total. Se
deberá secar a peso constante y deberá cumplir los pesos siguientes:
Material con por lo menos el 95% de partículas menores que la malla No. 10,
100 gr.
Material con por lo menos el 90% de material más fino que la malla No. 4 y más del 5%
mayor que la malla No. 20, 500 gr.
Preparación de la muestra:

12. 11
Para secar la muestra se deberá emplear un horno a temperatura que no exceda de 110°C, se
hará pasar la muestra por todas las mallas especificadas en el ensaye, efectuándose la
operación de cribado manual por medio de un movimiento giratorio lateral de las mallas,
acompañado de una acción de golpeo en la topa de la malla superior.
El cribado manual se emplea un tiempo aproximado de 15 minutos y en el mecánico con el
aparato RO-TAP el tiempo deberá ser de 10 minutos. Una vez que se termine el tiempo de
cribado, se van desacoplando cada una de la mallas y empezando por la del No. 4 se deposita
su contenido sobre una hoja de papel para de ahí llevar el material al platillo de la balanza
donde se vierte con cuidado procediéndose a su pesado.
Para lograr desprender las partículas adheridas a las mallas de tejido cerrado, se acostumbra a
emplear una brocha de cerda dura y un punto fino. Las pesadas se deben iniciar con el material
retenido en la malla No. 4 hasta llegar al material depositado en la charola que es el polvo. La
aproximación en las pesadas debe ser hasta del 0.01 gr.
2.2.2 Desarrollo de la granulometría seco suelto
Procedimiento Evidencia fotográfica
1) Para poder hacer la granulometría
es necesario tener hecho el
análisis del peso volumétrico, ya
que del material que usamos para
el peso volumétrico seco suelto
necesitamos 500 gr.
Ilustración 10 "Pesar 500 gr de arena seco suelto"
2) Procedemos al cribado,
colocamos los 500 gramos dentro
de la mallas que ya están
previamente ensambladas una
sobre otra ( teniendo hasta abajo
una charola, después la No. 100,
No. 50, No.30, No. 16, No. 8, No.
4) al haber puesto el material en
la malla tapamos para evitar

13. 12
pérdidas de material.
Ilustración 11 "Cribado en las mallas"
3) Seguimos con el tamizado, que
consiste en hacer movimientos
circulares y así hacer que el material
valla bajando por las mallas.
Ilustración 12 Tamizado

14. 13
4) Se van quitando las mallas una por
una (cuidado de no perder material) y
el material que haya quedado en ellas
se coloca en una hoja de papel y se
procede a colocarlo en la bandeja de
la báscula y pesar la cantidad de
material que retuvo dicha malla.
Ilustración 13"Pesado de cada una de las mallas”
2.3 Desarrollo de la practica Densidad y Absorción de la arena
2.3.1 Material y equipo
Método estándar para determinar la absorción del agregado fino (arena):
Equipo:
 Una balanza sensitiva al 0.1 de gramos o menos, con una capacidad de 1kg.
 Una serie de charolas para depositar las muestras de arena por ensayar
 Un molde troncocónico de metal inoxidable o de latón con las siguientes
dimensiones.
 Una cuchara pequeña de albañil
 Un pisón de acero inoxidable con un peso de 336 gramos.
Ilustración 14"Molde troncocónico de metal inoxidable o de latón con sus respectivas especificaciones"

15. 14
PROCEDIMIENTO DE ENSAYE
Se seleccionan una o varias muestras de la arena, mediante el método de cuarteos
sucesivos y se someten a un secado en horno o estufa hasta tener un peso constante.
Se pesan 500gr. por cada muestra y se depositan en recipientes con agua, verificando que las
cubra completamente.
Se dejan reposar las muestras 24 horas; manteniendo el agua a una temperatura constante de
23° +- 1.7°C
Pasando este tiempo se procede a secar separadamente cada muestra, para ponerlas en
condición de saturadas interiormente de agua y con superficie seca. Para verificar la
condición anterior se hace la siguiente operación.
Una vez que se observa que el material empieza a perder su humedad superficial, se toma
una parte de este y se deposita en el molde troncocónico hasta la mitad de su altura y se
compacta 15 veces dejando caer el pisón por su propio peso cuidando que esté en contacto
directo con la superficie del material.
Se llena el molde y se repite la operación de compactado. Se enraza cuidadosamente el molde
y se retira hacia arriba. Si el material no ha perdido su humedad superficial mantendrá la
forma del cono pero si la perdió se derramará con escurrimiento lento. Si por el contrario su
secado fue excesivo se caerá rápido y será necesario aplicarle un poco de agua y repetir lo
del cono.
Al tener el material en la condición deseada de saturado interiormente con superficie seca,
se lleva la balanza y se determina el peso.
2.3.2Desarrollo experimental de absorción de la arena
Procedimiento Evidencia Fotográfica
1)Se toma una muestra de arena, se satura y
se deja reposar 24 hrs. Secar en una charola
Ilustración 15 Arena saturada

16. 15
2) Llenar a la mitad el tronco-cónico y dejar
caer el pisón por su propio peso 15 veces.
Ilustración 16 "Procedimiento de pisón"
3) Llenar completamente y dejar caer el
pisón nuevamente 10 veces.
Ilustración 17 Llenado de cono, completamente
4) Enrasar, quitar el molde. (Observar; si la
arena cae lentamente se llegó a la condición
buscada, de lo contrario, si esta queda con la
forma del cono, está muy húmeda y si cae
rápido está demasiado seca.)
Ilustración 18 "Observación de la arena"
5) Tomar 500 gr y colocarlo en el vaso.

17. 16
6) Meter al horno hasta que tenga peso
constante.
Ilustración 19 "Horno a 105°C"
2.3.3 Densidad de la arena
2.3.3.1Material y equipo
Equipo:
Además de los ya mencionados en la prueba de absorción, se requiere un frasco Chapman con
una capacidad de 450 cm3 y calibrado a 0.15 mm a 20°C.
Procedimiento de ensaye:
Con una muestra de aproximadamente 1000 gr de material fino en condiciones de saturado
interiormente de agua y superficie seca, se separan 3 muestras de 300 gr cada una con el fin
de hacer la prueba por triplicado y tener un valor promedio.
Una de las muestras se introduce cuidadosamente dentro del frasco de Chapman, tratando de
evitar que en su descenso el material se pegue a las paredes de cristal del frasco.
Enseguida se añade agua hasta la mitad de la capacidad del frasco, y colocándolo sobre una
superficie horizontal se inclina ligeramente y se rueda para extraer el aire atrapado entre las
partículas de arena.
Cuando se observe que ya no suben burbujas de aire se deja reposar el frasco durante 1 hr.
Pasando este tiempo se llena con agua hasta la marca de 450 cm3 y se determina el peso total
del frasco en una balanza con aproximación de 0.001 gr.
2.3.3.2 Desarrollo experimental de la práctica
Procedimiento Evidencia fotográfica

18. 17
Se agregan 300 gr de arena saturada
interiormente con superficie seca
(Obtenida anteriormente) al frasco
Chapman.
Ilustración 20 Arena en el Frasco Chapman
Se le añaden 200 ml de agua.
Se rueda para sacar todas las burbujas de aire
y cuando dejen de salir estas burbujas se deja
reposar durante 1 hora.
Llenar a los 450 ml.
Ilustración 21 "Eliminación de burbujas"

19. 18
Pesar.
Ilustración 22 "Pesado"
Capítulo 3
“Resultados y cálculos”
3.1 Resultados obtenidos para el peso volumétrico
3.1.1 Peso Volumétrico seco compactado
Recipiente:
Volumen: 2.665 lts= 0.002665 m3
.
Peso: 2.480 kg.
Peso de arena: 4.620 kg
Seco compactado
Peso (arena) + recipiente: 7.100 kg
3.1.2 Peso Volumétrico seco suelto
Seco suelto
Peso del recipiente: 2.480 kg
Peso (arena) + recipiente: 6.610 kg.
Peso (arena): 4.130 kg.
3.2 Granulometría de la arena
3.2.1 Resultados de la granulometría
MALLA
NÚMERO
PESO RETENIDO
EN GRAMOS
PORCIENTO DEL
TOTAL
PORCIENTO EN
ENTEROS
PORCIENTOS ENTEROS
ACUMULATIVOS
4 17.8 3.56 4 4

20. 19
8 67.8 13.56 14 18
16 151 30.2 30 48
30 156 31.2 31 79
50 87 17.4 17 96
100 19.2 3.84 4 100
200 0.8 0.16 0 0
CHAROLA 0.4 0.08 0 0
SUMA 500 100% 100%
3.2.1.1 Modulo de finura
Módulo de finura=
PORCIENTOS ENTEROSACUMULATIVOS
100
=
4+18+48+79+96+100
100
= 3.45
Por tanto corresponde a Arena Cuarzosa
3.2.1.2 Curva de granulometría
Datos
1= Malla 4 2=Malla 8 3=Malla 16 4=Malla 30 5=Malla 50 6=Malla 100
3.3 Densidad y absorción
3.3.1 Calculo de absorción de la arena
0
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4 5 6 7
Curva Granulometrica

21. 20
PA=
500−499.2
499.2
(100)= .16%
3.3.2 Densidad
=
300
450 −((926.7)−(296.2)+(300))
= 2.48 gr/cm3

22. 21
Conclusión
Las practicas realizadas en el laboratorio de mecánica de suelos en la facultad de ingeniería
civil se llevan a cabo con el fin de conocer el peso volumétrico, granulometría, densidad y
absorción tanto como de agregados finos es de gran utilidad llevar a cabo estas prácticas ya
que al momento de hacer una mezcla es necesario conocer cuál será el material adecuado que
utilizaremos.
Se pudo cuando se trata de un material bien graduado.
Lo que significa tener un material bien graduado es observar los tamaños, modelos de finura,
el equipo adecuado entre otro.
Si el material usado es todo del mismo tamaño estamos hablando de un material mal
graduado, mientras que si encontramos diversos tamaños del material en la muestra hablamos
de un material bien graduado.
Otra forma para identificar si es un material bien graduado es en una gráfica de límites en la
granulometría de la arenas. (Grafica proporcionada por la A.S.T.M.), en la cual se grafican
los porcientos acumulados obtenidos en la tabla de análisis granulométrico (posterior a la
práctica de granulometría) en el eje y de la gráfica, y el número de malla en el eje x.

23. 22
Referencias bibliográficas
 Apuntes de clase por el Ingeniero De Coss Gómez Enrique Mario
 Norma 33 “Granulometría de la arena” de la ASTM