LABORATORIO DE MATERIALES I

TUXTLA GUTIÉRREZ, CHIAPAS. A 25 DE NOVIEMBRE DE 2014

INDICE

Introducción…………………………………………………………………..3

Datos del banco de materiales…………………...………………………..4

Pruebas realizadas en laboratorio

Peso Volumétrico seco suelto, Arena……………………………………..9

Resultados Peso Volumétrico seco Suelto Grava……………………….13

Peso Volumétrico Seco Compacto Arena………………………………...14

Resultados Peso Volumétrico Seco Compacto Grava…………………..17

Granulometría……………………………………………………………......18

Densidad y Absorción……………………………………………………….22

Resultados Densidad y Absorción Grava…………………………………26

Relación Grava Arena……………………………………………………….28

Dosificación para un Concreto……………………………………………...31

Revenimiento………………………………………………………………....34

Prueba a Compresión………………………………………………………..39

Conclusión…………………………………………………………………….45

Anexos………………………………………………………………………...46

INTRODUCCIÓN

Los materiales y sus procedimientos de pruebas para saber su

comportamiento y resistencia son esenciales para una buena construcción y para

esto la materia de LABORATORIO DE MATERIALES en su primer curso en el 4to

semestre de la carrera, se encarga de enseñarnos el cómo se obtienen (Banco de

materiales) y las pruebas necesarias para saber cómo se comportan los diversos

materiales al estar en contacto con agua y al combinarlos o mezclarlos con otros,

es decir a la hora de hacer un concreto. El proporcionamiento de agregados, de

agua y el cemento.

Así que en este trabajo se explicara paso a paso realizado en el curso de

laboratorio de materiales I durante el transcurso del semestre, desde la obtención

de los materiales, así como el banco donde se obtuvo, ubicación y precios de

materiales.

Los resultados también podrán ser leídos de manera que se pueda

comprobar el procedimiento que se realizó y la manera en la que se hizo.

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Los procesos que se describirán, será desde el cómo se obtuvo el material,

el proceso de secado, las pruebas de peso volumétrico seco y suelto, la

granulometría, la densidad y absorción, revenimiento, compresión.

Datos del Banco de Material del cual se obtuvo los materiales

Nombre: SALSIPUEDES

Ubicación: Calle los Areneros, Mz. 3 Lt 2 Col, Salsipuedes Municipio de San

Cristóbal de las Casas

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pág. 4

pág. 5

Este banco de materiales cuenta con una extensión territorial de

aproximadamente 100 Hectáreas, como se muestra en la imagen anterior la mayor

parte del banco es la parte blanca que se puede observar.

La producción diaria de material es de 50 a 80 M3 en los dos tipos de

materiales (arena y grava). El banco lleva funcionando 40 años aproximadamente

y se lleva extrayendo un 40% del total de todo el banco, esto en tiempo estimado

serían aproximadamente unos 60 años más de vida útil.

El tipo de material que se obtiene de este banco es Grava y Arena de mina,

el forma en que se extrae es de forma manual, ya sea con pala o con rastra o con

los dependiendo la situación o la parte en la que estén.

El tiempo usado para la extracción es de 3 a 4 M3 por persona en un día.

Este material se distribuye a toda la ciudad de San Cristóbal de las casas y

comunidades aledañas, el costo por es de $980.00 MN a la zona centro, el precio

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por M3 es de $60.00 MN, el precio del bulto de cemento en la zona es de $124.00

MN de la marca apasco y de la marca Cruz Azul es de $118.00 MN,

El costo de la pipa de agua en la zona es de $200.00 MN dicha pipa es de

3000 Litros de capacidad.

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Pruebas Realizadas en Laboratorio.

Prueba: Peso Volumétrico Seco Suelto (P.V.S.S.)

Material: Arena y Grava

HERRAMIENTAS:

Pala.

Tara.

Cucharón.

Hilo de enrasar.

Escoba.

Báscula de 120 kg.

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Como primer paso se necesita vaciar la arena en el suelo para poder

homogeneizarla y cuartearla, esto se hace traspaleando el material de un lado a

otro en tres ciclos a fin de lograr una buena homogeneización, formando con esto

una pirámide de arena. El residuo de material que se deja en dichos cambios, se

junta con una escoba y se levanta con la pala, colocándola hasta arriba de la

pirámide.

Después de haber concluido con los ciclos, con la parte de bajo de la pala

se aplana la arena de tal forma que el material tenga la forma de cono truncado,

posteriormente podemos cuartear el material, como su nombre lo indica el material

se divide en cuatro partes iguales; esto se hace con la ayuda de una pala

separando el material en dos partes iguales, después se vuelve a separar esas

mitades en dos partes a fin de que lleguemos a tener cuatro partes iguales.

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Teniendo el material cuarteado, la tara será llenada de la siguiente manera:

colocamos la tara en el piso; se toma de un cuadrante con el cucharon un poco de

material y se deja caer al recipiente a una altura de 5 cm. Logrando que el material

se acomode con su propio peso, si el material se llegara a terminar y no se ha

llenado la tara se tomará más material del cuadrante opuesto para seguir llenando.

Esto se hace para que el material que analicemos sea una muestra representativa

del material analizado.

NOTA: es importante que para esta prueba la tara no sea movida, tocada o

cambiada de lugar, debido a que influye en los resultados, si esto sucediera es

necesario repetir la práctica.

A continuación se enrasará con un hilo para que el material quede a la

altura de la tara y tener exactamente el peso del material. Luego se pesa el

material con todo y la tara y se obtiene al peso bruto, se calcula el peso neto como

se muestra en la siguiente ecuación:

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P neto = P bruto – tara

Donde:

P neto = peso neto (kg)

P bruto = peso bruto = tara + material (kg)

Tara = Peso del cubo (kg)

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Resultados de PVSS de Grava:

P bruto = 18.600Kg

Tara = 4.859 Kg

P neto = 13.750 kg

P neto = 18.600 Kg – 4.850 Kg = 13.750 Kg

Se calcula el peso volumétrico seco suelto (P.V.S.S.), con la siguiente

ecuación:

P.V.S.S = P neto/Volumen; KG/M3Dónde: Volumen = Vol. Del cubo lts. Y se

convierte en m3.

P.V.S.S= 13.750Kg÷0.00896=1534.5982Kg /M 3

Resultados de PVSS de Arena:

P bruto = 6.250 Kg

Tara = 1.950 Kg

P neto = 4.300 kg

P neto = 6.250 Kg – 1.950 Kg = 4.300Kg

Se calcula el peso volumétrico seco suelto (P.V.S.S.), con la siguiente

ecuación:

P.V.S.S = P neto/Volumen; KG/M3Dónde: Volumen = Vol. Del cubo lts. Y se

convierte en m3.

P.V.S.S= 4.300Kg÷0.00240=1791.67Kg /M 3

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Prueba: Peso Volumétrico Seco Compacto (P.V.S.C.)

Material. Arena y Grava

Herramientas:

Pala.

Tara.

Cucharón.

Hilo de enrasar.

Escoba.

Báscula de 120 kg.

pág. 13

PESO VOLUMÉTRICO SECO COMPACTO.

El procedimiento es muy similar a la prueba de peso volumétrico seco

suelto, la diferencia radica en el llenado de la tara o cubo. El material empleado

será del cuadrante que haya sobrado del cuarteo anterior.

El llenado de la tara se realiza en tres capas, es decir se coloca la tara en el

piso, se toma un cuadrante con el cucharón y se llena el cubo a un tercio de este,

posteriormente se le dan 50 golpes de tal manera que el recipiente no se

despegue del piso (25 de cada lado), a continuación se llena el recipiente hasta

alcanzar las dos tercias partes del mismo y se le dan 25 golpes más,

posteriormente se llena el recipiente de tal manera que rebalse el material de él,

se le vuelve a aplicar la misma cantidad de golpes y por ultimo enrrasamos el

material al tamaño de la tara.

pág. 14

NOTA: es importante que para esta prueba la tara no sea movida, tocada o

cambiada de lugar, solamente tenga los golpes antes mencionados para no influir

en los resultados que se obtenga, si esto sucediera es necesario repetir la

práctica.

Se pesa el material con todo y la tara y se obtiene el peso bruto, se calcula

el peso neto como se muestra en la siguiente ecuación:

P neto = P bruto – Tara

Donde:

P neto = peso neto (kg).

P bruto = Peso bruto = tara + material (kg).

Tara = Peso del cubo (kg).

Donde:

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Resultados de PVSC de Grava:

P bruto = 20.100 Kg

Tara = 4.850 kg.

P neto = 15.250 Kg.

El volumen del cubo se da en litros (Lts); el peso neto en kilogramos (kg);

se calcula el peso volumétrico seco suelto (P.V.S.C.), con la siguiente ecuación:

P.V.S.C = P neto/volumen; kg/m3.

Dónde: volumen = a vol. Del cubo Lts. Y se convierte en m3.

P.V.S.C = 15.250Kg÷0.00896M 3=1702.000Kg /M 3

Resultados de PVSC de Arena:

P bruto = 6.700 Kg

Tara = 1.950 kg.

P neto = 4.650 Kg.

El volumen del cubo se da en litros (Lts); el peso neto en kilogramos (kg);

se calcula el peso volumétrico seco suelto (P.V.S.C.), con la siguiente ecuación:

P.V.S.C = P neto/volumen; kg/m3.

Dónde: volumen = a vol. Del cubo Lts. Y se convierte en m3.

P.V.S.C = 4.650Kg÷0.00240M 3=1937.50Kg /M 3

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PRUEBA: GRANULOMETRÍA.

MATERIAL: Arena y Grava

HERRAMIENTAS:

8 Charolas rectangulares.

Cucharón.

Mallas No. ⅜, ½, 1, 1 ½, 2, 3, No. A y ¾.

Báscula de 120 kg.

PRUEBA DE GRANULOMETRÍA.

El material que se analiza para esta prueba es el que se encuentra en la

tara de la prueba de peso volumétrico seco suelto (P.V.S.S.). Primeramente se

colocan las charolas sobre la mesa, una de lado de la otra, encima de ellas se

colocan las mallas (una por cada charola) de la menos a la mayor calibre, dejando

una charola vacía en la cual se colocará el material que se encuentra en la tara.

Posteriormente con el cucharón se toma el material y se coloca sobre la malla No.

4, teniendo como objetivo cribar el material, pasando por todas las mallas para

detectar el tamaño y porcentaje de material de la cual se encuentra constituida

nuestra muestra (ver gráfico 14). Esto se lograra pesando el material de cada

charola en la báscula (ver gráfico 15), dividiendo el peso del material entre el peso

total de la muestra analizada (peso neto).

Nota: es importante de que la suma de todas las muestras sea igual al peso

neto o una diferencia menor de 100 grs., o de lo contrario se repetirá la prueba.

Módulo de Finura.

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El módulo de finura se obtiene de la semi-

suma de los retenidos acumulados del tamaño máximo de la grava a la malla No.

4, al resultado se le suman 500 y todo se divide entre 100.

M.F.Grava=

M.F.Arena= SumaMalla100al tamañoMáx .÷100

MF Grava: 95+91+81+48++25+1+500÷100=8.41

MF Arena: 77+69+59+45+27+10÷100=2.87

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Prueba: Densidad y absorción.

Material: Arena

Herramientas:

DENSIDAD Y ABSORCIÓN.

El material que usaremos para estas pruebas será de peso volumétrico

seco suelto (p.v.s.s.). Del material que se cuarteo tomaremos. 700gr, para la

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prueba de absorción, la cual consistirá en colocar el material en un vaso de

aluminio de un litro y llenarlo de agua dejándolo reposar como mínimo 24 hr.

Después de que haya transcurrido ese tiempo se colocará una charola

rectangular, en la cual se homogenizará el material con ayuda de una cuchara,

esto se hace para que tenga la misma humedad en todas sus partes. Se colocará

el cono con una mono sin soltarlo y con la otra se llenará el cono hasta la mitad

de este, posteriormente se dejará caer el pisón por 15 veces, en seguida se

llenará la otra mitad y se dejará la otra mitad y se dejará en pisón 10 veces más;

por último se colocará más material al cono del material y será enrrasado. Cuando

este suceda se retirará el cono del material y este deberá de tener una altura de ¾

del cono y así poder realizar las pruebas de densidad y absorción de la arena.

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Resultados Densidad Arena:

F: peso Frasco

AS: peso húmedo del material

K: peso frasco+agua+arena

VF: volumen del frasco

D: Densidad

D :AS /(VF−(K−F−AS ))

F: 328.5 Gr

AS: 300

K: 964 Gr

VF: 4.50

D :300÷ (4.50−(964−328.5−300 ) )=2.627

D: 2.627

Resultados Absorción Arena

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Wh= Peso Húmedo %ABS=((Wh−Ws)÷Ws) x100

Ws: Peso seco

Dif.: peso Húmedo

%ABS: Porcentaje de Absorción

Wh= 300Gr %ABS=( (300−297.5 )÷297.5 )x 100=0.8403

Ws: 297.5 Gr

Dif.: 2.5 Gr

%ABS: 0.8403

Resultados Densidad Grava:

Ph: Peso Húmedo

V: Volumen desalojado

D: Densidad

D=Ph/V

Ph: 300

V: 105

D: 2.85

D=300÷105=2.627

Resultados Absorción Grava

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Wh= Peso Húmedo %ABS=((Wh−Ws)÷Ws) x100

Ws: Peso seco

Dif.: peso Húmedo

%ABS: Porcentaje de Absorción

Wh= 300Gr %ABS=( (300−297.5 )÷297.5 )x 100=0.8403

Ws: 297.5 Gr

Dif.: 2.5 Gr

%ABS: 0.8403

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Prueba: RELACIOM GRAVA - ARENA

Material: Grava y Arena

HERRAMIENTAS:

RELACION GRAVA – ARENA.

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Para esta prueba se utiliza todo el material que se tiene de arena y

grava, se barre el suelo donde se vaciara el material, se homogeniza

realizando los tres ciclos y se realiza el cuarteo (cada material por

separado), seguidamente se pesan 12 kg de grava y 6kg de arena en la

báscula de 120

kg.

Después se

coloca en el suelo

todo el

material que

pesamos, se

homogeniza

realizando los

tres ciclos (ver

gráfico 48), se

cuartea (ver gráfico

49) y se

procede a llenar

la tara con el

cucharon.

Cuando se

encuentre llana

la tara la

enrasamos y se

lleva a pesar en la

báscula (ver gráfico

50); se

pág. 25

Grafico 48

Grafico 49. Cuarteo

Grafico 50. Pesado

registra el peso y regresamos al lugar donde llenamos la tara y vaciamos el

material.

El siguiente paso es pesar 1 ½ kg de arena y se coloca en donde se

encuentra el resto del material; repitiendo el mismos procedimiento;

homogenizamos, cuarteamos, llenamos la tara, enrasamos y pesamos. Esta

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prueba se repite cuantas veces sea necesaria ya que esta prueba terminara

cuando el penúltimo peso registrado es igual o menor al último peso.

Resultados Relación Grava-Arena

Peso Grava Peso Arena Peso Bruto Peso Tara Peso Neto Tara Volumen P.V.S.S.12 6 21.350 4.850 16.50 0.00896 1841.51812 7.5 22.050 4.850 17.20 0.00896 1932.58412 9 22.600 4.850 17.75 0.00896 1981.02712 10.5 22.750 4.850 17.90 0.00896 1997.76812 12 22.550 4.850 17.70 0.00896 1975.446

Dosificación para Concreto

Diseño de concreto F´c= 150 Kg/CM2 Rev. 15 Cm Castillo

Materiales PVSS Densidad Absorción M. Finura T. MáximoCemento 1515 3.15 ** ** **Arena 1792 2.63 0.84 2.87 #4Grava 1535 2.85 0.84 8.41 1"

RA/Cem en peso= RA/ Cem peso (Densidad Cem)

RA/Cem Vol= 0.72 (3.15)

RA/Cem Vol= 2.27

R g/a en peso obt. En laboratorio = 1.14

R g/a en vol= R g/a peso (Densidad de la arena) / Densidad de la grava

R g/a en vol= 1.14(2.63)/ 2.85

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R g/a en vol= 1.05

A en vol= 188 Litros +%16 = 199.28 Litros

Cem en Vol= A en vol/RA/ Cem en Vol

Cem en Vol= 199.28/2.27

Cem. En vol = 87.79

Cem en Peso= Cem. Vol (Densidad del Cem.)

Cem en peso= 87.79x3.15

Cem en peso= 276.54 Kg

Lechada en Vol. = A en vol +Cem en Vol

Lechada en Vol.= 199.28+87.79

Lechada en Vol.= 287.07

Agregados en Vol.= 1000- 287.07

Agregados en Vol.= 712.93

a en vol.= Agregados en Vol./ 1+R g/a en vol

a e vol.= 712.93/2.05

a en vol.= 347.77

a en peso= a en vol(densidad de a)

a en peso= 347.77(2.63)

a en peso= 914.64

g en vol.= a en vol(R g/a en vol.)

g en vol.= 347.77(1.05)

g en vol.= 365.16

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g en peso= g en vol (densidad g)

g en peso= 365.16(2.85)

g en peso= 1040.71

Comprobación

R/A cem = A en peso / Cem en peso

R/A cem= 199.28/276.54

R/A cem= 0.72 que es igual al 0.72 obt. En laboratorio

R g/a= g en peso/ a en peso

R g/a= 1040.71/ 914.64

R g/a= 1.14 es igual al obtenido en laboratorio.

Material Materia

l ProporcionesMaterial Proporcione

sVol. Cant. De

en peso Med. En Vol. en Vol. Absorción Concreto ComprobaciónCemento 50 1 33 1 15.87 276.54 276.58

Agua 36.03 0.72 36.03 1.09 36.03 199.28 199.3Arena 165.31 3.31 92.25 2.79 62.86 914.64 914.43Grava 188.17 3.76 122.59 3.71 66.02 1040.71 1040.88

Material

Cant. Cantidades Costo Costo Cant. Concreto Cant. Concreto Costo Concret

o M3 Unidad Total Desperdicio en KgDesperdicio en

M3 TotalCemento 276.54 5.33 $124 $685.72 3.81 0.0762 $9.45Agua 199.28 0.199 $200 $39.80 2.75 0.00274 $0.55Arena 914.64 0.51 $120 $61.20 12.6 0.007 $0.84Grava 1040.71 0.68 $120 $81.60 14.34 0.0093 $1.12

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Prueba: Revenimiento

Material: Arena, Grava, Cemento

Herramientas:

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Como primer paso se tiene que pesar la arena, la grava y el cemento (Kg)

además de medir la cantidad de agua (lt) a utilizar.

Posteriormente se moja el piso o lugar donde se realizara el concreto, en

seguida se coloca la arena y el cemento y se realiza la homogenización, después

de esto se coloca la grava y se vuelve a homogenizar, a continuación se hace una

poza en el centro de la mezcla, le agregamos agua y se homogeniza nuevamente

hasta que alcance una misma consistencia toda la mezcla tratando de que el agua

no se valla a escurrir por todos lados.

Como siguiente paso en una cubeta llena de agua se sumerge por unos

segundos el cono de revenimiento y posteriormente se coloca en una

superficie plana, rígida y no absorbente, sujetándolo con los pies. Después

de esto se comienza a llenar el cono en tres capas aplicando 25 golpes

con una varilla en cada capa

Terminando el llenado se enrasa con la misma varilla y se retira toda la

mezcla que haya caído al exterior del cono. Inmediatamente después se retira el

cono, para lo cual debe sujetarse por unas asas, se quitan los pies de las orejas y

se retira verticalmente y de una manera continua se coloca el cono a un lado y

con la ayuda de una regla se toma la diferencia de altura. Si la superficie del

concreto es muy irregular deberán tomarse tres lecturas sobre uno de sus

diámetros y promediar

Se tiene un rango de +/ - 2.5. Si este tuviera el revenimiento deseado, se

agrega el agua de la lechada la cual se obtuvo del cálculo del concreto. Se

homogeniza y se vuelve hacer todo el procedimiento desde la llenada del cono

para el revenimiento y si en caso contrario se tiene un revenimiento mayor al

pág. 31

deseado hay dos posibilidades hubo un error en el cálculo del agua o en la

medición de la misma.

pág. 32

Prueba a compresión.

Para esta prueba se necesitó que los cilindros que se hicieron con el

concreto en la práctica anterior se remojaran durante 7 días.

Después de esto se retiró del agua y se secó con una franela, habiendo

hecho esto se tomo la medida del diámetro de ambos cilindros y se hizo el

promedio de cada uno, al igual que la altura.

Habiendo tomado la medida se prosiguió a pesar cada uno de los cilindros.

pág. 33

Luego se puso el azufre a calentarse hasta que llegara al punto donde este

se volviera liquido.

A continuación se hizo la parte denominada cabeceo que es donde se le

pone unas plantillas por así llamarlo a la superficie superior e inferior del cilindro

para que quede uniforme y el peso que se le aplicara después fuera repartido bien

sobre todo el cilindro, dicha plantilla fue hecha de Azufre en estado líquido,

teniendo esto hecho se dejó que se secara para que tuviera una consistencia

solida el azufre, para esto se tomó solamente unos segundos.

Para esto se uso un cabeceador que se le puso aceite para que se pudiera

despegar el azufre cuando este se hubiera puesto en estado solido.

pág. 34

Habiendo terminado esta parte de la práctica se prosiguió a la parte de la

compresión que se realizó con la máquina, se colocó dentro de ella y esta ejerció

presión sobre el cilindro hasta llegar el máximo y que provocara que este se

cuarteara

.

pág. 35

Conclusión

En el transcurso de este semestre y de esta materia se han logrado los

objeticos de la materia en la cual en base a las prácticas realizadas y los

resultados que hemos obtenido como en este trabajo se puede leer.

El cómo se obtiene los materiales para la obra, la investigación de la

ubicación de los bancos de materiales así como los diferentes tipos de materiales

en este caso agregados, el saber si son actos para un buen concreto o no

dependiendo de su procedencia.

Dentro de las prácticas el diferente peso que puede tener un muestra al ser

seco suelto o al ser seco compacto que a la vista tal vez pareciera ser lo mismo

pág. 36

pero ya llevado a una observación y pruebas en este caso el peso, nos damos

cuenta que afecta. También el aspecto de la granulometría en la cual podemos

observar de que tipos de granos están compuestos los agregados de que tamaño

y cual puede llegar a ser el más pequeño o el mas grande dentro de las muestras

que se analizó; de la misma manera se pudo observar el comportamiento del

agregado cuando esta mojado en este caso la densidad y la absorción que

presenta.

La relación que existe entre la graba y la arena es un punto importante ya

que parece un cierto hecho curioso el que en cierto punto la arena llena los

espacios entre los granos de la graba y llega a un peso máximo y de ahí

comienza a descender, y estas pruebas de laboratorio junto con la de

revenimiento que se hizo y el cálculo previamente para determinar la resistencia

del concreto a realizar y el para que se va a utilizar en el caso de los que

presentamos este trabajo que fue para un castillo.

Teniendo todas estas pruebas en cuenta nos llevan a un trabajo final el cual

es saber si todas las demás prueba se realizaron exitosamente, al someter los

cilindros a compresión y mediante los cálculos saber si obtuvo la resistencia que

se había propuesto para dicho concreto.

Es así como en esta bitácora se explica cada una de las pruebas realizadas

así como también se evidencian con fotos los trabajos hechos y se ponen los

resultados para una comprobación de dicho trabajo.

pág. 37