Aashto 304

Pruebas de laboratorio de vías terrestres segun la norma asshtoDescripción completa

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Designación: AASHTO T 304-11

Método estándar de prueba para la determinación del contenido de vacíos del agregado fino. El presente documento no puede ser tomado como una traducción fiel de AASHTO T 304-11, es solo una guía que ayudará a comprender mejor lo que en el texto original de la designación se estipula.

1.

ALCANCES

1.1.

Este método describe la forma de determinar la pérdida del contenido de vacios de una muestra de agregado fino sin compactar. Cuando la medición se hace en cualquier agregado de graduación conocida, el contenido de vacíos proporciona un indicador de la angularidad, forma y textura superficial respecto a otros agregados finos probados en similares graduaciones. Cuando el contenido de vacios es medido sobre una granulometría tal y como se recibe (granulometría natural), puede ser indicador del efecto del agregado fino en la trabajabilidad de la mezcla.

1.2.

Se incluyen tres procedimientos para la medición del contenido de vacíos. Dos usan la granulometría del agregado fino (granulometría estándar y/o granulometría tal y como se recibe), y el otro utiliza varias fracciones de tamaño individual.

1.2.1. Granulometría estándar (método A). Este método utiliza una clasificación estándar de agregado fino que se obtiene de la combinación de las fracciones individuales de un típico análisis con tamices. Ver la sección 9 referente a la preparación de muestras para ensayo. 1.2.2. Fracciones individuales (método B). Este método utiliza cada uno de los tres tamaños de agregados finos siguientes: (a) Núm. 8 (2,36 mm) a Núm. 16 (1.18 mm); (b) Núm. 16 (1,18 mm) a Núm. 30 (600 µm); y (c) Núm. 30 (600 µm) a Núm. 50 (300 µm.) Para este método cada tamaño se prueba por separado. 1.2.3. Granulometría natural (método C). Este método utiliza la porción de agregado que pasa la malla Núm. 4 (4,75mm). 1.2.4. Ver la sección 5, significado y uso, como guía para el método a utilizar. 1.3.

Se consideran como valores estándar los expresados en unidades del SI.

1.4.

Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.

2.

REFERENCIAS

2.1.

NORMAS AASHTO:



T2, Muestreo de agregados Página 1 de 9

     2.2.     2.3. 

T11, Lavado de agregado mineral fino. Material que pasa la malla Núm. 200 (75µm) T 19M/T 19, Densidad volumétrica (unidad de peso) y vacíos en el agregado. T 27, Tamizado de agregados finos y gruesos. T 84, Gravedad específica y absorción del agregado fino T 248, Reducción de muestras de agregados Normas ASTM: B 88, Especificación estándar para tubo de cobre para agua, sin soldaduras. B 88M, Especificación estándar para tubo de cobre para agua, sin soldaduras (métrico). C 125, Terminología estándar relativa al concreto y a los agregados del concreto C 778, Especificación estándar para arena. Documento ACI: ACI 11 6R, Terminología del cemento y concreto

3.

TERMINOLOGÍA

3.1.

Los términos utilizados en esta norma están definidos en ASTM C 125 o ACI 11 6R

4.

RESUMEN

4.1 Un cilindro de medida estándar de 100 ml es llenado con agregado fino de granulometría establecida. La muestra se deja caer desde una altura fija y a través de un embudo. El agregado fino es sacudido y su masa se determina mediante su peso. El contenido de vacíos de la muestra suelta es calculado como la diferencia entre el volumen de la muestra cilíndrica y el volumen absoluto del agregado fino colectado. El contenido de vacios sin compactar es calculado usando la gravedad específica seca neta del agregado fino. Se realizan dos pruebas por cada muestra y los resultados son promediados. 4.1.1 Para una muestra graduada (método A o método C) el porcentaje de contenidos de vacios se determina directamente y el valor promedio de dos pruebas es reportado. 4.1.2 Para las fracciones individuales (método B), el porcentaje promedio de contenido de vacíos se calcula usando los resultados de las pruebas de cada uno de las tres fracciones de tamaño. 5.

SIGNIFICADO Y USO

5.1

Los métodos A y B proporcionan el porcentaje de contenido de vacíos determinado bajo condiciones estandarizadas que dependen de la forma de partícula y textura del agregado fino. Un incremento en el contenido de vacios por estos procedimientos indica mayor angularidad, menor esfericidad, o textura superficial más rugosa, o alguna combinación de los tres factores. Un decremento en los resultados del contenido de vacíos se relaciona a mayor redondez, esfericidad, superficie suave, o una combinación de estos factores.

5.2

El método C mide el contenido de vacíos no compactado del material natural (tal como se recibió) que pasa la malla numero 4 (4,75 mm). Este contenido de vacíos depende de la graduación, así como la forma y textura de la partícula. Página 2 de 9

5.3

El contenido de vacíos determinado con el método estándar (método A) no es directamente comparable con el promedio obtenido del método de fracciones individuales (método B). Una mezcla consistente de partículas individuales puede tener un mayor contenido de vacíos que una muestra graduada. Por lo tanto utilice cualquiera como una medida comparativa de la forma y textura e identifique el método usado para reportar los resultados. El método C no provee directamente un indicativo de la forma y textura si la graduación de muestra a muestra cambia.

5.3.1. El método estándar (método A) se usa mas como una prueba rápida que indica las propiedades de forma de partículas de un agregado fino. Típicamente, el material utilizado para la muestra estándar se puede obtener a partir de las fracciones de tamaño restantes después de realizar un análisis de tamices individuales. 5.3.2 El método B requiere más tiempo y requiere una muestra inicial mayor que la usada en el método estándar (método A). Sin embargo, el método B proporciona información adicional referente a la forma y textura de los tamaños individuales. 5.3.3 El método C puede ser utilizado en la selección de las proporciones de los componentes utilizados en una variedad de mezclas. En general, un alto contenido de vacios indica que el material podría ser mejorado proporcionando finos adicionales o mas material cementante, necesario para llenar los vacíos entre partículas. 5.3.4 La gravedad específica seca del agregado fino es usada para calcular el contenido de vacios. La efectividad de estos métodos de determinar el contenido de vacios y su relación con la forma y textura de la partícula depende de la densidad aparente de las diversas fracciones de tamaño, si son iguales o casi iguales. El contenido de vacios es en realidad una función del volumen de cada fracción de tamaño. Si el tipo de roca o mineral, incluso su porosidad, varían considerablemente en cualquiera de las fracciones de tamaño, puede ser necesario determinar la gravedad específica de cada fracción de tamaño utilizado en la prueba. 5.4

La información generada de los métodos A y B sobre el contenido de vacios, servirá como un indicador de propiedades como: la demanda agua de la mezcla para concreto hidráulico, fluidez, capacidad de bombeo, o factores de trabajabilidad cuando se formulan las lechadas o morteros; o en mezclas asfálticas, el efecto de los agregados finos en la estabilidad y vacíos del agregado mineral; o la estabilidad de la porción de finos en capa base.

6.

EQUIPO UTILIZADO

6.1.

Medida cilíndrica. Un cilindro recto de aproximadamente 100 ml de capacidad que tiene un diámetro interior de aproximadamente 39 mm y una altura interior de aproximadamente 86 mm, hecho de cobre y de acuerdo a ASTM especificación B88-M, o B 88M- C. La parte inferior de la medida debe ser de metal al menos 6 mm de espesor, debe de estar firmemente sellada y estar provisto de medios para alinear el eje del cilindro con el del embudo. (Ver figura 1.)

6.2

Embudo. La cara lateral derecha del cono debe de estar inclinada 60 ± 4° respecto a la horizontal y el orificio debe de tener un diámetro de 12,7 ± 0.6. La sección correspondiente al embudo debe de ser una pieza de metal, lisa en el interior y con al menos 38 mm de altura, Página 3 de 9

debe de ser capaz de contener un volumen de al menos 200 ml o estar provisto con un recipiente adicional de metal para poder contener dicho volumen. (Ver figura 2.) Nota 1. En la figura, Picnómetro C9455 vendido por “Hogentogler & Co. Inc., 9515 Gerwig, Columbia, MD 21046, 410-381-2390” el cual es adecuado para la sección del embudo, excepto que el tamaño de la abertura tiene que ser agrandada y cualquier rebaba o residuo de metal, debe de ser eliminada con mucha precisión mediante un lijado y antes de su uso. El picnómetro superior debe ser utilizado con un frasco de cristal con el fondo debidamente recortado. (Ver figura 2.) 6.3

Soporte para el embudo. Debe de ser un soporte de tres o cuatro patas capaz de sostener el embudo firmemente en posición colineal con el eje del embudo (dentro de un ángulo de 4 grados y un desplazamiento de 2 mm) y con el eje del cilindro (medida de 100 ml). Desde la abertura del embudo hasta la parte superior del cilindro debe de haber 115 ± 2 mm de distancia. (Ver figura 2.)

ESPACIO PARA FIGURAS 1 Y 2

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6.4.

Plato de cristal. Plato cuadrado de cristal de aproximadamente 60 mm, con un mínimo de 4 mm de espesor utilizada para calibrar el cilindro de medida.

6.5.

Charola. Una bandeja de metal o plástico, lo suficientemente grande para contener al soporte del embudo y prevenir la pérdida de material. La función de la charola es captar y retener las partículas de agregado fino que se desbordan del cilindro de medida durante el llenado y el recorte. La charola no debe de estar deformada para evitar el balanceo de todo el mecanismo y ocasionar errores en la prueba.

6.6.

Espátula de metal. Espátula de metal con una cuchilla de aproximadamente 100 mm de largo, mm de ancho como mínimo y de con bordes rectos. El borde debe de ser en ángulo recto y se utiliza para cortar el agregado fino.

6.7.

Balanza de precisión, legible a ± 0,1 g en el rango de uso, capaz de pesar el cilindro de medida y su contenido.

7.

MUESTREO

7.1.

Las muestras usadas para esta prueba se obtienen mediante T2 y T 248, de un simple tamizado usando T 27, o de un agregado extraído de una muestra de concreto asfaltico. Para los métodos A y B, la muestra se debe de lavar sobre la malla número 100 (150 µm) o la malla número 200 (75 µm) de acuerdo con T 11 y luego secar y tamizar por fracciones de tamaño separadas de acuerdo a los procedimientos de T 27. Mantener las fracciones de tamaño necesarios obtenidos a partir de uno (o más) análisis de tamices en una condición seca y en contenedores separados para cada tamaño. Para el método C, secar una fracción de la muestra natural (tal y como se recibe) de acuerdo con el procedimiento de secado en T 27.

8.

CALIBRACIÓN DE LA MEDIDA CILÍNDRICA

8.1.

Aplicar una ligera capa de grasa en el borde superior del cilindro de medida vacío. Pese el cilindro, la grasa y el plato de cristal. Llene el cilindro de medida con agua recientemente hervida, agua desionizada a una temperatura de 18 a 24 °C. Anotar la temperatura del agua. Colocar el plato de vidrio sobre el cilindro de medida, asegurándose de que no queden burbujas de aire. Secar las superficies exteriores del cilindro de medida y determinar la masa combinada del: cilindro, plato de cristal, grasa y agua. Tras el pesaje final, eliminar la grasa, y determinar la masa después de la limpieza y secado, después vaciar para la prueba posterior.

8.2

Calcular el volumen de la medida cilíndrica de la forma siguiente:

Donde: V = volumen del cilindro (ml), M = Masa neta del agua (g), Página 5 de 9

D = Densidad del agua (ver tabla en T 19M/ T 19 para la densidad a la temperatura usada) en Kg/m3. Determinar el volumen con una precisión de 0.1 ml. Nota 2. Si el volumen de la medida cilíndrica es mayor que 100,0 ml, es conveniente adaptar el borde superior del cilindro hasta que el volumen se exactamente 100 ml para simplificar los cálculos siguientes. 9.

PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS

9.1.

Método A. Después de secar y tamizar de acuerdo con T 27, se pesan y se combinan las siguientes cantidades de agregado fino: Tamaños Núm. 8 (2,36 mm) a Núm. 16 (1,18 mm) Núm. 16 (1,18 mm) a Núm. 30 (600 μm) Núm. 30 (600 μm) a Núm. 50 (300 μm) Núm. 50 (300 μm) a Núm. 100 (159 μm) Total

Masa (g) 44 57 72 17 190

La tolerancia para cada una de las anteriores cantidades es ± 0,2 g. 9.2.

Método B. después de secar y tamizar de acuerdo a T 27, preparar por separado 190 g de los tres tamaños de acuerdo a lo siguiente: Tamaños Núm. 8 (2,36 mm) a Núm. 16 (1,18 mm) Núm. 16 (1,18 mm) a Núm. 30 (600 μm) Núm. 30 (600 μm) a Núm. 50 (300 μm)

Masa (g) 190 190 190

La tolerancia para cada una de las anteriores cantidades es ± 1,0 g. No mezclar estas muestras. Cada tamaño es probado por separado. 9.3

Método C. Pasar la muestra (secada de acuerdo a T 27) a través de la malla número 4 (4,75 mm.) Para realizar la prueba, obtener 190 ± 1 g de la muestra de material que pasa la malla número 4 (4,75 mm.)

9.4

Gravedad específica de agregado fino. Si gravedad específica seca neta del agregado fino de la fuente es desconocida, determinarla con el material menor a la malla número 4 (4,75 mm), de acuerdo con T 84. Utilizar este valor en los cálculos posteriores, a menos de que algunas fracciones de tamaño difieran en más de 0,05 de la gravedad específica típica de la muestra completa, la gravedad específica de la fracción (o fracciones) probada debe ser determinada. Un indicador de diferencias en la gravedad específica de varios tamaños de partículas es la comparación de las gravedades específicas en los agregados finos de diferentes graduaciones y en diferentes pruebas. La gravedad específica puede ser obtenida para Página 6 de 9

graduaciones con o sin fracciones de tamaño específicos de interés. Si las diferencias de gravedad específica exceden a 0,05, determinar la gravedad específica de los tamaños obtenidos de las mallas número 8 (2,36 mm) a número 100 (150 mm); dimensiones adecuadas para utilizar el método A o el método B, cualquiera de los dos por medición directa o por cálculo utilizando los datos de gravedad específica de graduaciones con y sin la fracción de tamaño de interés. Una diferencia en la gravedad específica de 0,05 puede cambiar el contenido de vacíos aproximadamente en uno por ciento. 10.

PROCEDIMIENTO

10.1. Mezclar cada muestra de prueba con la espátula hasta que sea homogénea. Colocar el frasco y el embudo en el soporte y en el centro el cilindro de medida como se muestra en la figura 2. Usar un dedo para bloquear la abertura del embudo. Verter la muestra en el embudo. Nivelar el material en el embudo con la espátula. Retirar el dedo y permitir que la muestra caiga libremente en el cilindro de medida. 10.2. Después de vaciar el embudo, enrasar el cilindro para quitar el exceso de material mediante un pase rápido y único de la espátula, con el ancho de la cuchilla vertical, manteniendo la parte recta de su borde horizontal y en ligero contacto con la parte superior del cilindro de medida. Se debe tener cuidado en el procedimiento para evitar vibraciones o cualquier perturbación que pueda causar la compactación del agregado fino en el cilindro (nota 3). Cepillar las partículas adheridas en el exterior del recipiente cilíndrico y determinar la masa de la medida cilíndrica con una aproximación de 0,1 g. Conserve todas las partículas finas de agregado para una segunda prueba. Nota 3. Después de enrasado, el cilindro puede ser golpeado ligeramente y con cuidado para compactar la muestra de una forma leve y con ello lograr que sea más fácil de transferir hacia la balanza sin derramar nada de material. 10.3. Recombinar el material retenido en la charola y el material de la medida cilíndrica para repetir el procedimiento. Los resultados de dos pruebas se promedian. Consultar la sección 11. 10.4. Registrar la masa del cilindro vacio. Además, por cada ejecución, registrar la masa del cilindro mas agregado fino. 11.

CÁLCULOS

11.1

Calcular los vacios sin compactar para cada determinación de acuerdo a lo siguiente:

Donde: V = Volumen del cilindro de medida (ml), F = Masa neta (g) del agregado fino en el cilindro (masa bruta menos la masa del cilindro vacío), G = Gravedad especifica seca neta del agregado fino, y Página 7 de 9

U = Vacíos de la muestra sin compactar, en porcentaje. 11.2. Para el método A, calcular el promedio de los vacios de la muestra no compactada para las dos determinaciones y reportar el resultado como U. 11.3. Para el método B, calcular: 11.3.1.Primero, el promedio de los vacios para la determinación realizada en cada una de las tres fracciones de tamaño: U1 = Vacios no compactados, número 8 (2.36 mm) a número 16 (1.18 mm), en porcentaje, U2 = Vacios no compactados, número 16 (1.18 mm) a número 30 (600 µm), en porcentaje, y U3 = Vacios no compactados, número 30 (600 µm) a número 50 (300 µm), en porcentaje. 11.3.2. Segundo, el promedio de los tres resultados: Um = (U1 + U2 + U3)/3 11.4. Para el método C, calcular el promedio de los vacíos para las dos determinaciones y reportar el resultado como UR. 12.

REPORTE

12.1. Para el método A, reportar: 12.1.1. Los vacíos sin compactar (US) en porcentaje, con una aproximación de 0,1por ciento 12.1.2. El valor de la gravedad especifica utilizada en los cálculos. 12.2. Para el método B, reportar los siguientes porcentajes de vacios con una aproximación de 0,1 por ciento: 12.2.1. (a) Núm. 8 (2,36 mm) a Núm. 16 (1,18 mm) (U1); (b) Núm. 16 (1,18mm) a Núm. 30 (600 µm) (U2) y (c) Núm. 30 (600 µm) a Núm. 50 (300 µm) (U3). 12.2.2. El promedio de los resultados (Um) 12.2.3. El valor(s) de la gravedad especifica utilizado en los cálculos, y si el valor se determinó en una muestra graduada o en fracciones de tamaño individual utilizados en la prueba. 12.3. Para el método C, reportar: 12.3.1. El contenido de vacios (UR) en porcentaje con aproximación de 0,1 por ciento. 12.3.2. El valor de la gravedad específica utilizado en los cálculos. 13. PRECISIÓN Y SESGO 13.1. Precisión: Página 8 de 9

13.1.1 La desviación estándar de un solo operador se ha encontrado en 0,13 por ciento (1s), utilizando la arena de sílice graduada estándar como se describe en ASTM C 778. Por lo tanto, los resultados de dos ensayos realizados adecuadamente por el mismo operador en muestras similares no deben diferir en más de 0,37 por ciento (d2S). 13.1.2. La desviación estándar multilaboratorio se ha encontrado en 0,33 por ciento (1s), utilizando el agregado fino estándar tal y como se describe en ASTM C 778. Por lo tanto, los resultados de dos ensayos realizados adecuadamente por diferentes laboratorios en muestras similares no deben diferir en más de 0,93 por ciento (d2S). 13.1.3. Las afirmaciones anteriores pertenecen a contenidos de vacios determinados en "arena estándar graduada" como se describe en ASTM C 778, la cual se considera redondeada, y graduada en las mallas Núm. 30 (600 µm) a la Núm. 100 (150 µm), todo lo cual no puede ser típico de otros agregados finos. Se necesitan datos adicionales de precisió para las pruebas de agregados finos que tienen diferentes niveles de angularidad y textura probados de acuerdo con este método de ensayo. 13.2. Sesgo. Como no hay material de referencia aceptado y adecuado para determinar el sesgo de los procedimientos de este método de ensayo, el sesgo no se ha determinado. 14.

PALABRAS CLAVE Angularidad, agregado fino, forma de partícula, arena, textura superficial, contenido de vacíos

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