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• Heidi Taylor

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO FACULTAD DE INGENIERIA ESUCELA DE ING. CIVIL INFORME No.

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TEMA:

ÁRIDOS: DTERMINACION DE LA RESISTENCIA AL DESGASTE POR CARGAS ABRASIBAS, METODO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES DEL AGREGADO GRUESO (Para partículas mayores a 19mm)

REALIZADO POR:

JHONNY D. LEMA C.

SEMESTRE

SEXTO “A”

FECHA RACTICA:

08-05-2014

FECHA ENTREGA:

15-05-2014

UNACH

Ensayo de materiales II

1. NUMERO DE PRACTICA: 7

2. TEMA: “DETERMINACIÓN A LA RESISTENCIA AL DESGASTE POR CARGAS ABRASIVAS, METODO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES DEL AGREGADO GURESO PARA PARTICULAS MAYORES A 19mm”

3. OBJETIVO 3.1. Determinar el valor de desgaste de nuestro agregado grueso de la mina La Guadalupe de la ciudad de Riobamba mediante el uso de la máquina de los ángeles 3.2. Determinar el porcentaje de perdida de material que sufre el agregado grueso de la mina La Guadalupe.

4. INTRODUCCION Este ensayo se lo realiza bajo el procedimiento indicado en la NTE INEN 861, (ÁRIDOS: Determinación del valor de la degradación del árido grueso de partículas mayores a 19mm mediante el uso de la máquina de los ángeles) En esta, nuestra séptima práctica de Ensayo de materiales II se realizó el ensaye de determinación de la resistencia ala abrasión del agregado grueso por el método de la máquina de los Ángeles el cual consistió en someter cierta cantidad de agregado grueso previamente clasificado bajo la acción de una carga abrasiva que consistió en esferas de acero dentro de un cilindro metálico sellado que rotaba en un eje fijo produciendo una carga constante sobre nuestro material. Esta carga provoca un desprendimiento o desgaste del material en donde cada partícula pierde masa y volumen y en dependencia de la pérdida o desgaste estará la resistencia del mismo. El alcance o finalidad de este ensaye es saber el porcentaje de desgaste de las partículas del agregado grueso mayor a 19 mm a la acción de cargas abrasivas. Esta resistencia es fundamental porque con ella conoceremos la durabilidad y la resistencia que tendrá el concreto para la fabricación de losas, estructuras simples o estructuras que requieran que la resistencia del concreto sea la adecuada para ellas. .

5. FUNDAMENTO TEORICO 5.1. Resistencia al desgaste

La resistencia a al desgaste, abrasión o dureza de un agregado, es una propiedad que depende principalmente de las características de la roca madre. Este factor cobra importancia cuando las partículas van a estar sometidas a un

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Ensayo de materiales II roce continuo con otros elementos, para lo cual los agregados que se utilizan deben estar duros. Para determinar la dureza se utiliza método descritos en las normas INEN 690 y INEN 691 para los agregados gruesos. Dicho método más conocido como el de la Máquina de los Ángeles, consiste básicamente en colocar una cantidad especificada de agregado dentro de un tambor cilíndrico de acero que está montado horizontalmente. Se añade una carga de bolas de acero y se le aplica un número determinado de revoluciones. El choque entre el agregado y las bolas da por resultado la abrasión y los efectos se miden por la diferencia entre la masa inicial de la muestra seca y la masa del material desgastado expresándolo como porcentaje inicial. Porcentaje de desgaste = [ Pa – Pb ] / Pa *100 Donde: Pa= masa de la muestra seca antes del ensayo (grs) Pb= masa de la muestra seca después del ensayo, lavada sobre el tamiz 1.7 mm

-

Diferentes tipos de desgaste: Desgaste por fatiga Desgaste abrasivo Desgaste por cavitación Desgaste por erosión Desgaste por deslizamiento Referencia 1

5.2. Desgaste abrasivo

La Normas INEN 860 e INEN 861 define el desgaste abrasivo como el impacto y la molienda, resultante de una combinación de acciones que incluyen la abrasión o desgaste del agregado cuyo número de esferas depende de la gradación de la muestra de ensayo. A medida que el tambor gira, un tambor, una plataforma recoge la muestra y las plataformas de acero, elevándolas hasta que caigan al lado opuesto del tambor, creando un impacto de impacto y trituración. El contenido gira continuamente con el tambor, en una acción de molido, hasta que la plataforma recoge la muestra y las esferas de acero y se repite el ciclo. Luego de un número especificado de reproducciones, se retiran los contenidos del tambor y la porción del árido se tamiza para medir la degradación como un porcentaje de perdida. Referencia 2

Referencia 1; Manual de la construcción con concreto I, Mc Graw Hill, 3a edición, 1997 pag 121 Referencia 2; norma técnica Ecuatoriana INEN 860

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5.3. Máquina de los Ángeles 5.3.1. Definición: La máquina de los ángeles ha sido desarrollada teniendo en cuenta distintas especificaciones técnicas con el objetivo de determinar la resistencia de los agregados a la abrasión.

Fig 1. Máquina de los ángeles - UNACH El equipo consta de un tambor montado en los extremos con ejes y rodamientos sobre una estructura metálica, la cual lo soporta para que este gire de acuerdo a lo programado con contador digital que activa y/o desactiva el motor para que el tambor de un determinado número de vueltas según se requiera en la realización del ensayo. Referencia 3 5.3.2.

Uso: Se debe utilizar una máquina de Los Ángeles que cumpla con todas las características esenciales del diseño mostrado en la figura 2. La máquina debe estar compuesta por un cilindro de acero hueco, con espesor de pared no menor que 12,4 mm (ver nota 3), cerrado en ambos extremos, que cumpla con las dimensiones que se muestran en la figura 1, que tenga diámetro interno de 711 mm ± 5 mm y longitud interna de 508 mm ± 5 mm. La superficie interior del cilindro debe estar libre de protuberancias que interrumpan la trayectoria de la muestra y de las esferas de acero, a excepción de la plataforma que se describe más adelante. El cilindro debe ser montado sobre puntas de ejes acoplados a los extremos del cilindro, pero no deben entrar en él y debe estar colocado de tal manera que gire con el eje en posición horizontal con una tolerancia en la pendiente de 1%. Se debe proveer una abertura en el cilindro para la introducción de la muestra y las esferas. Para cubrir la abertura, debe estar provisto de una tapa apropiada que no deje escapar el polvo, con dispositivos para atornillar la tapa en su lugar. La tapa debe estar diseñada para mantener el contorno cilíndrico de la superficie interior, a menos que la plataforma esté localizada de modo que la carga no caiga sobre la tapa o entre en contacto con ésta durante el ensayo. En el interior de la

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Ensayo de materiales II superficie cilíndrica se debe acoplar una plataforma de acero, extendida toda la longitud del cilindro y proyectada hacia el interior en 89 mm ± 2 mm, de tal manera que un plano centrado entre las caras grandes coincida con un plano axial. La plataforma debe ser montada por medio de tornillos u otros medios adecuados y tener un espesor que le permita estar firme y rígida. La posición de la plataforma debe ser tal que la muestra y las esferas de acero no golpeen en o cerca de la abertura y su tapa. La

distancia desde la plataforma a la abertura, medida a lo largo de la circunferencia exterior del cilindro en el sentido del giro, no debe ser menor a 1.270 mm (ver nota 4). Inspeccionar periódicamente la plataforma para determinar que no se ha doblado longitudinalmente, ni tampoco se ha modificado su posición normal radial con respecto al cilindro. Si se encuentra cualquiera de estas condiciones, se debe reparar o reemplazar la plataforma antes de que se lleven a cabo más ensayos. Fig 2 . Maquina de los angeles Fuente: Norma INEN 860

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La máquina debe estar balanceada y operar de tal forma que mantenga una velocidad periférica sustancialmente uniforme (ver nota 5). Si se utiliza un ángulo como plataforma, la dirección de rotación debe ser tal que la carga sea recogida por la superficie externa del ángulo. Referencia 4 Referencia 3; Padilla Julio-guía general para prácticas de laboratorio de materiales—2da edición - Nicaragua 2002, pág. 155, pág. 235 Referencia 4; norma técnica Ecuatoriana INEN 860

6. ESQUEMA

Fig.3 Materiales y/o equipos empleados

7. MATERIALES Y/O EQUIPOS 7.1. MATERIALES : 7.1.1. AGREGADO GRUESO: (mayor a 19mm) - Mina la Guadalupe-Riobamba 7.1.2. AGUA

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7.2. EQUIPOS: 7.2.1. MAQUINA DE LOS ÁNGELES: (ver numeral 5.3.2.) 7.2.2. CARGAS ABRASIVAS: Esferas de hierro fundido o acero de 47 mm de diámetro aproximadamente y con un peso entre 390 y 445 gramos 7.2.3. TAMICES: serie gruesa mayores al tamiz No. 12 - 1.7 mm 7.2.4. HORNO DE SECADO: que mantenga una temperatura constante de 110±5°C. 7.2.5. BANDEJAS:

8. PROCEDIMIENTO 8.1. Muestra 8.1.1. Muestrear el material (agregado grueso-ripio triturado) de la mina La Guadalupe de acuerdo a la norma INEN 696 8.1.2. Seleccionar una muestra representativa mediante cuarteo 8.1.3. Lavar la muestra reducida y secarla al horno a 110±5 °C. 8.1.4. Determinamos el peso del material. El peso del material a usar en el ensayo depende del grado de la muestra. (ver apéndice-tabla 3). En nuestro caso 5000 g 8.1.5. Para determinar el grado de la muestra es necesario determinando su granulometría, usando los tamices de la serie gruesa. El grado de la muestra corresponderá a aquel en que la granulometría del material usado en el ensaye sea la que más se acerque a la granulometría de la muestra

8.2. Procedimiento de ensayo 8.2.1. Después de obtener el peso total a usar, según el grado establecido, Se toman la cantidad de esferas de acero a usar según el grado utilizado, (ver apéndice-tabla 5) en nuestro caso será grado A de 12 esferas para para 5000 g. 8.2.2. Coloque el material en la máquina de los Ángeles. 8.2.3. Introduzca las cargas abrasivas (esferas de hierro fundido) 8.2.4. Cierre la abertura con la tapa movible. 8.2.5. Ponga en marcha la maquina hasta completar 500 revoluciones, a una velocidad de 30 a rpm. 8.2.6. Descargue el material de la máquina y realice una separación preliminar de la muestra sobre un tamiz de mayor abertura que el de 1.7mm 8.2.7. Tamizar la porción fina por el tamiz de 1.7mm 8.2.8. Lave el material más grueso que 1.7mm colóquelo en una bandeja y deposítelo en el horno por un periodo de 24 horas a una temperatura de 110±5 °C. 8.2.9. Transcurrido este tiempo, retire la muestra del horno, déjela enfriar a temperatura ambiente y pese la muestra seca con una aproximación de 1.0 g. 8.2.10. - Calcule el porcentaje de desgaste por medio de la formula siguiente

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9. TABULACION DE DATOS Tabla 1/2 CODIFICACIÓN

A B C D E F G= H= I= J=

( B-A ) ( D-C ) ( E-A ) ( F-A )

DESCRIPCION VALOR UNIDAD M bandeja 615 g M bandeja + Arido grueso (inicio ensayo) 5617 g M bandeja tamiz 789 g M bandeja tamiz + Arido fino (fin ensayo) 1873 g M bandeja + M Arido grueso seco sin lavar (final ensayo) 4486 g M bandeja + M Arido seco lavado y secado al horno (final ensayo) 4427 g M Arido grueso (inicio ensayo) 5002 g M Arido fino que se a desprendido del Arido grueso, que pasa del tamiz de 1.7mm (fin 1084 ensayo) g M Arido grueso sin lavar retenido en el ramiz 1.7mm (fin ensayo) 3871 g M Arido seco lavado y secado al horno retenido en el tamiz 1.7mm (fin ensayo) 3812 g

Elaborado por: Jhonny Lema

9.1. Tabulación de resultados Tabla 2/2 CODIFICACIÓN Q K = ( H+I ) L = ( G-I ) M = ( G-J ) N = ( G-K ) Ñ = 100-((K*100)/G) O = (G-I)/G * 100 P = (G-J)/G *100

DESCRIPCION M Arido fino que se a desprendido del Arido grueso, que pasa del tamiz de 1.7mm (fin ensayo) MASA TOTAL DEL ARIDO AL FINALIZAR EL ENSAYO (Ar. Grueso + Ar Fino) MASA TOTAL DESPRENDIDO DEL ARIDO GRUESO AL FIN DEL ENSAYO (árido sin lavar) MASA TOTAL DESPRENDIDO DEL ARIDO GRUESO AL FIN DEL ENSAYO (árido lavado y secado) MASA DE PERDIDA DISIPADA DURANTE EL ENSAYO PORCENTAJE DE PERDIDA DISIPADA DURANTE EL ENSAYO PORCENTAJE DESGASTE PRELIMINAR (peso final sin lavar ) PORCENTAJE DESGASTE FINAL (peso final lavado y secado )

VALOR 1084 4955 1131 1190 47 0,94 22,61 23,79

Elaborado por: Jhonny Lema NOTA 1: VER APENDICE – numeral 10.3 –obtención de resultados- cálculos

10. CUESTRIONARIO. 10.1. ¿Qué objetivo tiene la máquina de los ángeles? Determinar la resistencia de los agregados por abrasión.

10.2. ¿Qué ocurre con el agregado dentro de la máquina de los ángeles? La carga (esferas de hierro) provoca un desprendimiento o desgaste del material en donde cada partícula pierde masa y volumen y en dependencia de la pérdida o desgaste estará la resistencia del mismo.

¿Es importante el ensayo de abrasión de agregado grueso para el diseño de hormigones?

10.3.

Esta resistencia es fundamental porque con ella conoceremos la durabilidad y la resistencia que tendrá el concreto para la fabricación de losas, estructuras

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UNIDAD g g g g g % % %

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Ensayo de materiales II simples o estructuras que requieran que la resistencia del concreto sea la adecuada para ellas .

11. CONCLUCIONES 11.1.

Nuestro porcentaje de desgaste del agregado grueso de la mina La Guadalupe de la ciudad de Riobamba nos arrojó un valor 23.79% lo cual concluimos que el árido es útil y aceptable para la fabricación de concreto, ya que se estipula un porcentaje de pérdida de 10 al 45% según la norma INEN 861 y ASTM C670.

11.2.

El valor desprendido del agregado grueso nos dio como resultado 1190 g lo cual es una pérdida considerable que nos indica q el árido grueso no ha perdido mucho material en el ensayo con relación a los agregados gruesos de los distintos grupo que realizaron el ensayo de la mina de Cerro Negro, Mina de chilligua, mina de San Andrés que tuvieron una pérdida de material apreciablemente mayor. Lo que nos indica que nuestro material es más resistente al desgaste que los demás agregados de las distintas minas de la ciudad de Riobamba.

11.3. Nuestro valor de masa disipada(perdida) durante el ensayo de La mina la Guadalupe nos da un valor de 47g lo q es equivalente a una pérdida de 0.94/% lo cual es aceptable en perdida de material según la norma INEN 691 que nos indica que el agregado debe tener un porcentaje de perdida menor de 1 % para que el ensayo sea válido.

12. RECOMENDACIONES 12.1. - Se debe tener mucho cuidado al momento en que la máquina de los ángeles está en funcionamiento ya que emite uno sonido demasiado fuerte que puede causar problemas a nivel auricular. 12.2. - Tener en cuenta las unidades con las que se está recopilando los datos 12.3. - Utilizar equipos apropiados de protección personal para evitar accidentes. 12.4. - Es recomendable un adecuado manejo de los recipientes para que estos se mantengas calibrados y obtener resultados más precisos.

13. BIBLIOGRAFIA 13.1. - JOSEPH J. WADDELL, JOSEPH A. DOBROWSKI, Manual de la construcción con concreto I, Mc Graw Hill, 3a edición, 1997 13.2. - Norma técnica Ecuatoriana NTE INEN 861 13.3. - Padilla Julio-guía general para prácticas de laboratorio de materiales— 2da edición - Nicaragua 2002, pág. 155, pág. 235

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14. APENDICE 14.1.

Tabla 3. Gradación de las muestras de ensayo Fuente: Norma INEN 861

14.2.

Tabla 4. Especificaciones para la carga Fuente: Norma INEN 861

14.3.

Obtención de resultados de la tabla 2/2

14.3.1. Masa total del árido al finalizar el ensayo (árido grueso + árido fino) M total= M Árido grueso (fin ensayo) + masa árido fino desprendido M total = 3871+1084 M total = 4955 g

14.3.2. Masa total desprendido del árido grueso al finalizar el ensayo (árido sin lavar) M desprendida = M árido grueso (inicio ensayo)- M Árido grueso sin lavar retenido en el tamiz 1.7mm (fin ensayo) M desprendida= 5002-3871 M desprendida= 1131

14.3.3. Masa total desprendido del árido grueso al finalizar el ensayo (árido lavado y secado) M desprendida = M árido grueso (inicio ensayo)- M Arido grueso lavado y secado retenido en el tamiz 1.7mm (fin ensayo) M desprendida= 5002-3812 M desprendida= 1190

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14.3.4. Masa de perdida disipada durante el ensayo Perdida árido= M árido grueso (inicio ensayo) - m total del árido grueso al fin del ensayo Perdida árido= 50002 - 4955 Perdida árido= 47g

14.3.5. Porcentaje de pérdida disipada durante el ensayo 𝑚 á𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑔𝑟𝑢𝑒𝑠𝑜 (𝑓𝑖𝑛 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜) ∗ 100 % 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 á𝑟 = 100 − 𝑚 á𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑔𝑟𝑢𝑒𝑠𝑜 ( 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜) 4955 ∗ 100 % 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 á𝑟 = 100 − 5002 % 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 á𝑟 = 0.94 %

14.3.6. Porcentaje de desgaste Preliminar (peso final sin lavar) % 𝑑𝑒𝑠𝑔𝑎𝑠𝑡𝑒 =

𝑚 ä𝑟𝑖𝑑𝑜 (𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜) − 𝑚 á𝑟𝑑𝑖𝑑𝑜 sin 𝑙𝑎𝑣𝑎𝑟 (𝑓𝑖𝑛 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜) ∗ 100 𝑚 á𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜

% 𝑑𝑒𝑠𝑔𝑎𝑠𝑡𝑒 =

5002 − 3871 ∗ 100 5002

% 𝑑𝑒𝑠𝑔𝑎𝑠𝑡𝑒 = 22.61%

14.3.7. Porcentaje de desgaste Final del agregado grueso ( peso final lavado y secado )

% 𝑑𝑒𝑠𝑔𝑎𝑠𝑡𝑒 =

𝑚 ä𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 − 𝑚 á𝑟𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑙𝑎𝑣𝑎𝑑𝑜, 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑑𝑜 (𝑓𝑖𝑛 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜) ∗ 100 𝑚 á𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜

% 𝑑𝑒𝑠𝑔𝑎𝑠𝑡𝑒 =

5002 − 3812 ∗ 100 5002

% 𝑑𝑒𝑠𝑔𝑎𝑠𝑡𝑒 = 23.79%

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15. ANEXOS

Fig 4. Carga abrasiva. Esferas de hierro fundido de diámetro 47mm Fuente: cámara Sr Victor Pulgar

Fig.4 Árido grueso- mina La Guadalupe – antes del ensayo Fuente: cámara Ángel Patín

Fig.5 Maquina de los Ángeles - Unach P á g i n a 11 | 14

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Ensayo de materiales II Fuente: cámara Srta. Cristina Guayanlema

Fig 4.Descarga del material (fin ensayo) Fuente: cámara Srta. Cristina Guayanlema

Fig 5. Obtencion del material gueso y perdida de este Fuente: cámara Srta. Cristina Guayanlema

Fig 6. Tamizado del materia después del ensayo P á g i n a 12 | 14

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Fig 7. Determinación de la masa del agregado después del ensayo - agregado secado y lavado Fuente: cámara Sr. Victor Pulgar

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