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• William Arias Ochoa

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ENSAYO DE ABRASION Y DURABILIDAD 1. OBJETIVO. 1.1. Este método se refiere al procedimiento que se debe seguir para realizar el ensayo de desgaste de los agrega dos gruesos hasta de 37.5 mm (1½") por medio de la máquina de Los Ángeles. 1.2. El método se emplea para determinar la resistencia al desgaste de agregados naturales o triturados, empleando la citada máquina con una carga abrasiva. 1.3. Para evaluar la resistencia al desgaste de los agregados gruesos, de tamaños mayores de 19 mm (3/4"), por medio de la máquina de Los Ángeles, deberá utilizarse la norma INV E – 219. 1.4. Esta norma no pretende considerar todos los problemas de seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad de quien la emplee, el establecimiento de prácticas apropiadas de seguridad y salubridad, y la aplicación de limitaciones regulatorias con anterioridad a su uso. 2. BASE TEORICA. Este ensayo ha sido ampliamente usado como un indicador de la calidad relativa o la competencia de diferentes fuentes de agregados pétreos de similares composiciones mineralógicas. Los resultados no brindan automáticamente comparaciones válidas entre fuentes marcadamente diferentes en origen, composición o estructura. Los límites de las especificaciones deben ser asignados con extrema precaución, considerando los tipos de agregados disponibles y su comportamiento histórico en aplicaciones finales específicas. Este Modo Operativo está basado en las Normas ASTM C 131, AASHTO T 96 y ASTM C 535, las mismas que se han adaptado al nivel de implementación y a las condiciones propias de nuestra realidad. Cabe indicar que este Modo Operativo está sujeto a revisión y actualización continua. Este método de ensayo presenta técnicas para el muestreo de los agregados finos y gruesos con los siguientes objetivos: • • • •

Investigación preliminar de la fuente potencial de abastecimiento. Control del producto en la fuente de abastecimiento. Control de las operaciones en la obra para el uso, y Aceptación o rechazo de los materiales.

¿En qué consiste la prueba? Esta consiste en poner en la maquina una muestra de material a la que anteriormente ya se le sacó su granulometría y todas sus pruebas necesarias para llevar acabo el ensayo. Después de que ya está el material en la máquina, esta se hace funcionar para que gire a una velocidad uniforme de 30 a 35 revoluciones por minuto hasta completar 500 revoluciones. 3. APARATOS Y MATERIALES. 3.1 Balanza, que permita la determinación del peso con aproximación de 1 g. 3.2 Estufa 3.3 Tamices: De los siguientes tamaños: 3”, 2 ½”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, ¼”, Nº4, Nº8. Un tamiz Nº12 para el cálculo del desgaste 3.4 Máquina de Los Ángeles: la máquina para el ensayo de desgaste de Los Ángeles tendrá las características que se indican en la Figura 1. Consiste en un cilindro hueco, de acero, con una

Dicho cilindro lleva sus extremos cerrados y en el centro de cada extremo un eje, que no penetra en su interior, quedando el cilindro montado de modo que pueda girar en posición horizontal alrededor de este eje. El cilindro estará provisto de una abertura, para introducir la muestra que se desea ensayar, y un entrepaño, para conseguir la rotación de la mezcla y de la carga abrasiva. La abertura podrá cerrarse por medio de una tapa con empaquetadura que impida la salida del polvo, fijada por medio de pernos. La tapa se diseñará de manera tal que se mantenga el contorno cilíndrico interior. El entrepaño se coloca de modo que la carga no caiga sobre la tapa durante el ensayo, ni se ponga en contacto con ella en ningún momento. El entrepaño será desmontable, de acero, ocupando longitudinalmente toda una generatriz del cilindro y se proyectará radialmente, y hacia el centro de la sección circular del que permita montarlo por medio de pernos u otro medio apropiado, de forma que quede instalado de un modo firme y rígido. La distancia del entrepaño a la abertura, medida a lo largo de la circunferencia del cilindro y en el sentido de la rotación, será mayor de 1.27 m (50"). La superficie del entrepaño de la máquina de Los Ángeles está sometida a un fuerte desgaste y al impacto de las bolas, originándose en ella un relieve a una distancia aproximadamente de 32 mm (1 ¼") desde la unión del entrepaño con la superficie interior del cilindro. Si el entrepaño está hecho de una sección angular, no solamente puede formarse este relieve, sino que aquél se puede llegar a doblar longitudinal o transversalmente y con respecto a su correcta disposición, por lo cual debe ser revisado periódicamente. Si se observa alguno de estos defectos, el entrepaño debe ser reparado o reemplazado antes de realizar nuevos ensayos. La influencia de todos estos factores sobre los resultados del ensayo no es conocida; sin embargo, para uniformar las condiciones de ensayo se recomienda eliminar el relieve formado cuando su altura sea superior a 2 mm (0.1").

La máquina será accionada y contrabalanceada en forma tal, que debe mantener la velocidad periférica básicamente uniforme. La pérdida de velocidad y el deslizamiento del mecanismo de transmisión son causa frecuente de que los resultados del ensayo no coincidan con los obtenidos en otra máquina de desgaste de Los Ángeles con velocidad periférica constante. 3.5 Carga abrasiva. La carga abrasiva consistirá en esferas de acero o de fundición, de un diámetro entre 46.38 mm (1 13/16") y 47.63 mm (1 7/8") y un peso comprendido entre 390 g y 445 g.

La carga abrasiva dependerá de la granulometría de ensayo, A, B, C o D, según se indica en el numeral 3.2, de acuerdo con la Tabla 1 siguiente:

3.6 Escobillas o cepillos y recipientes. 4. PROCEDIMIENTO: 4.1 Características de la muestra Este ensayo se aplica a áridos gruesos de origen natural o artificial (y áridos reciclados) empleados en construcción o ingeniería civil. La masa de la muestra de laboratorio debe ser de al menos 15 kg, con una granulometría comprendida entre 10 mm y 14 mm. Además la curva granulométrica de la muestra debe cumplir los requisitos siguientes: - Entre el 60 % y el 70 % del árido debe pasar por el tamiz de 12,5 mm; o, - Entre el 30 % y el 40 % del árido debe pasar por el tamiz de 11,2 mm. Asimismo, el ensayo aporta una metodología para ensayar otras fracciones granulométricas diferentes a la fracción normalizada 10 mm/14 mm para el método de referencia, indicadas en la tabla adjunta. Sin embargo, dado que la relación no es la misma para todos los áridos, no debería esperarse obtener con las fracciones granulométricas alternativas resultados idénticos a los obtenidos con las fracciones 10 mm/14 mm del método de referencia.

4.1 Preparación de la muestra -

La muestra consistirá en agregado limpio por lavado y secado en horno a una temperatura constante comprendida entre 105 y 110 °C (221 a 230°'F), separada por fracciones de cada tamaño y recombinadas con una de las granulometrías indicadas en la Tabla 2. La granulometría o granulometrías elegidas serán representativas del agregado tal y como va a ser utilizado en la obra. La muestra antes de ensayada deberá ser pesada con aproximación de 1 g.

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Cuando se triture la muestra en el laboratorio, se hará constar esto en el informe, debido a la influencia que tiene la forma de las partículas en el resultado del ensayo.

4.2 ejecución del ensayo - PRIMERO: Se trabajó con las muestras extraídas de las canteras Espinal e Isla, teniendo como proporciones: - Espinal 85% - Isla 15% Llevando un total de 10 kg para el ensayo, hasta el Laboratorio de Suelos y Asfalto de la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez.

- SEGUNDO: De acuerdo a la granulometría realizada, se determinó que se usaría la Gradación A, que sería dividir el total en partes de 1250 gr aproximadamente.

- TERCERO: Ya separadas las cantidades, se procedió a realizar su lavado, para posteriormente hacerlas secar en el horno durante 24 horas.

- CUARTO: Ya con la muestra seca, se procedió a utilizar la Máquina de Los Ángeles, utilizando una carga abrasiva de 12 esferas, que corresponde a la Gradación A, conjuntamente con un Número de revoluciones igual a 500.

- QUINTO: El tiempo al que se sometió la muestra fue de 15’ 15’’, que está normado para el tipo de Gradación que se usó, luego de pasado este tiempo se procedió a retirar la muestra de la máquina, para pesarla, tamizarla y lavarla.

- SEXTO: Finalmente se llevó la muestra ya tamizada y lavada, a secar al horno durante 24 horas, para obtener un peso final que se utilizará para determinar la resistencia al desgaste.

5. CALCULOS. Calcule la pérdida, es decir la diferencia entre la masa original y la masa final de la muestra de ensayo, expresado como porcentaje del p j a masa original de la muestra de ensayo. Registre este valor como el porcentaje perdido. -

El resultado del ensayo (% desgaste) recibe el nombre de coeficiente de desgaste de Los Ángeles. Calcule este valor con la siguiente expresión:

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P1 = Peso muestra seca antes del ensayo. P2 = Peso muestra seca después del ensayo, previo lavado mayor que el tamiz de 1.70 mm (No.12). DURABILIDAD

1. OBJETIVOS. - Fortalecer los conocimientos adquiridos en clase con la práctica en laboratorio. - Determinar la resistencia al hielo y deshielo que pueda tener un agregado. - Entender el Ensayo de Durabilidad y saber interpretar los resultados obtenidos. Durabilidad.-Es la propiedad que tiene un cuerpo o materia a la erosión química. Consiste que a la muestra (agregado) se lo someterá a un agente químico (sulfato de sodio o sulfato de magnesio) durante cinco ciclos para finalmente pesar el material final previo lavado y secado, para ver si el material cumple con las exigencias de la Norma o el expediente técnico de proyecto. % desgaste = [ Pa – Pb ] / Pa PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO  

Se realiza el análisis granulométrico por tamizado, calculando los porcentajes retenidos en cada uno de los tamices. Se procede separadamente para el agregado grueso y al fino.

PARA EL AGREGADO GRUESO - La muestra se tamiza por la malla N° 4 y se trabaja con el material retenido en este tamiz. - El material lavado y seco se coloca en los recipientes por separado (los recipientes son 7, preestablecidos para un agregado grueso). - Si el material comprendido entre los tamices es menor de 5% estas no intervienen en el ensayo. Su correspondiente pérdida será el promedio de la pérdida superior o inferior. - El material será sumergido en el sulfato de sodio por espacio de 16 a 18 horas cubriendo al agregado totalmente. - Retiran la muestra de la solución y secar en el horno a 110°C. - Colocar nuevamente solución hasta completar 5 ciclos.

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Al término lavar la muestra hasta eliminar los sulfatos y secar a 110°C para verificar los pesos en los mismos tamices de ensayo.

CONCLUCIONES. - Luego de haber culminado con el ensayo de Abrasión por medio de la Máquina de Los Ángeles podemos concluir que: - Se obtuvo un porcentaje de desgaste de la muestra igual 10.84 % de la muestra. - El porcentaje obtenido se encuentra dentro de los parámetros permisibles requeridos para la composición de una carretera. - Pudimos asimilar el procedimiento adecuado que se lleva a cabo para determinar el ensayo de Abrasión por medio de la Máquina de Los Ángeles, realizándolo paso a paso. - Según los resultados obtenidos en el laboratorio se puede concluir que contamos con un agregado de alta resistencia al desgaste. - Por lo tanto que dicho agregado es apto para el diseño de la mezcla de concreto, ya que nos podría garantizar buenos resultados al ser utilizado debido a la dureza que presenta al ser sometido a fricciones junto con las esferas. - También se puede tener en cuenta que las propiedades de los agregados dependen principalmente de las características de la roca madre de donde proviene. El porcentaje de desgaste de 34% sirve para la fabricación de losas, pisos y estructuras donde se emplee el concreto. - Precisión – Para agregados con tamaño máximo nominal de 19 mm (3/4"), con porcentajes de pérdida entre 10 y 45%, el coeficiente de variación entre resultados de varios laboratorios, es del 4.5% . Por lo tanto, resultados de dos ensayos bien ejecutados, por dos laboratorios diferentes, sobre muestras del mismo agregado grueso, no deberán diferir el uno del otro en más del 12.7% de su promedio. - El coeficiente de variación de operadores individuales, se encontró que es del 2.0%. Entonces, los resultados de dos ensayos bien ejecutados por el mismo operador sobre el mismo agregado grueso, no deberán diferir, el uno del otro en más del 5.7% de su promedio. - Tolerancias – Dado que no hay un material de referencia apropiado para determinar la tolerancia para este procedimiento, no hay ninguna declaración sobre el particular.

RECOMENDACIONES:

Ya habiendo realizado el ensayo de Abrasión por medio de la Máquina de Los Ángeles, consideramos tomar como recomendación: -

Realizar el lavado de muestra de manera que se obtenga agua cristalina, pues si no se realiza de manera adecuada, el ensayo puede tener resultados erróneos. Elegir la adecuada gradación que se usará, teniendo en cuenta el Tamaño Máximo Nominal, que se obtendrá del Análisis Granulométrico. Realizar el tamizado de manera que no haya retención de partículas en las mallas, y que esté realizado lo mejor posible, para evitar errores. Tratar de evitar la pérdida de muestra fina en la Máquina de Los Ángeles, pues esto podría representar un error importante si es en bastante cantidad. Realizar los cálculos minuciosamente, sin cometer errores al momento de digitar, o colocar datos. Procurar realizar el ensayo de manera que se pueda obtener resultados aceptables, para no realizar el ensayo nuevamente.

7. FOTOS Y VIDEOS.

7.1 PANEL DE FOTOS. Materiales

Balanza

Esferas de acero

muestra

máquina de los angeles

Tamices

balanza

8. BIBLIOGRAFÍA Y WEBGRAFÍA: - Apuntes y separatas proporcionadas en la asignatura de Laboratorio de Mecánica de Suelos II. - Wikipedia, La Enciclopedia Libre. http://es.wikipedia.org/ - Mecánica De Suelos - Juárez Parillo. - Mecánica De Suelos - Rico Rodríguez.