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ENSAYO RESISTENCIA A LA DEGRADACIÓN DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑOS MENORES DE 37.5 mm (1 ½’’) POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ÁNGELES I.N.V. E – 218 – 13

LAURA CAROLINA TAPIAS MONTAÑEZ MIGUEL ÁNGEL JAIME JHON STIVEN PATIÑO LÓPEZ

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2014

ENSAYO RESISTENCIA A LA DEGRADACIÓN DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑOS MENORES DE 37.5 mm (1 ½’’) POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ÁNGELES I.N.V. E – 218 – 13

GRUPO B4 LAURA CAROLINA TAPIAS MONTAÑEZ 201120226 MIGUEL ÁNGEL JAIME PACHECO 200910195 JHON STIVEN PATIÑO LÓPEZ 201120327

Presentado a: ING. MSc. GONZALO PÉREZ BUITRAGO Monitor: BEIMAR EMILIO CASTELBLANCO Fecha realización: miércoles 27 de agosto de 2014 Fecha entrega: miércoles 3 de septiembre de 2014

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2014

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TABLA DE CONTENIDO Pág. 1. OBJETIVOS ......................................................................................................... 4 1.1 GENERAL ...................................................................................................... 4 1.2 ESPECÍFICOS................................................................................................ 4 2. ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN ...................................................... 5 3. EQUIPOS UTILIZADOS ...................................................................................... 7 Balanza................................................................................................................. 7 Tamices ................................................................................................................ 7 Recipientes ........................................................................................................... 7 Máquina de los ángeles ........................................................................................ 7 Carga abrasiva ..................................................................................................... 8 4. PROCEDIMIENTO............................................................................................... 9 5. DATOS OBTENIDOS ........................................................................................ 12 6. CÁLCULOS........................................................................................................ 13 7. DATOS GENERALES ........................................................................................ 14 8. ANÁLISIS DE RESULTADOS............................................................................ 15 9. CONCLUSIONES .............................................................................................. 17 BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 18

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1. OBJETIVOS 1.1 GENERAL: Determinar mediante ensayo, el desgaste de los agregados menores a 37.5mm de acuerdo a las especificaciones del INVIAS por medio de la máquina de los ángeles. 1.2 ESPECÍFICOS: 

Seleccionar dependiendo el tamaño del material, la muestra granulométrica que se va a utilizar en el ensayo.



Determinar de acuerdo a la norma, el número de esferas que deben utilizarse en la máquina de los ángeles de acuerdo al material utilizado.



Determinar el uso del material analizado según las especificaciones de construcción del INVIAS.

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2. ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN

El método tratado se utiliza o emplea para determinar la resistencia de los agregados triturados tales como la Grava, utilizando la maquina de los Ángeles. Cuando se va a evaluar la resistencia al desgaste de dichos agregados siempre debe utilizarse la norma de ensayos I.N.V E- 218. DISPOSICIONES GENERALES PARA LA EJECUCIÓN DE AFIRMADOS, SUBBASES GRANULARES Y BASES GRANULARES Y ESTABILIZADAS MATERIALES1 Para la construcción de afirmados y subbases granulares, los materiales serán agregados naturales clasificados o podrán provenir de la trituración de rocas y gravas, o podrán estar constituidos por una mezcla de productos de ambas procedencias.

Para la construcción de bases granulares, será obligatorio el empleo de un agregado que contenga una fracción producto de trituración mecánica.

En ambos casos, las partículas de los agregados serán duras, resistentes y durables, sin exceso de partículas planas, blandas o desintegrarles y sin materia orgánica u otras sustancias perjudiciales.

Sus condiciones de limpieza

dependerán del uso que se vaya a dar al material.

DISPOSICIONES GENERALES PARA LA EJECUCIÓN DE RIEGOS DE IMPRIMACIÓN Y LIGA, TRATAMIENTOS SUPERFICIALES, SELLOS DE ARENA ASFALTO, LECHADAS ASFÁLTICAS, MEZCLAS DENSAS Y ABIERTAS EN FRIO Y EN CALIENTE Y RECICLADO DE PAVIMENTOS ASFALTICOS2

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INVIAS, Especificaciones generales de construcción de carreteras. INVIAS, Especificaciones generales de construcción de carreteras.

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Esta especificación presenta las disposiciones que son generales a los trabajos de imprimación y riegos de liga; tratamientos superficiales; lechadas asfálticas; bases, carpetas y bacheos asfálticos en frío y en caliente y reciclados bituminosos. Para el objeto de las especificaciones del Capítulo IV, se denominará agregado grueso la porción del agregado retenida en el tamiz de 4.75 mm (No.4); agregado fino la porción comprendida entre los tamices de 4.75 mm y 75 m

(No.4 y

No.200) y llenante mineral la que pase el tamiz de 75 m (No.200). El agregado fino estará constituido por arena de trituración o una mezcla de ella con arena natural. La proporción admisible de esta última dentro del conjunto se encuentra definida en la respectiva especificación. Los granos del agregado fino deberán ser duros, limpios y de superficie rugosa y angular. El material deberá estar libre de cualquier sustancia que impida la adhesión del asfalto y deberá satisfacer los requisitos de calidad indicados.

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3. EQUIPOS UTILIZADOS Balanza: Utilizada para pesar el material utilizado, con exactitud legibilidad de 0.1% de la masa. Tamices: Para retener el material por tamaños, con aberturas de 1’’, ¾’’, ½’’, 3/8’’. Ilustración 2. Tamices.

Fuente: Tamices. Agosto de 2014. Técnica digital. Archivo de los autores.

Recipientes: Para contener y ordenar la muestra. Ilustración 3. Recipiente.

Fuente: Recipiente. Agosto de 2014. Técnica digital. Archivo de los autores. Máquina de los ángeles: Maquina que combina acciones que incluyen abrasión, impacto y molienda en un tambor de acero rotatorio que contiene un número determinado de esferas metálicas, el cual depende de la granulometría de la muestra de ensayo. A medida que gira el tambor, una pestaña de acero recoge la

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muestra y las esferas de acero y las arrastra hasta que caen por gravedad en el extremo opuesto del tambor, creando un efecto de impacto y trituración.3 Carga abrasiva: Esferas de acero con un diámetro aproximado de 46.8mm y una masa comprendida entre 39g y 445g, el número de esferas depende de la granulometría de ensayo. 4

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INVIAS, Normas de ensayo de materiales 2013, pág. 75. INVIAS, Normas de ensayo de materiales 2013, pág. 77.

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4. PROCEDIMIENTO 

Se escoge que tipo de muestra se va a utilizar dependiendo del material utilizado, en este caso se seleccionó un material de granulometría A basándonos en el tamaño máximo nominal del agregado analizado, teniendo en cuenta los datos proporcionados en la siguiente ilustración. Ilustración 1. Granulometría de las muestras de ensayo

Fuente: INVIAS, Normas de ensayo de los materiales, I.N.V. E -218-13 granulometría de las muestras de ensayo. 

Con base en esto se tamizaron los materiales hasta obtener los pesos por tamiz que la norma dicta. Ilustracion 2. Tamizado de la muestra.

Fuente: Tamizado muestra. Agosto de 2014. Técnica digital. Archivo de los autores. 9



Se separaron los materiales retenidos en cada tamiz, en tazas. Ilustración 3. Materiales separados por tamiz.

Fuente: Muestras separadas por tamiz. Agosto de 2014. Técnica digital. Archivo de los autores. 

Se acumularon las partículas retenidas en cada tamiz y posteriormente se llevaron a la máquina de los ángeles donde se agregó la muestra y la carga abrasiva, es decir 12 esferas de acero de acuerdo con la norma.

 Ilustración 4. Carga abrasiva para cada granulometría.

Fuente: INVIAS, Normas de ensayo de los materiales, I.N.V. E -218-13 carga abrasiva. 

Luego de 15 minutos y 15 segundos se sacó de la maquina la muestra analizada, se volvió a tamizar y se registraron los valores obtenidos.

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Ilustración 5. Tamizado de la muestra después de pasar por la máquina de los ángeles.

Fuente: Tamizado muestra. Agosto de 2014. Técnica digital. Archivo de los autores.

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5. DATOS OBTENIDOS Durante la realización del ensayo se obtuvieron los siguientes datos: Tamaño máximo nominal de la muestra (TMN): 1”. Granulometría A. Ilustración 6. Masa de cada fracción. MASA DE CADA FRACCIÓN PASA RETIENE (g) 1" 3/4" 1250±10 3/4" 1/2" 1250±10 1/2" 3/8" 1250 3/8" 1/4" 1250 TOTAL 5000±10 Fuente: Datos obtenidos en laboratorio. Agosto de 2014. Archivo de los autores. TAMIZ (Pulg)

Tamizado de la muestra luego de los 15 minutos y 15 segundos rotando con la carga abrasiva en la máquina de los ángeles. Ilustración 7. Peso retenido en cada tamiz. RETIENE TAMIZ PESO (Pulg) (g) 3/8" 698 1/4" 610 Fuente: Datos obtenidos en laboratorio. Agosto de 2014. Archivo de los autores.

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6. CÁLCULOS Ilustración 8. Calculo resistencia a la degradación. TAMIZ (Pulg)

PASA RETIENE

MASA DE CADA FRACCIÓN (g)

MASA DE CADA FRACCIÓN LUEGO DE PASAR POR LA MAQUINA DE LOS ÁNGELES (g)

1" 3/4" 1250±10 3/4" 1/2" 1250±10 1/2" 3/8" 1250 698 3/8" 1/4" 1250 610 TOTAL 5000±10 1308 Fuente: Cálculos. Agosto de 2014. Archivo de los autores. 

Porcentaje perdidas %𝑷𝑬𝑹𝑫𝑰𝑫𝑨𝑺 =

𝑷𝟏 − 𝑷𝟐 × 𝟏𝟎𝟎 𝑷𝟏

Dónde: % PERDIDAS: Diferencia entre la masa original y la masa final de la muestra ensayada expresada en tanto por ciento de la masa original. P1: Masa de la muestra seca antes del ensayo, en gramos P2: Masa de la muestra seca después del ensayo. Ejemplo:

%𝑷𝑬𝑹𝑫𝑰𝑫𝑨𝑺 =

𝟓𝟎𝟎𝟎 − 𝟏𝟑𝟎𝟖 × 𝟏𝟎𝟎 = 𝟕𝟑. 𝟖𝟒 𝟓𝟎𝟎𝟎

El porcentaje de pérdida del material analizado es de 74%.

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7. DATOS GENERALES Ilustración 9. Datos exigidos por la norma I.N.V. E – 218 - 13 Identificación del agregado.

Agregado grueso.

Tamaño máximo nominal

1 pulgada.

Granulometría usada

TIPO A

Perdida del agregado por abrasión e impacto

74%

Fuente: Datos muestra. Agosto de 2014. Archivo de los autores.

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8. ANÁLISIS DE RESULTADOS Para el ensayo realizado se obtuvo que un 74% del total de la muestra se perdió, lo que indica que el material no es muy resistente al desgaste. Para el ensayo se utilizaron 12 esferas de acero como carga abrasiva según la norma I.N.V. E – 218 – 13. La ilustración 10 ,proporciona información de las especificaciones generales de construcción 2013 acerca de los requisitos de material para cada capa, donde se puede observar que el material ensayado no cumple los requisitos ya que el porcentaje de perdida está muy por encima delos porcentajes máximos requeridos. El material analizado no cumple, los requisitos para pavimentos asfalticos ya que poseen una exigencia mayor que la de las capas de la ilustración 10.

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Ilustración 10. Requisitos especificaciones de construcción 2013 para el ensayo resistencia a la degradación de los agregados de tamaños menores de 37.5 mm (1 ½’’) por medio de la máquina de los ángeles I.N.V. E – 218 – 13. CAPA

CARACTERÍSTICA

REQUISITO MATERIAL ESPECIFICACIÓN ENSAYADO

Desgaste maquina de los ángeles AFIRMADO (gradación A), 50 74 máximo (%) -500 revoluciones Desgaste maquina SUB-BASE de los ángeles GRANULAR (gradación A), 50 74 CLASE A B C máximo (%) -500 revoluciones Desgaste maquina BASE de los ángeles GRANULAR (gradación A), 40 74 CLASE B Y C máximo (%) -500 revoluciones Desgaste maquina BASE de los ángeles GRANULAR (gradación A), 35 74 CLASE A máximo (%) -500 revoluciones BASE Desgaste maquina ESTABILIZADA de los ángeles CON (gradación A), 50 74 EMULSIÓN máximo (%) ASFÁLTICA -500 revoluciones BASE Desgaste maquina TRATADA de los ángeles CON (gradación A), 40 74 CEMENTO máximo (%) CLASE B -500 revoluciones BASE Desgaste maquina TRATADA de los ángeles CON (gradación A), 35 74 CEMENTO máximo (%) CLASE A -500 revoluciones Fuente: Requisitos especificación. Agosto de 2014. Archivo de los autores.

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9. CONCLUSIONES 

Para el ensayo se seleccionó una granulometría A, en base al tamaño máximo nominal, para la cual, el peso total es de 5000±10g según la norma I.N.V E - 218 – 13.



La carga abrasiva para una granulometría A, según la norma es de 12 esferas según la norma I.N.V E - 218 – 13.



Para el ensayo realizado se obtuvo que un 74% del total de la muestra se perdió, lo que indica que el material no es muy resistente al desgaste.



El material analizado no cumple para ninguna capa de pavimento ya que no es resistente al desgaste según las especificaciones de construcción 2010.



La mayor pedida que se acepta en las especificaciones de construcción es de 50%.



No se encuentran cambios significativos entre las normas I.N.V E - 218 – 13 e normas I.N.V E -218 – 07.

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BIBLIOGRAFÍA 

INVIAS. Normas de ensayo de materiales 2013.Seccion 200 agregados pétreos. Resistencia a la degradación de los agregados de tamaños menores de 37.5 mm (1 ½’’) por medio de la máquina de los ángeles I.N.V. E – 218 – 13.

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INVIAS. Normas de ensayo de materiales 2007.seccion 200 agregados pétreos. . Resistencia al desgaste de los agregados de tamaños menores de 37.5 mm (1 ½’’) por medio de la máquina de los ángeles I.N.V. E – 218 – 07.

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INVIAS. Especificaciones generales de construcción de carreteras 2013. Requisitos para los agregados.

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