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• Alexis Fabian Gonzalez

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LABORATORIO DE MATERIALES PARA INGENIERIA RESISTENCIA AL DESGASTE EN LA MAQUINA DE LOS ANGELES INV. E-218 SEGUNDO SEMESTRE DE 2011

Contenido 1. OBJETIVOS .................................................................................................................................. 3 1.1 Objetivo general ..................................................................................................................... 3 1.2 Objetivos específicos ............................................................................................................ 3 2. MARCO DE REFERENCIA ........................................................................................................ 4 3. EQUIPOS Y MATERIALES ........................................................................................................ 6 3.1 Equipos.................................................................................................................................... 6 3.2 Materiales................................................................................................................................ 6 4. PROCEDIMIENTO....................................................................................................................... 7 5. DATOS OBTENIDOS .................................................................................................................. 9 6. CÁLCULOS ................................................................................................................................. 10 7. ANALISIS DE RESULTADOS.................................................................................................. 10 8 CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 11 9 BIBLIOGRAFIA E INFOGRAFIA .............................................................................................. 12 10. RESUMEN PROXIMA PRÁCTICA ...........................................Error! Bookmark not defined.

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INTRODUCION

Para la construcción de vías y obras es indispensable el uso de agregados, pues permiten garantizar a la vía resistir los diferentes esfuerzos a los que está expuesta. Para lo cual es necesario conseguir materiales de calidad teniendo en cuenta un proceso de selección de los agregados, que estos cumplan con las características que exigirá el transito durante la vida útil y el trabajo, para los que se diseñe la obra. Para la selección de los agregados en la realización de las diferentes partes de las obras, se debe realizar varias pruebas que permiten evaluar la calidad de estos las cuales han sido diseñadas por el INVIAS, una es la de resistencia al desgaste de los agregados de tamaños menores de 37.5 mm. (1 ½”) por medio de la máquina de los Ángeles. Dicha prueba se realizo en el laboratorio, y en este informe se pretende mostrar los resultados obtenidos, así como un análisis detallado del comportamiento que tendría el material teniendo en cuenta las especificaciones requeridas por este laboratorio.

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1. OBJETIVOS 1.1 Objetivo general  Determinar el desgaste de los agregados gruesos hasta de 37.5 mm (1½") por medio de la máquina de Los Ángeles.

1.2 Objetivos específicos  Conocer el significado del porcentaje que resulto del desgaste de la nueva prueba  Comparar el resultados obtenidos del ensayo con las especificaciones para agregados del INVIAS.( según INV E-218)  Evaluar y conocer la importancia que tiene la calidad y utilidad que podría tener el agregado ensayado, en la construcción de vías estableciendo por medio del mismo si son aptas para la construcción

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2. MARCO DE REFERENCIA

El ensayo de resistencia al desgaste de los agregados por medio de la máquina de Los Ángeles, ha sido 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. Los agregados con altas pérdidas en estas pruebas se degradan fácilmente y resulta difícil mantener su curva granulométrica intacta durante los procesos de manejo del material (producción, transporte, almacenamiento, mezclado, etc.). Incluso en el caso de que la pérdida sea extrema, se pueden crear problemas por cambio de granulometría y formación de finos durante el mezclado o bien durante la colocación y compactación del producto en su condición de exposición final. Los agregados de este tipo también pueden desintegrarse rápidamente cuando se exponen al tránsito y al ambiente, por lo que estas pruebas son indicadores del comportamiento real del agregado. Agregados constituidos por minerales suaves (el más común es la calcita, componente básico de las calizas) o agregados cuyos granos están débilmente unidos o cementados, como pueden ser algunos granitos o areniscas que se disgregan con gran facilidad, cuando son utilizados en la producción de concreto disminuyen rápidamente la calidad superficial de un elemento, piso o pavimento expuesto a la abrasión. Si se considera que esta condición de los agregados depende de su calidad física intrínseca, se puede establecer con claridad que los agregados se desgastan a velocidades diferentes, y que por lo tanto se pueden tener tasas de pulido diferenciales. Dicha tasa de deterioro de los agregados está influida por la dureza, composición mineralógica, porosidad, textura superficial y sus discontinuidades; de éstas, sólo la última no corresponde a la calidad física intrínseca del material, ya que corresponde y se debe al origen y ambiente de depósito natural de los materiales. Infografía: http://www.imcyc.com/revista/2000/feb2000/calidad.html UPTC – INGENIERÍA DE TRANSPORTE Y VÍAS. PROFESOR: ING.MSC GONZALO PÉREZ BUITRAGO. MONITOR: SERGIO ALEJANDRO PEÑA.

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Las características físicas y químicas de los materiales que tienen relación con estas propiedades son la composición química de una roca y la composición mineralógica. La primera define la mineralogía del material y ésta, a su vez, la dureza de los minerales y su resistencia a los procesos de alteración que pueden afectarlas (la abrasión, desgaste, pulimento, rotura), las cuales son responsables de la resistencia que ofrece un agregado al desgaste por abrasión e impacto. Conocer estas dos características implica determinar dos diferentes composiciones: La composición mineralógica se determina mediante técnicas minero gráfico y petrográfico. La utilidad de estas determinaciones radica en poder interpretar el comportamiento de los agregados en los procesos abrasivos con base en sus características mineralógicas. Si bien es cierto que por grupo de roca podemos tener una idea de su resistencia, la definición de la composición mineralógica y sus características físicas mediante estas técnicas es una herramienta muy valiosa en la caracterización de los agregados pétreos, que se pretenden usar en construcción. La composición química se obtiene al realizar el análisis químico de los agregados para definir el contenido de óxidos totales que, en particular para este caso, permite definir el contenido de SiO2 (óxido de sílice), el cual nos indica el porcentaje de cuarzo y/o silicatos que contiene el material y nos da una idea de su potencial para desarrollar fases mineralógicas de mayor resistencia física.

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3. EQUIPOS Y MATERIALES 3.1 Equipos Balanza: Que permite la determinación de la masa con una precisión de 1g Tamices: De aberturas: ½” y 3/8”. Máquina de Los Ángeles: la maquina utilizada cumple con las especificaciones de la INV. E-218-07 Carga abrasiva: para el ensayo realizado de granulometría tipo B. 11esferas cuyo peso total: 4584 25 g. Platones: para la manipulación de la muestra. Horno: secar el material después de pasar por la máquina de los ángeles. Cámara fotográfica: como soporte y anexo del informe. 3.2 Materiales. Muestra de 5000 g, de acuerdo a la granulometría, 2500 de ½” y 2500 de 3/8”.

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4. PROCEDIMIENTO

La muestra seleccionada ha ensayar se obtiene empleando el procedimiento descrito en la norma INV E – 201 y se reduce a un tamaño adecuado para el ensayo, según la norma INV E – 202.

Tabla # 1. Granulometría de la muestra de agregado para ensayo. Pasa tamiz Mm (alt) 25.0 1” 19.0 ¾” 12.5 ½” 9.5 3/8” TOTALES

Retenido en tamiz Peso y granulometría de la muestra tipo B (g) Mm (alt) B 19.0 ¾” 12.5 ½” 2500 ± 10 9.5 3/8” 2500 ± 10 6.3 ¼” 5000 ± 10

Según lo indica la tabla anterior para la granulometría B, se toma 2500g de material tamizado (½”) y 2500g de material tamizado (3/8”)

Figura 1. Granulometría de agregado retenido Figura 2.Pesaje del agregado para las determinados en el tamiz”. (3/8”) Proporciones de cada fracción.

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Figura 3. Maquina de los Ángeles usada en el ensayo. Se introduce durante 15 minutos, 15 segundos, los 5000 gramos del material tamizado en la máquina de los Ángeles con 11 esferas (peso aproximado 4584 ± 25 gramos), a una velocidad constante comprendida entre 188 y 208 radianes / minuto (33 rpm)

Figura 6. Agregado despues de desgaste.

Figura 5. Carga abrasiva.

Al finalizar el número de vueltas, se retira el material del cilindro y se tamiza por la malla # 12.

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Figura 7. Tamizaje con malla # 12

Figura 8. Pesaje del retenido en el tamiz # 12 Después de realizar el pesado se observa si el agregado está libre de costras o de polvo, mediante un lavado se puede eliminar el contenido de polvo o material fino después del ensayo. La eliminación del lavado posterior, rara vez reducirá la pérdida medida, en más del 0.2% del peso de la muestra original. 5. DATOS OBTENIDOS

DESCRIPCION MUESTRA Método de ensayo B Numero de esferas 11 Tiempo en la máquina de los Ángeles 15 min - 15 s Peso inicial de la muestra 5000 g Peso final de la muestra + platón 3640 Peso del platón 175 Peso final de la muestra (▪) 3465 (▪) Pesos finales menos (-) 10 gramos por concepto de impurezas en la muestra.

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6. CÁLCULOS El porcentaje o también llamado coeficiente de desgaste esta dado por la siguiente expresión: *100 Donde: P1 = masa de la muestra seca antes del ensayo, y P2 = masa de la muestra seca después del ensayo, previo lavado sobre tamiz de 1.70 mm (No.12). *100= 34.2 %

7. ANALISIS DE RESULTADOS El porcentaje de desgaste que obtuvimos fue de 34.2% lo cual indica que el material es bastante duro, ya que no supera el 50% del total del material. Las cargas abrasivas que se utilizaron fueron 11 esferas de peso aproximado de 4584 g y una velocidad de 500rpm. Ya que la máquina de los ángeles no desempeña gran velocidad fue necesario durar 15 minutos para completar las 500 rpm de las especificaciones. Por medio de este ensayo se pudo obtener y determinar qué el material era homogéneo y duro después de aplicar las cargas abrasivas.. Al usarse las determinadas capas de suelo y someterse a esfuerzos las partículas cuya resistencia al desgaste sea baja gastaran de manera significativa disminuyendo así el volumen de partículas de suelo, los componentes materiales del suelo podrán disgregarse formando así suelos mal gradados que repercutirán, en la presentación de deformaciones sobre la carpeta asfáltica y otras capas de vía. De esta manera se analizo que el material es apto para agregados de capas asfálticas o sub bases debido a su homogeneidad y dureza. Teniendo en cuanta las especificaciones de construcción de carreteras (INV E228) podemos visualizar los valores máximos de porcentaje de desgaste permitido, para las diferentes capas de suelo y para diferentes tipos de esfuerzos producto del tránsito vehicular. UPTC – INGENIERÍA DE TRANSPORTE Y VÍAS. PROFESOR: ING.MSC GONZALO PÉREZ BUITRAGO. MONITOR: SERGIO ALEJANDRO PEÑA.

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8 CONCLUSIONES  Mediante el ensayo en la máquina de los ángeles se determino la homogeneidad y dureza del material ensayado según el porcentaje de desgaste de abrasión.  Las cargas abrasivas y la velocidad en la máquina de los ángeles son los principales factores de desgaste, lo cual simulan de manera rápida las transformaciones que pueden tener un material a ser sometidos a cargas de fricción en las diferentes construcciones.  Debido al desgaste del material por carga de abrasión se pierde un porcentaje del mismo la cual se convierte en finos que no afectan el porcentaje de desgaste.  Para realizar de manera correcta el ensayo se consultaron las especificaciones INV E- 228 la cual se obtuvieron resultados satisfactorios.

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9 BIBLIOGRAFIA E INFOGRAFIA  INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Normas de Ensayo de materiales para carreteras. Tomo I. Suelos. Santafé de Bogotá, Escuela Colombiana de Ingeniería, 1.998.  http://www.imcyc.com/revista/2000/feb2000/calidad.html

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