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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA - RUPAP

Facultad de Tecnología de la Construcción.

INGENIERIA CIVIL

Departamento de construcción

Materiales de construcción

Practica de laboratorio #5

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA AL DESGASTE POR CARGAS ABRASIVAS, METODO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES DEL

AGREGADO GRUESOASTM-C131

Integrantes:

José Dolores Blandino Artola 2009-30045

Rufo Holvin Casco Arévalo 2009-29060

Orlyng Camilo Canales Urbina 2009-29082

Instructor de práctica: Ing. Maritza Reyes

Fecha de realización: miércoles 25/05/11

Fecha de entrega: miércoles 1/06/11

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INDICE

1) OBJETIVOS 3

-general

-específicos

2) INTRODUCCIÓN 4

3) MARCO TEÓRICO 5,6,7,8,9,10,11

4) MATERIALES Y EQUIPOS 12

5) PROCEDIMIENTO 13,14

6) CALCULOS 14,15

-datos levantados

-formulas a utilizar

-cálculos matemáticos

-Resultados obtenidos

7) CONCLUCIONES 15,16

8) BIBLIOGRAFIA 17

9) ANEXOS 18

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1) OBJETIVOS

1.1) OBJETIVO GENERAL

-Determinar adecuadamente la resistencia a la abrasión del agregado grueso y al obtener los resultados concluir acerca de las características de los agregados que analizamos englobando todos los ensayes previamente realizados.

1.2) OBJETIVOS ESPECÍFICOS

-Aprender el procedimiento previo correcto para determinar el grado de un agregado(A, B, C, D) para posteriormente someterse a la prueba en la máquina de los Ángeles.

-Familiarizarnos con el uso y manejo de la máquina de los Ángeles en el ensaye de determinación de la abrasión del agregado grueso.

-Una vez obtenido el resultado del ensaye de resistencia a la abrasión comparar el mismo con las especificaciones para concreto normal, asfalto, unidades de mampostería apoyados en el NIC-2000 y ASTM.

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2) INTRODUCCIÓN

En esta nuestra quinta práctica de laboratorio de materiales de construcción se realizó el ensaye de determinación de la resistencia a la 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 la capacidad de aguante de las partículas del agregado grueso a la acción de cargas abrasivas. Esta resistencia es fundamental en muchos proyectos civiles como lo son los pilares de un muelle o puerto bajo la acción del oleaje constante, una carpeta asfáltica bajo la acción del tránsito vehicular, una pista de aterrizaje de un aeropuerto o inclusive el simple hecho de transportar agregado grueso puede producir desgaste por el rozamiento entre partículas y los recipientes de carga por lo que así se sabrá cuanto material se nos desprenderá al llegar al sitio de una obra.

En este reporte se incluyó un marco teórico en donde se abarco otros ensayes de resistencia al desgaste, se mostró el procedimiento del ensaye de la máquina de los ángeles y se concluyo acerca de la calidad en términos generales de los agregados que analizamos en las 5 primeras prácticas de laboratorio de materiales de construcción que fueron las de determinación de propiedades físico mecánicas de los agregados para uso en concreto.

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3) MARCO TEÓRICO

Resistencia al desgaste

La resistencia a la abrasión, desgaste, 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 roce continuo como es el caso de pisos y pavimentos, para lo cual los agregados que se utilizan deben estar duros.

Para determinar la dureza se utiliza un método indirecto cuyo procedimiento se encuentra descrito en la ASTM C-131 Y AASHTO T-96 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.

Al ser esta práctica específicamente la de resistencia a la abrasión por el método de los ángeles no se especificara el procedimiento en el marco teórico.

A continuación les hablaremos sobre otros métodos de ensaye que miden la resistencia a los agregados como lo son el intemperismo acelerado o sanidad, el índice de durabilidad y caras fracturadas:

Intemperismo acelerado:

Este método determina la estabilidad o resistencia del material a soportar los cambios bruscos de temperatura, humedad, presión, etc.…. Ósea que tanto resiste el material a estar seco, saturado, caliente, frio, congelado ; lo cual es de gran importancia en obras que estén ubicadas en lugares con marcados cambios de temperatura como en el hemisferio norte o cono sur e inclusive los desiertos en donde en el

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día las temperaturas pueden llegar a 50 grados Celsius o mas y en la noche disminuyen a -15 grados Celsius inclusive. En nuestro país no es una prueba muy usual por lo que el clima es constante a lo largo del año con única excepción de la época lluviosa.

Procedimiento:

-se buscan 3 rangos de tamaño de agregado grueso y se lavan, los rangos son 1 1/2’’-3/4’’,3/4’’-3/8’’,3/8’’-N°4

-se sumerge el agregado por 18 a 24 horas en una solución de sulfato de sodio o magnesio para que se saturen de esta.

-Se escurre la muestra y se mete al horno por 18 a 24 horas

-Se repite el ciclo anterior de saturación y secado por 5 veces.

-Se criba en una maña de tamaño medio, lo que pase se pesa de nuevo (masa final)

-el porcentaje de sanidad o sanidad está dado por:

%sanidad=%S=MASA INICIAL−MASA FINAL

MASA INICIAL *100

-el porcentaje de pérdida ponderada esta dado por:

%perdida ponderada= (%sanidad rango1)(%granulométrico del material de rango1)+ (%sanidad rango2)(%granulométrico del material de rango2)+(%sanidad rango3)(%granulométrico del material de rango3)

Donde rango1, rango2 rango3 son 1 1/2’’-3/4’’,3/4’’-3/8’’,3/8’’-N°4 respectivamente.

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Índice de durabilidad

1- Una muestra de agregado grueso es preparada con una gradación específica y luego es lavada en un agitador mecánico durante 2 min. Después de secado y descartado el material que pasa el tamiz de 4.75 mm (No.4), la muestra de ensayo lavada es preparada a la gradación final del ensayo.

2- La muestra de agregado grueso es entonces agitada en el vaso mecánico de lavado, por un período de 10 min. El agua de lavado resultante, junto con los finos que pasan el tamiz de 75 μm (No.200), son unidos y mezclados con una solución de cloruro de calcio y depositados en un cilindro plástico. Después de un tiempo de sedimentación de 20 min, se lee el nivel de la columna de sedimentación. La altura del valor de sedimentación es usada entonces para calcular el índice de durabilidad del agregado grueso (Dc).

3- La muestra de agregado fino se prepara lavando una cantidad específica de material en el vaso mecánico de lavado por un período de 2 min. Todo el material que pasa el tamiz de 75 μm (No.200) mediante operación de lavado, es descartado. La porción que no pasa dicho tamiz es secada y tamizada por 20min. Todos los tamaños del tamizado, incluyendo aquella fracción recogida en la cazuela final, son recombinados. La muestra final de ensayo se prepara a partir de este material lavado, secado y recombinado.

4- La muestra de agregado se ensaya según la Norma INV E – 133 (Equivalente de arena), excepto por una modificación a la duración del tiempo de agitación. Se requiere el método de agitación mecánica y se usa un tiempo de agitación de 10 min en vez de 45 s.

5- Este método incluye procedimientos de ensayo para agregados que exhiben una amplia variación en su gravedad específica, incluyendo agregados gruesos livianos y porosos y también procedimientos para ensayar agregados de tamaños máximos que en realidad son muy

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pequeños para ser considerados agregados gruesos y muy grandes para ser considerados agregados finos.

6- El índice de durabilidad para agregados gruesos (Dc) o para agregados finos (Df) se calcula, según el caso, con ecuaciones apropiadas presentadas en el método. El índice de durabilidad de un agregado bien gradado, que contenga ambas fracciones (fina y gruesa) se define como el menor de los dos valores Dc o Df, obtenidos de éste ensayo. Este debe ser el valor que controle para propósitos de especificación.

-Caras fracturadas

Se dice que una partícula está fracturada cuando presenta al menos una cara fracturada mecánicamente y el área fracturada es mayor que el 25% del área total.

En la construcción de carreteras, es primordial que los agregados a utilizar sean partículas angulosas y con textura superficial tal, que ofrezcan un entrabamiento y mayor fricción para aumentar la resistencia del pavimento.

Se necesita que el porcentaje de caras fracturadas existente en la muestra de agregado sea superior al 50% del peso total de la muestra.

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MUESTRA

1- La muestra para ensayo deberá ser representativa de la granulometría promedio del agregado, y se obtendrá mediante un cuidadoso cuarteo del total de la muestra recibida. Hágase el análisis granulométrico de la muestra cuarteada.

2- Sepárese por tamizado la fracción de la muestra comprendida entre los tamaños 37.5 mm y 9.5 mm (1½” y 3/8”). Descártese el resto.

3- El peso total de la muestra dependerá del tamaño del agregado así: Tamaño del agregado Peso en g

PROCEDIMIENTO

1- Espárzase la muestra en un área suficientemente grande, para inspeccionar cada partícula. Si es necesario lávese el agregado sucio. Esto facilitará la inspección y detección de las partículas fracturadas.

2- Sepárense con el borde de la espátula, las partículas que tengan una o más caras fracturadas. Si una partícula de agregado redondeada presenta una fractura muy pequeña, no se clasificará como “partícula fracturada”. Una partícula se considerará como fracturada cuando un 25% o más del área de la superficie aparece fracturada. Las fracturas deben ser únicamente las recientes, aquellas que no han sido producidas por la naturaleza, sino por procedimientos mecánicos.

3- Pésense las partículas fracturadas y anótese este valor.

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A continuación se detallan valores de recomendados por las normativas astm y nic-2000 para resultados en la resistencia al desgaste, intemperismo acelerado, índice de durabilidad y caras fracturadas:

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4) MATERIALES Y EQUIPO

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4.1-equipo

-maquina de desgaste de los ángeles:

Esta consta en un cilindro de acero hueco, cerrado a ambos extremos, teniendo un diámetro interior de 28 ± 0.2 pulgadas (711 ± 5 mm), y una longitud interior de 20 ± 0.2 pulgadas (508±5 mm). El cilindro está montado sobre ejes de topes sujetos a los extremos del cilindro pero sin penetrar en su interior y está montado de semejante manera que pueda girar sobre un eje en posición horizontal. El cilindro tiene una abertura para introducir la muestra de ensayo. Esta abertura cierra con una tapa movible a prueba de polvo, que se sujeta por medios de tornillos.

-juego de tamices normalizados según la astm (1/2’’,3/8’’,1/4’’N°4, N°8) para la grava

-Espátula -charolas

-Brocha -taras

-4.2-materiales

-5000 gramos de agregado grueso (de la misma fuente pasada).

5) PROCEDIMIENTO

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Preparación de la muestra

-En términos generales se debe realizar el analisis granulométrico de nuestra muestra para poder clasificarla si es de grado A, B, C, D,

Grado Muestra.Pasa por Retiene por A B C D

1250

1250

1250 2500

1250 2500

2500 (40%)

No 42500 (37%)

No 4 No 8 5000TOTAL (gr) 5000 10 5000 10 5000 10 5000 10

Esta tabla nos permite realizar a clasificación fijándonos en los tamices

donde más material se retuvo en donde el 40% pasó por la y fue

retenido en la (malla) y el 37% pasó por la y fue retenido en la No 4, por lo que cumple con la clasificación de grado de muestra “C”

-Una vez conociendo el grado de la muestra se tomó 5000 gramos del banco de materiales y se cribó por los tamices 3/8’’, ¼’’ y N°4.

-Lo que retuvo la N° 4 y ¼’’ se pesó y este fue la muestra a someter a la prueba de la máquina de los ángeles.

Resistencia al Desgaste en la máquina de los ángeles

-se determinó la carga abrasiva, está dada por el grado de la muestra que en nuestro caso fue C y por tanto se aplicó una carga de 3320+/-20 gramos (8 esferas aproximadamente ya que a veces se usan menos si hay algunas desgastadas).

-Se pesó la muestra seca y sin lavar

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-Se introdujo la muestra en la máquina de los ángeles y se fijo la compuerta de esta.

-Se calibró la maquina a para dar 500 revoluciones, como nuestra maquina tiene un ciclo de 204 revoluciones, se realizó 2 ciclos completos y el tercero se hizo supervisando el contador de revoluciones hasta que se ajustó las 500.

-se saca la muestra de la máquina de los ángeles y se criba por la malla N°12.

-Se lavó la muestra con el tamiz N°12 para eliminar las partículas de fino y se depositó en una charola.

-Se hornea la muestra por 24 horas para eliminar el agua en las partículas

-Se pesó la muestra lavada y seca.

6) CALCULOS

Peso inicial

Peso seco sin lavar final

Peso seco final lavado y secado en horno

Desgaste preliminar (peso final sin lavar):

Desgaste final (peso final lavado y secado):

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CÁLCULOS.

Desgaste preliminar:

Desgaste final:

TABLA DE RESULTADOS DE QUE ENGLOBE LAS 5 PRACTICAS REALIZADAS HASTA AHORA

Agregado Pvss pvsc Humedad Absorcion Ge corriente

Ge aparente

MF TM TNM %Df

FINO 1426.31 1541.70 - 6.5% 2.30 2.71 3.61GRUESO 1468.40 1613.30 2% - 2.752 2.91 - ½’’ 3/8’’ 31.58%

7) CONCLUCIONES:

- El agregado grueso sometido al ensaye de los ángeles es útil y aceptable para la fabricación de de concreto portland según el artículo 1003.02 del nic-2000 fundamentado en AASHTO T-96 ya que él % de desgaste máximo es de 40% y nuestra prueba arrojo 31.58%.

- El agregado grueso es apto para uso en estructuras menores de concreto ya que el 100 por ciento pasa por el tamiz de 37.5 mm y menos del 5 por ciento pasa por el numero 200 como estipula el nic-2000 1003-03.

- -La grava que analizamos se puede usar perfectamente para fabricar concreto portland de tipo 1 o normal ya que su granulometría cumple en la mayoría de porcentajes, siendo en los tamices n°4 y n°8 en donde se excede el porcentaje de material que pasa ya que obtuvimos resultados de 21% y 6% y

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los permitidos son de máximo 15% y 5% respectivamente, pero como la diferencia es mínima podemos utilizando cambiando un poco la proporción de agregado fino que se le agregara a la mezcla de concreto.

- -La arena que analizamos tiende a gruesa ya que los porcentajes que retienen las mayas más gruesas que son la n°4,n°8,n°16 y n°30 es mucho mayor que el que retienen las mayas finas y por tanto podemos concluir que es un material malo por la mala gradación que presenta(distribución de tamaños).

- -A partir de la curva granulométrica del agregado fino podemos concluir que el material no entra en ningún momento en el área limitada por nuestros límites superior e inferior por lo que no es apto para el uso en mampostería elaborada de concreto según la normativa aashto M-45

- Podemos agregar otro tipo de arena de mejor gradación a nuestra arena que nos ayude a que cumpla si granulometría.

- En términos generales los agregados que analizamos sirven para obras menores como muros pequeños, losas de concreto de espesores pequeños, columnas de obras pequeñas, recarpeteos asfalticos superficiales, etc.… pero estos se pueden mejorar combinándolos con agregados de gradaciones específicas que se necesiten.

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8) BIBLIOGRAFIA

-Normativa astm para ensayes de laboratorio

-Normativa aashto para ensayes de laboratorio

-Reglamento nacional de la construcción 2007

-Guía de materiales de construcción proporcionada en la página de la ftc departamento de construcción.

-Guía de ensayes de laboratorio de materiales de construcción de la UNI.

-Apuntes en el laboratorio y clase teórica.

-NIC-2000

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9) Anexos

Balanza digital

Maquina de los ángeles

Charolas y tara Horno

Mallas (tamices)