Abrasion

UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CÍVIL CARACTERIZACIÓN CARACTERIZACIÓN DE ÁRIDOS ABRASIÓN POR MÁQUINA DE LOS ÁNGELES

DOCENTE: Ing. Jaime Bojorque I. Ph. D.

REALIZADO POR: Paúl Carpio Moreta Paúl Quito Ramón Jorge Rivera Reyes

PARALELO: Grupo 1

FECHA: Marzo 14, 2018

Universidad de Cuenca

Facultad de Ingeniería

Introducción. En el presente ensayo se obtendrá el coeficiente de desgaste de los áridos, que es el porcentaje de desgaste que sufrirá en condiciones de roce continuo de las partículas y las esferas de acero. En los agregados gruesos una de las propiedades físicas de gran importancia para el diseño de mezclas es la resistencia a la abrasión o desgaste de los áridos, ya que esto nos permite saber su estado y en base a este estado, se puede elaborar una mezcla correspondiente o la utilización del material en los fines requeridos. En base a esta propiedad podemos conocer la resistencia y durabilidad del árido por medio de un coeficiente el cual si supera el valor de 50% tienen como correspondencia a áridos de mala calidad, que no son aptos para el uso en construcción de capas firme, es decir el espesor existente entre la subrasante y la rasante, y coeficientes de valores inferiores a 20 corresponden a áridos de buena resistencia al desgaste, suficiente para cualquier posible aplicación, y en el caso específico para capas de rodadura de pavimentos que soporten tráfico pesado. Para el ensayo se tomó como base la norma INEN 860 presente en el NEVI-12, estas normas están basadas en la norma AASHTO T-96, “Standard method of test for resistance and impact in the los angeles machiene”.

Procedimiento usado en el ensayo: 1. Extracción de la muestra de agregado por medio de cuarteo. 2. Determinar granulometría de la muestra (norma ASTM D422 AASHTO T88) 3. Corroborar que el tamaño de la muestra según el grado de ensaye sea la que represente mejor la granulometría de la muestra. 4. Separar aproximadamente 5000 ± 10 gramos en bandejas de cada tamiz de la serie gruesa,de forma que en cada bandeja se tenga 2500 ± 10 gramos. 5. Sumar el total de muestras y registrarlo como masa inicial (gramos). 6. Colocar el material pesado dentro de la maquina en conjunto con las esferas de acero y ensayar con el grado correspondiente a la norma, según las masas tomadas de cada tamiz. 7. Al completar el número de revoluciones que dicta la norma, extraer el material de la máquina de los ángeles evitando perdidas de material y contaminaciones. 8. Separar la carga abrasiva. 9. Tamizar por medio tamiz 1.7 mm (   12). 10. El material retenido se lo debe lavar y secar por un perdió de 24h a 110 ± 5℃ y enfriar a temperatura ambiente. 11. Llevar a la balanza, pesar y registrar la masa del material retenido como masa final (gramos).

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Discusión. Procedimiento realizado en laboratorio. 1. Basándose en las normas AASHTO T-2 y AASHTO T-248 se procede a la extracción y

preparación de la muestra para el ensayo. 2. Con el método dado por la norma AASHTO T-27 se lleva a cabo el proceso para determinar la granulometría de la muestra. 3. Con la granulometría realizada se debe extraer una muestra en kilogramos que dese ser mayor o igual que 2 Dn, donde Dn se refiere al tamaño máximo nominal en milímetros, y que debe estar en los rangos de no menor que 50 kg para los grados de prueba del 1 al 5, y una masa de 25 kg para los grados 6 y 7. 4. Se continua con el acondicionamiento de la muestra de ensayo de abrasión por medio de lavado y secado en horno a temperatura de a 110 ± 5 ℃ por un periodo de 24 horas. 5. Se debe dar el tamizado de la muestra extraída por medio de acuerdo con la norma mencionada en el paso 2. 6. Los materiales resultados del paso 5, se deben dejar separados. 7. De la tabla (Anexo 1) el grado de ensaye de que se ajuste y represente mejor a la granulometría de la muestra, en el presente caso es el grado 5. 8. De cada una de las fracciones retenidas en los tamices, se debe separar las masas correspondientes al grado elegido de ensaye, que para este caso fue de 2500 ± 10 gramos de " " base que pasa por el tamiz 3⁄4 pero queda retenido en el tamiz 1⁄2 y 2500 ± 10 gramos que " " pase por el tamiz 1⁄2 pero quede retenido en el tamiz 3⁄8 . 9. Una vez separadas las fracciones de cada tamiz del paso 8, se debe registrar la masa inicial del material a ensayar como  en gramos. 10. Colocar la masa inicial tomada en la máquina de Los Ángeles, y proceder al ensayo conforme al grado elegido, siendo el número de esferas requerido de 11 y 500 revoluciones del tambor de la máquina. 11. Una vez completado el número de revoluciones especificado, extraer el material de la maquina evitando contaminaciones y perdidas de material. 12. Se separa la carga abrasiva. 13. Ejecutar un primer tamizado, por medio del tamiz   8, con el fin de evitar el daño de la malla del tamiz   12. 14. Realizar el tamizado del material que paso el tamiz   8 por medio del tamiz   12, basado en el proceso de tamizado dado en la norma AASHTO T-27. 15. Reunir el material retenido en los dos tamices mencionados. 16. Proceder al lavado y secado del material en horno hasta que la masa sea constante, a 110± 5 ℃ por 24 horas. 17. A la muestra seca se la debe pesar y registrar, como masa final de la muestra ensayada  .

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Definiciones.

Abrasión. Es un proceso de desgaste que se da en una superficie al darse perdida de material, que es causado por agentes externos.

Cuarteo. Es un procedimiento usado con el fin de reducir el tamaño original de la muestra, que puede ser suelo o agregado de origen pétreo, para así obtener una muestra representativa del material y con un tamaño acorde a los requerimientos del ensayo a realizar.

Base tipo granular. Es una base conformada de manera exclusiva por una mezcla de suelos, que generalmente cumplen con requisitos en cuanto a límites de Atterberg, capacidad portante, granulometría; entre otros. Origen de la muestra.

La muestra obtenida para este ensayo fue base para pavimentos, de la cantera de la empresa distribuidora de material entre otros productos “Hormicreto”, ubicada en el área de procesos mineros

Victoria ubicada en la vía a Paute, en la parroquia de San Cristóbal.  

Hora de muestreo 10:30 am. Coordenadas de la mina WGS84: X: 736745.10 Y: 9686228.97

Referencias. AASHTO. (01 de Enero de 2014). STANDARD METHOD OF TEST FOR REDUCING SAMPLES OF AGGREGATE TO TESTING SIZE. AASHTO T-248.

AASHTO. (01 de Enero de 1991). STANDARD METHOD OF TEST FOR SAMPLING OF AGGREGATES. AASHTO T-2. AASHTO. (01 de Enero de 2002). RESISTANCE TO DEGRADATION OF SMALL-SIZE COARSE AGGREGATE BY ABRASION AND IMPACT IN THE LOS ANGELES MACHINE. AASHTO T-96 . AASHTO . (01 de Enero de 2014). STANDARD METHOD OF TEST FOR SIEVE ANALYSIS OF FINE AND COARSE AGGREGATES. AASHTO T-27 . Administradora Boliviana de Carreteras. (2015). Manuales Técnicos Para el Diseño de Carreteras (Vol. 4). Jimenez, C. (2009). Slideshare. Recuperado el https://es.slideshare.net/dnyrock/diseo-pavimentos

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MTOP, N.-1. (2012). ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA CONSTRUCCION DE CAMINOS Y PUENTES VOL 3. Obtenido de https://www.obraspublicas.gob.ec/wpcontent/uploads/downloads/2013/12/01-12-2013_Manual_NEVI-12_VOLUMEN_3.pdf Equipos especiales. Máquina de los Ángeles.

Se trata de un equipo que ha sido desarrollado con la función de generar un proceso de desgaste, para determinar la resistencia de los agregados a la abrasión, tomando como base para cada ensayo las normas de referencia. El equipo tiene como componentes un tabor montado sobre una estructura de metal, con un motor para generar el movimiento y un sistema analógico para el conteo de revoluciones, teniendo una velocidad de giro de 30 a 33 rpm con un juego de 12 esferas de acero, cada una con una masa aproximada de 390 a 445 gramos.

Ilustración 1. Máquina de los ángeles y esferas de acero. Fuente: Empresa SUISA

Ecuaciones.

(%) =

 −  .100 

Donde: P:

Masa perdida de la muestra (%)

 : Masa inicial de la muestra (g)  : Masa final de la muestra (g) Limitaciones y/o posibles fuentes de error.  Una de las posibles fuentes de error se puede dar debido al material adicional ya existente dentro de la máquina de Los Ángeles, que a pesar de haberse limpiado la misma no se pudo hacerlo completamente debido a la dificultad, por la existencia de la cresta en el interior de la máquina.  El tamizado final de la muestra se lo realizó a mano ya que al solamente tener que usar dos tamices no se los podía colocar en la maquina tamizadora, por lo que el tamizado no se lo pudo hacer de la forma adecuada. 5

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Al existir solo dos balanzas en el laboratorio al momento de realizar la práctica no se pudo disponer de la balanza de la adecuada sensibilidad en todo momento, por lo que las medidas tomadas con diferentes sensibilidades afectarían al resultado final.

Registro de datos y resultados. Una vez realizado el proceso para determinar la granulometría de la base y con referencia al método de ensayo elegido por el tamaño máximo nominal (método 5, Anexo 1), se tuvo como resultado los siguientes datos iniciales en la Tabla 1. antes de usar la máquina de Los Ángeles basados en el método de ensayo ya mencionado. Tamaño de Partículas (mm)

5 3/4"- 3/8"

mm

ASTM

Tamaño

19-12.5 12.5-9.5

3/4"-1/2" 1/2"-3/8"

2500±10 2500±10

Masa (gr)

5000±10 11 4.584±25

Número de Revoluciones

500

Masa Inicial (gr) Número de esferas

Tabla 1. Datos iniciales de muestra para ensayo.

Con los datos presentados se procedió a la toma de la muestra para realizar el ensayo del material en la máquina de Los Ángeles, con los siguientes valores y resultados en las tablas 2 y 3, después de terminar con el procedimiento detallado en el aparatado de “ Discusión” (procedimiento realizado en laboratorio). Material Seco (gr) Material después de la maquina (gr) Material pasante el tamiz No.12 (gr) Peso de la Bandeja (gr) Peso final seco (gr)

4981,1 3755,6 1583,9 951 978

Tabla 2. Datos de masas obtenidas durante el ensayo.

Masa Inicial (gr) Masa Final (gr) Porcentaje de desgaste (%)

4981,1 978 19,63%

Tabla 3. Masa inicial, final y resultado del ensayo.

Como se puede observar en la tabla 3, el valor de porcentaje de desgaste obtenido al realizar el ensayo sobre la base obtenida de la mina de “Hormicreto” fue de 19.63 %, resultado el cual se procederá a su análisis en la sección siguiente del presente informe.

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Conclusiones.  Como se puede evidenciar en la Tabla 3, el valor de porcentaje de desgaste siguiendo la norma AASHTO T-96 del material obtenido en la cantera es del 19.63%, el valor obtenido según la NEVI-12 que declara que el porcentaje de desgaste para áridos del tipo mencionado, es decir base para pavimentos no debe sobrepasar el 40% para ser catalogado como un material bueno, con lo que se puede concluir que es un material de buenas condiciones de resistencia al desgaste siendo el material adecuado para diversas aplicaciones y en específico para ser usado como capa de base para pavimentos.  Al mismo tiempo se pudo encontrar otra fuente de literatura de referencia sobre el valor obtenido del porcentaje de desgaste de los áridos en la máquina de Los Ángeles, en el que se puede evidenciar que está dentro de los márgenes permisibles para la elaboración de materiales de base para la estructuración de pavimentos entre otros parámetros, cuadro que está basado en el número de ejes equivalentes de tránsito.

Tabla 4. Requisitos de calidad para materiales empleados en b ases, cortesía de (Jimenez, 2009). 

Como ya se había mencionado en el informe de CLASIFICACION del material basados en los porcentajes obtenidos en el ensayo de granulometría, se llegó al resultado de que se trata de una base granular de CLASE 3, es de decir “bases constituidas por fragmentos de roca o grava trituradas, cuya fracción de agregado grueso será al menos triturada un 25% en peso ” (MTOP, 2012), y como se mencionó en la primera conclusión del informe el porcentaje de desgaste es considera como bueno para su uso en pavimentos, pero la NEVI-12 exige que por la granulometría del mismo debe ser usado para resistir el bajo tráfico de vías internas de urbanizaciones, en vías de 2 a 4 carriles con un TPDA entre 1000-1800 , con lo que se puede evidenciar que lavase granular de ensaye no es apta para tráfico pesado, para conocimiento general del tipo de bases y sus usos se muestra a continuación en la tabla 5 el uso según la clases de base.

Tabla 5. Usos de bases en cuanto a su clase por granulometría, fuente (MTOP, 2012)

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Anexos.

Anexo 1. Tabla para determinación del método de ensaye en base al tamaño máximo nominal del agregado.

Anexo 2. Tamizado del material.

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Anexo 3. Intriducción de material para realizar el ensayo de los ángeles.

Anexo 3. Material extraído del ensayo.

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Anexo 4. Lavado del material después de realizar el ensayo en la máquina.

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Anexo 5. Datos de laboratorio, ensayo de desgaste.

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