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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
UNIVERSIDAD DE VALPARAÍSO FACULTAD DE ARQUITECTURA ESCUELA DE CONSTRUCCIÓN CIVIL CARRERA DE INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN
CORRELACIÓN DE RESULTADOS ENTRE DOS ENSAYOS PARA ÁRIDOS
DESGASTE CON LA MÁQUINA DE LOS ÁNGELES Y DESINTEGRACIÓN CON SULFATO DE SODIO
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RESUMEN RESUMEN DEL ESTUDIO La presente tesis es un trabajo que nace de la inquietud de poder determinar la existencia de alguna relación que vincule los resultados obtenidos al ensayar muestra de áridos (en este caso gravas y gravillas con tamaños entre 40mm a 5mm desde el Río Aconcagua); por dos métodos distintos enunciados en las siguientes Normas Chilenas:
•
NCh 1328 of77: Determinación de la desintegración de los Áridos mediante el método de los sulfatos y
•
NCh 1369 of78: Determinación del desgaste de las gravas mediante el Método de la Máquina de los Ángeles. Tras realizar los ensayos enunciados se probará la autenticidad de
la siguiente hipótesis planteada: “Sería posible elaborar una relación entre los resultados obtenidos de los ensayos de la desintegración de los áridos con Sulfato de Sodio y el método de desgaste de áridos con la Máquina de Los Ángeles.”
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RESUMEN DE CADA PROCEDIMIENTO
DESINTEGRACIÓN POR EL MÉTODO DE LOS SULFATOS (NCh 1328 of77): Consiste en acondicionar cada muestra a ensayar y someterlas a ciclos sucesivos de inmersión en una solución salina (en este caso sulfato de sodio del tipo anhidro) y secada en estufa. Calcular luego la desintegración como pérdida de masa, de cada sub-fracción, debida a fenómenos físicoquímicos resultantes de la cristalización del sulfato. Este ensayo emula cambios drásticos de temperatura (hielo y deshielo) de áridos utilizados en la confección de morteros y hormigones.
DESGASTE POR LA MÁQUINA DE LOS ÁNGELES (NCh 1369 of78): Acondicionar cada muestra a ensayar y colocarlas en la Máquina de los Ángeles junto a esferas de acero. Luego el conjunto se somete a giros dentro de la máquina produciendo choques de las partículas de árido y bolas de acero. Se calcula luego el desgaste como pérdida de masa, de cada grado, debida a fenómenos físicos resultantes de abrasión e impacto entre los áridos y las bolas de acero. Este ensayo emula los efectos de impacto y abrasión en áridos utilizados en la confección de morteros y hormigones.
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ÍNDICE
CAPÍTULO UNO 1.1 Introducción
1
1.2 Objetivos
4
1.3 Limitaciones de este estudio
5
1.4 Alcance y campo de aplicación de este estudio
6
CAPÍTULO DOS 2.1 Generalidades de los áridos
7
2.1.1 Naturaleza geológica de los áridos
7
- Rocas igneas - Rocas sedimentarias - Rocas metamórficas 2.1.2 Propiedades y requisitos de los áridos en la construcción
18
CAPÍTULO TRES 3.1 Diseño de la experiencia
31
3.1.1 Selección de las variables de estudio
31
3.1.2 Método de vinculación de las variables
33
CAPÍTULO CUATRO 4.1 Desarrollo de la experiencia (Metodología de Trabajo) 4.1.1 Caracterización de los áridos utilizados en este estudio
38 38
A. Extracción y preparación de las muestras (NCh 164 of76). B. Tamizado y determinación de la granulometría (NCh 165 of77). C: Determinación de la densidad aparente (NCh 1116 of77). D. Determinación de las densidades real y neta, y la absorción de agua de las gravas (NCh 1117 of77). E. Determinación de huecos (NCh 1326 of77). F. Determinación del coeficiente volumétrico medio de las gravas (NCh 1511 of80). 4.1.2 Desarrollo en laboratorio de los ensayos de desgaste y desintegración de los áridos estudiados
47
a) Procedimientos para la desintegración de los áridos mediante sulfato de sodio anhidro
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b) Procedimientos para el desgaste de los áridos mediante la Máquina de Los Ángeles.
CAPÍTULO CINCO 5.1 Generalidades
63
5.2 Resultados de los ensayos de desgaste y desintegración de áridos
63
5.2.1 Exposición de los resultados
63
5.2.2 Análisis y discusión de los resultados
64
5.3 Exposición de los resultados de vinculación de las variables
71
5.4 Uso del modelo matemático de vinculación entre las variables
91
5.4.1 Uso del gráfico y el modelo de vinculación para estimar desgaste desde el ensayo de desintegración 94 5.4.2 Uso del gráfico y el modelo de vinculación para estimar desintegración desde el ensayo de desgaste
95
CAPÍTULO SEIS 6.1 Conclusiones
96
BIBLIOGRAFÍA
103
ANEXOS A. Extracción y preparación de las muestras (NCh 164 of76)
104
B. Tamizado y determinación de la granulometría (NCh 165 of77)
107
C. Determinación de la densidad aparente (NCh 1116 of77)
110
D. Determinación de las densidades real y neta, y la absorción de agua de las gravas (NCh 1117 of77)
113
E. Determinación de huecos (NCh 1326 of77) 110 F. Determinación del coeficiente volumétrico medio de las gravas (NCh 1511 of80) 115 G. Determinación del desgaste de las gravas - método de la máquina de Los Ángeles (NCh 1369 of78)
117
H. Determinación de la desintegración - método de los sulfatos (NCh 1328 of77)
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CAPÍTULO UNO 1.1 INTRODUCCIÓN
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Los áridos en sus diferentes formas se han usado desde siempre en aplicaciones muy variadas, tales como caminos, puentes, edificaciones, defensas, etc. En la prehistoria ya se constató el empleo de bloques para conformar marcos y habitaciones destinadas a protegerse del medio ambiente. Luego, en el período pre-cristiano existieron aplicaciones comprobadas de áridos para construir fortalezas y grandes edificaciones (por ejemplo las pirámides de Egipto y América Central). En el comienzo de la Era Cristiana (400 a.C. - 500 d.C.), el Imperio Greco-Romano hizo un aprovechamiento magistral de los áridos en caminos, puentes, estadios y otras magníficas estructuras a lo largo de Europa, África y Medio Oriente. En América, los incas y los aztecas construyeron caminos, puentes, edificios y templos en base a áridos menores y bloques de roca adecuadamente tallados. En los siglos XIX y XX, hasta hoy, se ha diversificado la aplicación de los áridos para satisfacer las crecientes necesidades de la humanidad, llegándose en la actualidad a consumos extraordinariamente masivos en todos los países del mundo, generando en algunas vastas regiones el agotamiento de los yacimientos aprovechables. Usos típicos actuales corresponden a dos grandes líneas: como producto final, o como materia prima para nuevos componentes. En un caso u otro, el árido ha pasado a ser un insumo imprescindible y básico para muchos procesos constructivos de infraestructura y edificación. Para el primer caso se cuentan las defensas fluviales, marítimas o lacustres, escolleras, terraplenes, pedraplenes, carpetas de rodaduras, bases y sub-bases, balasto, mamposterías de piedra, rellenos estructurales y capas
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filtrantes. En estos casos el material también debe cumplir exigencias específicas de acuerdo a cada uso. Para el segundo caso, se cuentan los morteros, hormigones, mezclas y tratamientos asfálticos, y bases granulares tratadas. Dada la conjunción de varios componentes en uno nuevo, los requisitos de calidad son más exigentes en este caso, dado que el producto final debe cumplir sus propios requisitos de aplicabilidad, siendo el árido sólo uno de los componentes involucrados. Reconocido es que el desarrollo del país pasa por la generación constante de nueva infraestructura, necesaria para disminuir déficits históricos en viviendas en algunos casos, y para facilitar vías de comunicación expeditas, generación de energía, entre otros. Los áridos cumplen, en esta tarea, el rol de ser el material de construcción básico que inicia a través de sus diversas aplicaciones los procesos constructivos. Ya sea como material base para una carretera o vía férrea, elementos de defensa en cauces y costas, o elemento constitutivo vital del hormigón, mortero y asfalto. Para que los requerimientos esperados por los áridos se cumplan, es necesario probar sus propiedades a las solicitaciones y requisitos mínimos establecidos en las Normas Oficiales. 1 Con respecto a la confección de hormigones en nuestro país, la Norma NCh 163 fija en sus requisitos las condiciones necesarias para el uso de áridos en sus mezclas. En lo particular, estos requisitos, mencionan dos ensayos distintos que buscan de modo común la calidad resistente intrínseca de los áridos. Estos ensayos son los siguientes: a) la resistencia al desgaste aplicando impactos y abrasión a los áridos empleando la Máquina de Los Ángeles como lo indica la NCh 1369 of78 y 1
La Norma Chilena NCh 163 expresa en su tabla 1 los requisitos generales para áridos utilizados en morteros y hormigones. También en esta tesis en la tabla 2-2 p23.
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b) la resistencia a la desintegración aplicando una solución salina que, al pasar de un estado líquido a uno sólido, aumenta su volumen solicitando por esta vía al árido. Este ensayo emplea soluciones saturadas de sulfato y será estudiada como lo indica la NCh 1328 of77.
Puesto que ambos ensayos persiguen una finalidad similar, sería posible esperar cierta vinculación entre los resultados obtenidos de ellos. Esta inquietud es precisamente la motivación al desarrollo de este estudio.
Particularmente en la confección de carpetas de caminos, carreteras, aeropuertos y puertos, así como en la utilización de áridos en vías férreas y en otras obras en que el hormigón sea solicitado a fuerte roce y al impacto, así como a variaciones de temperaturas extremas; es necesario el estudio por separado de las condiciones de resistencia de estos áridos tanto a la abrasión y al desgaste por la Máquina de Los Ángeles como también medir su resistencia a la desintegración por el método de los Sulfatos. La existencia de una vinculación entre los valores de estos ensayos, que hasta el momento es una suposición, implicaría un ahorro sustancial tanto de tiempo de estudio como de recursos económicos así también una simplificación de esfuerzos humanos al encontrar los resultados de ambos ensayos con la realización de sólo uno de ellos.
1.2 OBJETIVOS
OBJETIVOS PRINCIPALES:
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•
Entregar resultados para el ensayo de desintegración con sulfatos realizando el ensayo de desgaste con la máquina de Los Ángeles en un tiempo mucho menor que el habitual.
•
Entregar resultados para el ensayo de desgaste por el método de la máquina de Los Ángeles realizando el ensayo de desintegración de los áridos mediante sulfato de sodio anhidro sin requerir el uso de la máquina.
OBJETIVOS SECUNDARIOS: •
Reducir los costos en proyectos que impliquen el estudio de áridos tanto a desgaste como a desintegración ya que sería necesario realizar solo uno de estos ensayos, el más económico, para obtener el resultado de ambos.
•
Reducir los tiempos de estudios en proyectos que impliquen conocer las características de los áridos al ser sometidos a desgaste como a desintegración, ya que sería posible conocer los resultados de ambos ensayos con solo realizar uno de ellos, el que requiera menor tiempo.
•
Presentar los elementos y los procedimientos necesarios para la implementación que debe poseer el laboratorio de mecánica de suelos y hormigones de la Universidad de Valparaíso para realizar adecuadamente los ensayos de desgaste de áridos con la máquina de Los Ángeles y la desintegración por el método con Sulfato de Sodio.
1.3 LIMITACIONES DE ESTE ESTUDIO
Este estudio está limitado por los siguientes aspectos:
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-
Los áridos utilizados en esta experiencia serán provenientes del río Aconcagua, específicamente de la planta procesadora de áridos Maggi
-
de Con-Con. Los tamaños con los cuáles se realizará este estudio están entre 40 a 5mm.
Estas restricciones indican que los resultados y conclusiones obtenidas en esta tesis corresponden solamente a estos áridos, pero que de todos modos, son del tipo mayormente utilizados en la confección de hormigones en la Quinta Región. Además, la posible vinculación obtenida será estudiada con las recomendaciones y requerimientos que especifican las Normas Chilenas relativas al uso de áridos para morteros u hormigones, por lo tanto, los resultados y recomendaciones obtenidos desde este estudio serán utilizables sólo para el uso de estos áridos en mezclas para formar hormigones.
Finalmente, los estudios correspondientes a la desintegración serán efectuados con Sulfato de Sodio Anhidro y no con Sulfato de Magnesio como podría realizarse, por lo tanto, las posibles experiencias posteriores que utilicen este estudio para estimar desgaste desde la desintegración del árido grueso del río Aconcagua, deberán realizarse sólo con este reactivo.2
1.4 ALCANCE Y CAMPO DE APLICACIÓN DE ESTE ESTUDIO.
Esta limitante se refiere al alcance realizado en la NCh 1328 sobre el uso de sulfato de sodio o sulfato de magnesio para realizar el ensayo de desintegración, la cuál indica que “el uso de una u otra sal es alternativo, pero sus resultados no son comparables”. 2
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La NCh 1369 of78 “Determinación del desgaste de las gravas Método de la máquina de Los Ángeles”, tiene como objetivo determinar el porcentaje de pérdida de masa perdido por árido grueso, utilizado en la confección de morteros y hormigones, sometido al impacto y a la abrasión.
La NCh 1328 of77 “Áridos para morteros y hormigones - Determinación de la desintegración - Método de los sulfatos”, tiene como objetivo determinar el porcentaje de pérdida de masa perdido por áridos, utilizados en la confección de morteros y hormigones, ante el efecto de hielo y deshielo.
Por lo tanto, este estudio esta destinado a vincular las propiedades de desintegración y desgaste de árido grueso proveniente del río Aconcagua entre 5 a 40mm para ser utilizadas en obras en que el hormigón esté sometido a impacto y abrasión como al efecto de hielo y deshielo.
CAPÍTULO DOS
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2.1 GENERALIDADES DE LOS ÁRIDOS En este capítulo se revisarán: •
las características de los áridos tanto en su aspecto geológico, y
•
los requerimientos necesarios para utilizar áridos en la construcción para formar mezclas con morteros u hormigones.
2.1.1 Naturaleza geológica de los áridos Generalmente los áridos utilizados en la construcción se encuentran en la naturaleza en forma de rocas. Estas rocas pueden estar totalmente constituidas por un solo mineral, como: azufre, sal, yeso, caliza o varios, que es lo más frecuente. Como las rocas son generalmente conglomerados de minerales, sus propiedades dependen de, la cantidad, naturaleza, tamaño del árido y disposición relativa de sus componentes. La petrografía (del griego “petra”, roca y “graphas” describir) es la rama de la geología que estudia el origen y carácter de las rocas. Son tan numerosas las clases y variedades de rocas existentes que resulta difícil establecer líneas precisas de separación entre los diferentes tipos que se conocen. La identificación de una muestra de roca implica la determinación de sus propiedades físicas, químicas, cristalográficas y ópticas, así también como la composición química de sus componentes. Pueden obtenerse buenos resultados mediante el examen de secciones delgadas al microscopio polarizador; el análisis radiográfico de la roca pulverizada y el análisis de los métodos de la microquímica. La síntesis artificial de rocas en el laboratorio suministra nuevos datos, muy valiosos además, para determinar el origen probable.
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A pesar de lo difícil que es hacer una categorización de las rocas, es posible clasificarlas según su origen en tres grandes grupos: Rocas eruptivas o ígneas, sedimentarias y metamórficas.
- ROCAS IGNEAS Se originan a partir de un magma (rocas fundidas a muy alta temperatura). El término ígneo deriva del latín igneus, es decir, ardiente. Las rocas ígneas se solidifican cuando se enfría el magma, sea bajo tierra o en la superficie. Las más antiguas tienen al menos 3.960 millones de años, mientras que las más jóvenes apenas se están formando en estos momentos. El granito es la roca ígnea más corriente, aunque existen más de 600 tipos. Hay dos tipos de rocas ígneas que se distinguen porque en un caso el magma alcanza la superficie terrestre antes de enfriarse y endurecerse, y en el otro no. El magma que cristaliza bajo tierra forma rocas ígneas intrusivas. El que alcanza la superficie antes de solidificarse forma las rocas ígneas extrusivas. -
ROCAS ÍGNEAS INTRUSIVAS: Las rocas ígneas que se forman en
profundidad se enfrían más lentamente que las formadas en superficie, por lo que tienden a ser de grano más grueso y no contienen inclusiones gaseosas o de vidrio. Los grandes cristales normalmente se empaquetan de forma compacta, confiriendo un aspecto granuloso a la roca. Hay dos tipos de rocas ígneas intrusivas. Las hipo-abisales se forman justo debajo de la superficie, normalmente en diques y sills. Las rocas plutónicas se forman a mayor profundidad y se emplazan en forma de plutones y batolitos. Las rocas ígneas intrusivas quedan expuestas a la superficie si las rocas que las cubren desaparecen por efecto de la erosión.
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-
ROCAS ÍGNEAS EXTRUSIVAS: Si el magma alcanza la superficie
terrestre antes de enfriarse, forma rocas ígneas extrusivas de grano fino, también llamadas rocas volcánicas, ya que el magma surge por los volcanes. Las rocas ígneas extrusivas tienen formas fluidas y cristales de poco tamaño que crecen rápidamente, y suelen contener inclusiones de vidrio y de gas. COMPOSICIÓN: Las rocas ígneas están compuestas esencialmente por silicatos, generalmente ortosa, plagioclasa, cuarzo, mica biotita, olivino, anfíboles y piroxenos. Cada tipo de roca ígnea contiene distintas proporciones de estos minerales. CLASIFICACIÓN: Las rocas ígneas se clasifican según la cantidad de sílice que contienen. También se pueden agrupar por el tamaño de los cristales. El tipo de magma, la forma en que viaja hasta la superficie y la velocidad de enfriamiento determinan la composición y características como el tamaño del grano, la forma de los cristales y el color. El tamaño del grano indica si una roca ígnea es intrusiva (de grano grueso) o extrusiva (de grano fino). Las primeras, como el gabro, tienen cristales de más de 5mm de diámetro; las rocas de grano medio, como la dolerita, tienen cristales de entre 0,5 y 5mm de tamaño; por último, las de grano fino, como el basalto, tienen cristales de menos de 0,5mm. La forma de los cristales es otro indicador del origen de la roca. Un enfriamiento lento permite que los minerales tengan tiempo de desarrollar cristales bien formados (idiomórficos). Un enfriamiento rápido sólo permite la aparición de cristales mal formados (alotriomórficos). El color puede ayudar a establecer la composición química de una roca. Las ácidas de color claro contienen más del 65 por ciento de sílice. Las básicas son oscuras, tienen un bajo contenido en sílice y una mayor proporción de minerales ferro-magnesianos oscuros y densos como la augita. Las intermedias se sitúan entre las dos anteriores en cuanto a composición y, por lo tanto, también en color.
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IMAGEN 2-1: Tipos de rocas ígneas
- ROCAS SEDIMENTARIAS Se forman en la superficie terrestre o cerca de ella. Normalmente, la roca se fragmenta y se disuelve por acción de la meteorización y la erosión, las partículas se sedimentan y los minerales disueltos cristalizan a partir del agua y forman sedimentos. Los componentes de la roca fragmentada son transportados por el agua y el hielo y, enterrados a poca profundidad, se convierten en nuevas rocas. Las rocas sedimentarias se disponen en capas, las más recientes situadas sobre las más antiguas, lo que permite a los geólogos conocer la edad relativa de cada capa. Las rocas sedimentarias suelen contener fósiles, que pueden ser de utilidad tanto para datar las rocas como
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para determinar su origen. Existen tres grupos principales: orgánicas, detríticas y químicas. -
ROCAS SEDIMENTARIAS ORGÁNICAS: Las rocas sedimentarias
orgánicas se forman a partir de restos vegetales o animales. Por lo general contienen fósiles, y algunas están compuestas casi íntegramente de restos de seres vivos. Por ejemplo, el carbón se forma a partir de capas de material vegetal comprimido. La mayor parte de la piedra caliza procede de restos de criaturas marinas. -
ROCAS SEDIMENTARIAS DETRÍTICAS: Las rocas sedimentarias
detríticas están constituidas por partículas de rocas más antiguas que pueden estar situadas a cientos de kilómetros. Las rocas de origen se fragmentan debido a la lluvia, la nieve o el hielo, y las partículas resultantes son arrastradas y depositadas como sedimentos en desiertos, en playas o en los lechos de océanos, lagos y ríos. Las rocas detríticas se clasifican de acuerdo con el tamaño de las partículas que contienen. La arenisca es un ejemplo de roca sedimentaria detrítica. -
ROCAS SEDIMENTARIAS QUÍMICAS: Las rocas sedimentarias
químicas se forman a partir de minerales disueltos en el agua. Cuando el agua se evapora o se enfría, los minerales disueltos pueden precipitar y formar depósitos que pueden acumularse con otros sedimentos o formar rocas por su cuenta. Las sales son un ejemplo habitual de rocas sedimentarias químicas. -
FORMACIÓN DE ROCAS SEDIMENTARIAS: El proceso que convierte
los sedimentos no consolidados en roca se denomina litificación. A diferencia de las rocas metamórficas, las sedimentarias se forman cerca de la superficie terrestre, bajo presiones y temperaturas relativamente bajas. Los sedimentos más antiguos quedan enterrados bajo las nuevas capas y se van endureciendo
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gradualmente por la compactación y la cementación. La compresión que sufren esos sedimentos para formar rocas se denomina compactación. A medida que se van amontonando las capas de sedimentos, las más inferiores van quedando aplastadas por el peso de las superiores. El grado de compresión que pueden soportar depende del tipo de sedimento. El sedimento de grano fino se puede reducir a una décima parte de su grosor original en un proceso del que se obtiene la argilita (roca constituida por arcillas), mientras que la arena se puede comprimir muy poco. Los sedimentos suelen contener una gran cantidad de agua entre las partículas que se expulsan durante la compactación. Los componentes minerales disueltos pueden cristalizar a partir de esa agua y cementar los sedimentos. Los cementos minerales más comunes son la calcita y el cuarzo. -
CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS: La apariencia de
una roca sedimentaria queda determinada por las partículas que contiene. Características como el tamaño y la forma del grano o la presencia de fósiles pueden ayudar a clasificar este tipo de rocas. El tamaño de los granos de las rocas sedimentarias varía mucho, desde grandes cantos hasta las minúsculas partículas de arcilla. Los conglomerados y las brechas, compuestos de guijarros y cantos rodados, son las rocas sedimentarias de grano más grueso; la arenisca está formada por partículas del tamaño de granos de arena y el esquisto es la roca sedimentaria de grano más fino. La forma de los granos que integran las rocas sedimentarias depende de cómo éstos se han transportado. La erosión del viento crea partículas de arena esféricas y guijarros angulosos. La del agua origina partículas de arena angulosas y guijarros esféricos. Los fósiles son restos animales o vegetales conservados en capas de sedimentos. El tipo de fósil que contiene una roca indica su origen. Por ejemplo, un fósil marino sugiere que la roca se formó a partir de sedimentos depositados en el
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lecho oceánico. Los fósiles suelen aparecer principalmente en rocas sedimentarias, nunca en las ígneas y raramente en las metamórficas.
IMAGEN 2-2: Tipos de rocas sedimentarias
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- ROCAS METAMÓRFICAS En la profundidad de la corteza terrestre, las temperaturas y las presiones son altísimas. Dentro de nuestro planeta, el grupo de minerales que compone una roca se puede transformar en otro que sea estable a presiones y temperaturas superiores. Las rocas situadas cerca de un cuerpo de magma caliente se pueden transformar por la acción del calor. Las rocas que han sido enterradas a gran profundidad por la acción de placas tectónicas convergentes pueden transformarse por el aumento de la presión y de la temperatura. Ese cambio se denomina metamorfismo, un proceso que puede modificar cualquier tipo de roca, sea sedimentaria, ígnea o incluso metamórfica. Por ejemplo, la piedra caliza, que es sedimentaria, puede convertirse en mármol, y el basalto, que es ígneo, en una roca verde, anfibolita o eclogita.
TEMPERATURA Y PRESIÓN: Cuanto mayor sea la profundidad a la que esté enterrada una roca, más presión y mayor temperatura soportará. Con cada kilómetro de profundidad la temperatura aumenta unos 25°C y la presión, unas 250 atmósferas. El aumento de la temperatura y de la presión puede transformar las rocas en dos aspectos: pueden cambiar el conjunto de los minerales presentes en la roca preexistente (la paragénesis) y formar un conjunto nuevo, y también pueden cambiar el tamaño, la forma y la disposición de los cristales en la roca. Ambos procesos pueden causar la destrucción de los cristales preexistentes y generar cristales nuevos por recristalización. El metamorfismo tiene lugar con temperaturas de 250 a 800°C; con temperaturas superiores a 650°C, las rocas se pueden fundir para formar magma y una roca "mixta" denominada migmatita. -
METAMORFISMO REGIONAL: A medida que se forman las montañas,
grandes cantidades de roca se deforman y se transforman debido a un proceso
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llamado metamorfismo regional. Las rocas enterradas a poca profundidad descienden a mayores profundidades, donde a temperaturas y presiones superiores se pueden formar nuevos minerales. Una zona que ha sufrido el proceso de metamorfismo regional puede ocupar miles de kilómetros cuadrados. Este tipo de metamorfismo se clasifica en grado bajo, medio y alto en función de las temperaturas alcanzadas. La pizarra, el esquisto y el gneis son ejemplos de rocas afectadas por el metamorfismo regional.
METAMORFISMO DE CONTACTO: El metamorfismo de contacto se da cuando las rocas son calentadas por un cuerpo de magma. Los fluidos liberados
por
ese
proceso
pueden
atravesar
las
rocas
y
seguir
transformándolas. La zona afectada situada en torno a una intrusión ígnea o un flujo de lava se denomina aureola. Su tamaño depende del de la intrusión y de la temperatura del magma. Los minerales de la roca original pueden transformarse de modo que la roca metamórfica resultante sea más cristalina, y en el proceso pueden desaparecer componentes, como los fósiles. Las corneanas son el resultado habitual del metamorfismo de contacto. -
METAMORFISMO DINÁMICO: El metamorfismo dinámico es una forma
secundaria de metamorfismo que se da cuando las rocas son comprimidas a causa de los grandes movimientos de la corteza terrestre, en especial a lo largo de sistemas de fallas. Grandes masas de roca se superponen a otras rocas y, en los puntos donde entran en contacto, se forman unas rocas metamórficas denominadas milonitas. -
CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS: Las rocas
metamórficas presentan una serie de características comunes. El análisis de la estructura, el tamaño del grano y el contenido mineral puede ayudar a clasificar estas rocas. El término textura hace referencia a cómo se orientan los minerales
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en el seno de una roca metamórfica. La orientación de los cristales indica si la roca se ha formado como consecuencia de un aumento de presión y de temperatura, o bien, sólo por un incremento de esta última. En las rocas metamórficas de contacto, los minerales suelen estar ordenados al azar. En las de metamorfismo regional, la presión a la que se ha visto sometida la roca suele provocar que determinados minerales se alineen. El tamaño de los cristales refleja el grado de calor y presión al que se ha expuesto la roca. En general, cuanta más alta hayan sido la presión y la temperatura, mayores serán los cristales. Por ejemplo, la pizarra, que se forma bajo poca presión, es de grano fino; el esquisto, que se forma a temperaturas y presiones moderadas, es de grano medio; y el gneis, formado a altas temperaturas y presiones, es de grano grueso. La presencia de determinados minerales en las rocas metamórficas puede ayudar en el proceso de identificación. El granate y la cianita se dan en el gneis y el esquisto, mientras que en la pizarra suelen encontrarse cristales de pirita.
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2.1.2
IMAGEN 2-3: Tipos de rocas metamórficas.
PROPIEDADES Y REQUISITOS DE LOS ÁRIDOS EN LA CONSTRUCCIÓN
¿QUÉ SON LOS ÁRIDOS? Los áridos son partículas granulares de material pétreo de tamaño variable. Este material se origina por fragmentación de las distintas rocas de la
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corteza terrestre, ya sea en forma natural o artificial. En este último caso actúan los procesos de chancado utilizados en las respectivas plantas de áridos. En general, la arena y la grava se extraen directamente de los lechos o las riberas de los ríos, en cuyo caso predominan los elementos «redondeados», en tanto que las rocas mayores deben ser procesadas antes de poder incorporarlas como agregados. El material que es procesado, corresponde principalmente a minerales de caliza, granito, dolomita, basalto, arenisca, cuarzo y cuarcita. En términos generales, los áridos se pueden definir como el conjunto de fragmentos de materiales pétreos suficientemente duros, de forma estable e inerte de los cementos y mezclas asfálticas, que se emplean en la fabricación del mortero y del hormigón y bases estabilizadas cumpliendo una serie de requisitos dados en las normas. Los áridos, se definen como materiales compuestos de partículas de origen pétreo, duras, de forma y tamaño estables. Se denominan o clasifican según su tamaño y textura superficial de sus partículas y a su método de abastecimiento.
CLASIFICACIÓN DE LOS ÁRIDOS
A) CLASIFICACIÓN SEGÚN TAMAÑO
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Actualmente, los áridos se clasifican según el tamaño de las partículas que lo componen, de acuerdo al siguiente criterio: Grava: Árido cuyas partículas tienen tamaños comprendidos entre 40 y 5mm. Arena: Árido cuyas partículas tienen tamaños comprendidos entre 5 y 0.16mm.
B) CLASIFICACIÓN SEGÚN TEXTURA SUPERFICIAL DE LAS PARTÍCULAS Árido chancado (árido tratado): Aquel árido proveniente de un proceso industrial. Normalmente chancado o triturado, separado por tamaños y lavado. Sus partículas presentan caras rugosas y de forma irregular, pero cercanas a una forma cúbica. Árido rodado (árido natural): Aquel árido que proviene de ríos o empréstitos naturales. Su proceso de producción contempla básicamente la separación por tamaños y el lavado. Sus partículas presentan caras lisas y de forma redondeada.
C) CLASIFICACIÓN SEGÚN LA FUENTE DE YACIMIENTO3
Bancos de sedimentación: Son los bancos construidos artificialmente para embancar el material, ya sea fino o grueso, que arrastran los ríos. Cauce de río: Corresponde a la extracción desde el lecho del río, en los cuáles se encuentra material arrastrado por el escurrimiento de las aguas.
Esta clasificación corresponde a la expuesta por el Dr. Ing. Luis Ebensperger M., Secretario Técnico de la Comisión Nacional de Áridos de la Corporación de Desarrollo Técnico en el artículo “Los Áridos en la Construcción” de la revista BIT, edición especial de Mayo de 2003 3
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Pozos secos: zonas de antiguos rellenos aluviales en valles cercanos a ríos.
Canteras: Es la explotación de los mantos rocosos o formaciones geológicas, donde los materiales se extraen usualmente desde cerros mediante tronaduras y perfilajes.
Las extracciones pueden ser de índole artesanal, con equipos rudimentarios, o mecanizadas con maquinarias que permiten el manejo de grandes volúmenes.
IMAGEN 2-4: Usos de los áridos en la construcción ¿QUÉ ROL CUMPLEN LOS ÁRIDOS EN EL HORMIGÓN? La historia evidencia que el objetivo de las primeras mezclas precursoras del hormigón era reconstituir la piedra original, utilizada en las construcciones
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de las primeras civilizaciones. Para ello se unían fragmentos de piedra con un cierto material que actuaba como pegamento. Actualmente, los fragmentos de piedra son nuestros áridos y el pegamento es la pasta de cemento (mezcla de cemento y agua). Desde esta perspectiva, los áridos deben conformar el esqueleto o estructura base del hormigón. Este esqueleto debe ser lo más robusto, grande e inerte posible. Es decir, en cada unidad volumétrica de hormigón debe existir la mayor cantidad posible de áridos y con el mayor tamaño compatible con los demás requisitos que deba cumplir la mezcla. De esta forma se obtendrá el hormigón más estable y económico. A pesar de ser considerados como un verdadero relleno o “agregado” para el hormigón, nunca debemos menospreciar la importancia de los áridos. Sus características, buenas o malas, se transmitirán directamente al hormigón del cuál forman parte. Normalmente, ocupan alrededor de un 75% del volumen total del hormigón, y por lo tanto, es fácil entender su importancia relativa.
IMAGEN 2-5: Volumetría aproximada del hormigón ¿CUÁL NECESIDAD DE UTILIZAR ÁRIDOS EN EL HORMIGÓN? •
ES
LA
Disminuye el costo por unidad de volumen de hormigón.
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•
Disminuyen las retracciones.4
¿SON MEJORES LOS ÁRIDOS RODADOS O LOS CHANCADOS? Depende. El empleo de áridos rodados en vez de chancados resultará, por lo general, en menor cantidad de agua de amasado para lograr la misma trabajabilidad (medida por asentamiento de cono). Así, la relación A/C resultará menor pudiendo lograr mayor resistencia mecánica con igual dosis de cemento. La menor cantidad de agua requerida se explica por la menor trabazón y/o facilidad de acomodación entre partículas rodadas que las chancadas, y por la menor superficie específica del árido rodado (se requerirá menor cantidad de agua para “cubrirlo”). Sin embargo, la experiencia ha mostrado que la adherencia entre la pasta de cemento y la superficie del árido rodado (suave y/o lisa) es menor que la obtenida en la superficie del árido chancado (áspera y/o rugosa). La fuerza de adherencia pasta-árido es un parámetro clave en la resistencia mecánica de los hormigones, sobre todo en la resistencia a flexión. La investigación y experiencia acumulada ha mostrado que para producir hormigones de resistencias a compresión de hasta unos 200kg/cm 2 (grado H20) el utilizar áridos rodados o chancados será indiferente desde el punto de vista económico y técnico. Para mayores niveles de resistencia será cada vez más indicado el uso de áridos chancados. De hecho, para hormigones de grado H40 y superiores, es indispensable el uso de áridos chancados.
TABLA 2-1. Requisito granulométrico de áridos según Nch163 5 4
Se llama retracción a la disminución de volumen que experimenta el hormigón y otros materiales como consecuencia de su proceso de fraguado, endurecimiento o desecación. La retracción es mayor en el hormigón mientras más rica en cemento es su dosificación. Definición del “Curso Elemental de Edificación” del Prof. Euclidez Guzmán, Capítulo VIII, “El Hormigón Armado” p.177. 5 Se incluyeron en esta tabla solo los valores de las granulometrías para la grava que serán utilizadas para este estudio. Otras granulometrías recomendadas para árido grueso se encuentran en la NCh 163 en su tabla 3 “Granulometría para la grava”.
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TAMIZ
¿QUÉ
% ACUMULADO QUE PASA
ASTM
INN
(pulgadas)
(mm)
2” 1 1/2” 1” 3/4” 1/2” 3/8” No. 4 No. 8 No. 16 No. 30 No. 50
50 40 25 20 12.5 10 5 2.5 1.25 0.63 0.315
Grava 40 a 20mm 100 90 – 100 20 – 55 0 – 15 – 0–5
Grava 20 a 5mm
Arena 5 a 0.16mm
100 90 – 100 – 20 – 55 0 – 10 0–5
100 95 – 100 80 – 100 50 – 85 25 – 60 10 – 30
REQUISITOS DEBEN CUMPLIR LOS ÁRIDOS? En general los áridos utilizados para la fabricación de hormigones deben cumplir lo señalado en su definición: deben estar compuestos por partículas duras, limpias, de forma y tamaño estables. La norma chilena NCh 163 “Áridos para morteros y hormigones – Requisitos generales” especifica estos requerimientos. Adicionalmente a los requerimientos básicos, la norma especifica también otros requerimientos específicos como el contenido máximo de partículas desmenuzables, partículas blandas, carbón y lignito, resistencia a la desintegración y la resistencia al desgaste. Estas características deben ser verificadas cuando se tenga duda sobre el efecto de los áridos en el buen comportamiento del hormigón para una aplicación particular. Los requerimientos necesarios de los áridos se encuentran en la tabla 2-2.
TABLA 2–2. Requisitos generales de los áridos según NCh 163. REQUISITOS
GRAVA ARENA VALORES MÁXIMOS
Fino por lavado (Material fino menor que 0.080mm) (nota 1) a) Hormigón sometido a desgaste
0.5%
3.0%
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b) Otros hormigones Impurezas orgánicas (nota 2), referidas a color límite según patrón Granulometría
1.0%
5.0%
-
Amarillo claro
VER TABLA N°. 2-1
Partículas desmenuzables
5.0%
3.0%
Partículas blandas
5.0%
-
Absorción de agua (porosidad) (nota 8)
2.0%
3.0%
Cloruros, expresado como Cl- (nota 3 y 6) a) Hormigón armado (o acero embebido en hormigón)
1.20 (kg/m3 de hormigón)
b) Hormigón pretensado
0.25 (kg/m3 de hormigón)
Sulfatos y sulfuros, SO4-2 (notas 4, 5 y 6) a) Sulfatos solubles en agua
0.60 (kg/m3 de hormigón)
b) Sulfuros oxidables
1.80 (kg/m3 de hormigón)
Carbón y lignito a) Para hormigón a la vista
0.5%
0.5%
b) Para cualquier otro hormigón
1%
1%
12% 18%
10% 15%
a) Para hormigón sometido a desgaste
40%
-
b) Para cualquier otro hormigón
50%
-
Resistencia a la desintegración (pérdida de masa en 5 ciclos de inmersión y secado) (nota 7) a) Con sulfatos de sodio b) Con sulfatos de magnesio Resistencia al desgaste. Máquina de Los Ángeles
Coeficiente volumétrico medio
VALORES MÍMINOS
a) Áridos de tamaño máximo absoluto mayor que 25mm - Para hormigón simple
0.15
-
- Para hormigón armado
0.20
-
- Para hormigón simple
0.12
-
- Para hormigón armado
0.15
-
b) Áridos de tamaño máximo absoluto menor que 25mm
A continuación se incluirán las notas correspondientes a la TABLA 2-2 a modo de completar la información de la misma.
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Nota 1: Para los áridos tratados por trituración, los límites se subirán a 1.0% y 1.5% respectivamente en la grava y a 5% y 7% respectivamente en la arena. Cuando no se cumpla este requisito se debe decidir en base al ensayo equivalente de arena, según NCh 1325, el cuál debe entregar un valor mayor que 75%, o bien realizar ensayos comparativos según NCh 1502. Nota 2: El color límite está fijadoque por no un excedan color patrón. Cuando la mayor coloración se deba ade la presencia de carbón o lignito de los límites indicados en el requisito contenido máximo de sulfatos y sulfuros, la arena podrá aceptarse si sometida al ensayo comparativo de la NCh 1502 se obtiene una resistencia relativa igual o mayor al 95%. Nota 3: Para cuantificar el contenido de cloruros se debe considerar el aporte proporcional de la arena y de la grava en 1m 3 de hormigón elaborado. Cuando haya aporte de cloruros de los demás componentes del hormigón (agua de amasado, cemento, aditivos) los límites de la tabla deben considerar también dichos aportes. Nota 4: Para cuantificar los contenidos de sulfatos y sulfuros oxidables se debe considerar el aporte proporcional de la arena y la grava en 1m3 de hormigón. Cuando haya aportes de sulfatos y/o sulfuros de los demás componentes del hormigón (excluyendo el cemento) los límites de la tabla deben considerar también dichos aportes. Nota 5: El límite de sulfuros está basado en el comportamiento de áridos de la zona central del país los cuáles, con contenidos similares de sulfuros, no han presentado reacciones perniciosas en servicio. Nota 6: Siempre que exista riesgo de corrosión de armaduras y/o desintegración del hormigón es necesario establecer en las especificaciones técnicas las precauciones necesarias para su protección (ver NCh 170, anexo H, Hormigones en ambientes agresivos). Al efecto, es recomendable asesorarse por entidades o personas especializadas en el tema. Nota 7: El ensayo es optativo con cualquiera de ambas sales. En caso de incumplimiento se recomienda decidir en base a ensayo de congelación y deshielo sobre probetas de hormigón aceptando una pérdida de masa igual o menor al 25% en 300 ciclos. Nota 8: En caso de incumplimiento de este requisito se recomienda efectuar ensayos sobre muestras de prueba. Para hormigones en zonas de clima severo se recomienda efectuar, además, ensayos de congelación y deshielo sobre probetas de hormigón aceptando una pérdida de masa igual o menor al 25% en 300 ciclos.
Un requisito importante es el contenido de partículas lajeadas o alargadas, las cuales son muy perjudiciales para el hormigón (coeficiente volumétrico medio). Estas partículas por ser esbeltas son estructuralmente menos resistentes y formarán un hormigón frágil cuando su concentración sea excesivamente superior a la cantidad de partículas rodadas. Por lo tanto se espera que, para conformar un hormigón resistente, exista un perfecto equilibrio entre la trabazón otorgada por las partículas lajeadas y la resistencia estructural de las partículas rodadas. ¿CUÁL ES EL TAMAÑO MÁXIMO DEL ÁRIDO RECOMENDADO PARA UN HORMIGÓN?
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Dadas las dimensiones usuales de los elementos de hormigón (losas, pilares, cadenas, pavimentos, muros, etc.) y el espaciamiento de sus armaduras, rara vez es posible usar áridos con partículas de tamaño superior a 40mm, simplemente porque el árido quedará atrapado o se dificultará el correcto llenado de los moldajes. En elementos con dimensión libre superior a 30cm y con densidad normal de armaduras, puede usarse árido de 50mm o más, previa revisión del caso.
Para elegir el tamaño del árido se puede seguir la recomendación de la norma chilena NCh 170, que estipula que el tamaño máximo nominal debe ser igual o inferior que el menor de los siguientes valores: a)
Un quinto (1/5) de la menor distancia libre entre las paredes de los
moldajes; b) c)
Tres cuartos (3/4) de la menor distancia libre entre armaduras; Un tercio (1/3) del espesor de losas armadas. Cuando se trate de hormigones en condiciones especiales, como
elementos prefabricados, elementos muy armados, elementos laminares o con armaduras muy próximas, losas de pavimentos, albañilerías armadas, etc., el tamaño máximo nominal a utilizar debe calcularse considerando estas condiciones. En elementos con hormigón a la vista se recomienda emplear, para cualquier tipo de árido, un tamaño máximo nominal que sea inferior a 1.5 veces el espesor del recubrimiento, es decir, la distancia entre el moldaje y la armadura más próxima.
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IMAGEN 2-6: Tamaño máximo de los áridos según la distancia entre moldajes, armaduras y el espesor de la losa, según NCh 170.
6
6
Las recomendaciones del tamaño máximo del árido para la fabricación de hormigones según el espaciamiento a hormigonar se encuentran en la NCh 170 en el punto 6.3.
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¿SE PUEDEN USAR EN HORMIGONES LOS ÁRIDOS QUE NO CUMPLEN LOS REQUISITOS DE LA NORMA CHILENA NCh 163? Independientemente si determinados áridos cumplen o no los requisitos estipulados en la norma NCh 163, el comportamiento de los hormigones de prueba confeccionados con dichos áridos será definitorio para su aceptación o rechazo. En muchas ocasiones se han encontrado áridos con características anormales o fuera de norma, sin embargo, mezclas de prueba confeccionadas con estos áridos han demostrado una buena aptitud al verificarse que los hormigones cumplen con las especificaciones de la obra. La situación inversa es de rara ocurrencia. Es decir, áridos que cumplen con requisitos de la norma, típicamente serán aptos para la confección de hormigones.
¿QUÉ SE DEBE CONSIDERAR AL MOMENTO DE ELEGIR LOS ÁRIDOS? a)
Deben preferirse áridos de calidad conocida, normalmente de
proveedores o plantas establecidas formalmente, que anteriormente hayan abastecido obras con buenos resultados. b)
Se debe tener certeza que los áridos poseen la calidad requerida de
modo que los hormigones cumplan las especificaciones del proyecto, particularmente si existen requisitos especiales como altas resistencias mecánicas, resistencia a la abrasión o al desgaste, resistencia a los ciclos hielodeshielo, etc. c)
El proveedor de áridos debe ser capaz de certificar sus materiales al igual
que cualquier otro producto.
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d)
Es fundamental contar con un abastecimiento de áridos de calidad
homogénea. Toda variación en la calidad del árido será transmitida directamente al hormigón. e)
Si existen dudas con respecto de la calidad de los áridos, se deben
confeccionar mezclas de prueba en laboratorio y en terreno para verificar su aptitud.
¿QUÉ CONTROLES SE DEBE HACER A LOS ÁRIDOS EN OBRA? Una vez elegido un determinado proveedor de áridos, se deberán verificar todas las propiedades relevantes para el proyecto al comienzo de la obra. Si los áridos provienen durante todo el transcurso de la obra de un mismo empréstito o planta, sus constantes físicas (densidad real, absorción y tenacidad) permanecerán constantes. Por tanto, en obra debe verificarse: •
Variaciones granulométricas.
•
Finos por lavado.
•
Forma de cada árido (contenido de partículas lajeadas o alargadas).
¿CON QUÉ FRECUENCIA SE DEBEN CONTROLAR LOS ÁRIDOS EN OBRA? Se pueden establecer diversos criterios de control de áridos en obra, como fijar una cantidad de muestras cada cierto volumen de árido acopiado o cada cierto volumen de hormigón producido. Sin embargo, una muestra de árido obtenida del último despacho (camión de 8m3 por ejemplo) no representará necesariamente al despacho anterior y que ya fue usado para fabricar hormigones. Por ello, lo más recomendable es establecer controles a la
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recepción de cada camión, inspeccionándolo visual y manualmente, y realizando ensayos muy sencillos a cada partida, comparándola además con el material que ya se encuentra en los acopios. Visualmente y al tacto se pueden detectar variaciones de tamaño y forma de los áridos gruesos y tamaño de áridos finos. Lavando y dejando reposar una muestra de arena en una probeta puede servir para estimar el contenido de finos que posee. Obviamente, la persona que realiza estos chequeos debe estar capacitada, tener experiencia en el tema y actuar criteriosamente.
Cuando existan claras diferencias de calidad entre el material recibido y el acordado, el despacho debe ser rechazado. Si hay dudas fundadas al respecto de un determinado material, el despacho se puede acopiar separadamente hasta verificar su aptitud mediante análisis realizado en laboratorio. Sin perjuicio de lo anterior, se recomienda que los muestreos de cada material deban realizarse como mínimo cada 800 o 1000m 3 de hormigón elaborado, considerando análisis completo en laboratorio. Es muy importante declarar y acordar con el proveedor de los áridos la realización de estos controles.
¿QUÉ HACER CON LOS RESULTADOS DE LOS CONTROLES Y ANÁLISIS DE LABORATORIO? Los controles periódicos de áridos permitirán mantener en obra un registro histórico de sus propiedades, que debe ser informado al diseñador de las dosificaciones para que éste evalúe la necesidad de ajustar las mezclas si fuese necesario.
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CAPÍTULO TRES
3.1 DISEÑO DE LA EXPERIENCIA Este capítulo está destinado a presentar la forma en que se estudiarán los datos resultantes de los ensayos de desintegración y desgaste de los áridos. Primero se mostrará el método que indicará el índice de vinculación de las variables “correlación” y posteriormente se explicará la forma de obtener una función de relación entre estas variables que sólo será efectiva si la vinculación entre ellas es alta.
3.1.1 SELECCIÓN DE LAS VARIABLES DE ESTUDIO Las tablas 3-1 y 3-2 indican las variables porcentaje de pérdida de masa por desgaste o desintegración de las muestras ensayadas (en este caso de manera simbólica):
Tabla 3-1. Forma de obtener los resultados del ensayo de desgaste con la máquina de Los Ángeles. GRUPOS Y TAMAÑO DE PARTÍCULAS (mm) PORCENTAJE DE PÉRDIDA DE MASA
NCH 1369 OF78 (MÉTODO DE LA MÁQUINA DE LOS ÁNGELES) GRADO N°3 GRADO N°4 GRADO N°5 GRADO N°6 40 – 20
40 – 10
20 – 10
10 – 5
%A1
%A2
%A3
%A4
Tabla 3-2. Forma de obtener los resultados del ensayo de desintegración con el método de los Sulfatos. NCH 1328 OF77 (DESINTEGRACIÓN POR MÉTODO DE LOS SULFATOS) GRUPOS Y FRACCIÓN N°2 Y TAMAÑO DE FRACCIÓN N°2 N°3 FRACCIÓN N°3 FRACCIÓN N°4 PARTÍCULAS 40 – 20 40 – 10 20 – 10 10 – 5 (mm) PORCENTAJE DE PÉRDIDA DE %B1 %B2 %B3 %B4 MASA
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Las muestras de áridos se denominarán grados como lo indica la Nch1369 of78 en el ensayo para medir el desgaste y se denominan como fracciones según lo indica la Nch1328 of77 en el ensayo para medir la desintegración, según los rangos de tamaños de las muestras indicadas. De las tablas 3-1 y 3-2 se observa que los resultados de ambos ensayos serán porcentajes de pérdida de masa de los áridos en estudio. Aquí se indica como %A1, %A2, %A3 y %A4, a los porcentajes de pérdida de masa provenientes de ensayar las muestras de áridos por el método de desgaste con la máquina de Los Ángeles; así también se designa %B1, %B2, %B3 y %B4, a los porcentajes de pérdida de masa provenientes de ensayar las muestras de áridos por el método de desintegración con Sulfato de Sodio. Posteriormente estos resultados se estudiarán en pares de datos, como lo indica la tabla 3-3, de manera de obtener el nivel de vinculación existente entre ellos por medio de la correlación.
Tabla 3-3. Forma de confrontar los resultados de los ensayos de desgaste y desintegración en los áridos estudiados. PORCENTAJES DE PÉRDIDA DE MASA DE LOS ÁRIDOS TAMAÑO DE PARTÍCULAS (mm) PORCENTAJE DE PÉRDIDA DE MASA POR DESGASTE PORCENTAJE DE PÉRDIDA DE MASA POR DESINTEGRACIÓN
40 – 20mm
40 – 10mm
20 – 10mm
10 – 5mm
%A1
%A2
%A3
%A4
%B1
%B2
%B3
%B4
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
3.1.2 MÉTODO DE VINCULACIÓN DE LAS VARIABLES En este punto se explicará brevemente el método de vinculación de las variables partiendo por aclarar los términos más relevantes, indicar las fórmulas a utilizar y describiendo el significado de los resultados obtenidos.
CORRELACIÓN (r): La correlación es un índice que indica el grado de vinculación que poseen dos o más variables y varía entre -1 y 1; es decir, -1 ≤ r ≤ 1. La correlación o vinculación de las variables será perfecta cuando su valor sea igual a -1 o 1 y mientras más cercano sea este valor a cero, más débil es la vinculación entre las variables estudiadas. Un valor positivo de la correlación “r” indicará que las variables fluctúan directamente proporcionales y un valor negativo de la correlación “r” indicará que las variables fluctúan inversamente proporcionales entre sí.
MODELO MATEMÁTICO Corresponde a un ajuste de los datos obtenidos en un estudio dentro de una ecuación matemática que relaciona las variables siempre que estas tengan una alta vinculación. El método por el cuál se intentará establecer la vinculación de las variables es conocido como regresión lineal que establece como patrón el modelo lineal.
MÉTODO DE REGRESIÓN LINEAL Éste método es utilizado para cuantificar la relación entre los datos generados de un estudio en que interactúan dos o más variables, además es posible generar una ecuación de vinculación o modelo matemático.
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Según sea la variación de los datos generados en el estudio, las variables pueden ajustarse a los siguientes modelos matemáticos propuestos:
Modelo Lineal y = b ± m x (Ecuación 3-1)
Modelo Logarítmico y = b ± m ln(x) (Ecuación 3-2)
Modelo Exponencial y = b e±mx (Ecuación 3-3)
Modelo Potencial y = b x±m (Ecuación 3-4)
LINEALIZANDO:
LINEALIZANDO: lny = lnb ± m lnx (Ecuación 3-6)
ln(y) = ln(b) ± m x (Ecuación 3-5) Donde: m: Es la pendiente o inclinación de la recta,
b: Es el intercepto de la recta con el eje “y” de las ordenadas, r: Correlación o grado de vinculación de las variables, x: Valor de la variable independiente, y: Valor de la variable dependiente.
Los modelos matemáticos aquí propuestos para el estudio de vinculación son los más prácticos de utilizar. Podrían haberse utilizado otros modelos para el análisis, como los siguientes: =
+
2 ⋅ + ⋅ B x C x
Modelo Cuadrático: (Ecuación 3-7) 2 Modelo Polinomial: y = A + B ⋅ x + C ⋅ x + D ⋅ x 3 + E ⋅ x 4 + ..... (Ecuación 3-8) y
A
Modelo Exponencial Inverso: y
=
A (1 - e ⋅
-K x ⋅
) (Ecuación 3-9)
Modelo del Seno: y = A ⋅ sen ( K ⋅ x - P ) (Ecuación 3-10) Modelo Gaussiano: y = A ⋅ e ( -K ⋅( x -B) ) (Ecuación 3-11) 2
Pero estos modelos, además de ser inapropiados para realizar el ajuste con los datos del estudio, son complejos para su posterior uso. En este caso se
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escogieron los modelos más claros, de fácil comprensión y que pudiera lograrse de ellos una expedita evaluación.
Para tener una idea visual de su comportamiento, se mostrará a continuación la expresión gráfica de estos modelos propuestos para los casos en que los valores de “m” y “b” son mayores o iguales a 1.
EXPRESIÓN GRÁFICA DE LOS MODELOS MATEMÁTICOS (con m≥1 y b≥1) 1,2
Modelo Lineal y=b±mx
1,2
1
1
0,8
0,8
0,6
0,6
0,4
0,4 0,2
0,2
0
0 0
1
2
3
4
5
-5
-4
-3
-2
1,2
-1
0
1
Modelo Logarítmico y = b ± m lnx
0,8 0,6 0,4 0,2 0 0
1,2
Modelo Exponencial y = b e±mx LINEALIZANDO: lny = lnb ± m x
1
2
3
4
5
1,5 1,5
2,5
1,2
1
1
0,8
0,8
0,6
0,6
0,4
0,4 0,2
0,2
0
0 0
1
2
3
4
5
-5
-4
-3
-2
-1
0
1,2 1,2 11
Modelo Potencial y = b x±m LINEALIZANDO: lny = lnb ± m lnx
0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 00 --2,5 2,5
-1,5
--0,5 0,5
0,5
Para encontrar los valores correspondientes de “m” y “b” en estos modelos se utilizan las fórmulas (3-12, 3-13, 3-14) y como patrón de resolución el modelo lineal. Si al graficar los datos se observa una tendencia distinta a la lineal, el modelo patrón se ajusta a un modelo logarítmico, exponencial o potencial como se indica en la TABLA 3-4.
(Ecuación 3-12)
m=
n ⋅ ∑x ⋅ y − ∑x ⋅ ∑ y n ⋅ ∑x 2 − (∑x ) 2
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∑ y - m ⋅ ∑x (Ecuación 3-13)
b =
n
r =
(Ecuación 3-14)
n ⋅ ∑xy − ∑x ⋅ ∑y
( n ⋅ ∑x
2
)(
− (∑x ) 2 n ⋅ ∑y2 − (∑y) 2
)
Donde: m: Es la pendiente o inclinación de la recta, b: Es el intercepto de la recta con el eje “y” de las ordenadas, r: Correlación o grado de vinculación de las variables, x: Valor de la variable independiente, y: Valor de la variable dependiente, n: Cantidad de pares de datos disponibles.
Es necesario explicar que el significado a la nomenclatura indicada para la pendiente (m) y el intercepto (b) sólo es aplicable al modelo lineal. Para los modelos logarítmico, exponencial y potencial; estas serán tratadas como la variable “m” y la variable “b” respectivamente.
Tabla 3-4. Solución para el resto de los modelos matemáticos Modelo Logarítmico y = b ± m ln(x)
IDEM MODELO LINEAL
Modelo Exponencial y = b e±mx
Modelo Potencial y = b x±m
LINEALIZANDO: ln(y) = ln(b) ± m x Solución de la variable b
LINEALIZANDO: ln(y) = ln(b) ± m ln(x)
ln(b)=B |e → b=e(B)
Para el modelo logarítmico, a los valores de la variable x, debe aplicárseles la función logaritmo natural ln(x) como lo indica el modelo
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linealizado. Los datos analizados como pares ordenados, es decir {ln(x),y}, son colocados en las ecuaciones 3-6, 3-7 y 3-8, resolviéndose de esta forma los valores de m, b y la correlación. Para el modelo exponencial, a los valores de la variable y, debe aplicárseles la función logaritmo natural ln(y) como lo indica el modelo linealizado. Los datos analizados como pares ordenados, es decir {x,ln(y)}, son colocados en las ecuaciones 3-6, 3-7 y 3-8, resolviéndose de esta forma los valores de m, b y la correlación. Para el modelo potencial, tanto los valores de la variable x como los de y deben de aplicárseles la función logaritmo natural, como lo indican el modelo en forma linealizada (ecuación 3-6). De ésta forma son ingresados a las fórmulas indicadas (ecuaciones 3-6, 3-7 y 3-8) como pares ordenados de la forma {ln(x),ln(y)}.
Finalmente para los modelos exponencial y potencial, a la expresión “ln(b)” (logaritmo natural de b) que corresponde al valor equivalente del intercepto en el modelo exponencial y potencial, se aísla el valor de “b” aplicándole su función inversa, “e(ln(b))” (exponencial del logaritmo natural de b), que es evaluada numéricamente para colocarla en la ecuación 3-3 o 3-4, donde aparezca la variable “b”, según corresponda.
CAPÍTULO CUATRO 4.1
DESARROLLO
DE
LA
EXPERIENCIA
(METODOLOGÍA
DE
LABORATORIO) 4.1.1 CARACTERIZACIÓN DE LOS ÁRIDOS UTILIZADOS EN ESTE ESTUDIO
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Los áridos utilizados en las experiencias de laboratorio provienen de la Quinta región, específicamente del río Aconcagua con tamaños que varían desde los 5mm a los 40mm. A continuación se presentan las características principales de éstos áridos por medio de ensayos representativos:
A) EXTRACCIÓN Y PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS (NCh 164 of76) La correcta extracción de una muestra de árido y una preparación adecuada permiten obtener en los ensayos correspondientes, valores representativos de las condiciones originales de dichos áridos. La norma NCh 164 establece los procedimientos para extraer y preparar muestras representativas para ensayos de áridos finos, gruesos o totales; naturales o manufacturados de densidad real.
ORIGEN DE LA MUESTRA Árido del río Aconcagua desde la planta Maggi de Con-Con. La muestra fue extraída desde acopio en laboratorio.
EXTRACCIÓN DE MUESTRAS En obra, desde acopios. Aquí se extraen porciones de áridos desde la mayor profundidad sin contener material de la superficie ni de los primeros y últimos 30cm del acopio.
PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS
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Las porciones de áridos extraídos se mezclarán uniformemente hasta homogeneizarlas completamente, asegurando la incorporación de cada tamaño de partículas. La reducción del tamaño de la muestra extraída a los tamaños especificados para muestras de laboratorio, se realizó mediante el cuarteo manual mediante pala. El cuarteo, para este ensayo, se realizó una sola vez de los cuáles se obtuvo una muestra y una contra muestra de dos cuartos del cuarteo respectivamente.
MUESTRA: 38.3kg CONTRA MUESTRA: 36.3kg
IMAGEN 4-1: Esquema del Cuarteo Manual.
B) TAMIZADO Y DETERMINACIÓN DE LA GRANULOMETRÍA (NCh 165 of77) La granulometría permite obtener el módulo de finura del árido y su expresión gráfica representada por la curva granulométrica. Para determinar la granulometría de un árido se considera la masa de una muestra de ensayo (16kg mínimo para tamaño máximo nominal de 40mm);
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se tamiza la muestra y se determina la masa de las fracciones del árido retenidas en cada uno de los tamices. Se calculan los porcentajes parciales retenidos y se expresa la granulometría.
TABLA 4-1. Resultado promedio de la granulometría para tres muestras gemelas. GRANULOMETRÍA :: MASA MUESTRA: 30kg :: RESIDUO: 1.171kg MALLA INN MALLA ASTM
RETENIDO PARCIAL grs.
% QUE % % RETENIDO PASA EN RETENIDO ACUMULADO PESO
RECOMENDADO NCh 163 of77 (40mm-5mm)
¿OK?
50mm
2”
0
0
0
100
100
SI
40mm 25mm 20mm 12.5mm 10mm 5mm
11” ½” ¾” ½” 3/8” N°4
1 23 39 69 85 96 100
99 77 61 31 15 4 0
SI SI SI SI
RESIDUO
1 22 16 30 16 11 4 100
90 --100 35 - 70 10 - 30 0-5
RESIDUO
443 6605 4652 9059 4789 3281 1171 30000
SUMATORIA
De los resultados obtenidos de esta tabla se puede decir de los áridos que: Tamaño (Da): 40mm=1½” 50mm=2” Tamaño Máximo Máximo Absoluto Nominal (Dn): MÓDULO DE FINURA:7 n = número de mallas preferidas utilizadas. (Ecuación 4-1)
Mf = n -
∑% pasa
Mf = 10 −
mallas preferidas
100 (100 + 99 + 61 +15 + 4)
= 7.21
100
C) DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD APARENTE (NCh 1116 of77)
La densidad aparente en determinado estado de compactación permite transformar peso a volumen o viceversa. Relacionado con la densidad real permite conocer el grado de compacidad o huecos que posee el árido.
El módulo de finura es un coeficiente que indica el grado de tamaño de las partículas que constituyen una muestra de áridos. Cuanto menor es este valor, las partículas que forman la muestra son más pequeñas. La ecuación 4-1 utilizada corresponde al cálculo del módulo de finura de árido grueso o mezclado según el anexo A de la NCh 165 of 77. 7
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La norma NCh 1116 establece los procedimientos para determinar la densidad aparente de los áridos, la cual puede ser suelta o compactada. Para determinar la densidad aparente se vacía el árido en una medida de capacidad volumétrica especificada de acuerdo al tamaño máximo nominal del árido (Para un tamaño máximo nominal de 40mm, la capacidad volumétrica debe ser de 15lts). Se determina la masa del árido que llena la medida. Se obtiene la densidad aparente dividiendo la masa del árido por la capacidad volumétrica de la medida.
DENSIDAD APARENTE: Volumen = 15,650lt = 0.01565m3 Tara = 2,2kg DENSIDAD APARENTE SUELTA (Para Dn ≤ 100mm): Das =
(Ecuación 4-2)
ms
V 23 ,672 Das1 = = 1513 kg/m 0,01565 Das 2 =
23 ,548 = 1505 kg/m 0,01565
Das 3 =
23 ,733 = 1517 kg/m 0,01565
3
3
3
3
Densidad aparente suelta promedio: 1511kg/m . Siendo; Das: densidad aparente suelta, ms: masa del árido suelto, V: capacidad volumétrica de la medida. DENSIDAD APARENTE COMPACTADA (Para Dn ≤ 50mm): (Ecuación 4-3)
Dac =
mca
V 25,542 Dac1 = = 1632 kg / m 3 0,01565 Dac2 =
25,624 = 1637 kg / m 3 0,01565
Dac3 =
25,438 = 1625 kg / m 3 0,01565
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Densidad aparente compactada promedio: 1631kg/m3 Siendo; Dac: densidad aparente compactada, mca: masa del árido compactada por apisonado, V: Capacidad volumétrica de la medida.
D) DETERMINACIÓN DE LAS DENSIDADES REAL Y NETA, Y LA ABSORCIÓN DE AGUA DE LAS GRAVAS (NCh 1117 of77) La densidad real y neta de los áridos permite conocer los volúmenes compactados del árido con el fin de dosificar morteros u hormigones. Relacionada con la densidad aparente permite conocer la compacidad del árido. La absorción está íntimamente relacionada con la porosidad interna de los granos de árido y con la permeabilidad de los morteros y hormigones. La norma NCh 1117, establece los procedimientos para determinar las densidades real y neta y la absorción de agua de los áridos gruesos o gravas de densidad real normal. El procedimiento consiste en determinar la masa de una muestra (4kg mínimo para un tamaño máximo nominal de 40mm) pesándola al aire, en estado seco y en estado saturado superficialmente seco. Luego se determina su volumen por diferencia entre las pesadas al aire ambiente y sumergido en agua. Conocidas la masa y su volumen se calcula las densidades real y neta y la absorción de agua, en función de los valores obtenidos para las diferentes condiciones de pesada.
DENSIDAD REAL Y NETA, Y LA ABSORCIÓN DE AGUA DE LAS GRAVAS: mas = 5.00kg ma sss = 5.048 kg msu = 3.614 – 0.460 = 3.164kg :: Peso Canastillo sumergido = 0.460kg
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DENSIDAD REAL SATURADO SUPERFICIALMENTE SECO (Dr sss): (Ecuación 4-4)
Dr sss = Dr sss =
ma sss ma sss - msu 5.048
⋅1000 ⋅1000 = 2679 kg / m 3
(5.048 − 3.164 )
DENSIDAD REAL SECA (Dr s): (Ecuación 4-5)
ma s ⋅1000 ma sss - msu 5.00 ⋅1000 = 2654 kg / m 3 Dr s = (5.048 − 3.164 ) Dr s =
DENSIDAD NETA (Dn): (Ecuación 4-6)
ma s ⋅1000 ma s - msu 5.00 = ⋅1000 = 2723 kg / m 3 (5.00 − 3.164 )
D N = D N
ABSORCIÓN DE AGUA O POROSIDAD (Ab%): ma sss - ma s
(Ecuación 4-7)
Ab =
⋅100 % ma s (5.048 − 5.00) Ab = ⋅100 % = 0.96% 5.00
Siendo; Drsss: densidad real del árido saturado superficialmente seco, Drs: densidad real del árido seco, DN: densidad neta del árido, Ab: sss: Absorción de agua del árido, ma masa del árido oenporosidad estado saturado superficialmente seco, ma s: masa del árido seco, msu: masa del árido sumergido.
E) DETERMINACIÓN DE HUECOS (NCh 1326 of77)
La norma NCh 1326 establece el procedimiento para determinar el contenido de huecos de los áridos, el cuál se calcula a partir de los resultados de densidad real y densidad aparente del mismo árido.
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— La determinación de la densidad real se efectúa de acuerdo a las normas NCh 1117 para las gravas. — La determinación de la densidad aparente se efectúa de acuerdo a la norma NCh 1116.
Con estos resultados definidos se calcula el contenido de huecos (H) según la fórmula siguiente:
(Ecuación 4-8)
H
=
H
=
Dr s - Da s 100 % Dr s ⋅
(2653 ,93 1511,25) −
2653,93
⋅
100 %
=
43%
Siendo: H: Contenido de huecos (%), Dr s: Densidad real del árido seco y Das: Densidad aparente del árido seco. NOTA: Los valores de la densidad real y de la densidad aparente del árido seco son tomadas de los ensayos anteriormente expuestos, donde sus valores son el promedio de tres muestras gemelas.
F) DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE VOLUMÉTRICO MEDIO DE LAS GRAVAS (NCh 1511 of80) El coeficiente volumétrico medio de las gravas es un índice que muestra cuantitativamente la forma de los granos del árido por comparación a la esfera. Un árido posee un coeficiente volumétrico mayor cuanto más
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redondeado sea, lo que influye principalmente en la manejabilidad del hormigón fresco. La norma NCh 1511, establece el procedimiento para determinar el coeficiente volumétrico medio de las gravas de densidad real normal, el cual consiste en calcular la suma de volúmenes reales de las partículas que constituyen un árido y la suma de los volúmenes de las esferas que inscriben las partículas del árido. Estas se relacionan y se determina el coeficiente volumétrico medio. PARA TAMAÑO MÁXIMO ABSOLUTO MENOR A 25mm 90 partículas≈250gr (Ecuación 4-9)
V = (V2 - V1) V = 590 - 500 = 90cm 3
(Ecuación 4-10)
3
3
3
∑ Ni (Ecuación 4-11)
3
3
( ∑ Ni 3 = N1 + N 2 + N 3 + ..... + N N )
CV = CV =
3
= 742 .12cm
6⋅V ⋅ ∑ Ni
π
3
6 ⋅ 90 ⋅ 742 .12
≅ 0.23 ≥ 0.15 (Recomendac ión NCh 163 of77 )
π
Otros resultados de coeficiente volumétrico medio de las gravas son: CV2=0,23 CV3=0,22 Por lo tanto, el coeficiente volumétrico promedio para la grava en estudio es: CV = 0,23; para Da<25mm. PARA TAMAÑO MÁXIMO ABSOLUTO MAYOR A 25mm 23 partículas≈500gr V = ( V2 - V1) V = 690cm 3 - 500cm
3
3
3
= 190 cm 3
3
3
(∑ Ni 3 = N1 + N 2 + N 3 + ..... + N N )
∑ Ni
3
= 1320 .00 cm
3
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6⋅V
CV =
3
⋅ ∑ Ni 6 ⋅190
π
CV =
⋅1320
≅ 0.28 ≥ 0.20 ( Recomendac ión NCh 163 of77 )
π
Otros resultados de coeficiente volumétrico medio de las gravas son: CV2=0,27 CV3=0,28 Por lo tanto, el coeficiente volumétrico promedio para la grava en estudio es: CV = 0,28; para Da>25mm.
Siendo; CV: coeficiente volumétrico medio de las gravas, V: volumen de agua desplazada, V1: volumen de áridos agua, y agua, V2: N1, N2, N3,…,NN: Mayor dimensión de cada partícula Ni
4.1.2 DESARROLLO EN LABORATORIO DE LOS ENSAYOS DE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN DE LOS ÁRIDOS ESTUDIADOS.
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El método para encontrar los valores de desgaste y de desintegración de los áridos serán los descritos en las Normas Chilenas NCh 1328 of77 (Determinación de la desintegración de los áridos mediante el método de los Sulfatos) y NCh 1369 of78 (Determinación del desgaste de las gravas mediante el Método de la Máquina de los Ángeles). Las Normas Chilenas mencionadas anteriormente se encuentran en el anexo de esta tesis.
Los ensayos fueron realizados en laboratorio respetando todos los procedimientos recomendados por las normas. A continuación se mostrará, con el apoyo de fotografías, los procedimientos efectuados.
a) Procedimientos para la desintegración de los áridos mediante sulfato de sodio anhidro. El reactivo utilizado para este ensayo es sulfato de sodio anhidro de la empresa SOQUIMICH. El sulfato es posteriormente medido para obtener una densidad de 1.16g/ml a 20 ± 2°C. Por lo tanto se requieren 1,16kg de sulfato por cada litro de agua.
utilizado en el ensayo IMAGEN la litro cantidad de IMAGEN 4-2: Reactivo 4-3: Medición de desintegración con sulfato de sodio sulfato a utilizar; 1,16kg pordecada de agua
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El agua utilizada debe estar a una temperatura entre 25°C a 30°C. Luego de verter la sal, se debe revolver la solución hasta disolver el contenido en una mezcla homogénea como se observa en las imágenes 4-4 y 4-5.
IMAGEN 4-4: Revoltura de de la solución IMAGEN 4-5: La solución salina ya revuelta salina hasta obtener una mezcla homogénea está lista para ser ocupada junto con los áridos
La extracción y preparación de las muestras de áridos a ensayar debe ceñirse a lo indicado en la norma chilena NCh 164 y determinar su granulometría de acuerdo a lo indicado en la norma NCh 165. Para el caso del estudio, debe asegurarse que el árido a ensayar sea solamente grava, es decir, considerar todo el material que queda retenido en el tamiz de 5mm. Posteriormente, la muestra se lava, se seca y se divide en fracciones según su tamaño, como lo muestra la imagen 4-6.
IMAGEN 4-6: Los áridos a ensayar son divididos en fracciones según su tamaño y serán llamados, para este caso como Fracción 2, Fracción 3, Fracción 4 y Fracción 2-3.
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Las fracciones de grava consideradas en este estudio van desde los 5 a 40mm y se dividen de la siguiente forma: fracción 2: con áridos desde 40 a 20mm; fracción 3: con áridos desde 20 a 10mm; fracción 4: con áridos desde 10 a 5mm y una fracción excepcional que llamaremos, Fracción 2-3 que está formada con los tamaños de áridos constituyentes de la fracción 2 y la fracción 3, es decir: fracción 2-3: con áridos desde 40 a 10mm.
IMAGEN 4-7: Fracción IMAGEN 2 formada 4-8: Fracción por áridos 3 formada por áridos entre 40 a 20mmentre 20 a 10mm
Ya constituidas las fracciones de árido en recipientes separados, como se muestra en las imágenes anteriores, se procede a verter en ellos la solución salina de manera que esta alcance a cubrir los áridos completamente por sobre 1,5cm como se muestra en la imagen 4-11. IMAGEN 4-9: Fracción IMAGEN 4 formada 4-10: Fracción por áridos 2-3 formada por entre 10 a 5mm áridos entre 40 a 10mm
IMAGEN 4-11: Las fracciones de áridos son cubiertas con la solución salina por sobre 1.5cm.
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Las muestras son ahora mantenidas en una cámara que mantendrá su temperatura a 20°C durante un tiempo de 17 ± 1h. Durante este tiempo se debe cuidar que las muestras no sufran de evaporación y evitar contaminaciones. Luego de las 17 horas, la solución salina cristaliza quedando los áridos confinados. La solución salina se vuelve dura y tiene el aspecto a un bloque de hielo tal como se aprecia en las imágenes 4-12, 4-13 y 4-14.
IMAGEN 4-12: La solución salina cristaliza IMAGEN 4-13: Se observa que los áridos luego de las 17 horas de reposo. quedan confinados en este “bloque” de sulfato cristalizado
Para
IMAGEN 4-14: También el sulfato excedente se vuelve un “bloque” con aspecto de hielo.
poder
recuperar
los áridos confinados dentro del sulfato de sodio, es necesario aplicar calor a este “bloque”. Las muestras fueron colocadas en una paila metálica y luego puestas a fuego indirecto (Baño María). Luego de un tiempo, la muestra es revuelta y girada de manera que el sulfato cristalizado reciba calor desde
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toda su superficie, de esta forma vuelve a tomar un aspecto líquido. Las imágenes 4-15 y 4-16 muestran esta etapa del proceso.
Ya se ha mostrado como la solución salina se endurece por efecto
de
la
cristalización.
Es
importante mencionar que la solución salina en menores concentraciones de IMAGEN 4-15: La muestra es colocada en una paila a fuego indirecto para recuperar los áridos confinados.
IMAGEN 4-16: Finalmente la solución salina vuelve a tomar un estado líquido y es posible recuperar los áridos.
sulfato, en la superficie de los recipientes,
IMAGEN 4-17: IMAGEN 4-18: Los cristales En la superficie de cadatrasparentes son
forma
la concentración más frágiles de sulfato debido a la baja cristales recipiente, dondemucho
es menor, se concentración observa la de formación sulfato ende su composición. cristales. trasparentes que asemejan el aspecto
de diamantes como se observa en las imágenes 4-17 y 4-18. Luego de recuperados, los áridos son colocados por fracciones en recipientes separados. En esta etapa, los áridos aún contienen partes del sulfato
adheridos
completamente.
a
su
superficie,
no
siendo
necesario
eliminarla
IMAGEN 4-20: La fracción 3 recuperada desde el sulfato. La muestra aún contiene sulfato en su superficie
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Luego de esto, los áridos son colocados en horno a una temperatura de 110 ± 5°C y posterior a este proceso las muestras de árido liberan la humedad contenida quedando en estado seco. La imagen 4-23 muestra los hornos disponibles en el laboratorio de hormigones de la Universidad de Valparaíso donde se secan las muestras IMAGEN 4-19: La fracción 2 recuperada durante 24 horas. desde el sulfato. La muestra aún contiene sulfato en su superficie
IMAGEN 4-21: La fracción 4 recuperada desde el sulfato. En estas partículas de menor tamaño la adherencia de sulfato es menor.
IMAGEN 4-22: La fracción 2-3 recuperada desde el sulfato.
IMAGEN 4-23: Los hornos disponibles en el laboratorio de hormigones donde se deja secar la muestra a 110 ± 5°C.
Hasta esta etapa los áridos han sido sometidos a un proceso de inmersión en la solución de sulfato de sodio anhidro
y también a
un proceso de secado en horno lo cuál es considerado un ciclo del ensayo de
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desintegración. El ensayo total comprende cinco ciclos de inmersión y secado para luego calcular el porcentaje de pérdida de masa de la una fracción.
Aproximadamente a contar del tercer ciclo de inmersión y secado, durante el proceso de recuperación de los áridos del sulfato cristalizado, es posible notar la presencia de pequeñas partículas de la fracción de la muestra que corresponde a desintegración de los áridos debida a la acción del sulfato como lo muestran las imágenes 4-24 y 4-25.
IMAGEN 4-24: Durante el tercer ciclo del IMAGEN 4-25: El tamaño de las partículas ensayo, se observan pequeñas partículas desintegradas son más pequeñas que el debidas a la desintegración de los áridos. menor tamaño requerido de cada fracción.
Al completar los cinco ciclos de inmersión y secado, las fracciones de áridos son lavadas para eliminar todo residuo de sulfato. Posteriormente, cada fracción de áridos es secada hasta masa constante, seguidamente se tamizan de acuerdo a los tamices recomendados por la NCh 1328 of77 para realizar el examen cuantitativo y así aislar toda partícula más pequeña que la de
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menor tamaño de áridos que conforme una fracción como se muestra en las imágenes 4-26, 4-27, 4-28 y 4-29.
La Norma Chilena NCh 1328 of77 establece una serie de tamices para realizar el examen cuantitativo de cada fracción la cuál se muestra IMAGEN 4-26: Fracción 2. Se aprecia en el recipiente metálica el contenido de partículas desintegradas por el sulfato.
IMAGEN 4-27: Fracción 3. Se aprecia en el recipiente metálica el contenido de partículas desintegradas por el sulfato.
en la tabla 4-2.
IMAGEN 4-28: Fracción 4. Se aprecia en el recipiente metálica el contenido de partículas desintegradas por el sulfato.
IMAGEN 4-29: Fracción 2-3. Se aprecia en el recipiente metálica el contenido de partículas desintegradas por el sulfato.
TABLA 4-2. Serie de tamices para examen cuantitativo. FRACCIÓN 1 2 3 4
TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS DE LA FRACCIÓN ORIGINAL (mm) 40 – 63 20 – 40 10 – 20 5 - 10
TAMICES, TAMAÑOS NOMINALES DE ABERTURA (mm) 31.5 16 8 4
Finalmente la desintegración se mide como el porcentaje de pérdida de masa de cada fracción, antes y después del ensayo con la siguiente fórmula.
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(Ecuación 4-12)
P
mi - mf =
mi
⋅
100%
donde: P = pérdida de masa de la muestra en %. mi = masa inicial de la muestra, g. mf = masa final de la muestra, g.
b) Procedimientos para el desgaste de los áridos mediante la Máquina de Los Ángeles.
Como la Universidad de Valparaíso no dispone en la actualidad de la Máquina de Los Ángeles para realizar este estudio, fue necesario requerir el préstamo de la Máquina de Los Ángeles de la Universidad Católica de Valparaíso que se encuentra en su laboratorio de Mecánica de Suelos en la Facultad de Ingeniería.
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IMAGEN 4-30: Máquina de Los Ángeles disponible en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Católica de Valparaíso.
La máquina para el ensayo de desgaste de los áridos por el método de Los Ángeles consta de un tambor con tapa y cierre por tornillos herméticos de un espesor de 12mm, un diámetro interior de 711mm y una longitud de 508mm. ±
1mm. La longitud de la tapa es de 152mm. Su eje de giro está montado sobre
cojinetes de gran rendimiento. El motor-reductor asegura de 30 a 33rpm con un contacto automático ajustable de parada automática al final del ensayo.
La máquina se suministra con 12 esferas de carga abrasión, en acero. Dispone de contador digital de vueltas. Posee un motor eléctrico de 220/380Volt y 50/60hz. Sus dimensiones exteriores corresponden a un ancho de 1.200mm, una altura de 1.400mm y una profundidad de 1.100mm. Su peso total es aproximadamente 220 Kg. Las partes más importantes que constituyen la máquina de Los Ángeles son las siguientes:
- La tapa de la máquina, también metálica permite un cierre hermético evitando pérdidas de material durante el ensayo.
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IMAGEN 4-31: La tapa de la máquina que permite un cierre hermético.
- Los pernos de sujeción mantienen la tapa de la máquina firme a la carcasa de esta mientras se realiza el ensayo.
IMAGEN 4-32: Los pernos de sujeción de la máquina de Los Ángeles.
- La máquina posee un dispositivo contador de las revoluciones. Este dispositivo se regula antes de realizar el ensayo y va contando los giros de la máquina hasta llegar a 500 revoluciones donde la máquina detiene automáticamente su funcionamiento. Para los casos que se requiera ensayar a 1000 revoluciones, la máquina se volverá a activar por segunda vez sin retirar de su interior los áridos ni la carga abrasiva.
IMAGEN 4-33: Dispositivo contador de las revoluciones en la máquina de Los Ángeles. La máquina cesa su funcionamiento cuando el contador llega a 500 revoluciones.
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Debido al giro de la máquina y por la acción de la fuerza centrífuga, los áridos tienden a girar “pegados” a las paredes de la máquina, es por esto necesario disponer de un elemento que evite esta predisposición.
Al interior del tambor de la máquina existe un perfil metálico adosado a la carcasa. Este perfil es llamado aleta y sirve para alterar la trayectoria de los áridos mientras estos giran en el interior de la máquina.
IMAGEN 4-34: El perfil metálico adosado interiormente a la máquina de Los Ángeles, llamado aleta, evita la tendencia de los áridos a girar “pegados” a la carcasa por efectos de la fuerza centrífuga.
Para aumentar la acción abrasiva durante el ensayo, se agregan junto a los áridos, esferas de acero de pesos que varían entre 390 a 445g con un diámetro de aproximadamente 47mm. El número de esferas adicionadas varía dependiendo del grado de áridos a ensayar; es decir:
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Para los grados 1 y 2, se utilizarán 12 esferas, para los grados 3 y 4 se utilizarán 11 esferas, para los grados 5 y 6 se utilizarán 8 esferas.
IMAGEN 4-35: Las esferas de acero son IMAGEN 4-36: La máquina de Los Ángeles se utilizadas como carga abrasiva. carga con las esferas y los áridos a ensayar. En la imagen el grado 6 con 8 esferas.
El carguío de la máquina referidas a la cantidad de áridos y tamaños a ensayar, las bolas de acero a utilizar y la cantidad de revoluciones por ensayo se indican en la tabla grados de ensayo de la NCh 1369 of78 que se encuentra en los anexos a esta tesis.
Al finalizar un ensayo, se retira la tapa. En este momento se debe retirar el contenido de la máquina, es decir, los áridos ensayados y la carga abrasiva.
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IMAGEN 4-37: Finalizado el ensayo, se retira el contenido desde la máquina (los áridos del grado ensayado y la carga abrasiva).
El efecto de abrasión e impacto de la máquina de Los Ángeles es bastante agresivo. Del material extraído desde la máquina tras el ensayo, se puede notar partículas que se trituran al nivel de polvo.
La
Norma
IMAGEN 4-38: El árido ensayado en la máquina resulta alterado al nivel de que algunas partículas se trituran a polvo.
Chilena NCh 1369
of78 indica que el material debe tamizarse por un tamiz de abertura mayor a 2,5mm; en este caso se utilizó el tamiz de 6,3mm (¼” ASTM) y luego tamizado alternativamente por el tamiz de 1,7mm (ASTM N° 12).
IMAGEN 4-39: Los tamices utilizados en este ensayo. 6,3mm (1/4” ASTM) y 1,7mm (N° 12 ASTM)
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Del árido tamizado se descarta todo aquel que pasa por la malla 1,7mm.
IMAGEN 4-40: Las partículas que pasan por la malla de 1,7mm corresponden a material desgastado por el ensayo con la máquina de Los Án eles
El material restante de la muestra (el retenido por el tamiz de 1,7mm) es lavado para eliminar toda partícula adherida a este material y que sea menor a 1.7mm.
IMAGEN 4-42 4-41: Partículas del árido ensayado retenida en retenidas en el tamiz tamiz de de6,3mm, 1,7mmlavadas. y que pasan La necesidad de realizar un primer por el de 6,3mm, lavadas.
tamizado con un tamiz mayor a 2,5mm se debe a que si todo el material se tamizara a la vez por el de 1,7mm, este se saturaría.
Posteriormente todo este material se une y se seca hasta masa constante en horno a 110 ± 5°C por 24 horas.
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Finalmente se mide el porcentaje de pérdida de masa del material debida a desgaste por el ensayo de la máquina de Los Ángeles, utilizando la siguiente fórmula: (Ecuación 4-12)
P
mi - mf =
mi
100%
⋅
en que: P = pérdida de masa de la muestra en %. mi = masa inicial de la muestra, g. mf = masa final de la muestra, g.
CAPÍTULO CINCO 5.1 GENERALIDADES En este capítulo se muestran los resultados provenientes de los ensayos de desintegración de árido con sulfato de sodio anhidro realizado según la NCh 1328 of77 y los resultados de desgaste de árido según la NCh 1369 of78. Además en este capítulo se realizará un análisis de los resultados a fin de explicar las razones de los valores de cada ensayo. Al finalizar este capítulo se muestran los resultados de la vinculación de las variables.
5.2
RESULTADOS
DE
LOS
ENSAYOS
DE
DESGASTE
Y
DE
DESINTEGRACIÓN DE ÁRIDOS. 5.2.1 Exposición de los resultados Los resultados obtenidos en los ensayos de desintegración con Sulfato de Sodio Anhidro son los que se muestran a continuación en la tabla 51.
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TABLA 5-1. Resultados del Porcentaje de pérdida de material por Desintegración con Sulfato de Sodio Anhidro para cinco muestras MUESTRA 1 Fracción 2 (40-20mm) Fracción 3 (20-10mm) Fracción 4 (10-5mm)
1,33 6,67 8,90 3,84
Fracción 2-3 (40-10mm)
MUESTRA 2 Fracción 2 (40-20mm) Fracción 3 (20-10mm) Fracción 4 (10-5mm)
0,60 3,00 7,30 1,39
Fracción 2-3 (40-10mm)
MUESTRA 3 Fracción 2 (40-20mm) Fracción 3 (20-10mm) Fracción 4 (10-5mm)
0,80 1,80 3,33 1,40
Fracción 2-3 (40-10mm)
Fracción 2 (40-20mm) Fracción 3 (20-10mm) Fracción 4 (10-5mm)
MUESTRA 4
Fracción 2-3 (40-10mm)
0.76 5.54 7.82 2.91
MUESTRA 5 Fracción 2 (40-20mm) Fracción 3 (20-10mm) Fracción 4 (10-5mm)
0.87 2.38 4.36 1.88
Fracción 2-3 (40-10mm)
Los resultados obtenidos en los ensayos de desgaste con la Máquina de Los Ángeles son los que se muestran a continuación en la tabla 5-2.
TABLA 5-2. Resultados del porcentaje de pérdida de material por Desgaste de las gravas con la máquina de Los Ángeles para cinco muestras MUESTRA 1 Grado 3 (40-20mm) Grado 5 (20-10mm) Grado 6 (10-5mm) Grado 4 (40-10mm)
10,90 15,00 19,42 13,04
MUESTRA 2 Grado 3 (40-20mm) Grado 5 (20-10mm) Grado 6 (10-5mm) Grado 4 (40-10mm)
10,20 14,80 17,16 12,83
MUESTRA 3 Grado 3 (40-20mm) Grado 5 (20-10mm) Grado 6 (10-5mm) Grado 4 (40-10mm)
12,37 15,34 17,54 14,12
MUESTRA 4 Grado 3 (40-20mm) Grado 5 (20-10mm) Grado 6 (10-5mm) Grado 4 (40-10mm) Grado 3 (40-20mm) Grado 5 (20-10mm) Grado 6 (10-5mm) Grado 4 (40-10mm)
11.45 15.13 18.71
MUESTRA 5
13.90 11.89 15.08 18.35 13.21
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5.2.2 Análisis y discusión de los resultados Es posible ver que los resultados obtenidos en ambos ensayos difieren en sus valores, es decir, que no se obtiene el mismo porcentaje de pérdida de material en ambos ensayos; esto se debe a que el ensayo de desgaste, que implica abrasión e impacto entre las partículas, es mucho mas agresivo que el ensayo de desintegración que implica desintegración por la acción expansiva de la solución ya que al cristalizarse el sulfato, este aumenta su volumen; por lo tanto, las partículas se verán más afectadas al desgaste que a la desintegración para dos muestras gemelas en estudio.
Es también notorio, que en ambos ensayos, los porcentajes de pérdida de masa de las muestras estudiadas van aumentando a medida que el tamaño de las partículas de cada fracción o grado va disminuyendo; esto indica que las partículas más pequeñas tienen una menor resistencia al impacto y la abrasión del ensayo de desgaste como también al efecto de confinamiento producto de la expansión de la solución al cristalizar en el ensayo de desintegración con sulfato de sodio. Los efectos son para ambos ensayos similares lo que da cabida a interpretar una posible vinculación entre las variables.
También se puede observar, entre los resultados obtenidos, que existe mayor dispersión de los resultados para el ensayo de desintegración con sulfatos que los obtenidos en el ensayo de desgaste con la máquina de Los Ángeles; esta dispersión se puede explicar con las siguientes razones: -
Mientras el ensayo de desgaste implica un proceso que dura poco tiempo (en promedio 25 minutos para 500 revoluciones y de 50 minutos para
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1000 revoluciones de la máquina), el ensayo de desintegración implica un proceso que dura una semana. Esto indica que por factores del tiempo de duración del proceso habría mayores probabilidades de existir algún efecto externo (como variación de temperatura, cambio de la humedad ambiente, etc.) o propio del laboratorista que pudiera incurrir en variaciones del resultado final; en un proceso más largo que otro que dura menos tiempo. -
Para el ensayo de desgaste se tienen menos procedimientos a realizar que en el ensayo de desintegración con sulfatos. Esto explica que en un ensayo con más etapas por realizar, el material debe pasar por mayor manipulación por parte del laboratorista y a mayor contacto con efectos externos que otro ensayo con menor cantidad de procesos.
Para un mismo ensayo es posible también notar variación en los resultados entre una muestra y otra realizando los ensayos bajo las mismas condiciones y realizando las experiencias con muestras gemelas; esto puede deberse a que:
-
Una muestra ensayada que posea un mayor contenido de partículas lajeadas que otra, incidirá en un mayor porcentaje de pérdida de material en el ensayo de desgaste con la máquina de Los Ángeles, ya que las partículas lajeadas, por ser más esbeltas estructuralmente tienen menor resistencia al ser sometidas al impacto que una partícula menos esbelta.
-
Una muestra que posea una mayor cantidad de partículas porosas que otra menos porosa será menos resistente al ensayo por el método de los sulfatos; ya que una partícula con alto grado de porosidad tiene mayor superficie de exposición al efecto de los sulfatos. El sulfato se expande al
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cristalizarse y habiendo una mayor superficie expuesta, el sulfato puede atacar a la partícula por una mayor cantidad de sectores.
-
Una muestra que posea una mayor cantidad de partículas más pequeñas que otra, disminuirá su resistencia tanto al ensayo de desgaste como al ensayo de desintegración, ya que como se explicó anteriormente y lo indican los resultados, a medida que las partículas disminuyen, aumenta el porcentaje de pérdida de masa, ya sea por abrasión e impacto o por acción del sulfato que confina a los áridos al aumentar su volumen. Esto se debe a que la capacidad resistente de las partículas más pequeñas es menor a la capacidad resistente de las partículas más grandes para este tipo de áridos, por lo cuál influirán en la capacidad resistente de una muestra.
Estas razones pueden parecer contradictorias al momento de pensar que el material utilizado para el estudio se extrajo de una misma fuente, se preparó y mezcló uniformemente hasta homogeneizar el tamaño de sus partículas y que de ellas se obtuvieron los áridos para la confección de todas las muestras a ensayar; pero a pesar de esto es aún posible que se tengan en dos muestras gemelas, diferencias en sus características propias, ya sea en la cantidad de partículas rodadas o lajeadas como también en la cantidad de partículas que poseen cierto tamaño específico, cantidad de partículas porosas, entre otras.
La NCh 164 of76 “Áridos para morteros y hormigones – Extracción y preparación de las muestras”, explica el significado para el siguiente término: •
Muestras gemelas: Conjunto de dos o más fracciones de muestra simple o compuesta, separadas por cuarteo. Dichas muestras pueden emplearse para verificar el efecto de los procedimientos de ensayo (operador, equipo, etc.) en la dispersión de resultados.
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Por lo tanto, dos muestras gemelas utilizadas para un mismo ensayo pueden variar su constitución, ya sea en cantidad de partículas lajeadas o redondeadas, así también pueden presentar distinta cantidad de partículas de un cierto tamaño. Las exigencias necesarias expuestas por la NCh 164 of76 para que dos muestran sean llamadas gemelas son: provenir desde una misma fuente y haber sido generadas de un proceso de cuarteo correctamente homogeneizadas.
Una de las razones, y quizás la más importante, que explica una mayor dispersión de los resultados en el ensayo de desintegración en comparación a una la menor dispersión obtenida de los resultados de desgaste es: que para el ensayo de desgaste las partículas son finalmente reunidas en un tamiz común, no importando el grado de la muestra; además este tamiz es de un tamaño mucho menor (1.7mm) que la partícula más pequeña de una muestra (5mm). Cuando se limita el tamaño a un tamiz de abertura pequeña, como el ocupado en el ensayo de desgaste, se asegura que no pasarán por este tamiz partículas de tamaño considerable que influirán en el recuento final del porcentaje de pérdida de material, es decir; en el ensayo de desintegración, hay partículas que pierden tal cantidad de masa por desintegración que su tamaño final no alcanza a quedar retenido por el tamiz respectivo del análisis cualitativo y por lo tanto, el porcentaje de material desintegrado se verá directamente influenciado. Pero como no todas las muestras contienen a la perfección la misma cantidad de áridos con iguales carácterísticas, algunas muestras sufren en mayor o menor grado este fenómeno.
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Las partículas más susceptibles a pasar completamente por el tamiz del análisis cuantitativo al finalizar del ensayo de desintegración son:
-
Aquellas que en un principio obtuvieron el tamaño inferior justo para ser aceptadas en una fracción, es decir, todas aquellas partículas que quedaron atrapadas con el tamaño justo en los tamices de 25mm (1” ASTM) de la fracción 2, 12.5mm (½” ASTM) de la fracción 3 y de la fracción 2-3 o 10mm (3/8” ASTM) de la fracción 4.
-
Las partículas lajeadas que en su menor dimensión alcanzaron la medida justa para ser retenidas por los tamices de 25mm, 12.5mm o 10mm y fueron aceptadas en una fracción. Las partículas lajeadas pueden perder material en los sectores donde posee menor dimensión.
-
Aquellas partículas con un mayor grado de porosidad, en que el ensayo de desintegración tiene un efecto más agresivo por actuar en ellas en una mayor superficie que incluye también el interior de sus poros; y que justamente fueron aceptadas en alguna fracción con la medida justa necesaria.
En estas partículas, al perder masa también disminuyen sus dimensiones, por lo que es posible que al perder una considerable cantidad de material queden lo suficientemente pequeñas para no ser retenidas por los tamices del análisis cuantitativo. Este hecho es propio del ensayo de desintegración por las características de los tamices utilizados en el recuento final de áridos, hecho que no sucede en el ensayo de desgaste donde el tamiz utilizado tiene una abertura mucho más pequeña que el menor tamaño del árido a ensayar en cada grado y aunque ocurriera este fenómeno, la pérdida de unas
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cuantas partículas pequeñas no influiría notoriamente en el recuento final del porcentaje de pérdida de masa.
Otro motivo importante que se mencionó anteriormente es el tamaño único de la abertura de la malla del tamiz que se utiliza para retener las partículas de cualquier grado en el ensayo de desgaste durante el proceso final de recuento de partículas. Esto confiere una homogeneidad y certeza de que las partículas más pequeñas retenidas son de un cierto tamaño único para cualquier grado ensayado (de hasta sólo 1.7mm con el tamiz alternativo ASTM N°12) y por lo tanto, las pérdidas de partículas completas será mucho menos probable que lo ocurrido con el ensayo de desintegración durante el mismo proceso.
Debido a las causas anteriormente expuestas se deduce que es mucho más factible que los resultados finales obtenidos del ensayo de desintegración posean una mayor dispersión que los resultados obtenidos de realizar el ensayo de desgaste y aún se podría afirmar que el ensayo de desintegración tiene la característica de obtener en sus resultados una mayor dispersión. Esta predisposición puede disminuir cuantas más idénticas sean entre sí las partículas constituyentes de una muestra y otra.
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5.3 EXPOSICIÓN DE LOS RESULTADOS DE VINCULACIÓN DE LAS VARIABLES. A continuación se mostrarán los resultados obtenidos de vincular, por pares de datos, las variables de los ensayos de desintegración con el método de los sulfatos y de desgaste con la máquina de Los Ángeles a modo de encontrar una ecuación que relacione estos resultados. Para cada ensayo se realizaron cinco muestras y cada de ellas posee cuatro fracciones o grados de ensayo como se ha indicado en las tablas 5-1 y 52 de desintegración y desgaste respectivamente. Para realizar una gráfica se tomarán los resultados de las veinte fracciones del ensayo de desintegración y se vincularán con los veinte grados del ensayo de desgaste. Bajo este punto de vista, es posible realizar combinaciones en los resultados de los ensayos para poder vincularlos, los resultados de la muestra 1 del ensayo de desintegración pueden vincularse tanto con los resultados de la muestra 1, 2, 3, 4 o 5 del ensayo de desgaste y así sucesivamente. Pero este
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argumento no es el más importante para poder realizar una combinación entre los resultados obtenidos de este estudio, en realidad, es posible realizar combinaciones porque los áridos utilizados en realizar las muestras son obtenidas de una misma fuente y poseen las mismas características, que están expresadas en la caracterización de los áridos del capítulo cuatro.
De las tablas de los resultados de porcentaje de pérdida de material (Tabla 5-1 y Tabla 5-2), que se vuelven a presentar más adelante, se expondrán las combinaciones entre los resultados que posteriormente se evaluará su índice de vinculación y se calculará su posible modelo matemático.
Llamemos a los ensayos como sigue: Ensayo A: Desintegración, y como Ensayo B: Desgaste. DESINTEGRACIÓN CON SULFATOS DE SODIO ANHIDRO (ENSAYO A) MUESTRA 1 Fracción 2 (40-20mm) 1,33 Fracción 3 (20-10mm) 6,67 Fracción 4 (10-5mm) 8,90 Fracción 2-3 (40-10mm) 3,84 MUESTRA 2 Fracción 2 (40-20mm) 0,60 Fracción 3 (20-10mm) 3,00 Fracción 4 (10-5mm) 7,30 Fracción 2-3 (40-10mm) 1,39 MUESTRA 3 Fracción 2 (40-20mm) 0,80 Fracción 3 (20-10mm) 1,80 Fracción 4 (10-5mm) 3,33 Fracción 2-3 (40-10mm) 1,40 MUESTRA 4 Fracción 2 (40-20mm) 0.76 Fracción 3 (20-10mm) 5.54 Fracción 4 (10-5mm) 7.82
DESGASTE CON LA MÁQUINA DE LOS ÁNGELES (ENSAYO B) MUESTRA 1 Grado 3 (40-20mm) 10,90 Grado 5 (20-10mm) 15,00 Grado 6 (10-5mm) 19,42 Grado 4 (40-10mm) 13,04 MUESTRA 2 Grado 3 (40-20mm) 10,20 Grado 5 (20-10mm) 14,80 Grado 6 (10-5mm) 17,16 Grado 4 (40-10mm) 12,83 MUESTRA 3 Grado 3 (40-20mm) 12,37 Grado 5 (20-10mm) 15,34 Grado 6 (10-5mm) 17,54 Grado 4 (40-10mm) 14,12 MUESTRA 4 Grado 3 (40-20mm) 11.45 Grado 5 (20-10mm) 15.13 Grado 6 (10-5mm) 18.71
Fracción 2-3 (40-10mm)
2.91
Grado 4 (40-10mm) MUESTRA 5
13.90
Fracción 2-3 (40-10mm)
0.87 2.38 4.36 1.88
Grado 3 (40-20mm) Grado 5 (20-10mm) Grado 6 (10-5mm) Grado 4 (40-10mm)
11.89 15.08 18.35 13.21
MUESTRA 5 Fracción 2 (40-20mm) Fracción 3 (20-10mm) Fracción 4 (10-5mm)
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Así es posible realizar las siguientes combinaciones entre los resultados de ambos ensayos para generar gráficas del estudio de vinculación: GRÁFICO 5-1: A1B1+A2B2+A3B3+A4B4+A5B5 GRÁFICO 5-2: A1B2+A2B3+A3B4+A4B5+A5B1 GRÁFICO 5-3: A1B3+A2B4+A3B5+A4B1+A5B2 GRÁFICO 5-4: A1B4+A2B5+A3B1+A4B2+A5B3 GRÁFICO 5-5: A1B5+A2B1+A3B2+A4B3+A5B4 GRÁFICO 5-6: A1B1+A2B3+A3B4+A4B5+A5B2 GRÁFICO 5-7: A1B1+A2B4+A3B5+A4B2+A5B3 GRÁFICO 5-8: A1B1+A2B5+A3B2+A4B3+A5B4 GRÁFICO 5-9: A1B3+A2B2+A3B4+A4B5+A5B1 GRÁFICO 5-10: A1B4+A2B2+A3B5+A4B1+A5B3 GRÁFICO 5-11: A1B5+A2B2+A3B1+A4B3+A5B4 GRÁFICO 5-12: A1B2+A2B4+A3B3+A4B5+A5B1 GRÁFICO 5-13: A1B4+A2B5+A3B3+A4B1+A5B2
GRÁFICO 5-26: A1B5+A2B1+A3B3+A4B4+A5B2 GRÁFICO 5-27: A1B2+A2B3+A3B1+A4B4+A5B5 GRÁFICO 5-28: A1B3+A2B1+A3B2+A4B4+A5B5 GRÁFICO 5-29: A1B1+A2B2+A3B3+A4B5+A5B4 GRÁFICO 5-30: A1B5+A2B2+A3B3+A4B4+A5B1 GRÁFICO 5-31: A1B2+A2B1+A3B3+A4B4+A5B5 GRÁFICO 5-32: A1B1+A2B4+A3B3+A4B5+A5B2 GRÁFICO 5-33: A1B1+A2B5+A3B3+A4B2+A5B4 GRÁFICO 5-34: A1B1+A2B3+A3B5+A4B4+A5B2 GRÁFICO 5-35: A1B1+A2B5+A3B2+A4B4+A5B3 GRÁFICO 5-36: A1B1+A2B3+A3B4+A4B2+A5B5 GRÁFICO 5-37: A1B1+A2B4+A3B2+A4B3+A5B5 GRÁFICO 5-38: A1B3+A2B2+A3B5+A4B4+A5B1
5-14: GRÁFICO 5-15: GRÁFICO 5-16: GRÁFICO 5-17: GRÁFICO 5-18: GRÁFICO 5-19: GRÁFICO 5-20: GRÁFICO 5-21: GRÁFICO 5-22: GRÁFICO 5-23: GRÁFICO 5-24: GRÁFICO 5-25:
5-39: A1B3+A2B2+A3B4+A4B1+A5B5 A1B5+A2B2+A3B1+A4B4+A5B3 GRÁFICO 5-40: GRÁFICO 5-41: A1B4+A2B2+A3B1+A4B3+A5B5 GRÁFICO 5-42: A1B2+A2B4+A3B3+A4B1+A5B5 GRÁFICO 5-43: A1B4+A2B1+A3B3+A4B2+A5B5 GRÁFICO 5-44: A1B1+A2B2+A3B5+A4B4+A5B3 GRÁFICO 5-45: A1B1+A2B2+A3B4+A4B3+A5B5 GRÁFICO 5-46: A1B1+A2B5+A3B3+A4B4+A5B2 GRÁFICO 5-47: A1B1+A2B4+A3B3+A4B2+A5B5 GRÁFICO 5-48: A1B1+A2B3+A3B2+A4B4+A5B5 GRÁFICO 5-49: A1B4+A2B2+A3B3+A4B1+A5B5 GRÁFICO 5-50: A1B3+A2B2+A3B1+A4B4+A5B5
A1B5+A2B1+A3B3+A4B2+A5B4 A1B2+A2B3+A3B5+A4B4+A5B1 A1B3+A2B5+A3B1+A4B4+A5B2 A1B5+A2B1+A3B2+A4B4+A5B3 A1B2+A2B3+A3B4+A4B1+A5B5 A1B3+A2B4+A3B1+A4B2+A5B5 A1B4+A2B1+A3B2+A4B3+A5B5 A1B1+A2B2+A3B4+A4B5+A5B3 A1B1+A2B2+A3B5+A4B3+A5B4 A1B4+A2B2+A3B3+A4B5+A5B1 A1B5+A2B2+A3B3+A4B1+A5B4 A1B2+A2B5+A3B3+A4B4+A5B1
Se mostrarán a continuación las gráficas de los datos combinados y en cada una de ellas el modelo matemático más adecuado y su respectiva correlación.
Los valores mostrados en las tablas 5-1 y 5-2, muestran que los áridos estudiados se desgastan y se desintegran aún más a medida que su tamaño disminuye como se mostró en el punto 5.2.2 de esta tesis, “Análisis y discusión de los resultados”, lo que significa que los datos varían proporcionalmente entre sí y los valores de correlación fluctuarán entre cero y uno (0 ≤ r ≤ 1).
Finalmente, de todas las gráficas y modelos obtenidos con estos datos se elegirá como modelo de vinculación final de ambos ensayos, la que genere el índice de correlación más cercano a uno, lo que significa que la gráfica obtenida y el modelo encontrado expresarán de la forma más fiel el comportamiento del desgaste y la desintegración en los áridos estudiados.
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Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-1 (A1B1+A2B2+A3B3+A4B4+A5B5) 0,1854
y = 12,106x r = 0,8507 t s a 19,00 g s e d s e r l o e p g 17,00 n a á s a s o m l e e d d 15,00 a a n d i i u d r q é á 13,00 p m e a l d e n j a o t c 11,00 n e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulf ato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-2 (A1B2+A2B3+A3B4+A4B5+A5B1) 0,1655
y = 12,323x r = 0,7595
n o c
19,00 e t s a g s e d s 17,00 e r l o e p g n a á s a s o 15,00 m l e e d d a a d i n i d r u q 13,00 é á p e m d e j a 11,00 t n e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-3 (A1B3+A2B4+A3B5+A4B1+A5B2) 0,1893
y = 12,064x r = 0,8686 s e r l o e 19,00 p g n a á s a s o 17,00 m l e e d d a a n d i i 15,00 d r u q é á p m e a 13,00 d l e n j o a c t n e e t c s 11,00 r o a P g s e d
9,00 0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de s odio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-4 (A1B4+A2B5+A3B1+A4B2+A5B3) 0,1814
y = 12,149x r = 0,8324 e r l o e p g 19,00 n a á s a s o m l 17,00 e e d d a a n d i i 15,00 d r u q é á p m e a 13,00 d l e n j a o t c n e e t c r s 11,00 o a g P s e d 9,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-5 (A1B5+A2B1+A3B2+A4B3+A5B4) 0,1913
y = 12,042x r = 0,8778
s a g 19,00 s d e s e r l o e p g 17,00 n a á s a s o m l e e d d 15,00 a a n d i i u d r q é á p m 13,00 e a d l e n j a o t c 11,00 n e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-6 (A1B1+A2B3+A3B4+A4B5+A5B2) 0,1761
y = 12,207x r = 0,8080 e t s a 19,00 g s e d s e r l e o g p n 17,00 a á s s a o m l e e 15,00 d d a a n d i i d q r u é á 13,00 p m e a d l e n j a o c 11,00 t n e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-7 (A1B1+A2B4+A3B5+A4B2+A5B3) 0,1787
y = 12,179x r = 0,8198
o c e t 19,00 s a g s e s d e r l o e 17,00 p g a n s á a s o 15,00 m l e e d d a a n d i i u d r q 13,00 é á p m e a d l e j 11,00 a t n e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
Porcentaje de pérdida de masa por des integración con sulf ato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de p érdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-8 (A1B1+A2B5+A3B2+A4B3+A5B4) 0,1857
y = 12,103x r = 0,8520
c e t 19,00 s a g s e d s e r l o e 17,00 p g n a á s a s o m l 15,00 e e d d a a n d i i u d r q 13,00 é á p m e a d l e j 11,00 a t n e c r o 9,00 P
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
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Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-9 (A1B3+A2B2+A3B4+A4B5+A5B1) 0,1867
y = 12,092x r = 0,8566
o c e t 19,00 s a g s e s d e r l o e 17,00 p g n a á s a s o 15,00 m l e e d d a i a n d i u d r q 13,00 é á p m e a d l e 11,00 j a t n e c r o 9,00 P
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
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10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-10 (A1B4+A2B2+A3B5+A4B1+A5B3) 0,1897
y = 12,059x r = 0,8704
o c e t s 19,00 a g s e s d e r l 17,00 o e p g a n s á a s o m l 15,00 e e d d a a n d i i u d r q 13,00 é á p m e a d l e j 11,00 a t n e c r 9,00 o P
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
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10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración c on sulfato de s odio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-11 (A1B5+A2B2+A3B1+A4B3+A5B4) 0,185
y = 12,11x r = 0,8488
n o c e t s 19,00 a g s e d s e l r 17,00 o e g p n a á s a s o m l 15,00 e e d d a a n d i i u d r q 13,00 é á p m e l d a e 11,00 j a t n e c r o 9,00 P
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
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7,00
8,00
9,00
10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pé rdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-12 (A1B2+A2B4+A3B3+A4B5+A5B1)
y = 12,269x 0,1704 r = 0,7821
e t s 19,00 a g s e d s e r l o e 17,00 p g a n s á a s o m l e e 15,00 d d a a d i n i d r u q 13,00 é á p e m a d l e j a 11,00 t n e c r o P 9,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
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10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-13 (A1B4+A2B5+A3B3+A4B1+A5B2) 0,1865
y = 12,094x r = 0,8559
c e t 19,00 s a g s e s d e r l o e 17,00 p g a n s á a s o 15,00 m l e e d d a a n d i i u d r q 13,00 é á p m e a d l e j 11,00 a t n e c r o 9,00 P
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
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10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-14 (A1B5+A2B1+A3B3+A4B2+A5B4) 0,1824
y = 12,138x r = 0,8370
c e t s 19,00 a g s e d s e r l o e 17,00 p g n a á s a s o m l 15,00 e e d d a a n d i i u d r q 13,00 é á p m e a d l e j 11,00 a t n e c r o 9,00 P
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Porcent aje de pérdida de masa por desint egración con su lfato de sodio anhidr o Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pé rdida de m asa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-15 (A1B2+A2B3+A3B5+A4B4+A5B1) 0,17
y = 12,275x r = 0,7798
c e t s 19,00 a g s e d s e r l o e17,00 p g n a á s a s o m l 15,00 e e d d a a n d i i d r u q13,00 é á p m e a d l e j 11,00 a t n e c r o P 9,00
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8,00
9,00
10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegrac ión con sulfato de s odio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-16 (A1B3+A2B5+A3B1+A4B4+A5B2) 0,1889
y = 12,068x r = 0,8668
o c e t s 19,00 a g s e d s e r l o e17,00 p g n a á s a s o15,00 m l e e d d a a d i i n u d r q13,00 é á p m e a d l e 11,00 j a t n e c r o 9,00 P
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Porcentaje de pérdida de masa por desintegrac ión con sulf ato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-17 (A1B5+A2B1+A3B2+A4B4+A5B3) 0,1935
y = 12,018x r = 0,8880
c e t s 19,00 a g s e d s e r l o e 17,00 p g n a á s a s o m l 15,00 e e d d a a n d i i u d r q 13,00 é á p e m a d l e j 11,00 a t n e c r o 9,00 P
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Porcentaje de pérdida de masa por desint egración co n sulfato de sodio anhidr o Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de p érdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-18 (A1B2+A2B3+A3B4+A4B1+A5B5) 0,1681
y = 12,295x r = 0,7714
c e t s 19,00 a g s e d s e r l o e 17,00 p g n a á s a s o m l e e 15,00 d d a a n d i i d r q u 13,00 é p á e m a d l e j 11,00 a t n e c r o P 9,00
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10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-19 (A1B3+A2B4+A3B1+A4B2+A5B5) 0,183
y = 12,132x r = 0,8397
c e t s 19,00 a g s e d s e r l o e 17,00 p g n a á s a s o m l 15,00 e e d d a a n d i i d r u q 13,00 é á p e m a d l e j 11,00 a t n e c r o P 9,00
0,00
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2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
9,00
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Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-20 (A1B4+A2B1+A3B2+A4B3+A5B5) 0,1681
y = 12,295x r = 0,8907
c e t s 19,00 a g s e d s e r l o e 17,00 p g n a á s a s o m l 15,00 e e d d a a n d i i u d r q 13,00 é á p m e a d l e j 11,00 a t n e c r o P
9,00 0,00
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10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-21 (A1B1+A2B2+A3B4+A4B5+A5B3) 0,1821
y = 12,141x r = 0,8357
c e t s 19,00 a g s e d s e r l o e 17,00 p g n a á s a s o m l 15,00 e e d d a a n d i i d r q u 13,00 é p á e m a d l e j a 11,00 t n e c r o P
9,00 0,00
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Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-22 (A1B1+A2B2+A3B5+A4B3+A5B4) 0,1844
y = 12,117x r = 0,8459 s e r l o g e 19,00 p n a á s a s o 17,00 m l e e d d a a n 15,00 d i i d r u q é á p e m a 13,00 d l e n j a o t c n e e t c s 11,00 r o a P g s e d 9,00
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Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-23 (A1B4+A2B2+A3B3+A4B5+A5B1) 0,186
y = 12,1x r = 0,8532
c e t s 19,00 a g s e d s e r l o e 17,00 p g n a á s a s o m l 15,00 e e d d d a i a n i d r u q 13,00 é á p m e a d l e j 11,00 a t n e c r o 9,00 P
0,00
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Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-24 (A1B5+A2B2+A3B3+A4B1+A5B4) 0,1857
y = 12,102x r = 0,8522 n o c e 19,00 t s a g s e s d e 17,00 r l o e p g n a á s a s o m l 15,00 e e d d a a n d i i u d r q 13,00 é á p m e a d l e j 11,00 a t n e c r o P
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Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-25 (A1B2+A2B5+A3B3+A4B4+A5B1) 0,1728
y = 12,243x r = 0,7930
e t s 19,00 a g s e d s e r l o e 17,00 p g a n s á a s o m l e e 15,00 d d a a d i n i d r u q 13,00 é á p e m a d l e j 11,00 a t n e c r o P 9,00
0,00
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Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-26 (A1B5+A2B1+A3B3+A4B4+A5B2)
y = 12,067x 0,189 r = 0,8673 o c e t s a g s e d
19,00
s 17,00 r l e o p e g a n s á a s o 15,00 m l e e d d a d i i a n d r u q 13,00 é á p e m d e j a t 11,00 n e c r o P
9,00 0,00
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2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
8,00
9,00
10,00
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-27 (A1B2+A2B3+A3B1+A4B4+A5B5)
y = 12,277x 0,1698 r = 0,7789
n o c 19,00 e t s a g s e d s 17,00 e r l o e p g n a á s a s o 15,00 m l e e d d a a d i n i d u 13,00 r q é á p e m d e j a 11,00 t n e c r o P
9,00 0,00
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Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre de sgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-28 (A1B3+A2B1+A3B2+A4B4+A5B5) 0,1972
y = 11,978x r = 0,9050 o 19,00 c e t s a g s e d s 17,00 r e o l p e g a n s á a s o 15,00 m l e e d d a a d i n i d r u q 13,00 é á p e m d e j a t n 11,00 e c r o P
9,00 0,00
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2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
8,00
9,00
10,00
9,00
10,00
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-29 (A1B1+A2B2+A3B3+A4B5+A5B4)
n i u q á m a l n o c
y = 12,139x 0,1823 r = 0,8365 19,00
e t 17,00 s a g s e d s r e o l p e 15,00 g a n s á a s m l o e d 13,00 a d i d r é p e d 11,00 e j a t n e c r o 9,00 P
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Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desg aste y desintegración de áridos. Gráfico 5-30 (A1B5+A2B2+A3B3+A4B5+A5B1)
y = 12,097x 0,1862 r = 0,8546
i u q á m a l n o c
19,00
e t s 17,00 a g s e d r s e o l p e 15,00 a g n s á a m s o e l d 13,00 a d i d r é p e d 11,00 e j a t n e c r o 9,00 P
0,00
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Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre d esgaste y desintegración de áridos. Gráfico5 -31 (A1B2+A2B1+A3B3+A4B4+A5B5)
y = 12,191x 0,1776 r = 0,8150
e t s 19,00 a g s s e d e r l o e 17,00 p g a n s á a s o m l e e 15,00 d d a a d n i i d u r q é á 13,00 p e m d l a e j a t 11,00 n e c r o P 9,00 0,00
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Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-32 (A1B1+A2B4+A3B3+A4B5+A5B2)
y = 12,154x 0,181 r = 0,8306
e t s a 19,00 g s e d s e r l o e p g 17,00 n a á s a s o m l e e 15,00 d d a a d i n i d r u q 13,00 é á p e m d l a e j 11,00 a t n e c r o 9,00 P
0,00
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2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 Porcentaje de pérdida de masa por d esintegración con sulfato de sodio anhidro
9,00
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Potencial (Vinculación de las variables)
Vinculación de las variables
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-33 (A1B1+A2B5+A3B3+A4B2+A5B4) 0,1768
y = 12,199x r = 0,8113 o c 19,00 e t s a g s e d s 17,00 r l e o e p g a n s á a s o 15,00 m l e e d d a a d n i i d r u q 13,00 é á p e m d e j a t n 11,00 e c r P o
9,00 0,00
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Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-34 (A1B1+A2B3+A3B5+A4B4+A5B2)
y = 12,159x 0,1805 r = 0,8284 c 19,00 e t s a g s e d s 17,00 r e o l p e g a n s á a s m l o 15,00 e e d d a a d i i n d r u é q 13,00 p á e m d e j a t 11,00 n e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
8,00
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10,00
9,00
10,00
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-35 (A1B1+A2B5+A3B2+A4B4+A5B3) 0,1879
y = 12,079x r = 0,8622
q á m 19,00 a l n o c e t s 17,00 a g s e d s r e o l p e g 15,00 a n s á a l s m o e e d d a 13,00 d i d r é p e d 11,00 e j a t n e c r o P 9,00
0,00
1,00
2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de s odio anhidro
Vinculación de las variables
8,00
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-36 (A1B1+A2B3+A3B4+A4B2+A5B5) 0,1726
y = 12,246x r = 0,7919
c e t 19,00 s a g s e d s r l e o e 17,00 p g a n s á a s m l o 15,00 e e d d a a d i i n d r u é q 13,00 p á e m d e j a 11,00 t n e c r o P
9,00 0,00
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Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre de sgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-37 (A1B1+A2B4+A3B2+A4B3+A5B5) 0,1864
y = 12,095x r = 0,8553
g 19,00 s e d s e r l o e p g n 17,00 a á s a s o m l e e d d 15,00 a a n d i i d r u q é á p 13,00 e m a d l e n j o a t c n 11,00 e c r o P 9,00 0,00
1,00
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Porcentaje de pérdi da de masa por desintegración con sulfato de sodi o anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-38 (A1B3+A2B2+A3B5+A4B4+A5B1)
y = 12,044x 0,1911 r = 0,8769
e t s a 19,00 g s e d s e r l o e p g 17,00 a n s á a s m l o e e 15,00 d d a a d d i n u r i é q 13,00 p á e m d a e l j a 11,00 t n e c r o P 9,00 0,00
1,00
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9,00
10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-39 (A1B5+A2B2+A3B1+A4B4+A5B3)
y = 12,086x 0,1872 r = 0,8590 o c 19,00 e t s a g s e d s 17,00 e r l o p e g a n s á a s o 15,00 m l e e d d a a d i n i d r u q 13,00 é á p e m d e j a t 11,00 n e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
8,00
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-40 (A1B3+A2B2+A3B4+A4B1+A5B5) 0,1893
y = 12,064x r = 0,8684 o 19,00 c e t s a g s e d s 17,00 r l e o p e g a n s á a s m l o 15,00 e e d d a a d i i n d r u é q 13,00 p á e m d e j a t n 11,00 e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00
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4,00
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7,00
8,00
9,00
10,00
9,00
10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-41 (A1B4+A2B2+A3B1+A4B3+A5B5)
y = 12,08x 0,1878 r = 0,8617
o c 19,00 e t s a g s e d s r l e 17,00 o e p g a n á s a s o 15,00 m l e e d d a a d i n i d u r q 13,00 é á p e m d e j a t 11,00 n e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-42 (A1B2+A2B4+A3B3+A4B1+A5B5) 0,173
y = 12,241x r = 0,7939 o 19,00 c e t s a g s e d s 17,00 r l e o e p g a n s á a s o 15,00 m l e e d d a d a n i i d r u é q 13,00 p á e m d e j a t n e 11,00 c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
8,00
9,00
10,00
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de m asa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-43 (A1B2+A2B4+A3B3+A4B1+A5B5) 0,1852
y = 12,108x r = 0,8499 n 19,00 o c e t s a g s 17,00 e d s e r l o e p g n a á s a s o 15,00 m l e e d d a a d n i i d r u q 13,00 é á p e m d e j a t n 11,00 e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de s odio anhidro
Vinculación de las variables
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-44 (A1B1+A2B2+A3B5+A4B4+A5B3)
y = 12,093x 0,1866 r = 0,8561 c 19,00 e t s a g s e d s 17,00 r e o l p e g a n s á a s m l o 15,00 d e d e a a d i i n d r u é q 13,00 p á e m d e j a t n 11,00 e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00
3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
8,00
9,00
10,00
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-45 (A1B1+A2B2+A3B4+A4B3+A5B5) 0,183
y = 12,132x r = 0,8398 o c 19,00 e t s a g s e d s 17,00 r l e o p e g a n s á a s o 15,00 m l e e d d a a d n i i d r u é q 13,00 p á e m d e j a t n 11,00 e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
8,00
9,00
10,00
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-46 (A1B1+A2B5+A3B3+A4B4+A5B2)
y = 12,128x 0,1834 r = 0,8415 o c 19,00 e t s a g s e d s 17,00 r l e o e p g a n s á a s o 15,00 m l e e d d a d a n i i d r u é q 13,00 p á e m d e j a t n 11,00 e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
8,00
9,00
10,00
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-47 (A1B1+A2B4+A3B3+A4B2+A5B5)
y = 12,192x 0,1775 r = 0,8145 o 19,00 c e t s a g s e d s 17,00 r l e o p e g a n s á a s o 15,00 m l e e d a d a d i n i d r u q 13,00 é á p e m d e j a t n 11,00 e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
8,00
9,00
10,00
9,00
10,00
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre de sgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-48 (A1B1+A2B3+A3B2+A4B4+A5B5)
y = 12,122x 0,1839 r = 0,8437 o 19,00 c e t s a g s e d s 17,00 r e o l p e g a n s á a s o 15,00 m l e e d d a a d n i i d r u é q 13,00 p á e m d e j a t n 11,00 e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
8,00
Potencial (Vinculación de las variables)
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-49 (A1B4+A2B2+A3B3+A4B1+A5B5) 0,1885
y = 12,072x r = 0,8651 19,00 a l n o c e t s a g 17,00 s e s d l e r e o g p n a á s s 15,00 a o m l e e d d a a n d i i u d r q é á 13,00 p m e d e j a t n 11,00 e c r o P 9,00 0,00
1,00
2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
8,00
9,00
10,00
Potencial (Vinculación de las variables)
Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración de áridos. Gráfico 5-50 (A1B3+A2B2+A3B1+A4B4+A5B5)
y = 12,046x0,1909 r = 0,8760 a l n o c
19,00
e t s a g s e s 17,00 d r e e o l p g n a á s s a o 15,00 l m e e d d a a n d i i u d r q 13,00 é á p m e d e j a t 11,00 n e c r o P
9,00 0,00
1,00
2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro
Vinculación de las variables
9,00
10,00
Potencial (Vinculación de las variables)
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5.4 Uso del modelo matemático y del gráfico de vinculación entre las variables. De las gráficas expuestas en el punto 5.3, “Exposición de los resultados de vinculación de las variables”, se puede deducir que existe una vinculación entre las variables de desgaste y desintegración estudiadas.
La vinculación encontrada es la siguiente:
(Ecuación 5-1)
%DA = 11,978 ⋅ % DS 0,1972
Donde: %DA = Variable dependiente (Porcentaje de pérdida de masa mediante el ensayo de desgaste con la máquina de Los Ángeles) y %DA = Variable independiente (Porcentaje de pérdida de masa mediante el ensayo de desintegración con el uso de sulfato de sodio). El modelo anteriormente propuesto podría ser simplificado expresando los valores de m y b, a números enteros dada la tendencia que evidencian estas cifras.
0,2
(Ecuación 5-2)
%DA = 12 ⋅ % DS
Es claro que no se obtienen los mismos resultados al utilizar esta ecuación simplificada pero, aún así, los resultados obtenidos con esta fórmula varían muy poco respecto a los resultados obtenidos utilizando la ecuación 5-1.
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El gráfico 5-51 es la expresión que representa el modelo propuesto la cuál será extrapolada hacia la derecha e izquierda para obtener todos los valores posibles al realizar los ensayos. Esta gráfica será utilizada para estimar desintegración a partir del ensayo de desgaste o para estimar desgaste a partir del ensayo de desintegración.
Gráfico 5-51: Porcentaje de pérdida de masa entre desgaste y desintegración para áridos del río Aconcagua Porcentaje de pé rdida de masa entre desintegración y desgaste para áridos del río Aconcagua
%DA = 11,978 ⋅ % DS 0,1972 20 a l n 19 o c 18 e t s ) a g A 17 s D e 16 d % r ( o s 15 p l e a e s g 14 a n m á 13 s e o d l a e 12 d d i a 11 d r n é i p u q 10 e á d e m j a t n e c r o P
9 8 7 6 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Porcentaje de pérdida de masa por desintegración con sulfato de sodio anhidro(%DS)
Vinculación de las variables
12
13
Potencial (Vinculación de las variables)
Es posible ahora realizar el cálculo de estos datos combinados a la inversa, es decir, considerar como variable independiente los datos de la variable dependiente del modelo propuesto y viceversa de modo de obtener un nuevo modelo, pero esta vez, %DA se mostrará como variable dependiente.
La ecuación 5-3 es el modelo resultante, donde %DS es variable dependiente: (Ecuación 5-3)
%DS = 3.9122 ×10 -5 ⋅ %DA
4,1525
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Como lo indican las normas chilenas correspondientes a los ensayos de desgaste y desintegración de áridos, la etapa de cálculo del porcentaje de pérdida de masa se realiza de distinta forma. Es por esto que se debe indicar un procedimiento para establecer el porcentaje de pérdida de masa por desgaste a partir del porcentaje de pérdida de masa por desintegración y viceversa.
Los procedimientos para calcular desintegración y desgaste descritos en las normas chilenas NCh 1328 of77 y NCh 1369 of78 respectivamente son las siguientes:
-
Para el ensayo de desgaste de áridos con la máquina de Los
Ángeles, el porcentaje de pérdida de masa se calcula del grado con mayor porcentaje que pasa de la muestra total del ensayo, es decir, el grado que contenga una mayor cantidad de material de la muestra total a ensayar. -
Para el ensayo de desintegración de áridos con sulfatos, el
porcentaje de pérdida de masa se calcula como la suma de los porcentajes ponderados de cada fracción que compone la muestra total por el porcentaje de pérdida de masa de cada fracción.
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5.4.1 Uso del gráfico y el modelo de vinculación para estimar desgaste desde el ensayo de desintegración . Para obtener el porcentaje de pérdida de material por desgaste realizando el ensayo de desintegración con sulfatos se debe proceder de la siguiente forma: a) Realizar la granulometría a la muestra a ensayar obteniendo los porcentajes parciales retenidos respectivos a cada grado del ensayo de desgaste. b) Verificar el grado de ensayo más representativo para la muestra (será aquel que tenga mayor porcentaje parcial retenido entre los tamices que componen el grado). c) Realizar el ensayo de desintegración, sólo para este grado, como lo indica la NCh 1328 of77. d) Calcular la desintegración de la grava según la fórmula siguiente y utilizar la vinculación (ecuación 5-1, 5-2 o gráfico 5-51) para obtener el porcentaje de pérdida de masa por desgaste con la máquina de Los Ángeles.
(Ecuación 5-4)
P
mi - mf =
mi
⋅
100%
Donde: P = porcentaje de pérdida de masa de la muestra, %; mi = masa inicial de la muestra, g; y mf = masa final de la muestra, g.
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5.4.2 Uso del gráfico y el modelo de vinculación para estimar desintegración desde el ensayo de desgaste. Para obtener el porcentaje de pérdida de material por desintegración realizando el ensayo de desgaste con la máquina de Los Ángeles se debe proceder de la siguiente forma: a) Realizar la granulometría a la muestra a ensayar obteniendo los porcentajes parciales retenidos respectivos de cada fracción del ensayo de desintegración. b) Realizar el desgaste para cada una de las fracciones de grava con la máquina de los ángeles como lo indica la NCh 1369 of78. c) Utilizar la vinculación (ecuación 5-3 o gráfico 5-51) para determinar la desintegración de la grava de cada una de las fracciones que componen la muestra. d) Calcular con la fórmula siguiente la desintegración de la grava como porcentaje ponderado de pérdida de masa. Pn =
(Ecuación 5-5)
(Ecuación 5-6)
P
=
mi - mf mi
(P1 + P2
+
⋅ ppr%
.........P n )%
Donde: P = porcentaje de pérdida de masa de la muestra, %; Pn = porcentaje ponderado de p de masa de cada fracción de muestra, %, mi = masa inicial de la fracción, g; mf = masa final de la fracción, g; y ppr% = porcentaje parcial retenido correspondiente a la fracción según el análisis granulométrico.
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CAPÍTULO SEIS
6.1 Conclusiones. a) De las gráficas mostradas en el capítulo cinco se puede decir que existe una vinculación entre las variables de desgaste y desintegración para el tipo de áridos estudiados.
La vinculación encontrada es la expuesta en el capítulo anterior, ecuación 5-1, o bien el modelo aproximado, ecuación 5-2:
(Ecuación 5-1)
(Ecuación 5-2)
%DA
=11 ,978 ⋅ %DS
0 ,1972
%DA = 12 ⋅ %DS 0, 2
Donde: %DA: Variable dependiente (Porcentaje de pérdida de masa mediante el ensayo de desgaste con la máquina de Los Ángeles) y %DS: Variable independiente (Porcentaje de pérdida de masa mediante el ensayo de desintegración con el uso de Sulfato de Sodio).
Este modelo matemático de vinculación tiene el coeficiente de correlación más cercano a uno para el árido estudiado, este fue, r = 0,9050 que es considerada una correlación moderadamente fuerte. Este coeficiente es posible interpretarlo como un porcentaje de vinculación de las variables ya que su máximo valor positivo es 1; por lo tanto, se puede decir que el modelo matemático de vinculación propuesto acierta en un 91% a los valores encontrados en los resultados de ensayos, con respecto a su comportamiento relacionado.
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Además el resto de los modelos matemáticos de vinculación encontrados indican una correlación por sobre 0,75; lo que es un índice considerable de relación entre las variables. De los datos combinados utilizados en la confección del modelo propuesto se utilizan luego para encontrar un modelo donde la variable %DS sea dependiente, esta es:
(Ecuación 5-3)
%DS = 3.9122 ×10 -5 ⋅ %DA 4,1525
Donde: %DS: Variable dependiente (Porcentaje de pérdida de masa mediante el ensayo de desintegración con el uso de Sulfato de Sodio) y %DA: Variable independiente (Porcentaje de pérdida de masa mediante el ensayo de desgaste con la máquina de Los Ángeles).
La ecuación 5-3 resultó también ser un modelo potencial donde la variable m = 4,1525 y la variable b = 3.9122x10 -5 El índice de correlación que presentó este modelo resulto ser r = 09050 al igual que la ecuación 5-1.
b) Es posible estimar desgaste en los áridos utilizando el método de desintegración con sulfato de sodio, para el tipo de áridos estudiados, utilizando la ecuación 5-3 o el gráfico de vinculación 5-51 y el procedimiento correspondiente de uso de este modelo.
Al utilizar la vinculación se podrán realizar estudios que impliquen estimar el desgaste de los áridos en los laboratorios de hormigón de la Universidad de Valparaíso mientras la máquina de Los Ángeles no se encuentre disponible,
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realizando el ensayo por medio del método de desintegración con Sulfato de Sodio.
c) Es posible estimar desintegración en los áridos utilizando el método de desgaste con la máquina de Los Ángeles utilizando la ecuación 5-1, su expresión simplificada la ecuación 5-2 o la gráfica de vinculación 5-51 y el procedimiento de uso correspondiente, para el tipo de áridos estudiados.
Al utilizar la vinculación se podrán realizar estudios que impliquen estimar la desintegración de áridos en los laboratorios de la Universidad de Valparaíso en un tiempo mucho menor que el necesario para el ensayo hasta ahora realizado al hacer el ensayo de desgaste con la máquina de Los Ángeles.
d) Como consecuencia de existir una vinculación entre los ensayos de desgaste y de desintegración de áridos del río Aconcagua será posible realizar solo uno de estos ensayos en aquellos proyectos que implique calcular ambas capacidades por lo que se reducirán los tiempos de estudios que hasta ahora se utilizan.
e) La existencia de una ecuación que vincule la resistencia al desgaste y a la desintegración de áridos contribuye en disminuir los costos de estudio en aquellos proyectos que impliquen utilizar áridos sometidos a ambas solicitaciones. Con solo realizar uno de los ensayos será posible estimar con mucha precisión los resultados del otro ensayo.
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f) De las cualidades observadas en los áridos estudiados, referidas a los resultados y al gráfico de vinculación obtenido, es posible concluir que:
- Estos áridos poseen una excelente calidad de resistencia al impacto y a la abrasión. Según los estudios realizados, el porcentaje de pérdida de masa no supera el 20% lo cuál corresponde al 50% del requerimiento máximo (40% es el valor máximo) para áridos que serán utilizados en mezclas con hormigones y sometidos a desgaste.8
- Estos áridos poseen buena resistencia al ensayo de desintegración con sulfato de sodio. Según los estudios realizados, el porcentaje de pérdida de masa por desintegración no supera el 9% lo que corresponde a un 75% del requerimiento máximo (12% es el valor máximo) para áridos que serán 9
utilizados en mezclas con hormigones y sometidos a desintegración. - Lo concluido en los puntos anteriores indica que los áridos provenientes de la cuenca del río Aconcagua y que sean utilizados en la confección de hormigones están capacitados para resistir desgaste y desintegración.
- Se debe tener presente que es probable que un árido proveniente del río Aconcagua y que supere en un 20% el porcentaje de pérdida de masa por desgaste, no sea apto para resistir desintegración. La gráfica 5-51 de vinculación entre estas solicitaciones, sugiere que la capacidad máxima de los áridos a la desintegración (medida con sulfato de sodio es 12%) se alcanza cuando al ensayar este áridos al desgaste en la máquina de Los Ángeles se obtiene un 20% de pérdida de masa. 8
Los límites máximos de desintegración y desgaste de áridos utilizados en la confección de hormigones se encuentran en la NCh 163 en su tabla 1, “Requisitos generales para áridos utilizados en morteros y hormigones”. En esta tesis consulte la tabla 2-2. 9 IDEM nota anterior.
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g) Con respecto al uso de los resultados de esta tesis en proyectos de la Quinta Región, es posible concluir lo siguiente: - Como se indicó anteriormente, los áridos utilizados en este estudio son provenientes de la cuenca del río Aconcagua en la Quinta región. El uso de áridos en la confección de morteros y hormigones es en su mayoría por plantas de hormigones de la zona de yacimiento y en menor cantidad por producción de hormigón en el lugar de utilización obteniendo en este caso el árido desde puntos de distribución. Por esto, es lógico pensar que el árido proveniente desde el río Aconcagua es consumido casi por completo en obras de la Quinta región. - Por otro lado, la Quinta región de Valparaíso presenta zonas geomorfológicas y climáticas diversas. De una clasificación de cinco zonas, que determina las variaciones climáticas de cada una, se destacan por su drástica variación anual en las temperaturas extremas, las siguientes que podrían afectar a los áridos de hormigones por desintegración:10 1) El Sistema de Montaña Andino: Aquí se ubican las provincias de San Felipe y Los Andes, en la Cordillera de Los Andes, aproximadamente sobre los 2000 metros a nivel del mar. La altura de esta zona, define su clima de montaña frío. De acuerdo a la estación meteorológica de Lagunitas, ubicada a 2.765 metros a nivel del mar, esta zona registra las temperaturas promedio anuales más bajas de la región. 2) El Sistema Montañoso Semiárido: Esta zona corresponde al norte de la región y sus principales centros urbanos son: Petorca, Cabildo y La Ligua. El clima de la zona norte de la región se define como semiárido. La estación meteorológica del cerro La Campana en la comuna de Olmué, registra la temperatura media más alta de la región (16,6 ºC).
10
Publicación “Política ambiental de la Quinta región” de la Corporación Nacional del Medio Ambiente CONAMA de 1998.
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Por lo tanto, el requerimiento de utilizar áridos del río Aconcagua en proyectos de la Quinta región y estudiarlos tanto al desgaste como a la desintegración se limitan a: - La construcción de carreteras, caminos, puentes, túneles, aeropuertos, entre otros en que, durante su puesta en funcionamiento, el hormigón esté sometido al impacto y a la abrasión. - Además de que estas construcciones se encuentren en zonas de la región donde las variaciones de las temperaturas extremas sea considerable como ocurre en San Felipe y Los Andes donde el clima se define como Andino y en el sector de Petorca, Cabildo y La Ligua donde el clima se define como Semiárido. En este caso, el árido utilizado en hormigones estaría sometido a desintegración.
h) Finalmente, la existencia positiva de una vinculación entre el desgaste y la desintegración de árido grueso proveniente del río Aconcagua da cabida a la posible existencia de una relación entre desgaste y desintegración en áridos provenientes desde otras fuentes de yacimiento. Es por esto que se invita a continuar este estudio, evaluando la vinculación de áridos gruesos desde otras fuentes de yacimiento de la Quinta región de Chile o en otras regiones, bajo los mismos procedimientos y consideraciones expuestos en esta tesis y en las Normas Chilenas referentes a estos ensayos, para comprobar la existencia de una vinculación.
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P o r c e n ta je d e p é rd id a d e m a s a
2 0 1 9 1 8 1 7 1 6
) A D % (
1 5 1 4 1 3 1 2
s e l e g n á
1 1
s o l e d a n i u q á m
1 0 9
8 7 6 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0 1 1 1 2 1 3
P o r c e n t a j e d e p é r d i d a d e m ( a%
V i n c u l a c i ó n d e l a s v a r i a Pb loe t se n c i a l ( V i n c u l a c
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BIBLIOGRAFIA NCh 1369 of78: Áridos - Determinación del desgaste de las gravas - Método de la máquina de Los Ángeles. NCh 1328 of77: Áridos para morteros y hormigones - Determinación de la desintegración Método de los sulfatos. NCh 163 of77: Áridos para morteros y hormigones – Requisitos generales NCh 164 of76: Áridos para morteros y hormigones - Extracción y preparación de las muestras. NCh 165 of77: Áridos para morteros y hormigones - Tamizado y determinación de la granulometría. Carlos A. Muñoz R. “Manual de tecnología básica para el diseño de hormigones de alta resistencia” Universidad de Valparaíso, 1978 Instituto Chileno del Cemento y del Hormigón “Manual de ensayos” Publicaciones del Instituto Chileno del Cemento y del Hormigón, 1989 M. F. Pasman “Materiales de construcción” Editorial Construcciones Sudamericanas; 3ra edición, 1951 Francisco Arredondo y Verdú “Los Áridos en la Construcción; Extracción, Preparación y Utilización” Editores Técnicos Asociados, Barcelona 1967 Cámara Chilena de la Construcción “Revistas BIT (Desarrollo Técnico en la Construcción)” Corporación de Desarrollo Tecnológico de la Cámara Chilena de la Construcción; Edición Especial, Mayo 2003 Joseph F. Lamond, Chairman and ACI Committee 221 “Guide for use of Normal Weight Aggregates in Concrete, ACI 221R-89” American Concrete Institute, ACI Journal, 1989 Prof. Euclidez Guzmán Álvarez “Curso Elemental de Edificación”
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Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile, 1979
ANEXOS
A. EXTRACCIÓN Y PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS (NCh 164 of76)
La correcta extracción de una muestra de árido y una preparación adecuada permiten obtener en los ensayos correspondientes, valores representativos de las condiciones originales de dichos áridos. La norma NCh 164 establece los procedimientos para extraer y preparar muestras representativas para ensayos de áridos finos, gruesos o totales; naturales o manufacturados de densidad real. 1. TAMAÑO DE LA MUESTRA La muestra extraída sea simple o compuesta tendrá a lo menos el doble del tamaño de la muestra de laboratorio. Para los ensayos básicos, el tamaño de la muestra para laboratorio será el indicado en la tabla siguiente: TIPO DE ÁRIDO FINO
CANTIDAD MÍNIMA 30kg.
GRUESO
2Dkg (D es el tamaño máximo nominal del árido en mm.)
Si el árido muestreado corresponde a un árido integral compuesto del árido fino y grueso, se cumplirán simultáneamente ambos requisitos. Si se requiere ensayos especiales o realizar mezclas de prueba, el tamaño de la muestra se aumentará en la cantidad requerida.
2.
EXTRACCIÓN DE MUESTRAS Y FRECUENCIA DE MUESTREO Las muestras de áridos para ensayos se extraerán de manera diferente, según corresponda a áridos procedentes de yacimientos, áridos manufacturados o de producción y áridos de obra, de acuerdo a la tabla siguiente: TIPO DE ÁRIDO De frente descubierto Yacimiento Sin frente descubierto Manufacturados
Cinta transportadora
Silos, tolvas o depósitos
PROCEDENCIA DE EXTRACCIÓN En fajas verticales del frente según sea la homogeneidad, forma y la facilidad de acceso Extracción de muestras de pozos de prueba Extraer fracciones de áridos de aproximadamente 1 m de
FRECUENCIA DE MUESTREOS Una muestra simple entre fajas verticales distanciadas a lo más 30m Una muestra simple por cada 10.000 m2 de superficie Se elegirá una muestra de menor volumen, entre 1.000 m2 de
largo, con todo el tantas material cada tipo de árido correspondiente, producido o la veces como sea necesario producción de cada hasta completar la cantidad tipo de árido por mes requerida (1) Extraer porciones en el flujo de descarga con un recipiente que cubre todo el
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Acopios
flujo de material sin incluir el primer y último 10% (2) Extraer porciones de áridos desde la mayor profundidad posible sin que
Desde vehículos
incluya material superficie, ni de de los primeros y últimos 30cm de altura del acopio Extraer porciones de áridos en tres puntos profundos a mitad de altura de la carga o a intervalos durante la descarga Ídem (1)
Obra Desde silos, tolvas. depósitos Desde acopios
Ídem (2)
Extraer una muestra: - cada 300m3 de árido fino - cada 500m3de árido grueso - cada tipo de árido por cada 300m3 de hormigón a elaborar
En todo caso se permitirá rebajar responsablemente las frecuencias indicadas o aumentarlas, cada vez que se aprecien cambios de calidad o cambios de fuente del material. 3.
PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS Las porciones de áridos extraídos se mezclarán uniformemente hasta homogeneizarlas completamente, asegurando la incorporación de cada tamaño de partículas. La reducción del tamaño de la muestra extraída a los tamaños especificados para muestras de laboratorio, se hará mediante uno de los siguientes procedimientos de cuarteo. CUARTEO MEDIANTE PALA: El cuarteo manual mediante pala, consiste en extender el material en un círculo de espesor uniforme; se divide esta “torta” en cuatro partes aproximadamente iguales por cortes diametrales y perpendiculares entre sí; se separan dos cuartos opuestos, retirando cuidadosamente las partículas finas. Se repite el proceso tantas veces hasta obtener la cantidad requerida.
Cuarteo Manual CUARTEO MEDIANTE CUARTEADOR: La muestra se coloca en un recipiente y se vacía al cuarteador, se separa el material en uno de los recipientes y se repite el procedimiento con el material del recipiente restante cuantas veces sea necesario.
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Cuarteador TRANSPORTE E IDENTIFICACIÓN Las muestras se transportarán en bolsas, cajas o recipientes adecuados que eviten toda contaminación, pérdida o alteración. 4.
Cada será identificada con los siguientes datos: Solicitante - muestra - Muestra tomada por - Tipo de material - Procedencia - Tamaño de la muestra - Ensayos requeridos - Fecha - Cualquier otra información adicional.
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B. TAMIZADO Y DETERMINACIÓN DE LA GRANULOMETRÍA (NCh 165 of77) La granulometría es la determinación más corriente y una de las más importantes que se realiza a un árido, y representa la distribución de los tamaños que posee el árido. La granulometría está directamente relacionada con lasy la características de manejabilidad del hormigón fresco, la demanda de agua, la compacidad resistencia mecánica del hormigón endurecido. La norma NCh 165 establece el procedimiento para efectuar el tamizado y determinar la granulometría de los áridos de densidad real normal. La granulometría permite también obtener el módulo de finura del árido y su expresión gráfica representada por la curva granulométrica. Para determinar la granulometría de un árido se considera la masa de una muestra de ensayo; se tamiza la muestra y se determina la masa de las fracciones del árido retenidas en cada uno de los tamices. Se calculan los porcentajes parciales retenidos y se expresa la granulometría. 1.
TAMICES DE ENSAYO Los tamices son de alambre y abertura cuadrada, de tamaño nominal según se indica en la tabla siguiente. Tamices, tamaños nominales de abertura SERIE SERIE PREFERIDA SERIE PROVISORIA COMPLEMENTARIA mm. mm. mm. 125 100 80 75 63 50 40 38.1 31.5 25 20 19 16 12.5 10 9.5 8 6.3 5 4.75 2.5 2.36 1.25 1.18 0.630 0.600 0.315 0.300 0.160 0.150 Obsérvese que los tamices de la serie preferida son de valor doble o la mitad a partir del tamiz básico de 5mm que separa el material en árido grueso y árido fino. Es necesario hacer notar que la serie preferida no será extensamente usada mientras no se fabriquen los tejidos de alambre de esas precisas aberturas. Por ahora se seguirán empleando tejidos importados que concuerden con las aberturas en pulgadas o milímetros. 2.
ACONDICIONAMIENTO DEL TAMAÑO DE LA MUESTRA La muestra de laboratorio se homogeneiza cuidadosamente en estado húmedo y se reduce por cuarteo para obtener en estado seco un tamaño ligeramente superior a los valores que se indican. No se permite hacer la reducción en estado seco ni tampoco reducir a una masa exacta predeterminada. Luego la muestra se seca hasta masa constante en estufa a 110 ± 5C.
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ARENAS Tamaño mínimo de la muestra de ensayo CARACTERÍSTICA DE LA ARENA MASA MÍNIMA DE LA MUESTRA TAMIZ % RETENIDO 5mm > 15 Separar en Arena y Grava 5mm ≤ 15 500gr 2.5mm ≤5 100gr Nota: Cuando una arena contenga una fracción de grava superior al 15% debe separarse en el tamiz 5mm determinando cada fracción. Las fracciones se tratarán como una arena y una grava por separado. GRAVAS Tamaño mínimo de la muestra de ensayo TAMAÑO MÁXIMO ABSOLUTO mm. MASA MÍNIMA DE LA MUESTRA kg. 80
82
63 50 40 25 20 12.5 10
25 20 16 10 8 5 4
Nota: Cuando una muestra de grava contenga una fracción de arena superior al 15%, debe separarse en el tamiz 5mm, determinando cada fracción. Las fracciones se tratarán como una grava y una arena por separado. Esto también significa que cuando se trate de áridos totales o mezclados deberán separarse en el tamiz 5mm y procesarse individualmente. Cuando tamañose derecomienda la muestra de ensayo es suficientemente y existe riesgo de sobrecargar los el tamices, utilizar tamices intermedios y/ogrande fraccionar la muestra de ensayo.
3.
JUEGO DE TAMICES El juego de tamices se elegirá de acuerdo al material a ensayar y será dispuesto en orden decreciente de abertura y provisto de tapa y recipiente receptor del residuo. El juego de tamices debe estar limpio y seco. Las aberturas de las mallas del juego de tamices deberán ser verificadas periódicamente en un laboratorio calificado. 4. OPERACIÓN DE TAMIZADO - Se determina la masa de una muestra de ensayo en estado seco, aproximando a 1g para arenas y a 10g para gravas. - Se vacía en el juego de tamices. - Se cumple el ciclo de tamizado. - Se registra la masa retenida en cada tamiz y en el recipiente receptor con la aproximación de 1g o a lo menos 0,1% de la pesada. - Se calcula la masa total o suma de las fracciones retenidas en todos los tamices y en recipiente receptor, la que no debe diferir con masa de la muestra de ensayo en más de 3% para las arenas y de 0.5% para las gravas. En caso que no cumpla esté requisito se rechaza el ensayo y se debe repetir con una muestra gemela. - Se calcula el porcentaje parcial retenido en cada tamiz y en el recipiente receptor, referido a la masa total de las fracciones retenidas, aproximando al 1%. - Se expresa la granulometría como el porcentaje acumulado que pasa, en el que se indica como primer resultado el del menor tamiz en el que pasa el 100%, y como último resultado, el del primer tamiz en que pasa el 0%. La granulometría también puede expresarse como el porcentaje retenido acumulado o como porcentaje retenido parcial, pero estas expresiones no son usuales como la anterior.
5.
MÓDULO DE FINURA
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El módulo de finura es el valor correspondiente a la centésima parte de la suma de los porcentajes retenidos acumulados en los tamices de la serie preferida. Se calcula tanto para arenas como para gravas o áridos totales. Cuanto mayor es el módulo de finura, más grueso es el material. El módulo de finura también se puede apreciar en la granulometría. 6. CURVA La curvaGRANULOMÉTRICA granulométrica es la representación gráfica de la granulometría y permite dar una visión objetiva de la distribución de los granos del árido. Sirve también para comparar visualmente diferentes materiales entre sí, y para comparar un material con los límites recomendados por la norma o especificaciones. El gráfico se construye de acuerdo al procedimiento indicado en la norma y está formado por coordenadas rectangulares de dos ejes. El eje vertical (ordenada) es una escala graduada lineal correspondiente a los porcentajes acumulados que pasan (de abajo a arriba). El eje horizontal abscisa es una escala graduada logarítmica a partir del tamiz 0.08mm, con puntos que corresponden al logaritmo del valor de la abertura nominal de los tamices.
C. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD APARENTE (NCh 1116 of77)
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La densidad aparente en determinado estado de compactación permite transformar peso a volumen o viceversa. Relacionado con la densidad real permite conocer el grado de compacidad o huecos que posee el árido. NCh la1116 lossuelta procedimientos para determinar la densidad aparente La de norma los áridos, cualestablece puede ser o compactada. La densidad aparente compactada puede obtenerse por apisonado o por percusión; en estos casos suelen llamarse densidad aparente apisonada y densidad aparente asentada, respectivamente. Para determinar la densidad aparente se vacía el árido en una medida de capacidad volumétrica especificada de acuerdo al tamaño máximo nominal del árido. Se determina la masa del árido que llena la medida. Se obtiene la densidad aparente dividiendo la masa del árido por la capacidad volumétrica de la medida para dos muestras gemelas, expresando el resultado como el promedio aritmético de los dos ensayos. 1.
MUESTRA DE ENSAYO El tamaño de la muestra de ensayo será de un volumen de árido aproximadamente igual al doble de la capacidad volumétrica de la medida correspondiente. Se permite emplear árido proveniente del ensayo de tamizado siempre que esté perfectamente homogeneizado. La muestra de ensayo se secará hasta masa constante en estufa a temperatura de 110°C ± 5°C y será cuidadosamente homogeneizada. 2.
MEDIDAS Las medidas serán metálicas, impermeables y provistas de dos asas reforzadas en sus bordes, de forma interior de un cilindro recto abierto por una de sus caras planas, y rectificado interiormente. DIMENSIONES DE LAS MEDIDAS Las dimensiones de las medidas serán las que se indican en la tabla siguiente: TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL (Dn) o menor a: 16mm 25mm 50mm 100mm
Medidas CAPACIDAD DIÁMETRO ALTURA ESPESOR MÍNIMO DEL VOLUMÉTRICA INTERIOR mm, INTERIOR mm. METAL mm. Lts. BASE PARED 3 10 15 20
155±2 205±2 255±2 355±2
160±2 305±2 295±2 305±2
5 5 5 5
2.5 2.5 3.0 3.0
Las medidas podrán emplearse para áridos de tamaño máximo nominal (Dn) igual o inferior a los señalados en la primera columna de la tabla anterior. A la medida marcará se le determinará el volumen con una precisión de 0,1% el que se impresión sobre el metal en un lugar visible. El volumen de la medida se determina pesando la masa de agua que llena la medida enrasada con una placa de vidrio o acrílico, y dividiendo esta masa por la densidad del agua correspondiente a la temperatura en que se encuentra según lo indica la tabla siguiente. Temperatura del agua, °C 16 18 20 23 26 29
Densidad del agua, kg/m3 999,09 998,59 998,20 997,54 996,78 995,94
3.
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD APARENTE La densidad aparente puede determinarse para tres estados: densidad aparente suelta, compactada por apisonado y compactada por percusión.
DENSIDAD APARENTE SUELTA
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Se aplica a los áridos de tamaño máximo nominal igual o inferior a 100mm. El procedimiento también es aplicable a las arenas en estado húmedo; en este caso, se deber indicar el contenido de humedad del árido expresado como porcentaje de la masa del árido seco. PROCEDIMIENTO - Se llena la medida con una pala o poruña descargándola desde una altura de aproximadamente 5cm sobre el borde superior de la medida. La pala o poruña se desplaza alrededor del borde distribuyendo uniformemente el material. - Se elimina el exceso de árido empleando la varilla pisón como regla de enrase, sin presionar. Ver nota. - Se determina y registra la masa en kg del árido suelto que llena la medida aproximando al 0,1%. - Se calcula la densidad aparente suelta (Das) según la fórmula siguiente, aproximando a 1kg/m3. Nota; Cuando se determina la densidad aparente de gravas se considera que las pequeñas salientes de algunas partículas se compensan con los huecos que quedan hacía el interior, por lo tanto no deben rellenarse dichos huecos agregando partículas menores. Das =
ms V
kg/m
3
Siendo; ms: masa del árido suelto V: capacidad volumétrica de la medida
DENSIDAD APARENTE COMPACTADA DENSIDAD APARENTE COMPACTADA POR APISONADO: Se aplica a los áridos de tamaño máximo nominal igual o menor a 50mm. PROCEDIMIENTO - Se llena la medida en tres capas de espesores aproximadamente iguales, teniendo la última capa un exceso de árido por sobre el borde de la medida. - Se empareja cada capa y se compacta cada una mediante 25 golpes de pisón uniformemente repartidos. - Se apisona la primera capa en todo su espesor, y las capas superiores, haciendo penetrar el pisón en la capa inferior. - Se elimina el exceso de árido empleando la varilla pisón como regla de enrase, sin presionar (Ver Nota). - Se determina y registra la masa en kg del árido compactado que llena la medida aproximando al 0,1% - Se calcula la densidad aparente compactada por apisonado (Dac) según la fórmula siguiente, aproximando a 1kg/m3. Dac =
mca V
Siendo;
mca: masa apisonado. V: Capacidad volumétrica de la medida. kg / m 3
del
árido
compactada
por
DENSIDAD APARENTE COMPACTADA POR PERCUSIÓN: Se aplica a los áridos de tamaño máximo nominal comprendido entre 50mm y 100mm. PROCEDIMIENTO - Se llena la medida en tres capas de espesores aproximadamente iguales, teniendo la última capa de exceso de árido por sobre el borde de la medida. - Se empareja cada capa y se compacta cada una levantando la medida alternativamente por sus asas opuestas a una altura aproximada de 5cm y dejándola caer contra una base firme hasta completar 50 percusiones (25 veces de cada asa)
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- Se elimina el exceso del árido empleando la varilla pisón como regla de enrase sin presionar (Ver Nota). - Se determina y registra la masa en kg del árido compactado que llena la medida aproximando al 0.1%. - Se calcula la densidad aparente compactada por percusión (Dac), según la fórmula siguiente 3
aproximando a 1kg/m . Dac =
mcp V
kg / m
3
Siendo; mcp: masa del árido compactado por percusión. V: Capacidad volumétrica de la medida.
Cualquier densidad aparente se calculará como el promedio aritmético de dos ensayos sobre muestras gemelas, aproximando a 10kg/m3. Los resultados de cada densidad aparente son aceptables cuando la diferencia entre los dos resultados obtenidos por un mismo operador, en ensayos sobre muestras gemelas, sea igual o inferior a 30kg/m3.
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D. DETERMINACIÓN DE LAS DENSIDADES REAL Y NETA, Y LA ABSORCIÓN DE AGUA DE LAS GRAVAS (NCh 1117 of77) La densidad real y neta de los uáridos permiteRelacionada conocer los con volúmenes compactados del árido con el fin de dosificar morteros hormigones. la densidad aparente permite conocer la compacidad del árido. La absorción está íntimamente relacionada con la porosidad interna de los granos de árido y con la permeabilidad de los moteros y hormigones. La norma NCh 1117, establece los procedimientos para determinar las densidades real y neta y la absorción de agua de los áridos gruesos o gravas de densidad real normal. El procedimiento consiste en determinar la masa de una muestra pesándola al aire, en estado seco y en estado saturado superficialmente seco. Luego determinar su volumen por diferencia entre las pesadas al aire ambiente y sumergida en agua. Conocidas la masa y su volumen se calcula las densidades real y neta y la absorción de agua, en función de los valores obtenidos para las diferentes condiciones de pesada. 1.
MUESTRA DE ENSAYO Cantidad mínima de muestra TAMAÑO MÁXIMO ABSOLUTO mm. CANTIDAD MÍNIMA DE LA MUESTRA kg ≤40 50 60 70 80
4 8 12 16 20
Se permite emplear la grava proveniente del ensayo de tamizado debidamente homogeneizada. - Se eliminan por tamizado las partículas inferiores a 5mm. - Se lava a muestra hasta remover el polvo superficial de los granos. - Se seca la muestra hasta masa constante a 110 ± 5°C. - Se enfría la muestra al aire hasta temperatura ambiente por 24 horas ± 4 horas. - Se sumerge la muestra en agua a temperatura ambiente por 24 horas ± 4 horas. Es necesario destacar que hay áridos que no se saturan en 24 horas. En este caso se continúa el control de absorción hasta que dos pesadas sucesivas difieran en menos de 0,1% de la menor masa determinada. Por otra parte, la inmersión puede ser eliminada si las partículas se han mantenido con su superficie húmeda durante más de 24 horas previas al ensayo y si se sabe que el material completa su saturación en este plazo. 2. DETERMINACIÓN DE LA PESADA SUMERGIDA (msu) - Se retira la muestra del agua y se coloca inmediatamente en el canastillo porta-muestra. - Se sumerge el canastillo en agua a temperatura de 20 ± 2°C y se determina por pesada sumergida la masa de la muestra menos la masa del agua desplazada, aproximando a 1g. Se registra “msu”. 3. DETERMINACIÓN DE PESEDA AL AIRE AMBIENTE DEL ÁRIDO SATURADO SUPERFICIALMENTE SECO (ma sss). - Se retira la muestra de canastillo y se secan superficialmente las partículas haciéndolas rodar sobre un paño absorbente húmedo hasta que desaparezca la película visible de agua adherida, evitando la evaporación del agua de los poros y manteniendo el árido ya secado superficialmente cubierto con un paño húmedo. Toda la operación debe hacerse en el mínimo tiempo posible. - Se determina inmediatamente la masa del árido saturado superficialmente seco por pesada al aire ambiente, aproximando a 1g. Se registra “ma sss”. 4.
DETERMINACIÓN DE LA PESADA AL AIRE AMBIENTE DEL ÁRIDO SECO (ma s).
-ambiente Se seca dentro la muestra hasta masa constante a 110evitar ± 5°C. enfría lademuestra hasta de un recipiente protegido para la Se absorción humedad del temperatura aire. - Se determina la masa de la muestra seca por pesada al aire ambiente, aproximando a 1g. Se registra “ma s”.
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5. CÁLCULOS DENSIDAD REAL La densidad real del árido saturado superficialmente seco (Dr sss) se calcula por la 3
fórmula siguiente aproximando a 1kg/m . ma sss Dr sss =
ma sss - msu
⋅1000 kg / m 3
La densidad del árido seco (Dr s) se calcula por la fórmula siguiente aproximando a 1kg/m3. Dr s =
ma s ma sss - msu
3 ⋅1000 kg / m
DENSIDAD NETA (DN) La densidad neta se calcula por la fórmula siguiente aproximando a 1kg/m3. D N =
ma s ma s - msu
3 ⋅1000 kg / m
ABSORCIÓN DE AGUA (Ab) O POROSIDAD % La absorción de agua se calcula por la fórmula siguiente, aproximando a 0.02% Ab =
ma sss - ma s ma s
⋅100 %
NOTAS: Cada valor de densidades y absorción de un árido se obtendrá como el promedio aritmético de dos ensayos sobre muestras gemelas. Las densidades se expresarán en kg/m 3, aproximando a 10kg/m3 y la absorción se expresará en porcentaje, aproximando a 0.05% Se acepta la determinación de densidades y absorción de las gravas cuando la diferencia entre dos resultados obtenidos por un mismo operador en ensayos sobre muestras gemelas, sea: - igual o inferior a 30kg/m3 en la determinación de densidades. - igual o inferior a 0.3%, en la determinación de la absorción de agua. Cuando esto último no se cumpla, se ensayarán dos nuevas muestras gemelas.
E. DETERMINACIÓN DE HUECOS (NCh 1326 of77) La norma NCh 1326 establece el procedimiento para determinar el contenido de huecos de los áridos, el cuál se calcula a partir de los resultados de densidad real y densidad aparente del mismo árido. — La determinación de la densidad real se efectúa de acuerdo a las normas NCh 1117 para las gravas y NCh 1239 para las arenas. — La determinación de la densidad aparente se efectúa de acuerdo a la norma NCh 1116. Con estos resultados definidos se calcula el contenido de huecos (H) según la fórmula siguiente: H=
Dr - Da Dr
⋅100
Siendo: H: Contenido de huecos (%) Dr: Densidad real del árido Da: Densidad aparente del árido
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F. DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE VOLUMÉTRICO MEDIO DE LAS GRAVAS (NCh 1511 of80) El coeficiente de por lascomparación gravas esa un índiceUnque cuantitativamente la forma volumétrico de los granosmedio del árido la esfera. áridomuestra posee un coeficiente volumétrico mayor cuanto más redondeado sea, lo que influye principalmente en la manejabilidad del hormigón fresco. La norma NCh 1511, establece el procedimiento para determinar el coeficiente volumétrico medio de las gravas de densidad real normal, el cual consiste en calcular la suma de volúmenes reales de las partículas que constituyen un árido y la suma de los volúmenes de las esferas que inscriben las partículas del árido. Estas se relacionan y se determina el coeficiente volumétrico medio. El método más empleado para los casos corrientes es el procedimiento volumétrico, pero también puede ser aplicado un procedimiento gravimétrico principalmente como contraensayo en casos de controversia. 1. MUESTRA DE ENSAYO. - Se determina y registra el tamaño máximo absoluto del árido (Ta). - Se reduce por cuarteo el material retenido en tamiz de 5mm el tamaño definido en la tabla siguiente:
Cantidad mínima TAMAÑO MÁXIMO ABSOLUTO mm. CANTIDAD MÍNIMA gr. 80 40 20 2.
1500 500 250
ENSAYO
SE DETERMINA LA SUMA DE LOS VOLÚMENES REALES (V) DE LAS PARTÍCULAS POR ELSIGUIENTE PROCEDIMIENTO VOLUMÉTRICO: - Se acondiciona la muestra de ensayo a estado saturado superficialmente seco según norma NCh 1117. - Se coloca en la probeta graduada un volumen de agua que garantice que la muestra va a quedar completamente sumergida. Se registra el volumen como V1, aproximando a 1cm3. - Se sumerge la muestra en el agua de la probeta, y luego se agita para eliminar las burbujas de aire. Se registra el volumen total como V2, aproximando a 1cm3. - Se calcula el volumen de agua desplazada V, de acuerdo con la siguiente fórmula: V = (V2 - V1)cm
3
SE DETERMINA LOS VALORES DE NI PARA CADA UNA Y EL TOTAL DE PARTÍCULAS DE LA MUESTRA MEDIANTE MEDICIÓN DIRECTA: - Se mide con el pie de metro la mayor dimensión de cada partícula Ni y se registra, aproximando a 0,1cm. - Se calcula y se registra la sumatoria del cubo de Ni 3
3
3
3
3
(∑ Ni = N1 + N 2 + N 3 + ..... + N N )
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3.
CÁLCULO Se calcula el coeficiente volumétrico medio para cada ensayo de acuerdo a la siguiente fórmula: 6 ⋅V C
V
= π ⋅ ∑ Ni
V 3
= 1.91 ∑ Ni 3
Siendo: Cv: Coeficiente volumétrico medio V: Suma de los volúmenes reales de las partículas de la muestra (cm3) Ni: Mayor dimensión de cada partícula de la muestra (cm) El coeficiente volumétrico medio de un árido se calcula como el promedio aritmético de dos ensayos sobre muestras gemelas. Se acepta la determinación cuando la diferencia entre los dos resultados, obtenidos por el mismo operador en ensayos sobre muestras gemelas, sea igual o inferior a 0,02. Cuando esto último no se cumple se debe ensayar dos nuevas muestras gemelas.
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G. ARIDOS - DETERMINACIÓN DEL DESGASTE DE LAS GRAVAS - MÉTODO DE LA MÁQUINA DE LOS ÁNGELES (NCh 1369 of78) 1) ALCANCE Y CAMPO DE APLICACION Esta norma establece para determinar la resistencia al desgaste de las gravas de densidad real entreel procedimiento 2000 y 3000kg/rn3 por el método de la máquina de Los Ángeles. 2) REFERENCIAS Nch163: Áridos para morteros y hormigones - Requisitos generales. Nch164: Áridos para morteros y hormigones - extracción y preparación de muestras. Nch165: Áridos para morteros y hormigones - Tamizado y determinación de la granulometría. Nch1022: Tamices de ensayo de tela de alambre y plancha perforada Dimensiones nominales de abertura. 3) TERMINOLOGIA Algunos términos empleados en esta norma aparecen definidos en NCh 163. 4) APARATOS 4.1 Máquina de Los Ángeles. 4.1.1 Tambor de acero de 710 ± 6mm de diámetro interior y de 510 + 6mm de longitud interior montado horizontalmente por sus vástagos axiales con una tolerancia de inclinación de 1 en 100, uno de los cuales debe tener un dispositivo de polea o similar, para acoplar un motor. En su manto cilíndrico debe tener una abertura para introducir la muestra, con una tapa provista de dispositivos para fijarla firmemente en su lugar y que aseguren su estanquidad al polvo. 4.1.2 Debe llevar en su superficie interior una aleta consistente en una plancha de acero desmontable, fijada rígida y firmemente a todo lo largo de una generatriz del cilindro de modo que se proyecte radialmente hacía el interior en 90 ± 3mm. La distancia entre la aleta y la abertura, medida a lo largo de la circunferencia exterior del cilindro y en la dirección de rotación, debe ser igual o mayor que 1,25 m. Nota - Es preferible utilizar una aleta de acero de sección rectangular montada independientemente de la tapa. Sin embargo puede emplearse como aleta una de las alas do un perfil L de acero laminado montado en el Interior de la tapa, de modo que la carga sea recibida por la cara externa del ángulo. Cuando la aleta se deforma (ver anexo B) debe ser reparada o reemplazada. 4.1.3 Su rotación debe estar comprendida entre 30 y 33 revoluciones por minuto. Debe estar contrapesada e impulsada de modo de mantener una velocidad periférica uniforme. NOTAS 1) Deslizamientos o puntos muertos en el mecanismo de impulsión pueden alterar los resultados de ensayo, los cuales no son comparables con resultados obtenidos en una máquina que produzca una velocidad periférica uniforme. 2) Se recomienda incorporar a la máquina un dispositivo contador do revoluciones. 4.2 Con Balanza. una capacidad superior a 40kg y una precisión igual o mayor al 0,1% de la pesada. 4.3 Tamices. De malla de alambre y abertura cuadrada, y deben cumplir con NCh 1022. 4.4 Estufa. Con circulación de aire y temperatura regulable para las condiciones del ensayo. 4.5 Esferas Carga abrasiva. Un juego de esferas de acero de aproximadamente 47mm de diámetro y con una masa entre 390 y 445 g cada una. 5) MUESTREO Las muestras se deben extraer y preparar de acuerdo con NCh 164. 6) TAMAÑO DE LA MUESTRA El tamaño original de la muestra debe ser igual o mayor que 2Dn kg (siendo Dn el tamaño máximo nominal de la grava expresado en mm) y no menor que 50kg para los grados 1 a 5 y 25kg para los grados 6 y 7.
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7) ACONDICIONAMIENTO LE LA MUESTRA DE ENSAYO 7.1 Lavar la muestra y secarla hasta masa constante en estufa a una temperatura de 410 ± 5ºC. Determinar la granulometría originalde deaberturas la muestra mediantesiguientes: tamizado de acuerdo con -NCh 165 y empleando la serie de tamices nominales 80mm - 63mm 50mm – 40mm - 25mm - 20mm-12,5mm- 10mm - 6,3mm –5mm - 2,5mm. Dejar el material separado en las fracciones resultantes de este tamizado. 7.3 Elegir de la tabla el grado de ensayo más aproximadamente coincidente con la granulometría original de la muestra, es decir, aquella que permita representar la mayor proporción posible del material original (ver anexo A). 7.4 Cuando se trata de prospecciones de yacimiento (rocas y áridos sin tratamiento ni selección), se debe procesar la muestra a fin de componer la banda granulométrica adecuada al uso propuesto, y elegir de la tabla el grado de ensayo correspondiente a dicha banda granulométrica. 8) ENSAYO a) pesar los tamaños de las fracciones correspondientes al grado elegido de acuerdo con la tabla. Registrar la masa del total de material a ensayar como masa inicial de la muestra (mi), aproximando a 1 g; b) colocar la masa inicial de material en la máquina de Los Ángeles y ensayar de acuerdo con el grado elegido (número y masa de esteras y número de revoluciones) según tabla; c) completado el número de revoluciones correspondientes sacar el material de la máquina, cuidando de evitar pérdidas y contaminaciones; d) separar la carga abrasiva; e) efectuar un primer tamizado en un tamiz de 2,5mm o superior; f) tamizar manualmente el material que pasa en un tamiz de 1,6mm según 9.2.2 de NCh 165; NOTA - Provisoriamente se acepta el uso del tamiz de 1,7mm (ASTM N° 12). g) reunir todo el material retenido en ambos tamices, lavarlo, secarlo a masa constante en estufa a 110 ± 5ºC y dejar enfriar a temperatura ambiente; y h) pesar y registrar la masa del material retenido como masa final de la muestra (mf), aproximando a 1 g. 9) EXPRESION DE RESULTADOS 9.1 Calcular el desgasto de la grava como el porcentaje de pérdida de masa de la muestra de acuerdo con la fórmula siguiente, aproximando a 0,1%: P
mi - mf =
mi
⋅
100%
en que: P = pérdida de masa de la muestra en %. mi = masa inicial de la muestra, g. mf = masa final de la muestra, g. NOTA - Los resaltados de ensayo de los grados 1, 2 y 3 con 1000 revoluciones no tienen relación consistente con los resultados de los grados 4. 5, 6 y 7 con 500 revoluciones y por lo tanto no son comparables. 10) INFORME El informe debe incluir lo siguiente: a) Nombre del solicitante; b) Procedencia de la muestra; c) Método y grado de ensayo; d) Resultado del ensayo; e) Fecha de ensayo; f) Cualquier otra información especifica relativa al ensayo o al árido; y g) La referencia a esta norma.
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ANEXO A – Elección del grado de ensayo. A fin de elegir el grado de ensayo que represente la mayor proporción del material original, resulta asignados a las conveniente fracciones a evaluar ensayar.la sumatoria de los porcentajes parciales retenidos (ppr) Se debe elegir aquel grado de ensayo que corresponda a la mayor sumatoria de ppr. En el caso del ejemplo siguiente la mayor sumatoria corresponde al grado 4 (40-10). ASIGNACIÓN DE ppr DE LA GRANULOMETRÍA ORIGINAL (%) A CADA GRADO DE ENSAYO TAMICES GRANULOMETRIA ORIGINAL (mm) 1 2 3 4 5 6 7 ppr (%) (80-40) (50-25) (40-20) (40-10) (20-10) (10-5) (5-2.5) 80-63 0 0 63-50 9 9 17 50-40 17 17 40-25 34 34 34 34 25-20 20-12.5 12.5-10 10-6.3 6.3-5 5-2.5 Σ ppr
17 14 4 2 2 1 100
17
17
17 14 4
14 4 2 2
26
51
51
69
18
4
1 1
(*) los valores de ppr se insertan a titulo de ejemplo. ANEXO B – Mantención de la aleta de la maquina de los ángeles. La aleta de la maquina de los Ángeles está sometida a severo desgaste e impacto superficial. Con el uso la superficie de trabajo de la aleta es golpeada por la carga y tiende a desarrollar una protuberancia paralela y aproximadamente a 30mm de la unión entre el tope y la superficie interna del cilindro. Si la aleta es un perfil de acero laminado no solamente puede deformarse longitudinalmente o transversalmente de su correcta posición. La aleta debe inspeccionarse periódicamente para determinar si no se ha curvado longitudinalmente o en relación a su posición radial. Si se presenta alguna de estas condiciones, la aleta debe ser reparada o reemplazada antes de efectuar el siguiente ensayo. No se conoce la influencia en los resultados de ensayo de la protuberancia desarrollada por el impacto en la superficie de trabajo de la aleta. Sin embargo, para uniformar las condiciones de ensayo se recomienda rectificar esta protuberancia cuando su altura exceda los 2mm. TABLA – Grados de ensayo (Definido por sus tamaños limite, en mm) TAMAÑOS DE PARTÍCULAS (mm) 80 – 63 63 – 50 50 – 40 40 – 25 25 – 20 20 – 12.5 12.5 – 10 10 – 6.3 6.3 – 5 5 – 2.5 Masa inicial (mi) Esferas: - números -masa (g) Números de revoluciones
1 (80-40) 2 500 ± 50 2 500 ± 50 5 000 ± 50
2 (50-25)
5 000 ± 50 5 000 ± 25
3 4 5 (40-20) (40-10) (20-10) Tamaño de las fracciones (g)
5 000 ± 25 5000 ±25
1 250 ±25 1 250 ± 25 1 250 ± 10 1 250 ± 10
6 (10-5)
7 (5-2.5)
2 500 ± 10 2500 ± 10 2500 ± 10 2500 ± 10 5 000 ± 10
10 000 ±100
10 000 ±75 12
5 000 ± 25
5 000 ± 25 1000
10 000 ±50
5 000 ±10 11
4 584 ± 25
5 000 ± 10
8
5 000 ±10
3 330 ± 25
5 000 ±10 6 2 500 ± 15
500
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H. ARIDOS PARA MORTEROS Y HORMIGONES - DETERMINACION DE LA DESINTEGRACION - METODO DE LOS SULFATOS (NCh 1328 of77) 1) Y establece CAMPO DE APLICACION para determinar la desintegración de los áridos 1.1ALCANCE Esta norma el procedimiento mediante soluciones de sulfato de sodio o sulfato de magnesio. 1.2 El uso de una u otra sal es alternativo, pero sus resultados no son comparables. 1.3 Esta norma se aplica a los áridos de densidad real entre 2 000 y 3 000kg/m3 que se utilizan en la elaboración de morteros y hormigones. 2) REFERENCIAS NCh 163: Áridos para morteros y hormigones - Requisitos generales. NCh 164: Áridos para morteros y hormigones - Extracción de muestras. NCh 165: Áridos para morteros y hormigones - Tamizado y determinación de la granulometría. NCh 1022: Tamices de ensayo de tejido de alambre - Especificaciones y métodos de ensayo. 3) TERMINOLOGIA Algunos términos empleados en esta norma aparecen definidos en NCh 163. 4) RESUMEN DEL PROCEDIMIENTO Acondicionar la muestra de ensayo. Someterla a ciclos sucesivos de inmersión en soluciones sulfatadas y secado en estufa. Calcular la desintegración como la pérdida de masa debida a fenómenos físico químico resultantes de la cristalización del sulfato. 5) APARATOS 5.1 Balanzas. 5.1.1 Balanzas para arenas. De capacidad superior a 500g y una precisión igual o superior al 0,1% de la pesada. 5.1.2 Balanzas para gravas. De capacidad superior a 5 000 g y una precisión igual o superior al 0,1% de la pesada. 5.2 Estufa. Con circulación de aire y temperatura regulable para las condiciones del ensayo. 5.3 Tamices. Se emplearán las mismas series de tamices especificadas en NCh 165. 5.4 Recipientes. 5.4.1 Canastillos Rígidos y químicamente inertes con las soluciones de ensayos. Las perforaciones deben permitir el libre acceso y drenaje de la solución sin pérdidas de material de la muestra. NOTA - Se recomienda emplear canastillos fabricados con tela metálica de aberturas adecuadas a las fracciones de árido en ensayo. 5.4.2 Recipientes para la solución Rígidos, químicamente inertes con las solucionessumergidos de ensayo, en y de y tamaños tales queestancos, permitan contener los canastillos completamente la forma solución. Deben tener un dispositivo para regular la temperatura de la solución durante la inmersión. 6) REACTIVOS 6.1 Para cada operación se debe disponer de un volumen de solución igual o mayor a 5 veces el volumen aparente de la muestra. 6.2 Sulfato de sodio, solución. Disolver 350g de sulfato de sodio anhidro (Na2SO4) o 750g de sulfato de sodio decahidratado (Na2SO4 · 10H2O) por litro de agua a una temperatura mayor a 25°C y menor a 30 °C. Revolver completamente durante la adición de la sal, y a intervalos regulares hasta su uso. Enfriar y mantener a una temperatura de 20 ± 2°C durante un período igual o mayor a 48h previas al uso. Al momento del empleo, la solución debe tener una densidad (g/ml) comprendida entre 1,151 y 1,174 a 20 ± 2°C. NOTAS 1) Es recomendable usar el producto comercial anhidro por ser más fácilmente soluble que el producto hidratado. 2) El ajuste de la densidad se logra diluyendo o disolviendo más sal, según corresponda.
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6.3 Sulfato de magnesio, solución. Disolver 350g de sulfato de magnesio anhidro (MgSO4) o 1 400g de sulfato de magnesio heptahidratado (MgSO4 · 7H2O) por litro de agua a una temperatura mayor a 25°C y menor a 30°C. Revolver completamente durante la adición de la sal y a intervalos regulares hasta su uso. Enfriar y mantener a una temperatura de 20 ± 2°C durante un período igual o mayor a 48h previas al uso. Al momento de empleo la solución debe tener una densidad (g/ml) comprendida entre 1,295 y 1,308 a 20 ± 2°C. 7) EXTRACCION DE MUESTRAS Las muestras se deben extraer y preparar de acuerdo con NCh 164 y se deben ensayar previamente según NCh 165 a fin de determinar su granulometría. 8) TAMAÑO DE LA MUESTRA DE ENSAYO 8.1 Arena. a) Pasar previamente por el tamiz de 10mm de abertura nominal. Cuando el material retenido exceda al 5% de la muestra, éste se debe ensayar de acuerdo con párrafo 8.2; b) la muestra debe prepararse con el material que pasa por el tamiz de 10mm, y debe tener un tamaño tal que permita obtener las fracciones de muestra especificadas en tabla 1. 8.2 Grava. a) Pasar previamente por el tamiz de 5mm de abertura nominal. Cuando el material que pasa exceda al 5% de la muestra, éste se debe ensayar de acuerdo con párrafo 8.1; b) la muestra debe prepararse con el material retenido en el tamiz de 5mm, y debe tener un tamaño tal que permita obtener las fracciones de muestra especificadas en tabla 1.
FRACCIÓN 1 2 3 4 5 FRACCIÓN 1 2 3 4
TABLA 1 – Tamaño de la muestra de ensayo ARENA TAMAÑO DE LAS MASA MÍNIMA DE LA PARTÍCULAS (mm) FRACCIÓN (g) 5 – 10 100 2.5 – 5 100 1.25 – 2.5 100 0.630 – 1.25 100 0.315 – 0.630 100 GRAVAS TAMAÑO DE MASA DE LA SUBMASA DE LA PARTÍCULAS (mm) FRACCIÓN (g) FRACCIÓN (g) 50 – 63 3 000 ± 300 5 000 ± 300 40 – 50 2 000 ± 200 25 – 40 1 000 ± 50 1 500 ± 50 20 – 25 500 ± 30 12.5 – 20 670 ± 10 1 000 ± 10 10 – 12.5 330 ± 5 5 – 10 300 ± 5 300 ± 5
NOTA — Para tamaños mayores a 63,0mm constituir fracciones de 7 000 ± 1 000g por cada incremento del tamaño en 25mm. 8.3 Los tamaños de muestra indicados en la tabla 1 se tomarán considerando el porcentaje parcial retenido (ppr) de cada fracción, de terminado mediante tamizado según NCh 165 en la forma siguiente: a) ensayar las fracciones indicadas siempre que el ppr sea igual o mayor que 5%; b) no ensayar las fracciones que tengan un ppr menor que 5% (Ver párrafo 11.2); c) si una sub-fracci6n de la grava tiene un ppr menor que 3%, componer la fracción con la subfracción que exista, siempre que ella tenga un ppr igual o mayor que 3%. 9) ACONDICIONAMIENTO DE LA MUESTRA DE ENSAYO 9.1 Arena. a) Lavar la muestra de ensayo sobre un tamiz de 0,315mm; b) secar hasta masa constante en estufa a una temperatura de 110 ± 5°C; c) tamizar de modo de obtener las fracciones de muestra especificadas en tabla 1; d) pesar los tamaños de muestra requeridos para cada fracción y registrar la masa inicial (mi) de cada una de ellas; aproximando a 0,1g; y e) colocar cada fracción en su canastillo.
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9.2 Grava. a) Lavar la muestra de ensayo sobre un tamiz de 5mm; b) secar hasta masa constante en estufa a una temperatura de 110 ± 5°C; c) tamizar de modo de obtener las sub-fracciones de muestra especificadas en tabla 2; d) los tamaños requeridos paraycada sub-fracción; e) pesar componer y pesar de lasmuestra fracciones requeridas registrar la masa inicial (mi) de cada una de ellas, aproximando a 1 g; f) contar y registrar el número inicial de partículas (Ni) tamaño mayor que 20mm; y g) colocar cada fracción en su canastillo. 10) CICLOS DE INMERSION Y SECADO 10.1 Sumergir los canastillos con las fracciones de muestra en la solución de sulfato de sodio o sulfato de magnesio a una temperatura de 20 ± 2°C por un período de 17 ± 1h, de modo que los áridos queden cubiertos por una capa de solución superior a 1,5cm. Cubrir los recipientes para reducir la evaporación y evitar contaminaciones. 10.2 Retirar los canastillos con las fracciones de muestra de la solución, dejar escurrir durante 15 ± 5mm y secar hasta masa constante en estufa a una temperatura de 110 ± 5 °C. Dejar enfriar a temperatura ambiente. 10.3 Repetir 5 veces el ciclo de inmersión y secado. 10.4 Terminado el número de ciclos y una vez enfriada la muestra, lavar hasta eliminar totalmente el sulfato. NOTA - Para determinar el término del lavado se recomienda comprobar el agua de lavado mediante solución de cloruro de bario al 10%. No debe formarse precipitado blanco. 10.5 Secar hasta masa constante en estufa a una temperatura de 110 ± 5 °C, dejar enfriar a temperatura ambiente. Cubrir los canastillos para evitar absorciones o contaminaciones. 10.6 Determinar la masa final de las fracciones de acuerdo con el siguiente procedimiento: 10.6.1 Arena. a) Tamizar cada fracción de arena en el tamiz en que fue retenida al iniciar el ensayo; b) pesar y registrar la masa del material retenido como masa final de la fracción correspondiente (mf), aproximando a 0,1g. 10.6.2 Grava. a) Tamizar cada fracción de grava en el tamiz correspondiente de acuerdo con tabla 2;
FRACCIÓN 1 2 3 4
TABLA 2 – Serie de tamices para examen cuantitativo TAMICES, TAMAÑOS TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS DE LA NOMINALES DE ABERTURA FRACCIÓN ORIGINAL (mm) (mm) 40 – 63 31.5 20 – 40 16 10 – 20 8 5 - 10 4
b) pesar y registrar la masa del material retenido como masa final de la fracción correspondiente (mf), aproximando a 1 g. 10.7 Examinar cualitativamente y cuantitativamente las partículas mayores que 20mm como sigue: a) observar y registrar el efecto de la acción del sulfato (desintegración, agrietamiento, hendidura, exfoliación, desmoronamiento, etc); y b) contar y registrar el número final de partículas (nf).
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11) EXPRESION DE RESULTADOS 11.1 Calcular el porcentaje ponderado de pérdidas de masa de cada fracción de muestra de acuerdo con la fórmula siguiente aproximan do al 0,1 % Pn
=
mi - mf ppr% mi ⋅
en que: Pn= porcentaje ponderado de p de masa de cada fracción de muestra, %; mi = masa inicial de la fracción, g; mf = masa final de la fracción, g; y ppr = porcentaje parcial retenido correspondiente a la fracción según el análisis granulométrico, %. 11.2 Las fracciones no ensayadas de acuerdo con lo especificado en párrafo 8. 3 se considerará que tienen una pérdida de masa igual a la media aritmética de las pérdidas de las dos fracciones inmediatamente superior e inferior. Si se trata de una fracción extrema se considerará que tiene una pérdida igual a la de la fracción más próxima. 11.3 Calcular desintegración de la o de grava, según comoaproximando el porcentaje de la pérdida de masa de la arena muestra delaacuerdo con la corresponda, fórmula siguiente, al 0,1 %. P = (P1 + P2 + .........P n )%
en que: P = porcentaje de pérdida de masa de la muestra, % Pn = porcentaje ponderado de pérdida de masa de cada fracción de muestra, %. 11.4 Calcular el porcentaje de partículas mayores que 20mm afectadas por la acción del sulfato según la fórmula siguiente, aproximando al 1% A
=
ni - nf ni
⋅
100%
en que: A = porcentaje de partículas mayores que 20mm afectadas por la acción del sulfato, %; ni = número inicial de partículas mayores que 20mm; nf = número final de partículas mayores que 20mm.
12) INFORME El informe debe incluir los siguientes datos: a) Nombre del solicitante; b) Procedencia de la muestra; c) Sal con que se efectuó el ensayo; d) Resultado del ensayo; e) Fecha del ensayo; f) Cualquier otra información específica relativa al ensayo o al árido; y g) La referencia a esta norma NOTA - Ver anexo.
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VINCULACIÓN ENTRE DESGASTE Y DESINTEGRACIÓN PARA ÁRIDO GRUESO CAPÍTULO UNO__________________________________________________________________________________
ANEXO Este anexo no forma parte del cuerpo de la norma, se inserta sólo a título informativo. Los valores en cursiva se incluyen como ejemplo.
Áridos – Determinación de la desintegración – Método de los sulfatos. Registro de los resultados.
FRACCIÓN
TAMAÑO DE PARTÍCULAS
(mm)
GRANULO METRÍA DE LA MUESTRA ppr (%)
MASA INICIAL FRACCIÓN mi (g)
TAMIZ PARA RETENIDO FINAL (mm)
MASA FINAL FRACCIÓN mf (g)
5 2.5 1.25 0.630 0.315
*) 89.9 94.0 95.2 95.8
PÉRDIDA FRACCIÓN
mi - mf mi
PÉRDIDA PONDERAD A FRACCIÓN Pn (%)
ARENA 1 2 3 4 5
5 – 10 2.5 – 5 1.25 – 2.5 0.630 – 1.25 0.315 – 0.630
--
0.160 –a0.315 inferior 0.160
4 11 17 25 26 11 6
100%
*) 104.2 111.0 108.6 102.2
0.137 *) 0.137 0.153 0.123 0.063
Desintegración (pérdida de masa de la muestra)
P 1 P 2 P 3 P 4 P 5
0.5 1.5 2.6 3.1 1.6 -
P 9.3%
GRAVA 1 2 3 4
40 – 63 20 – 40 10 – 20 5 - 10
20 45 23 12
100%
4 738 31.5 4 553 0.048 1 525 16 1 403 0.080 1 008 8 911 0.096 298 4 264 0.114 Desintegración (pérdida de masa de la muestra)
P 1 1.0 P 2 3.6 P 3 2.2 P 4 1.4 P 8.2%
*) Dado que en el ejemplo, la fracción 1 de la arena tiene un ppr menor que 5%, no debe ensayarse y su pérdida se considerará igual a la fracción 2 de acuerdo con lo especificado en párrafos 8.3 y 11.2, respectivamente.
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