INFORME 2 DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ DE 75 µm (No. 200) EN LOS AGREGADOS PÉTREOS MEDIANTE LAVADO I.N.V. E-214-13
VICTOR HUGO BARRERA MORENO LAURA YOJANNA CHAPARRO RODRIGUEZ DEISY ANDREA HERNÁNDEZ TORRES JAIRO ALEJANDRO ORTIZ CUBIDES NICOLE HANEIDY REYES SIERRA
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS MATERIALES PARA INGENIERÍA TUNJA 2017
INFORME 2 DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ DE 75 µm (No. 200) EN LOS AGREGADOS PÉTREOS MEDIANTE LAVADO I.N.V. E-214-13
GRUPO 1 VICTOR HUGO BARRERA MORENO
Código: 201421867
LAURA YOJANNA CHAPARRO RODRIGUEZ
Código: 201420196
DEISY ANDREA HERNÁNDEZ TORRES
Código: 201420242
JAIRO ALEJANDRO ORTIZ CUBIDES
Código: 201421682
NICOLE HANEIDY REYES SIERRA
Código: 201420268
Informe de laboratorio presentado a: Ingeniero M. Sc. GONZALO PÉREZ BUITRAGO Monitor: BRANDON NICOLAS OLARTE RIAÑO
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS MATERIALES PARA INGENIERÍA TUNJA 2017
INTRODUCCIÓN En ocasiones cuando se desean determinaciones precisas del material menor de 75 μm (No. 200) en los agregados finos o gruesos, este se puede separar de las
partículas mayores en forma mucho más eficiente y completa mediante tamizado por vía húmeda, que a través del tamizado en seco. También existen casos en donde el material fino está muy adherido a las partículas gruesas, y por ello se hace necesario el empleo de un agente humectante al agua de lavado para hacer este proceso aún más eficiente. En el presente ensayo se realizará el proceso descrito anteriormente determinando la cantidad de un material determinado que pasa por el tamiz de 75 μm teniendo en
cuenta las dos técnicas existentes: utilizando agua de lavado únicamente y usando un agente humectante adicional. De esta manera se logrará separar de una manera más funcional los componentes finos del suelo como lo son el limo, la arcilla y el material soluble en el agua.
1. OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL Determinar la cantidad de finos que pasa por el tamiz número 200 (75µm) de un agregado. 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS Elegir la mejor técnica para realizar el procedimiento y obtener el resultado más preciso.
Clasificar el agregado a partir de las normas establecidas por el instituto nacional de vías INVIAS,(I.N.V.E-213). Clasificar el material según la técnica SUCS Y AASHTO, a partir del análisis granulométrico que se puede hacer con la ayuda del tamizado.
2. MARCO TEORICO Para interpretar el proceso realizado en este ensayo es conveniente recordar los siguientes conceptos:
2.1 CONCEPTOS: 2.1.1Granulometría. La granulometría se utiliza para evaluar o conocer la distribución por tamaño de los granos que están conformando el suelo. Se representa gráficamente por medio de una curva granulométrica que muestra la relación de pesos y tamaños en una muestra representativa del material a ensayar. Para determinar el tamaño de las partículas que conforman un suelo, se hace uso de una serie de tamices de forma circular, que traen diferentes aberturas y se colocan unos sobre otro, quedando el de mayor abertura en la parte superior donde se va depositando el material. Por vibración de toda la serie de tamices se hace que el suelo atraviese los tamices de mayor abertura y quede retenido en el tamiz de menor abertura del tamaño del grano del suelo. Los tamices están numerados y para suelos gruesos (gravas), se utilizan tamices de 3”, 2½”, 2”, 1½”, 1”, ¾”. Para
suelos finos (limos, arcillas y arenas), tamices número 4, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 140, 200.1
2.2 IMPORTANCIA DE LAS PROPIEDADES DE ESTUDIO EN EL ENSAYO En el campo de la ingeniería, la granulometría es indispensable a la hora de clasificar materiales de construcción, pues como sabemos, cada una debe realizarse con el tipo adecuado. Para el agregado fino, la granulometría más conveniente depende del tipo de trabajo a realizar, la riqueza de la mezcla y el tamaño máximo del agregado grueso. Cuando se trata de mezclas más pobres o en caso de usar agregados gruesos de tamaño reducido, lo más conveniente para una óptima trabajabilidad es recurrir a la granulometría que más se acerque al porcentaje máximo que pasa por cada tamiz, y en el caso de mezclas ricas, la granulometría gruesa es más recomendable.
RAMÍREZ, Oscar. Granulometría. En: Apuntes de Geotecnia Básica. 1 ed. Tunja: Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, 2000. p. 58. 1
2.3 CRITERIOS ADMISIBLES SEGÚN EL INVIAS En cuanto a la fracción fina que deben poseer los agregados para los diferentes componentes de los pavimentos según las especificaciones generales de construcción de carreteras del INVIAS se tienen los siguientes ítems: - Sub-base granular: El porcentaje que pasa el tamiz número 200 debe estar entre el 2 y el 15 por ciento. - Base granular: Para bases granulares de gradación gruesa se requieren porcentajes que pasan el tamiz 200 entre el intervalo (0-9). Para bases granulares de gradación fina se requieren porcentajes que pasan el tamiz 200 entre el intervalo (5-15). - Mezclas asfálticas: Para las lechadas asfálticas LA-13, LA-10, LA-5 y LA-3 se requieren porcentajes que pasan el tamiz 200 entre los intervalos (4-8), (5-11), (515) y (10-20) respectivamente. Para mezclas asfálticas densas en frío se requieren porcentajes entre (3-8). Para mezclas asfálticas abiertas en frío se requieren porcentajes entre (0-2). En mezclas asfálticas en caliente de gradación continua se requieren porcentajes entre (2-9), dentro de este intervalo existen sub-intervalos que varían según lo densidad que se necesite para la mezcla. Para mezclas asfálticas en caliente de gradación discontinua se requieren porcentajes entre (510). Para mezclas asfálticas tipo drenante se requieren porcentajes entre (3-7) - Concreto hidráulico: Para los agregados finos para pavimentos de concreto hidráulico se asume que el total del material debe ser retenido por el tamiz 200. En mezclas de concreto hidráulico utilizadas como capa base de un pavimento, el agregado combinado debe pasar por el tamiz 200 en un rango entre (0-15).
3. EQUIPOS Tabla N°1. Equipos utilizados en el ensayo.
EQUIPO
CANTIDAD
DESCRIPCI N FIGURA #200 abertura (75µm), nos Figura N°1. Tamiz permite determinar los #200 materiales finos de los agregados #100 abertura (2 mm), nos permite diferenciar arenas gruesas de unas más finas y medias. Utensilio que se usa para separar las partes finas de las gruesas de algunas cosas y que está formado por una tela Fuente: Autores metálica o rejilla tupida que está sujeta a un aro.
Tamiz
2
Recipiente metálico
2
Se usa como objeto para Figura N°2.Platones contener o guardar algo, es todo receptáculo destinado a albergar en su interior hueco productos sólidos (o semisólidos, como polvos, granulados). Fuente: Autores
Horno
1
De tamaño adecuado y capaz Figura N°3. Horno de mantener una temperatura constante y uniforme de 110 ± 5° C (230 ± 9° F).
Fuente: Autores
Balanza
1
Con aproximación de lectura y Figura N°4. Balanza exactitud de 0.1 g o 0.1 % de la masa de ensayo, la que sea mayor, en cualquier punto dentro del rango de uso Fuente: Autores
Fuente: Elaboración propia.
3.1 MATERIALES Tabla N°2. Materiales usados en el ensayo. MATERIALES CANTIDAD DESCRIPCI N FIGURA Agregados 500 g La muestra usada tiene Figura N°5. color amarillo quemado con Agregados finos partículas pequeñas de color café
Agua
Líquido para la ayuda del lavado de los agregados
Fuente: Autores Figura N°6. Lavado del material
Fuente: Autores Fuente: Elaboración propia.
4. PROCEDIMIENTO En primer lugar y luego de realizada la explicación del ensayo por parte de monitor y el ingeniero encargados, se comenzó el procedimiento de cuarteo del material de agregado, en el cual se rego el agregado sobre la superficie del suelo, para tomar de dos lados opuestos del cuarteo la suficiente muestra para realizar el ensayo, esta se depositó en un recipiente pesado con anterioridad, de tal forma que se tomó de manera uniforme partículas finas y gruesas.
Figura N°7. Cuarteo y recolección de la muestra.
Fuente: Autores Posteriormente se pesó el recipiente con el total de la muestra recolectada, luego se depositó la muestra en un juego de dos tamices, #10 encima y el tamiz #200 debajo, para empezar el proceso de tamizado y lavado.
Figura N°8. Vertimiento de la muestra en el juego de tamices.
Fuente: Autores En seguida se empezó a agregar agua a la muestra dentro de los tamices, esto de manera continúa hasta que el agua agregada tomo un tono más claro posible.
Figura N°9. Lavado y tamizado del agregado.
Fuente: Autores Terminado dicho proceso se sacó la muestra que quedo en el tamiz N° 200, y se pesó.
Figura N°10. Vaciado y pesaje de la muestra recogida por el tamiz N° 200.
Fuente: Autores De la misma manera se recogió la muestra que quedo en el tamiz N°10 y se pesó junto con la del tamiz 200.
Figura N°11. Vaciado y pesaje de la muestra recogida por el tamiz N°10.
Fuente: Autores. Finalmente se dejó la muestra en el horno y se recogió 24 horas después, y se pesó para obtener el peso seco de la muestra lavada.
Figura N°12. Pesaje de la muestra seca al horno.
Fuente: Autores.
5. DATOS OBTENIDOS Los datos obtenidos durante el ensayo de determinación de la cantidad de material que pasa el tamiz N°200 en los agregados pétreos mediante lavado, se muestran en la siguiente tabla.
Tabla N°2. Datos tomados en laboratorio. ÍTEM Peso cápsula 1 Peso cápsula 1 + muestra inicial Peso de la cápsula 2 Peso de la cápsual 2 + muestra retenida por tamiz N° 200 Peso de la cápsual 2 + muestra retenida por tamiz N° 10 y 200 Peso de la cápsual 2 + muestra seca retenida por tamiz N° 10 y 200
VALOR 200.82 505.06 55.58
UNIDAD gr gr gr
250
gr
457.62
gr
422.13
gr
Fuente: Elaboración propia En la tabla anterior se muestran los datos obtenidos en el laboratorio, en los cuales se muestran diferentes pesos de la muestra necesarios para calcular la cantidad de finos presente en el agregado estudiado.
6. CÁLCULOS Y RESULTADOS Se calcula la cantidad de material que pasa por el tamiz de 75 μm (No. 200), por lavado de la siguiente forma: =
− 100
Dónde: A: Porcentaje del material fino que pasa por tamiz de 75 μm (No. 200), obtenido por lavado. B: Masa original de la muestra seca, en g; C: Masa de la muestra seca después de lavada, g. Entonces: B= Masa de la muestra – peso del platón. B= 705.88 g – 200.82 g = 505.06
-
Tamiz pasa No. 10: Peso platón= 55.58g Peso platón + muestra= 318.78 g Tamiz pasa No. 200: Peso platón= 55.58g Peso platón + muestra= 250 g
C= 422.2 – 55.58= 366.62 Reemplazando: =
505.06 − 366.62 505.06
100 = . %
7. ANÁLISIS DE RIESGO Y ERRORES Durante la realización de este ensayo es probable que ocurran ciertos errores humanos que posiblemente alteren los resultados en cierto modo, sin embargo hay que procurar que los resultados obtenidos estén acordes con los rangos permisibles de la norma. Algunos posibles errores cometidos durante la realización de este ensayo fueron: Posibles pérdidas de los agregados durante el tamizado y/o lavado. Perdidas de material de pasar de un recipiente a otro. Perdidas de material al quedar pegados en la parte inferior del tamiz. Posibles errores en la lecturas de pesos de las muestras Calibración de los diferentes equipos utilizados. La norma exigía pasar el material por el tamiz pasa No. 16 y 200, pero durante el ensayo se trabajó con el tamiz pasa No. 10 y 200, por lo que este cambio de instrumento puede ocasionar errores en el resultado. Es por eso que debemos tener en cuenta este tipo de errores para tratar de evitarlos durante la realización de los ensayos, y esto se logra teniendo en cuenta y desarrollando a cabo paso a paso cada ítem de la norma, utilizando los implementos necesarios para desarrollar cada actividad.
8. ANÁLISIS DE RESULTADOS Teniendo en cuenta los datos obtenidos durante la realización de este ensayo, y los cálculos y resultados que arrojaron dichos datos de acuerdo a lo que la norma INVE 214-13 establece, se puede evidenciar que el resultado efectuado y de acuerdo con las especificaciones para afirmado el material no cumple la granulometría. En donde el porcentaje del material fino que pasa por tamiz de 75 μm (No. 200), obtenido por lavado es de 27.41% siendo un valor que no está en el rango permitido en las franjas granulométricas, de acuerdo a la tabla 311-3 del artículo 311 de las especificaciones de construcción de carreteras INVIAS y que se anexa a continuación:
Fuente: INVÍAS. La posible causa que pudo haber hecho que el material no cumpliera con los rangos establecidos en las especificaciones de afirmado, fue que la norma INV-E 214-13 recomienda trabajar con los tamices pasa No. 16 y 200 respectivamente, y durante la realización del ensayo en laboratorio se trabajó con los tamices No. 10 y 200; por lo que este cambio de tamiz pudo haber alterado los resultados que se hubieran querido esperar. De acuerdo a estos resultados se podría decir que es necesario siempre seguir la norma en todas sus especificaciones y materiales y quipos a utilizar para obtener resultados satisfactorios y que cumplan con los rangos permisibles.
9. CONCLUSIONES El ensayo del lavado del tamiz #200 es de gran importancia para realizar la clasificación de los agregados gruesos, separando las partículas más finas que se encuentran en los mismos, mediante el uso de agua o algún otro agente. El porcentaje obtenido con el análisis de resultados no fue el más acertado puesto que no se encuentra estandarizado en los valores propuestos por el INVIAS para el % pasa del tamiz # 200.
10. RECOMENDACIONES Es de gran importancia prever los posibles errores que puedan surgir en las prácticas de laboratorio, puesto que el análisis de resultados se verá afectado de no efectuarse el ensayo con la mayor precisión posible. Seguir de manera adecuada los lineamientos que se presentan en las normas de construcción del INVIAS, permite que los ensayos se efectúen correctamente, disminuyendo errores en los datos obtenidos, es por esto que hay que tenerlas muy en cuenta. Las indicaciones recibidas por el monitor y los ingenieros de materiales para ingeniería, deben ser acatadas a cabalidad para obtener datos acertados obtenidos con los ensayos.
