LABORATORIO 7 MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA A LA DEGRADACIÓN DE LOS AGREGADOS GRUESOS DE TAMAÑO MENOR A 37.5MM (1 ½’’) POR MEDIO DE LA MÁQUINA DE LOS ÁNGELES Y LA RESISTENCIA A LA ABRASIÓN DE UNA MUESTRA DE AGREGADO GRUESO UTILIZANDO EL APARATO MICRODEVAL. SIGUIENDO LOS PARÁMETROS DE LAS NORMAS INV E 218-13 Y LA INV E 238-13
DIANA MILENA AVILA JIMENEZ LADY LIZETH DIAZ AVILA JUAN DAVID REYES VARGAS YEISON FERNANDO SISA NIÑO
201220581 201220115 201310060 201311296
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL PAVIMENTOS TUNJA 2017 1
LABORATORIO 7 MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA A LA DEGRADACIÓN DE LOS AGREGADOS GRUESOS DE TAMAÑO MENOR A 37.5MM (1 ½’’) POR MEDIO DE LA MÁQUINA DE LOS ÁNGELES Y LA RESISTENCIA A LA ABRASIÓN DE UNA MUESTRA DE AGREGADO GRUESO UTILIZANDO EL APARATO MICRODEVAL. SIGUIENDO LOS PARÁMETROS DE LAS NORMAS INV E 218-13 Y LA INV E 238-13
DIANA MILENA AVILA JIMENEZ LADY LIZETH DIAZ AVILA JUAN DAVID REYES VARGAS YEISON FERNANDO SISA NIÑO
201220581 201220115 201310060 201311296
Presentado a: Ing. GONZALO PEREZ BUITRAGO En el área de pavimentos
Fecha de realización: 04-04-17 Fecha de entrega: 18-04-17
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL PAVIMENTOS TUNJA 2017 2
INTRODUCCION
El método es el nombre que ha recibido todo tipo de acción que se realiza de manera específica en un campo científico determinado, con el fin de obtener un análisis más detallado de todo aquello que se busca analizar de una manera mucho más particularizada. En este caso, están presentes estos dos métodos, los cuales aportan en el estudio de las capas que componen la estructura del pavimento, con una investigación detallada para cada lugar según el tipo de suelo. Esto manifiesta también, el enorme complemento que existe entre cada método; con respecto al primero se puede medir la resistencia a la degradación de los agregados gruesos por medio de la máquina de los ángeles y así definir las propiedades físicas y mecánicas del agregado que está expuesto a una seria de carga, mientras el ensayo realizado con el aparato micro – Deval permite determinar la resistencia del agregado a la degradación por abrasión; a continuación se explicara los procedimientos que se requieren para realizar estos dos método y los datos obtenidos por la ejecución de esto y el análisis de cada uno.
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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL
Medir la resistencia a la degradación de los agregados gruesos de tamaño menor a 37.5mm (1 ½’’) por medio de la Máquina de los Ángeles y Medir la resistencia a la abrasión de una muestra de agregado grueso utilizando el aparato Micro-Deval. siguiendo los parámetros de las normas INV E 218-13 y la INV E 238-13
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Determinar el porcentaje de perdida para una muestra con granulometría definida. Identificar la calidad del agregado para uso aplicativo en las capas de diseño de un pavimento. Comparar los resultados obtenidos con las especificaciones de agregados para sub-bases y bases granulares descritos en la norma INVIAS dentro de un parámetro de dureza
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EQUIPOS
RESISTENCIA A LA DEGRADACIÓN DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑOS MENORES DE 37.5MM POR MEDIO DE LA MÁQUINA DE LOS ÁNGELES INV E- 218-13.
mínima de 0.1% en relación con la masa del ensayo. Imagen N°2: Balanza.
A continuación, se hará una breve descripción de los equipos utilizados en el laboratorio Horno: Este cumple la función de deshidratar muestras de suelo en estado natural o saturado o secar instrumentos, este debe mantener una temperatura uniforme de 110 ± 5°c.
Fuente: elaboración propia Carga: esta consiste en esferas de aceros de un diámetro aproximado de 46.8mm y una masa comprendida entre 390 g y 445g, esta carga abrasiva depende de la granulometría del ensayo.
Imagen N°1: Horno.
Imagen N°3: Balanza.
Fuente: elaboración propia Fuente: elaboración propia. Tamices: es un cedazo con diferentes aberturas que permite poder clasificar el tipo de material por la retención de este en los tamices.
Balanza: Se utiliza para el pesaje de un objeto determinado, consiste en una comparación del objeto que se va pesar con otro de un peso conocido. Esta debe ser de una exactitud
Imagen N°4: Tamiz. 5
una capacidad de 5 litros, con un diámetro interior de 200 mm y Un motor (de alrededor de 1 KW) capaz de producir en los cilindros una velocidad de rotación regular de 100 rpm. Fuente: elaboración propia Máquina delos Ángeles: consiste en un acero, cerrado en ambos extremos, con una longitud interior de 508mm y un diámetro de 711mm, fabricado con una placa de acero de espesor no menor de 12.4 mm; el interior de cilindro deberá estar libre de protuberancias que alteren las trayectorias de las esferas de acero.
Imagen No°6: Aparato Micro-Deval
Fuente: elaboración propia
Imagen N°5: Maquina de los Ángeles.
Balanza: Que permita tomar lecturas con precisión de 1gramo. Imagen No°7: Balanza
Fuente: elaboración propia
Fuente: Elaboración Propia Tamices: De las siguientes medidas 19mm (3/4’’), 16 mm (5/8’’), 12.5mm (1/2’’), 9.5mm (3/8’’), 6.7mm (0.265’’), 6.3mm (1/4’’), 4.75mm(No4) y 1.18mm(No16).
DETERMINCACION DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO ALA DEGRADACION POR ABRASION, UTILIZANDO EL APARATO MICRO-DEVAL INV E238-13
Imagen No°8: Tamices
Aparato Micro-Deval: Se compondrá de uno a cuatro cilindros huecos, de 6
Imagen No°9: Horno
Fu ente: Google Imágenes Horno: Capaz de mantener la temperatura a 110°C Fuente: Elaboración Propia
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PROCEDIMIENTO RESISTENCIA A LA DEGRADACIÓN DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑOS MENORES DE 37.5MM POR MEDIO DE LA MÁQUINA DE LOS ÁNGELES INV E- 218-13.
Se prepara la muestra tamizando la por los tamices 1”,3/4”,1/2” y 3/8”y se obtiene un tamaño adecuado. Se reduce la muestra aproximadamente, cada muestra debe tener 1250 ± 25g, esta se debe lavar y secar al horno. Imagen N°10: Muestra preparada.
Fuente: elaboración propia
Luego se adecua la máquina de los ángeles se agrega la muestra ya previamente preparada y las cargas (esferas de acero), se hace girar el tambor a una velocidad comprendida entre 188 y 208 rad/minuto hasta completar 500 revoluciones. Imagen N°11: Maquina de los Ángeles.
Fuente: elaboración propia Imagen N°12: Maquina de los Ángeles con cargas y el agregado.
Fuente: elaboración propia
Se deja aproximadamente 15 minutos que es el tiempo equivalente a las 500 revoluciones, después se detiene el tambor se saca la muestra con las cargas. Imagen N°13: Muestra con las cargas después de las revoluciones.
Fuente: elaboración propia
Se tamiza la muestra en el tamiz de abertura de 1.70mm (N°12) y se lava, con el objetivo de eliminar los finos causados por el desgaste del material con las cargas.
Imagen N°14: indica el lavado de la muestre después de las revoluciones.
Fuente: elaboración propia
Luego se coloca en un recipiente y se pone secar en el horno 24 horas y se vuelve a tomar el peso de la muestra seca. Imagen N°15: indica la muestra sin agregados finos seca
Fuente: elaboración propia DETERMINCACION DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO ALA DEGRADACION POR ABRASION, UTILIZANDO EL APARATO MICRO-DEVAL INV E-238-13
La muestra de ensayo se debe lavar y luego secar al horno a 110°C hasta que posea una masa constante y se obtiene las granulometrías descritas en la norma INV.E-238
Tabla No°1: Gradación deseada
Fuente: NORMA INV E-238-13
Se toma la masa inicial que debe ser aproximadamente de 1500g debido a las granulometrías tomadas y se somete la muestra a inmersión en 2.0 litros de agua a 20°C durante un lapso mínimo de 1 hora.
Imagen No°16: Proceso de inmersión de la muestra en agua
Fuente: Elaboración Propia
Luego se coloca la muestra en el recipiente cilíndrico de abrasión del micro Deval con 5000 gramos de esferas de acero y el agua usada para saturar la muestra, además se tapa el recipiente y se coloca sobre la maquina MicroDeval Imagen No°17: Colocación de la muestra, las esferas y agua dentro del recipiente cilíndrico
Fuente: FIGURA 283-3 (NORMA INV E-238)
Se procede a rotar la maquina a una velocidad de 1000 rpm durante 2 horas y una vez terminado el tiempo de rotación, se vierte cuidadosamente la muestra y las esferas sobre dos tamices sobrepuestos de 4.75mm(No4) y 1.18mm(No16), se lava el material retenido con agua limpia hasta que se garantice que se haya evacuado todo el material menor a 1.18mm(No16) y se desecha todo el material menor de 1.18 mm.
Imagen No°18: Lavado de la muestra sobre los tamices
Fuente: FIGURA 238-4 (NORMA INV E-238)
Por último, se remueven las esferas de acero inoxidable mediante la empleacion de un imán y se pesa la muestra final sin las esferas además con el lavado y se registra la masa como B.
RESULTADOS OBTENIDOS Resistencia a la degradación de los agregados de tamaños menores de 3.75 mm (1 ½) por medio de la Máquina de los Ángeles INV E 218-13 Tabla No°2: Resultados y datos obtenidos seguido por la norma INV E 218-13
Fuente: Elaboración Propia Tabla No°3: Resultados y datos obtenidos seguido por la norma INV E 218-13
Fuente: Elaboración Propia Determinación de la resistencia del agregado grueso a la degradación por abrasión, utilizando el método Micro-Deval INV E-238-13 Tabla No°4: Resultados y datos obtenidos seguido por la norma INV E 238-13 Granulometría Masa (gr) 3/8” - 1/4” 750 1/4” – No.4 750 Total 1500 Fuente: Elaboración Propia Tabla No°5: Resultados y datos obtenidos seguido por la norma INV E 238-13 Peso de la muestra seca (gr) 1131 Porcentaje de perdidas (%) 25 Fuente: Elaboración Propia
EJEMPLOS DE CALCULOS Resistencia a la degradación de los agregados de tamaños menores de 3.75 mm (1 ½) por medio de la Máquina de los Ángeles INV E 218-13
Para dicho ensayo se requiere calcular el porcentaje de pérdidas de la siguiente forma: Perdidas=
P1 −P 2 x 100 P1
Dónde: P1: Masa de la muestra seca antes del ensayo P2: Masa de la muestra seca después del ensayo, previo lavado sobre el tamiz de 1.70 mm (No. 12)
Reemplazando los valores registrados en laboratorio se tiene:
Perdidas=
5000−3675.4 x 100 5000
Perdidas=26.49
Determinación de la resistencia del agregado grueso a la degradación por abrasión, utilizando el método Micro-Deval INV E-238-13
El porcentaje de pérdidas por abrasión en la máquina de Micro-Deval se calcula de la siguiente manera: PP=
A−B ∗100 B
Dónde: PP= Porcentaje de perdidas A= Peso de la muestra antes de la rotación en la maquia B= Peso de la muestra después de la rotación en la maquina
PP=
1500 gr−1131 gr ∗100 1500 gr
PP=25
ANALISIS DE RESULTADOS Resistencia a la degradación de los agregados de tamaños menores de 3.75 mm (1 ½) por medio de la Máquina de los Ángeles INV E 218-13 La granulometría usada en el ensayo según la tabla 218-1 es la A teniendo una cantidad total de masa de 5000 gr repartidos en una serie de tamices especificados a continuación. Tabla No°6: granulometría Máquina de los Ángeles
Fuente: tabla 218-1 INV E 218-13 Se midió la resistencia a la degradación de los agregados menores de 3.75 mm (1 ½) por medio de la Máquina de los Ángeles y se obtuvo un resultado de perdida de material o desgaste de 26.49 %. Con esto se realiza una comparación de los resultados con las especificaciones generales de construcción de carreteras para
identificar la calidad del material ensayado para ser usado en bases y sub-bases de la estructura de un pavimento. Para el uso de sub-bases granulares cumple la especificación dada ya que en esta para los tres tipos de clases de sub-bases dadas por los tres niveles de transito cumple el porcentaje de desgaste al no sobrepasar el máximo de 50% para este caso de 500 revoluciones. Tabla No°7: Requisitos de los agregados para sub-bases granulares
Fuente: taba 320-2 Especificaciones generales de construcción de carreteras De igual forma para bases granulares cumple los requisitos de la normatividad al no superar el 35% y 40% dependiendo de la clase de base granular, se presenta como un material apto en dicha capa del pavimento. Tabla No°8: Requisitos de los agregados para bases granulares
Fuente: taba 320-2 Especificaciones generales de construcción de carreteras
Determinación de la resistencia del agregado grueso a la degradación por abrasión, utilizando el método Micro-Deval INV E-238-13 Como se puede observar en los cálculos realizados anteriormente el porcentaje de pérdidas por abrasión del agregado grueso utilizado es del 25%; con lo cual haciendo una revisión de las especificaciones de la norma INVIAS se puede afirmar lo siguiente: El agregado grueso utilizado en la práctica de laboratorio cumple con una de las especificaciones de dureza en agregados para sub-bases granulares, puesto que se encuentra en el rango permitido.
Tabla No°9: Requisitos de dureza de los agregados para sub-bases granulares
Fuente: Taba 320-2 Especificaciones generales de construcción de carreteras A demás como se puede apreciar en la tabla mostrada a continuación, el agregado grueso también cumple los requisitos de dureza especificados en la norma para materiales utilizados en la construcción de bases granulares: Tabla No°10: Requisitos de dureza de los agregados para bases granulares
Fuente: Taba 330-2 Especificaciones generales de construcción de carreteras
POSIBLES FUENTES DE ERROR . Resistencia a la degradación de los agregados de tamaños menores de 3.75 mm (1 ½) por medio de la Máquina de los Ángeles INV E 218-13 Se puede presentar la existencia de polvo o material no pertinente por la falta de lavado antes y después del ensayo que genere modificaciones en la toma de datos No se realice la adecuada calibración de la Máquina de los Ángeles para que genere las 500 revoluciones, de manera uniforme manteniendo una velocidad periférica prácticamente constante.
DETERMINCACION DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO ALA DEGRADACION POR ABRASION, UTILIZANDO EL APARATO MICRO-DEVAL INV E-238-13 Un posible error es en el proceso de lavado tanto para la muestra de ensayo como al final de la rotación en la maquina Micro-Deval debido a que puede quedar material fino no deseado en la muestra, alterando las masas tomadas y por lo tanto la precisión de los resultados. En la utilización de la balanza para la toma de masa puede existir errores debido a que agentes como el aire, la nivelación y el operador de la balanza ya que pueden afectar la precisión de las mediciones tomadas. En la inmersión puede existir errores en la calidad del agua debido a que una mala calidad del agua le puede agregar impurezas no deseadas a la muestra. En la maquina Micro-Deval pueden existir errores debido a que la maquina no esté calibrada o esté dando mayor número de revoluciones afectando la calidad del ensayo.
Otro error es la temperatura, debido a que la norma describe que el ensayo se debe realizar a una temperatura indicada.
CONCLUSIONES
Resistencia a la degradación de los agregados de tamaños menores de 3.75 mm (1 ½) por medio de la Máquina de los Ángeles INV E 218-13
El material ensayado presenta un porcentaje de desgaste de
26.49
lo
cual lo caracteriza con alta resistencia y aceptabilidad para la estructura de un pavimento. Es un material aceptable para base y sub-base granular estando por debajo de los porcentajes máximos aceptables según la normatividad. Se debe siempre comparar los resultados con las especificaciones generales de construcción de carreteras para determinar la viabilidad de uso de cada material y su posible respuesta a desgaste.
Determinación de la resistencia del agregado grueso a la degradación por abrasión, utilizando el método Micro-Deval INV E-238-13
De acuerdo a la norma INV E 238-13 es posible determinar el desgaste de los agregados por abrasión con ayuda de la máquina de Micro-Deval; en este caso este desgaste o porcentaje de perdidas es de un 25% con lo cual se puede decir que el agregado grueso en cuestión es un material resistente cuando es sometido a fuerzas que causan fricción entre las partículas que lo conforman.
Según las especificaciones de la norma INVIAS en los artículos 320 y 330, el agregado grueso ensayado en el laboratorio es un material el cual puede ser utilizado como base y sub-base granular en la estructura de un pavimento de acuerdo a los criterios de dureza; además para tener en
cuenta, este agregado puede ser utilizado en la construcción de pavimentos de niveles de transito 3.
RECOMENDACIONES
Resistencia a la degradación de los agregados de tamaños menores de 3.75 mm (1 ½) por medio de la Máquina de los Ángeles INV E 218-13
Se recomienda que las balanzas estén niveladas en cero, y calibradas para pesar el material necesario para la realización del ensayo. Se debe prestar atención en el instante de manipulación de la máquina de los ángeles, en agregar las cargas y en la determinación de tiempo para poder obtener las revoluciones estipuladas en la norma, además que la mezcla esté en condiciones adecuadas para la ejecución del laboratorio. Prestarle cuidado al origen del material para que este tenga buenas características físicas y mecánicas para la realización del ensayo. DETERMINCACION DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO ALA DEGRADACION POR ABRASION, UTILIZANDO EL APARATO MICRO-DEVAL INV E-238-13 Seguir cuidadosamente el procedimiento descrito en la norma INV.E-238 para disminuir los posibles errores y así obtener resultados más precisos y confiables. En la elaboración del ensayo se prefiere que se haga con una persona que tenga conocimiento del manejo, la utilización y calibración de la maquina micro-Deval. Tener conocimiento y entendimiento de la gradación tomada para el ensayo debido a que esta me define el tiempo y el número de revoluciones que debe estar expuesta la muestra. En el tiempo de inmersión, si es posible la muestra debe durar más tiempo del indicado para que la muestra quede totalmente saturada.
En los procesos de lavado de la muestra se debe verificar que la muestra no posea impurezas ni material fino no deseado. De ser posible el ensayo se debe realizar en un ambiente controlado de temperatura y de viento para evitar errores en la toma de lecturas.
BIBLIOGRAFÍA 1
NORMA DEL INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. (norma INV E218-13)
2
NORMA DEL INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. (norma INV E238-13)
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ALFONSO MONTECO FONSECA. Ingeniería de pavimentos para carreteras, 2 edición. 4
SOLMINICHAC. Gestión de infraestructura vial, 1 edición, universidad de chile.
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LINA MERCEDES MONSALVE. Diseño de pavimentos flexible y rígido, 1 edición, 2012. 6
EDGAR GOMEZ. Ingeniería de pavimentos, 2 edición, 2002.
