Ensayo calidad del agregado

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL EC – 522G
Departamento Académico de Mecánica de Suelos
Laboratorio Nº 3:
ENSAYO DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS
ABRASIÓN
OBJETIVOS
• Saber que tan resistente es el agregado que se va a utilizar ya sea para base, sub-base o
carpeta asfáltica; ya que este material estará expuesto a una constante agresión física.
• Determinar la dureza se utilizando un método indirecto cuyo procedimiento se
encuentra descrito en las Normas de Ensayo de Materiales para los agregados gruesos.
FUNDAMENTO TEÓRICO
La resistencia a la abrasión, desgaste, o dureza de un agregado, es una propiedad que
depende principalmente de las características de la roca madre. Este factor cobra importancia
cuando las partículas van a estar sometidas a un roce continuo como es el caso de pisos y
pavimentos, para lo cual los agregados que se utilizan deben estar duros.
La Máquina de los Ángeles
La Maquina de los Ángeles. Esta es un aparto constituido por un tambor cilíndrico hueco
de acero de 500 mm de longitud y 700 mm de diámetro aproximadamente, con su eje horizontal
fijado a un dispositivo exterior que puede transmitirle un movimiento de rotación alrededor del
eje. El tambor tiene una abertura para la introducción del material de ensayo y de la carga
abrasiva; dicha abertura está provista de una tapa que debe reunir las siguientes condiciones:
• Asegurar un cierre hermético que impida la perdida del material y del polvo.
• Tener la forma de la pared interna del tambor, excepto en el caso de que por la
disposición de la pestaña que se menciona más abajo, se tenga certeza de que el
material no puede tener contacto con la tapa durante el ensayo.
• Tener un dispositivo de sujeción que asegure al mismo tiempo la fijación rígida de la
tapa al tambor y su remoción fácil.
Para determinar la dureza se utiliza un método indirecto cuyo procedimiento se encuentra
descrito en las Normas de Ensayo de Materiales para los agregados gruesos, consiste
básicamente en colocar una cantidad especificada de agregado dentro de la Máquina de los
Ángeles. Se añade una carga de bolas de acero y se le aplica un número determinado de
revoluciones.
TIPO NÚMEROS
DE ESFERAS
MASA DE
LAS ESFERAS (grs)
A
B
C
D
12
11
8
6
5000 ± 25
4584 ± 25
3330 ± 25
2500 ± 15
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El choque entre el agregado y las bolas da por resultado la abrasión y los efectos se miden
por la diferencia entre la masa inicial de la muestra seca y la masa del material desgastado
expresándolo como porcentaje inicial.
Abrasión = [Pa – Pb ] / Pa*100
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO
• Máquina de los Ángeles
• Tamices
• Balanza.- Una balanza con una aproximación a 1gr.
• Carga abrasiva.- Consiste en esferas de acero o de fundición de diámetros entre
46.38mm y 47.63mm y un peso comprendido entre 390g y 445g.
PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO
Abrasión
Determinar la granulometría en % retenidos de la muestra, a fin de elegir el método de
acuerdo a los tamices que tiene el mayor porcentaje de retenidos.
Prepara el material (5kg o 10kg) dependiendo si la muestra de agregados es mayor a 2” o
menor a 2”.
Material < 2” → ASTM C-131 (5 kg)
Material > 2” → ASTM C-535 (10 kg)
Revisar si la máquina de los ángeles esta en buen estado, ya que si esta contiene residuos
mayores a 2mm se requiere limpiarla; luego se coloca la muestra, luego colocar la muestra
abrasiva, para finalmente hacer girar la máquina a 30-33 rpm, durante 500 revoluciones.
Luego el material es retirado y tamizado por la malla # 12
Abrasión (%) =
inicial
Peso que pasa N 12
x 100
P

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TOMA DE DATOS Y RESULTADOS
Nosotros, por las caracteristicas de los materiales utilizaremos e metodo “A”.
METODO "A"
MALLA
PASA RETENIDO
PESO RETENIDO
(grs)
% RETENIDO
% ACUMULADO
QUE PASA
1 1/2" 1" 1250 25 75
1" 3/4" 1250 25 50
3/4" 1/2" 1250 25 25
1/2" 3/8" 1250 25 0
3/8" 1/4"
1/4" Nº4
Nº4
Platillo
5000
TIPO DE GRADACIÓN Método "A"
Peso muestra al comenzar el ensayo 5000
Peso material retenido en el tamiz Nº12 2615
Peso material que pasa el tamiz Nº12 2385
Porcentaje de desgaste (%) 47,7 47.7
EQUIVALENTE DE ARENA
OBJETIVOS
• Conocer el procedimiento de los mencionados ensayos, el equipo y además poner en
práctica lo explicado en clase.
• Para investigar la presencia de materiales finos o de apariencia arcillosa, que sean
perjudiciales para los suelos y para los agregados pétreos.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Debido a que una buena cimentación de un camino necesita la menor cantidad de finos
posible, sobre todo de arcillas, que son los materiales que en contacto con el agua causan un
gran daño al pavimento, pues es necesario saber si la cantidad de finos que contienen los
materiales que serán utilizados en la estructura del pavimento es la adecuada, por tal motivo se
hizo necesario el plantear una manera fácil y rápida que nos arroje dichos resultados; sobre
todo cuando se detectarán los bancos de materiales.
• Probeta (2)
• Molde
• Tapón
• Cronometro
• Embudo
• Botellas de solución (Glicerina, Formaldehído, Agua destilada)
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• Probeta (2)
• Molde
• Tapón
• Cronometro
• Embudo
• Botellas de solución (Glicerina, Formaldehído, Agua destilada)
• Elaboración de un agente dispersante en base a formaldehído, glicerina y cloruro de
calcio.
• Verter la solución en la probeta mediante un sifón.
• Verter la muestra con ayuda de un embudo, y dejar reposar por un periodo de 10 min.
• Luego de dejar reposar tapar la probeta e invertir cuidadosamente para proceder agitar
la muestra por cualquier método de agitación que indica la norma.
Pag.4

100
pérdida%xoriginalEscalonado
MUESTRA Nº1
Lectura del nivel de arcilla: 4.7 "
Lectura del nivel de arena: 3.5 "
Cálculo del equivalente de arena:
SE(%) = (Lectura arena / Lectura arcilla )*100 = 74,5 %
DURABILIDAD
OBJETIVOS
• Fortalecer los conocimientos adquiridos en clase con la práctica en laboratorio.
• Determinar la resistencia al hielo y deshielo que pueda tener un agregado.
• Entender el Ensayo de Durabilidad y saber interpretar los resultados obtenidos.
Durabilidad.-Es la propiedad que tiene un cuerpo o materia a la erosión química.
Consiste que a la muestra (agregado) se lo someterá a un agente químico(sulfato de sodio o
sulfato de magnesio) durante cinco ciclos para finalmente pesar el material final previo lavado y
secado, para ver si el material cumple con las exigencias de la Norma o el expediente técnico
de proyecto.
% desgaste = [ Pa – Pb ] / Pa
Se realiza el análisis granulométrico por tamizado, calculando los porcentajes retenidos en cada
uno de los tamices.
Se procede separadamente para el agregado grueso y al fino.
PARA ELAGREGADO GRUESO
• La muestra se tamiza por la malla N° 4 y se trabaja con el material retenido en este
tamiz.
• El material lavado y seco se coloca en los recipientes por separado (los recipientes son
7, preestablecidos para un agregado grueso).
• Si el material comprendido entre los tamices es menor de 5% estas no intervienen en el
ensayo. Su correspondiente pérdida será el promedio de la pérdida superior o inferior.
• El material será sumergido en el sulfato de sodio por espacio de 16 a 18 horas cubriendo
al agregado totalmente.
• Retiran la muestra de la solución y secar en el horno a 110°C.
• Colocar nuevamente solución hasta completar 5 ciclos.
• Al término lavar la muestra hasta eliminar los sulfatos y secar a 110°C para verificar los
pesos en los mismos tamices de ensayo.
% Pérdida corregida =
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Para la granulometría general
Resultado = Σ % Pérdida corregida
PARA ELAGREGADO FINO
• La muestra se tamiza por la malla 3/8” y se trabaja con el material que pasa por este
tamiz.
• Se tamiza por las mallas N° 4, 8, 16, 30 y 50, pesando aproximadamente 120 a 150 gr
de material comprendido entre los siguientes tamices:
3/8” a N° 4
N° 4 a N° 8
N° 8 a N° 16
N° 16 a N° 30
N° 30 a N° 50
• Se coloca en taras distintas según el diámetro, se lava y se pone a secar en horno a
110°C.
• Se vuelve a tamizar por las mismas mallas, luego se pesa 100 gr de cada grupo. Se le
añade el sulfato de sodio de modo que cubra completamente el material; y se procede de
la misma manera que con el agregado grueso, cumpliendo los cinco ciclos.
• Al final se lava y seca las muestras para determinar el desgaste.
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ENSAYO DE DURABILIDAD
CON SULFATO DE SODIO MTC E-209
AGREGADO GRUESO
TAMAÑO %
PESO (gr)
REQUERIDO
PESO (gr)
INICIAL
PESO (gr)
FINAL
PERDIDAS GRADACIÓN PERDIDAS
PESO (gr) % ORIGINAL CORREG (%)
1 2" a 1 1/2" 40 2000 + 200 2091.0 1856.0 235 11.24 0.340 3.821
2 1 1/2" a 1" 67 1000 + 50 1063.7 1025.4 38.3 3.60 0.214 0.771
1" a3/4" 33 500 + 30 545.1 534.9 10.2 1.87 0.153 0.286
3 3/4" a 1/2" 67 670 + 10 658.7 478.3 180.4 27.39 0.108 2.958
1/2" a 3/8" 33 330 + 5 342.1 289.4 52.7 15.40 0.073 1.125
4 3/8 a N°4 300 +5 300.0 289.2 10.8 3.60 0.112 0.403
Perdidas
totales
9.364
ANALISIS CUALITATIVO DELAGREGADO GRUESO
ALTERACION DE PARTICULAS DESPUES DEL ENSAYO
TAMAÑO
Rajadas Fracturadas Laminadas (Escamosas)
Nº % Nº % Nº %
Nº INICIAL DE
PARTCULAS
2" a 1 1/2" 1 6.67 - - 15
1 1/2" a 1" 2 10.0 1 5.00 1 5.00 20
1" a3/4" 1 3.03 2 6.06 - 33
AGREGADO FINO
TAMAÑO
PESO
REQUERIDO(gr
)
PESO
INICIAL(gr
)
PESO
FINAL(gr
)
PERDIDAS GRADACIÓN PERDIDAS
PESO (gr) % ORIGINAL (%) CORREG (%)
3/8" a N°4 100 100 91.9 8.10 8.10 0.117 0.95
N°4 a N°8 100 100 87.9 12.10
12.1
0
0.029 0.35
N°8 a N°16 100 100 84.2 15.80
15.8
0
0.137 2.16
N°16 a N°30 100 100 85.9 14.10
14.1
0
0.096 1.35
N°30 a N°50 100 100 83.2 16.80
16.8
0
0.044 0.74
N°50 a N°100 - - - - - 0.168 -
Pasa Nº100 - - - - - 0.415 -
Perdidas totales 5.56
Pag.7

OBSERVACIONES Y CONCLUSISONES
• El porcentaje de desgaste es 47.7% para el método “A”, la Norma menciona 40% de
cómo valor máximo para la costa, como vemos sobre pasa el valor maximo y por ende
no se puede trabajar en la costa con este valor de desgaste.
• El porcentaje de desgaste para la durabilidad para el agregado grueso es 63.1% y para el
agregado fino es 5.56%, si cumple ya que el máximo es de 12% como máximo. Por lo
tanto este material podrá ser utilizado en climas con muy baja temperatura.
• El equivalente de arena para la 1ra
muestra es de 74.5% , entonces podemos decir que el
material esta cumpliendo la Norma, dado que esta indica como mínimo 35% para la
costa y 45% para > de 3000 m.s.n.m. por lo tanto podemos usar el material.
• Una de las consideraciones que se debe tener es el lavado de la muestra antes y después
de ser ensayada para evitar sobre estimaciones del peso que se obtiene al final y por
ende el porcentaje de desgaste.
• El tiempo de espera que se requiere para realizar las lecturas en la probeta debe ser tal
que se pueda visualizar de manera clara es preferible que sea de 20 min como especifica
la norma, pero a veces se considera 30 min. Dependiendo si la visualización es difícil.
• El equipo que se usa para la irrigación del ensayo de equivalente arena se encuentra en
mal estado.
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CUESTIONARIO
1. Se efectuó el ensayo de equivalente de arena de un material de afirmado y se obtuvo
20% el cual es bajo para su uso ¿Que ensayo adicional serian necesario efectuar
para confirmar el valor bajo obtenido?
El ensayo que se efectuaría seria el ensayo de sedimentación ya que este ensayo también
nos da resultados de porcentaje de arcilla presente en la muestra.
2. ¿Cómo afectaría los resultados, si la lectura de los niveles de arena y fino se efectúa a
los 25 minutos de reposo de la probeta luego de efectuada la irrigación? Es resultado
puede ser tomado como representativo?
La Norma pone como reposo 20 minutos ya que en este tiempo el material de arena se ha
asentado en el fondo y la arcilla se a ubicado en la parte superior de la arena, para el caso
de 25 minutos la arena y la arcilla se encuentran completamente separados y la lecturas
casi no variaran, el resultado puede tomarse como patrón.
3. Explique como determina la gradación del agregado para efectuar el ensayo de
abrasión.
- Se tamiza y se nota el % que pasa y el % retenido.
- Se determina la gradación del material (Gradación A, B, C ó D).
- Se escoge la carga abrasiva dependiendo de la gradación (12, 11, 8 ó 6 esferas).
- Se lleva el material más esferas a la máquina de los ángeles.
- Se gira la máquina de los ángeles a 30 – 33 rpm., hasta 500 revoluciones.
- Luego el material es retirado y tamizado por la malla # 12.
4. Investigar para que uso del material, se empleara la gradación “D” (ASTMC131) del
ensayo de abrasión.
Para materiales tales como: muestras tipo arenas. Y se coge como muestra el peso retenido
en la malla Nº8 que pasa la Nº4. El peso de la muestra es de 5000 gr.
5. Que relación tiene el ensayo de abrasión con el ensayo de durabilidad, podría obviar
el ensayo de durabilidad si se ha efectuado el ensayo de abrasión? A fin de tener un
juicio sobre la calidad del agregado.
El ensayo de abrasión mide el % de desgaste mecánico y el ensayo de durabilidad mide el
% de desgaste químico-mecánico. No se puede obviar el ensayo de durabilidad por que
este ensayo nos da cuanto tiempo puede soportar una roca a la acción del interperismo
físico y químico. Este ensayo es necesario en la construcción de presas, vías, etc.
6. Investigar que tipos de agregados, pueden presentar valores altos de desgaste por
abrasión y por durabilidad.
Por lo general las rocas ígneas es de buena calidad puesto que tiene una dureza alta, estas rocas
se encuentran alojados como bancos de arena y piedras redondeadas a los bordes de los ríos,
rocas que caen por efecto de la gravedad que se encuentran en las faldas de los cerros y en las
quebradas también podrán ser utilizadas los cuales previo estudio par determinar la calidad para
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todos los requerimientos, el agregado también puede obtenerse mediante la trituración de los
bloques grandes de rocas.
Pero no solamente estos se usan en las pavimentaciones puesto que uno tiene necesariamente
que usar los materiales más cercanos a la obra y es por eso que se toman en cuenta las rocas
sedimentarias y metamórficas.
Algunas rocas apropiadas para la construcción:
ROCAS ÍGNEAS:
Granito, Sienita y Diorita; trituración o chancado dan partículas angulosas y cúbicas
Felsita o Basalto; se fractura en astillas
Gabro, Andesita y Diabasa; se obtienen materiales aceptables
ROCA SEDIMENTARIA:
Caliza; Por su dureza y resistencia a la abrasión, aptos para la trituración, poco porcentaje de
partículas alargadas y lajosas, buena adherencia y afinidad con el asfalto.
Cuarcita; Dura y estable, en bajo porcentaje de cuarzo se emplea en concreto y mezclas
asfálticas, muy abrasivo, en trituración proporciona partículas lajosas o alargadas.
Areniscas; Produce agregados de buena calidad cuando la base cementante es sílice o hierro.
ROCAS METAMÓRFICAS:
Anfibolitas; color oscuro, pesado y duro, produce partículas muy regulares, resiste las heladas,
buena adherencia con cemento y asfalto.
Mármol; Muy densos, resistentes, escasa absorción (ideal para las heladas).
GRAVAS Y ARENAS:
Gravas y arenas de rio (A-1a y A-1b) agregados de buena calidad.
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