UNIVERSIDAD AUTÓNOMA “TOMÁS FRIAS” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
Informe de Laboratorio de carreteras II Tema: Ensayo de Desgaste los Ángeles 6/14/2013
DOCENTE: AUXILIAR: ESTUDIANTE: SEMESTRE:
I-2013
ENSAYO DE DESGASTE LOS ANGELES 1. OBJETIVO O FINALIDAD. Determinar el porcentaje de desgaste que existe en el agregado grueso.
Conocer el uso y manejo de la Maquina de los Ángeles.
2. 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. Para determinar la dureza se utiliza un método indirecto cuyo procedimiento ya está regido por normas. Dicho método más conocido como el desgaste de la Máquina de los Ángeles, consiste básicamente en colocar una cantidad especificada de agregado dentro de un tambor cilíndrico de acero que está montado horizontalmente. Se añade una carga de bolas de acero y se le aplica un número determinado de revoluciones. 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. Porcentaje de desgaste = [ Pa – Pb ] / Pa Donde Paes la masa de la muestra seca antes del ensayo (grs) Pbes la masa de la muestra seca después del ensayo, lavada sobre el tamiz 1.68 mm La máquina de Los Ángeles consiste en un tambor cilíndrico hueco, de acero, cerrado en sus extremos. La carga abrasiva consiste de esferas de acero. Cada una de ellas debe pesar entre 390 y 445 gramos, esta carga depende de la granulometría de la muestra a ensayarse. Un anaquel que está en el interior del tambor rotatorio recoge la carga de bolas y agregado en cada revolución y la deja caer conforme se aproxima al punto más alto de su recorrido. De este modo el agregado experimenta cierta acción de frotamiento y vuelcos, así como un impacto considerable, durante las 500 revoluciones que especifica la norma.
Una valiosa información referente a la uniformidad de la muestra que se ensaye puede obtenerse determinando la pérdida por desgaste después de 100 revoluciones, Esta debe determinarse sin lavar el material. La relación entre la pérdida por desgaste al cabo de 100 revoluciones y la obtenida al cabo de 500 revoluciones, no deber exceder de 0,20 para materiales de consistencia uniforme.
Después de efectuar la determinación anteriormente mencionada, se coloca la muestra entera incluyendo el polvo resultante de la abrasión, para efectuar las 400 revoluciones que aún faltan para terminar el ensayo. 3. EQUIPO. Balanza que permita la medición de la masa con una precisión de 0.1 %. Horno que pueda mantener una temperatura uniforme de 110 ± 5°C. Tamices de las aberturas indicadas en la Tabla 2. Máquina de Los Ángeles La máquina para el ensayo de desgaste de Los Ángeles tendrá las características que se indican en la Figura 1. Consiste en un cilindro hueco de acero, con una longitud interior de 508 ± 5 mm (20 ± 0.2") y un diámetro interior, de 711 ± 5 mm (28 ± 0.2"), fabricado con una placa de acero de espesor entre 11.5 y 13 mm El cilindro lleva sus extremos cerrados y tiene en el centro de cada extremo un eje, que no penetra en su interior, quedando el cilindro montado de modo que pueda girar en posición horizontal, con una tolerancia en pendiente del 1%, con el eje. El cilindro estará provisto de una abertura de 150 ± 3 mm de ancho, preferiblemente a lo largo del tambor, para introducir y retirar con facilidad la muestra que se desea ensayar, y un entrepaño fijo, para conseguir la rotación de la mezcla y de la carga abrasiva. La abertura podrá cerrarse por medio de una tapa con empaque que impida la salida del polvo, fijada por medio de pernos. La tapa se diseñará de manera tal que se mantenga el contorno cilíndrico interior. El entrepaño se sitúa entre 380 y 820 mm del borde más cercano a la tapa, de modo que la carga no caiga sobre la tapa durante el ensayo, ni se ponga en contacto con ella en ningún momento. El entrepaño será desmontable, de acero, ocupando longitudinalmente toda una generatriz del cilindro y se proyectará radialmente, y hacia el centro de la sección circular del cilindro, en longitud de 89 ± 2 mm (3,5 ± 0.1"). Tendrá un espesor de 25 ± 1 mm que permita montarlo por medio de pernos u otro medio apropiado, de forma que quede instalado de un modo firme y rígido. El entrepaño deberá ser sustituido cuando su ancho sea menor de 86 mm en cualquiera de sus puntos y su espesor sea menor de 23 mm. Nota 1.- Es preferible el empleo de un entrepaño de acero resistente al desgaste de sección rectangular y montado independientemente de la tapa. No obstante, se puede usar una sección angular montada adecuadamente en la parte interior de la tapa, teniendo en cuenta la dirección de rotación para la que la carga sea recogida por la cara exterior del ángulo. La máquina será accionada y contrabalanceada en forma tal, que debe mantener la velocidad periférica básicamente uniforme. Si se utiliza un perfil angular como entrepaño, el sentido de rotación debe ser tal que la carga se recoja sobre la superficie exterior del perfil. La pérdida de velocidad y el deslizamiento del mecanismo de transmisión son causa frecuente de que los resultados del ensayo no coincidan con los obtenidos en otra máquina de desgaste de Los Ángeles con velocidad periférica constante. La base de la máquina deberá estar apoyada sobre un piso de concreto o de bloques de roca, convenientemente nivelado.
Carga abrasiva La carga abrasiva consistirá en esferas de acero, de un diámetro aproximado de 46.8 mm (1 27/32”) y una masa comprendida entre 390 g y 445 g. La carga abrasiva dependerá de la granulometría de ensayo, A, B, C o D, según se indica en la Sección 4.1, de acuerdo con la Tabla 1.
Tabla 1. Carga abrasiva
4. MUESTRA. La muestra consistirá en agregado limpio por lavado y secado en horno a una temperatura constante comprendida entre 105 y 110 °C, separada por fracciones de cada tamaño y recombinadas con una de las granulometrías indicadas en la tabla 2. La granulometría o granulometrías elegidas serán representativas del agregado tal y como se va a utilizar en la obra. La muestra antes de ensayada deberá ser pesada con aproximación de 1 g. Se elige en la Tabla 2 la gradación más parecida al agregado que se va a usar en la obra. Se separa la muestra en las fracciones indicadas en la tabla, de acuerdo con la granulometría elegida se toma la cantidad de cada una de ellas, indicada en la Tabla 1 hasta obtener el requerimiento para el tamaño de la muestra total. Se registra la masa de la muestra total, aproximada a 1 g. Las muestras de las diferentes fracciones se unen para formar la muestra de ensayo.
Tabla 2. Granulometrías de la muestra de agregado para ensayo
Cuando se triture la muestra en el laboratorio, se hará constar esto en el informe, debido a la influencia que tiene la forma de las partículas en el resultado del ensayo.
5. PROCEDIMIENTO. Ejecución del ensayo. La muestra y la carga abrasiva correspondiente, se colocan en la máquina de Los Ángeles, y se hace girar el cilindro a una velocidad comprendida entre 30 y 33 rpm; el número total de vueltas deberá ser 500. La máquina deberá girar de manera uniforme para mantener una velocidad periférica prácticamente constante. Una vez cumplido el número de vueltas prescrito, se descarga el material del cilindro y se procede con una separación preliminar de la muestra ensayada, en el tamiz # 12. La fracción fina que pasa, se tamiza a continuación empleando el tamiz de 1.70 mm (No. 12). El material más grueso que el tamiz de 1.70 mm (No. 12) se lava, se seca en el horno, a una temperatura comprendida entre 105 a 110 °C, hasta peso constante, y se pesa con precisión de 1 g. Cuando el agregado esté libre de costras o de polvo, puede eliminarse la exigencia del lavarlo antes y después del ensayo. La eliminación del lavado posterior, rara vez reducirá la pérdida medida, en más del 0.2% del peso de la muestra original. 6. DATOS.-
Datos Peso total de la muestra = 5000,1 g % de Desgaste = 38 %
tamiz 1/2" 3/8" Σ
7. CÁLCULOS.La fórmula dada es: % 𝑑𝑒𝑠𝑔𝑎𝑠𝑡𝑒 =
𝑊0 − 𝑊𝑓 ∗ 100 𝑊0
Donde: W0 = masa de la muestra seca antes del ensayo Wf = masa de la muestra seca después del ensayo, previo lavado sobre tamiz
de 1.70 mm (No.12). Despejando el 𝑊𝑓 se tiene 𝑊𝑓 %𝑑 =1− 100 𝑊0 𝑊𝑓 = (1 −
𝑊𝑓 = (1 −
%𝑑 ) ∗ 𝑊0 100
38 ) ∗ 5000,1 100
𝑊𝑓 = 3100.062 𝑔
Para un peso final de 3100.062 g se tiene un % de desgaste de 38 %
W retenido 2500,2 2500,8 5000,1
8. CONCLUSIONES. Según él % de desgaste que es de 38 % se puede observar en la tabla siguiente que tipo de material es y que propiedades pose.
Dela tabla tenemos tres alternativas que son granito, arenisca, esquisto, para diferenciar nuestro material se debe realizar un ensayo para determinar su densidad específica. Según los resultados obtenidos en el laboratorio se puede concluir que contamos con un agregado de alta resistencia al desgaste. Por lo tanto que dicho agregado es apto para el diseño de la mezcla de concreto, ya que nos podría garantizar buenos resultados al ser utilizado debido a la dureza que presenta al ser sometido a fricciones junto con las esferas. También se puede tener en cuenta que las propiedades de los agregados dependen principalmente de las características de la roca madre de donde proviene. El porcentaje de desgaste de 38% sirve para la fabricación de losas, pisos y estructuras donde se emplee el concreto.
9. RECOMENDACIONES. realizar la prueba en un lugar cerrado, con ventilación indirecta, limpio y libre de corrientes de aire que puedan provocar la contaminación de la muestra de prueba con otras partículas. Verificar que la muestra este perfectamente seca al momento de efectuar la toma de datos. Que todo el equipo este limpio y funcional, especial mente los tamices donde las aberturas estén uniformes y no estén dañados ni rotos. Que la máquina de Los Ángeles este perfectamente limpia y libre de residuos de material en su interior, que el mecanismo de control de revoluciones trabaje correctamente y que la placa radial cumpla con las dimensiones adecuadas. Verificar que las esferas cumplan con las dimensiones y masa indicadas en la tabla 2. Verificar que la balanza este limpia en todas sus partes, bien calibrada y colocada en una superficie horizontal, sin vibraciones que afecten la toma de datos. 10. BIBLIOGRAFÍA. APOYO DIDÁCTICO PARA LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE EN LA ASIGNATURA DE “TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN” UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN ASTM C 131 – 01 AASHTO T 96 – 02 UNE EN 1097 – 2: 1998
