práctica n° 35 ensayo de angularidad · bituminoso. para los métodos de prueba a y b, se debe...
TRANSCRIPT
1 Ensayo de Angularidad
METODO DE ENSAYO PARA
DETERMINAR
LA ANGULARIDAD DE LOS
AGREGADOS FINOS
Norma ASTM C 1252-03
Prof.: Gioconda G. de Celis
Marzo 2011
LA
BO
RA
TO
RIO
2 Ensayo de Angularidad
Método de ensayo estándar para determinar el contenido de vacios en el
agregado fino no compactado (influenciado por la forma de la partícula, textura de
superficie y granulometría). METODO DE ANGULARIDAD DE LOS AGREGADOS FINOS.
1. ALCANCE
Este método de ensayo cubre el cálculo del contenido de vacios del agregado fino
no compactado, medido desde un nivel conocido. El contenido de vacios ofrece una
medida de la angularidad del agregado, esfericidad y la textura de superficie comparado
con otros agregados finos probados bajo las mismas condiciones.
Se plantean tres procedimientos son incluidos para la medición de esta
característica del suelo fino. Dos utilizan agregado fino con gradación definida
(granulometría estándar, método de ensayo o prueba A, o gradación original, método de
ensayo o prueba C), y el otro utiliza porciones definidas para cada tamiz (método de
ensayo o prueba B), en el numeral 4.4 se describe cada uno de estos métodos.
2. RESUMEN DEL METODO
En el párrafo a continuación se presenta un resumen general del procedimiento de
ensayo, pero que se detallará paso a paso en párrafos posteriores. Se parte de una medida
cilíndrica nominal de 100 ml con agregado fino, previamente calibrada, con la
granulometría establecida permitiendo que fluya a través de un embudo desde una altura
fija hacia el cilindro ubicado en la parte inferior a una altura estándar. El agregado fino es
golpeado y su masa es determinada pesándolo. El contenido de vacios en estado suelto
es calculado como la diferencia entre el volumen de la medida cilíndrica y el volumen
absoluto del agregado fino colectado en el cilindro. Este valor es calculado utilizando la
densidad relativa seca (gravedad específica) del agregado. Se deben realizar dos ensayos
como mínimo en cada muestra y los resultados son promediados.
3 Ensayo de Angularidad
Para una muestra ensayada bajo la prueba del método A o la prueba del método C)
el porcentaje de contenido de vacios es determinado directamente y su valor es el
promedio de los dos ensayos; mientras que para el caso de las fracciones de tamaños
individuales (Prueba del Método B) el porcentaje medio del contenido de vacios es
calculado utilizando los resultados de las pruebas de cada una de las fracciones de
tamaños individuales.
3. SIGNIFICADO Y USO
Los métodos de ensayo A y B ofrecen el porcentaje del contenido determinado
bajo condiciones estandarizadas los cuales dependen en la forma de la partícula y textura
de un agregado fino. Un aumento en el contenido de vació utilizando estos medios
muestra una angularidad mayor, menos esfericidad o textura de la superficie más áspera o
combinación de los mismos. Una disminución en los resultados del contenido de vació
esta asociado con más agregado fino, de forma esférica o de superficie lisa o
combinación de los mismos.
Es importante tomar en cuenta que el método de ensayo “C” mide el contenido de
vacios no compactado de la porción menor a 4.75mm (No 4) del material recibido. Este
valor depende de la inclinación como también de la forma de la partícula y textura; por
otro lado el contenido de vacios determinado en la muestra de gradación clasificada
(Prueba A) no es directamente comparable con el valor promedio de las tres fracciones de
tamaño individual, de la misma muestra probada ensayada de manera separada (Prueba
B). Por lo tanto, se debe utilizar uno de los dos métodos (ó C) o el otro como una medida
comparativa de forma y textura, y se debe identificar claramente en el resultado cual
método de prueba ha sido utilizado para obtención del valor. El método de prueba C, no
ofrece una medida confiable de la forma y textura si la muestra ensayada no es
representativa del material. A continuación se presentan algunas consideraciones
importantes para darle el uso y significado adecuado al método y valores derivados del
mismo:
4 Ensayo de Angularidad
3.1. La muestra clasificada estándar (Prueba de método A) es muy útil como una
prueba rápida, y puede indicar las propiedades de la forma de la partícula de un agregado
clasificado como fino. El material utilizado para practicar este procedimiento puede ser
obtenido de las fracciones retenidas en los tamices, después de llevar a cabo un análisis
granulométrico del material fino.
3.2. El ensayo por fracciones de tamaño individuales (Método de prueba B),
consumen más tiempo y requieren una muestra inicial. Sin embargo este método de
ofrece información adicional en lo que se refiere a la forma y características de la textura
de los tamaños individuales.
3.3. El valor obtenido por la prueba C, puede ser útil porque sugiere que el
material puede ser mejorado colocando material adicional de agregado fino o más
material aglutinante puede ser utilizado para llenar los espacios vacíos entre las
partículas.
3.4. La densidad relativa seca (gravedad específica) del agregado fino es utilizada
para calcular el contenido vacios no compactados. La efectividad de estos métodos y su
relación con la forma de la partícula y textura depende de la densidad relativa (gravedad
específica) de las varias fracciones de tamaño sí ésta es igual o casi igual. El contenido de
vacios no compactados es en realidad una función del volumen de cada fracción de
tamaño considerado. Si el tipo de roca o minerales, o su porosidad en cualquiera de las
fracciones de tamaño varían en forma muy marcada, podría ser necesario determinar la
gravedad específica de las fracciones de tamaño utilizados en el ensayo.
4. METODO DE ENSAYO
En los párrafos siguientes se dará una descripción detallada del equipo,
preparación demuestras y procedimiento de cada uno de las pruebas de ensayo
consideradas para determinar el contenido de vacios no compactados o angularidad de un
material fino.
5 Ensayo de Angularidad
4.1. APARATO
Tubo Cilíndrico de Cobre
Medida cilíndrica recta de aproximadamente 100 ml de capacidad con un
diámetro interno de aproximadamente 39 mm y una altura interna de aproximadamente
89 mm construido de tubería de agua de cobre estirada, que cumplan con las
especificaciones B 88, Tipo M o B88M. La parte inferior del cilindro deberá ser de metal, al
menos de 6 mm de grueso, deberá estar firmemente acoplado al tubo cilíndrico y deberá
ofrecer medios para alinear los ejes del cilindro con el embudo, Ver figura Nº 1.
Figura Nº 1. Tubo cilíndrico de metal (cobre)
Placa Base metálica
La placa base de metal está conformada por dos discos concéntricos de radios
38mm y 60mm, y alturas 3.5mm y 6.5mm respectivamente. Esta placa base servirá para
sujetar y mantener estable el tubo cilíndrico de cobre.
Figura Nº 2. Placa Base de metal
6 Ensayo de Angularidad
Esta placa deberá ser de metal con un mínimo 6mm de espesor tal como se
muestra en la figura Nº 2, la cual estará fijada al cilindro de cobre con resina epóxica, en
su parte inferior la placa tendrá un orificio taladrado utilizado para mantener centrado el
cilindro de cobre en posición con los ejes del embudo.
Embudo
Se puede observar en la figura 3 el embudo de cobre, se destacan las dimensiones
del cono truncado donde la inclinación lateral es de 61.5º de la arista con respecto a la
abertura inferior de 12.7 ± 0.6mm de diámetro, la norma específica una inclinación de
60±4º. El diámetro de la sección inferior es de 12.7mm, la sección superior del cono es de
54mm y altura entre ambas secciones de 38mm, ver figura Nº 3.
Figura Nº 3. Embudo de cobre
Aro Acrílico
El aro, de material acrílico forma un conjunto con el soporte del embudo, tiene
como función sostener o amarrar el tubo cilíndrico de vidrio en el momento de la
realización del ensayo, tiene radio interno de 60mm y diámetro externo de 70mm con una
altura de 10mm, ver figura Nº 4.
Figura Nº 4 Aro Acrílico
7 Ensayo de Angularidad
Soporte del Embudo
El soporte del embudo está formado por cuatro barras de aluminio, dos láminas
acrílicas y un aro acrílico. El soporte debe ser capaz de mantener el embudo firmemente
en posición con los ejes de éste para que sea colineal (dentro de un ángulo de 4º y un
desplazamiento de 2mm) con los ejes de la medida cilíndrica. La abertura del embudo en
la parte inferior deberá estar a una distancia de 115 ± 2mm por encima de la parte
superior del cilindro como se muestra en las figura 7 y 8, según la norma ASTM C1252-53.
Figura Nº 6. Aparato de Soporte
Figura Nº 7. Aparato para medir angularidad de los agregados finos.
8 Ensayo de Angularidad
Placa de vidrio
Una placa de vidrio cuadrada de aproximadamente de 60 por 60mm con un
mínimo de 4mm de espesor es utilizado para calibrar la medida cilíndrica.
Bandeja
Una bandeja plástica o de metal de suficiente tamaño para mantener el soporte
del embudo y para prevenir la pérdida de material. El propósito de la bandeja es para
atrapar y retener partículas de agregado fino que rebose la medida durante el proceso de
enrace de la muestra.
Espátula de metal
Espátula de metal con una cuchilla de aproximadamente 100mm de longitud, y al
menos 20mm de ancho, con bordes rectos. El extremo deberá ser cortado en ángulos
rectos con referencia a los bordes. El borde recto de la cuchilla de la espátula es utilizado
para marcar el agregado fino.
Balanza o peso
Preciso y legible hasta 6 ± 1g dentro del alcance de uso, capaz de pesar la medida
cilíndrica y sus contenidos.
4.2. MUESTREO
La muestra de material para este ensayo se debe obtener de acuerdo con las
especificaciones ASTM D 75 y C 702, o desde la muestra del análisis de tamizado utilizado
por el método de ensayo C 136, o el agregado extraído desde un espécimen de concreto
bituminoso. Para los métodos de prueba A y B, se debe proceder lavando la muestra sobre
un cernidor o tamiz de 150µm (Nº 100) o 75µm (Nº 200) de acuerdo con el método de
ensayo C 117, y luego secar y cernir dentro las fracciones de tamaño separables de
acuerdo con los procedimientos del método de prueba C 136.
9 Ensayo de Angularidad
Mantener las necesarias fracciones de tamaños obtenidas de uno o más análisis
granulométricos en condiciones secas y en recipientes separados para cada tamaño.
Para el método C, secar una parte de la muestra recibida de acuerdo con los
procedimientos de secado descrito en la prueba del Método ASTM C 136.
4.3. CALIBRACION DE LA MEDIDA CILINDRICA
Para comenzar, se debe aplicar una capa liviana de grasa en el borde superior de la
medida cilíndrica vacía, pesar la medida, grasa y placa de vidrio. Llenar el medidor con
agua fresca hervida des-ionizada a una temperatura de 18º a 24 º C, registrar la
temperatura del agua. Colocar la placa de vidrio sobre la medida, estando seguro que
ninguna burbuja de agua quede atrapada. Secar las superficies exteriores del medidor y
determine la masa combinada de la medida, placa de vidrio, grasa, y agua por medio del
peso. Siguiendo el peso final remover la grasa y determinar la masa de la medida vacía,
seca y limpia para pruebas subsiguientes, como indica la figura Nº 8
Figura Nº 8. Procedimiento de calibración del cilindro de cobre.
10 Ensayo de Angularidad
Calculo del volumen de la medida:
D
MV
*1000=
Donde:
V = volumen del cilindro, ml.
M= Masa neta de agua, gr.
D= densidad de agua Kg/m3
Determinar el volumen más cercano a 0.1mL
Nota 1: Si el volumen de la medida es mayor que 100,0 ml, se debe ajustar el borde
superior del cilindro hasta que el volumen sea exactamente 100,0 ml para realizar cálculos
subsiguientes.
4.4. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA DE ENSAYO
Método A, Muestra de graduación o granulometría estándar: Este método usa una
muestra de gradación especificada de agregado finos que es obtenido de la combinación
de fracciones ensayada individualmente que pasa entre los tamices N º 8 y N º 100, según
se muestra en la Tabla Nº 1, La tolerancia en cada una de estas cantidades es ±0.2g.
Tabla Nº 1. Fracciones Individuales Norma ASTM C 1252 – 03
Tamiz Pasante
Tamiz Retenido Peso (gr.)
Nº 8 Nº 16 44
Nº 16 Nº 30 57
Nº 30 Nº 50 72
Nº 50 Nº 100 17
11 Ensayo de Angularidad
Método B, Fracciones de tamaños individuales: en este procedimiento de se ensaya cada
tamaño de partícula de forma individual, usando tres fracciones de tamaños individuales:
tamices Nº 16, 30 y 50 y la angularidad es definida como el valor medio de los valores
individuales, ver Tabla Nº 2. No se debe mezclar estas muestras, cada tamaño debe ser
probado separadamente. La tolerancia en cada una de estas cantidades es ±0.1g.
Tabla Nº 2. Fracciones Individuales, Para el método B, Norma ASTM C 1252 – 03
Método C, Gradación de la muestra natural u original: Se ensaya la muestra con la
granulometría original del material, entre los tamices Nº 16 a Nº 100; es decir,
combinando cada fracción en la misma proporción en que serán mezclados en obra.
5. DENSIDAD RELATIVA (gravedad específica)
Determinar la densidad relativa seca ó gravedad especifica del agregado de Tamayo
menor 4,75mm (Nº 4) de acuerdo con la prueba del método ASTM C 128. Utilizar este
valor en cálculos subsiguientes a menos que algunas fracciones de tamaños difieran por
más de 0,05 de la densidad relativa (gravedad especifica) típica de la muestra completa,
en cuyo caso la densidad relativa (gravedad especifica) de la fracción (o fracciones) deben
ser determinadas. Si las diferencias de la densidad excede 0.05, se debe determinar la
densidad relativa (gravedad específica) de los tamaños individuales 2.36mm (Nº 8) a
150µm (Nº 100), para emplear el método B.
Tamiz Pasante
Tamiz Retenido Peso (gr.)
Nº 8 Nº 16 190
Nº 16 Nº 30 190
Nº 30 Nº 50 190
Nº 50 Nº 100 190
12 Ensayo de Angularidad
6. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
A continuación se presenta el procedimiento de ensayo:
6.1 Mezclar el material a ensayar con la espátula hasta mostrarse de forma
homogénea. Posicionar el recipiente y la sección del embudo en el soporte y centro de la
medida cilíndrica.
Utilizar un dedo para bloquear la abertura de la sección inferior del embudo.
Colocar la muestra de la prueba dentro del embudo. Nivelar el material en el embudo con
la espátula. Quitar el dedo y permitir que la muestra caiga libremente dentro del
contenedor cilíndrico.
6.2. Después que se vacía el embudo, limpiar el exceso de material fino sobre el
molde cilíndrico con un movimiento sencillo de la espátula con la parte ancha de la
cuchilla en posición vertical, utilizando la parte recta del borde en contacto leve con la
parte superior del cilindro.
Hasta que esta operación sea completada, tener cuidado para evitar vibración o
cualquier perturbación que pudiera causar compactación de la muestra de agregado fino
en el recipiente metálico, cepillar el material adherido en la parte exterior del cilindro y
determinar el peso del cilindro más muestra, con precisión de 0.1gr.
Retener todas las partículas de material fino para una segunda y tercera prueba.
Ver figura Nº 9
Nota 2: Después del enrasado del material dentro del recipiente, la medida
cilíndrica puede ser golpeada ligeramente para compactar la muestra y hacer más fácil el
traslado hasta la balanza sin derramar nada de la muestra.
13 Ensayo de Angularidad
Figura Nº 9. Proceso de ejecución del ensayo de Angularidad.
6.3. Recombinar la muestra de la bandeja de retención y contenedor cilíndrico y
repetir el procedimiento. Promediar los resultados de dos o tres pruebas.
6.4 Registrar el peso del recipiente vacío.
7. CALCULO DE LA ANGULARIDAD DEL AGREGADO FINO (Vacíos no compactados)
La angularidad del material fino se determina haciendo uso de la ecuación que se
indica a continuación:
( )100*
/%
V
GsbWVa agre−
=
Donde:
V= Volumen del cilindro (ml).
W= Peso neto del agregado (gr.).
14 Ensayo de Angularidad
Gsb= Densidad relativa seca Bulk (gravedad específica) del agregado fino (gr/ml).
%a= Vacíos sin compactar en el material en % (ANGULARIDAD).
7.1. Para la muestra clasificada estándar (método A), calcular el promedio de los
vacíos no compactados para las dos o tres determinaciones y reportar el resultado como
am.
7.2. Para las fracciones de tamaño individuales (método B), realizar el ensayo de
angularidad para las tres muestras por separadas a1, a2 y a3. La angularidad o vacíos no
compactados será el promedio (am) de las medidas antes realizadas.
7.3. Para la muestra ensayado en condición original (método C), calcular el
promedio de los vacíos no compactados para las dos o tres determinaciones y reporte el
resultado como am.
8. REPORTE
8.1. Para la prueba ó método A: Vacíos no compactados (am), % hasta lo mas
cercano a 1/10 de un porcentaje (0.1 %) y el valor de la densidad relativa (gravedad
específica) utilizado en los cálculos.
8.2. Para la prueba o método B: Reportar los porcentajes de vacíos con precisión
de 1/10 porciento (0.1%) para las fracciones de tamaño (granulometría) de manera
individual, promediar los vacíos no compactados. Igualmente reportar el(los) valor(es) de
la Densidad Relativa (gravedad específica) utilizados en los cálculos, determinado sobre la
muestra clasificada o a las fracciones individuales.
8.3. Para la prueba o método C: Reportar los Vacíos no compactados (am), con
precisión de 1/10 de un porciento (0.1%). El valor Densidad Relativa (gravedad específica)
utilizado en el cálculo.
15 Ensayo de Angularidad
AN
EX
O 1
16 Ensayo de Angularidad
ANGULARIDAD DE LOS AGREGADOS FINOS VACIOS NO COMPACTADOS ASTM C 1252-03
Nombre del Proyecto:
Procedencia de la Muestra:
Método de ensayo practicado:
A: B: C:
Fecha del ensayo:
Muestra Ensayo
Nº Wcilindro
(gr) Wcil+mat
(gr) Vcilindro (ml) Wmaterial (gr)
Gsb (gr/ml)
a (%)
am (%)
Observaciones:
ENSAYADO POR: REVISADO POR: FECHA :