26/05/2015

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LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD

Agregados Pétreos

Rodrigo Uribe OlivaresJefe Área de Asfalto

Laboratorio Nacional de Vialidad

27/Mayo 2015

Referencias

• Capítulo 8.200: Agregados Pétreos.

Volumen Nº 8 Manual de Carreteras.

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Agregados Pétreos

Partículas duras (tamaño y forma estable)

Rol fundamental en la fabricación de mezclas asfálticas, conforman más del 90 % de la mezcla.

Su análisis adquiere gran importancia para obtener una mezcla de calidad.

Para utilizarse de modo confiable: - No debe degradarse

- No debe segregarse

- No debe contaminarse

Fuentes de Extracción :• Yacimientos (no sometido a tratamiento ):

– Canteras (formaciones rocosas, tronaduras)– Ríos (redondeados, arrastre del agua)– Excavaciones (estudios geológicos)– Pozos secos (fuera de cauce, ej aluvial)

• Producción : sometido a cualquier tratamiento (trituración, lavado o clasificación) .

• Obra (testigos, calicata).

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Cauces de ríos

Pozo Seco Cantera

Extracción en Yacimientos:

Extracción en Yacimientos:

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Extracción en Producción:

Planta de Áridos

Acopio de Áridos

Extracción en Obra:

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a) Muestreo (8.202.1 extraer y preparar muestras)

b) Cuarteo (8.202.2)

c) Granulometría (8.202.3 y 8.202.4)

d) Cubicidad de partículas (8.202.6)

e) Índice de Laja (8.202.7)

f) Peso Específico– Densidad aparente (8.202.19)– Densidad real (8.202.20 y 8.202.21)– Densidad neta y absorción de agua (8.202.20 y 8.202.21)

Controles y ensayes a agregados utilizados en mezclas asfálticas

a).- 8.202.1 Muestreo (LNV 64)

Extraer y preparar una muestra representativa del material.

Se determina las características del material

De no hacerlo correctamente, los ensayos entregados no serán confiables

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Identificar la muestra.

Identificar zona (Bosquejo).

Identificación de pozo, calicata o capa.

Volumen representado y Volumen a ensayar.

Ensayos previstos (Tomar el doble de material que se requiere).

Se debe:

El procedimiento de muestreo dependerá del lugar de donde seextraigan las muestras:

1.-) Extracción en yacimientos (Pozos)•Inspección ocular.•Presentar un croquis dimensionado del yacimiento.•Tipo de yacimiento

Con frente descubierto: Fajas verticales, identificarSin frente descubierto: Estratos, muestra simpleMaterial suelto (Ej: superficie de río)

Frecuencia de muestreo:Frente Descubierto: Generalmente cada 30m.

Sin frente descubierto: Cada 5.000m2

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2.-) Extracción en producción 8.202.1

• Cintas transportadoras.• Silos, tolvas o depósitos• Acopios (Recomendado)• Frecuencia: Se debe definir en obra. Se puede recomendar

cada 1000 m3 por cada material producido (referencia manualde procedimientos).

3.-) Extracción en Obra

•En camiones tolva•En acopios (NCh 164)

•Extraer porciones de áridos desde la mayor profundidadposible sin que se incluya material de superficie, ni de losprimeros y últimos 30cm de altura de acopio (En general,cercano a la cima, a media altura y cercano a la base).•Las porciones deben mezclarse, para obtener una muestrarepresentativa (No si se quiere conocer la homogeneidad delacopio).

•Frecuencia: Se debe definir en obra (Generalmente cada1000m3 , Manual de procedimientos)

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Muestreo de suministro de áridos en acopio

b).- 8.202.2 Cuarteo de muestras • Obtener tamaño requerido para cada ensaye.• Tamaño de muestra el doble del requerido.• Cuarteo manual y mecánico

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Reducción de muestras

El procedimiento puede ser realizado en forma manual o mecánica:

Manual:•Homogeneizar (pala, en estado húmedo, con el fin de evitar perdida de finos)•Formar pila en forma de cono•Aplanar (evitar mayor segregación)•Dividir en cuatro partes•Extraer dos cuartos opuestos y repetir hasta obtener cantidad requerida paraensayes (dependiendo del ensaye, es la cantidad de m3 a utilizar).

c).- 8.202.3 Granulometría (LNV – 65)

• Definición:“Distribución porcentual en masa de los

distintos tamaños de las partículas que constituyen un pétreo.”

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• Comparar áridos entre sí.• Conocer la variación de un mismo árido.• Conocer si el árido cumple con una banda

determinada que asegure buena calidad.

Objetivos de la Granulometría:

Representación de la distribución de los tamaños queposee el árido

Procedimiento:Se hace pasar el agregado seco por una serie de tamices normalizadosTamices ordenados de arriba hacia abajo, de mayor a menor aberturaSe registran los pesos retenidosExpresar los pesos como porcentajes del peso total de la muestraPresentar la granulometría como el porcentaje acumulado que pasa cadatamizFinalmente graficar la distribución mediante un sistema de coordenadas,con abscisa a escala logarítmica (Eje X) que indica las aberturas nominales yordenadas (Eje Y) que indican porcentajes que pasan o que quedan retenidos

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Consideraciones al realizar el ensaye:Mantener la limpieza del lugar de trabajo y equipos antes y después del ensaye

Realizar ensaye en lugar cerrado evitando la pérdida de finos

El porcentaje parcial retenido en cada tamiz se calcula referido a la masa inicial.

Trabajar con muestras representativasy de tamaño adecuado.

Usar la serie de tamices del ensayo o especificación.

Mantener limpieza y calidad de los tamices

Usar balanzas adecuadas, sensibilidad y capacidad suficientes.

Eliminar material bajo # 200, lavando el material sobre el tamiz. Recordar considerarloen el cálculo.

Definiciones Previas:

• Masa constante:

“Cuando dos pesadas sucesivas, separadas por una hora de secado

(110±5°C), difieren en un porcentaje igual o menor al 0,1% de la menor masa

determinada”

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Definiciones:

• Tamaño Máximo Absoluto (TMA): Pasa el100% de la masa del material pétreo.

• Tamaño máximo Nominal (TMN): Tamizinmediatamente inferior cuando pasa el 90% omás de la masa de material pétreo.

NOTA: Cuando pasa menos del 90% TMA=TMN

• Retenido Parcial: porcentaje en masacorrespondiente a la fracción directamenteretenida en un determinado tamiz.

• Acumulado que pasa: porcentaje enmasa de todas las partículas de menortamaño que la abertura de un determinadotamiz.

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Tamizado

• Obtener una muestra homogénea.• Secar a masa constante.• Pesar la muestra y registrar como masa total.• Lavar la muestra y secarla hasta masa

constante. Pesar y registrar su masa.• Preparar los tamices dispuestos según su

abertura de mayor a menor:

Tamices Intermedios

Tamices más finos

Recipiente de Residuo

Agregados colocados enTamices Intermedios

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Tamices

• Grueso:ASTM mm– 1´´ 25– ¾´´ 20– ½´´ 12.5– 3/8´´ 10– N°4 5– N°8 2.5

• Fino:ASTM mm– N°16 1.25– N°30 0.63– N°50 0.315– N°100 0.16– N°200 0.08

Tamaño de la muestra (Grueso)Tabla 8.202.3C V Nº8 MC

Tamaño máximo Absoluto (mm)

Masa mínima de la muestra (Kg)

806350402520

12.510

3225201610854

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• Tamizado inicial y tamizado final (Manual oMecánico).

• Determinar masa retenida en cada tamiz,yregistrar con la aproximación que seamayor entre 1g y 0,1% de la pesada.

• Determinar % Retenido parcial,%Acumulado que pasa.

“Para que el ensaye sea válido, la suma de las fracciones retenidas en todos los tamices

no debe diferir de la masa inicial en más de un 3% para los finos y de 0,5% para los

gruesos.”

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Representación gráfica:

Abcisas: Logaritmo tamiz.Ordenada: %Retenido o %Pasa.

Log Tamiz

% Pasa

• Eliminar siempre el material bajo # 200,lavando el material sobre el tamiz. Recordarconsiderarlo en el cálculo.

• Registrar los datos.

IMPORTANTEIMPORTANTE

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• Mantener la limpieza del lugar de trabajo y equipos antes y después del ensaye.

• Utilizar una muestra de tamaño adecuado.• Usar una balanza y tamices del ensayo o

especificación (Calibrados).• Limpieza y calidad de los tamices

IMPORTANTEIMPORTANTE

Ejemplo

d).- 8.202.6 Cubicidad de partículas: (LNV - 3)

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DEFINICIONES

• Chancados: Dos o más caras fracturadas,con una arista viva al menos.

Tipos de Áridos:

•A mayor cantidad de chancado, mayor trabazón Mayor estabilidad

DEFINICIONES

• Rodados: Partícula no chancada.

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DEFINICIONES

• Lajas: Partícula pétrea en que la razón entrela dimensión máxima y mínima, referida aun prisma rectangular circunscrito, esmayor que cinco.

Partículas lajeadas:

ab

5ab

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Cubicidad de Partículas :

• Tomar una muestra representativa dematerial retenido hasta 5 mm (tamiz N°4),de acuerdo a tabla 8.202.6.A del MC VOL 8.

• Para cada muestra separar las partículaschancadas y rodadas (Visualmente).

Cubicidad de Partículas :

• Fracción chancada: determinar con un piede metro las partículas lajeadas (Di) yregistrar la masa chancada(Bi).

• De la fracción rodada determinar con unpie de metro las lajas (Ei) y registrar la masarodada (Ci).

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Partículas Chancadas:

(%)100*5

555 A

DBCh

D : Masa de Laja Chancada de la fracción i

Ai : Masa total de la fracción iBi: Masa chancada de la fracción i

Partículas Rodadas:

(%)100*5

555 A

ECR

Ei : Masa de Laja Rodada de la fracción i.

Ai : Masa total de la fracción iCi: Masa Rodada de la fracción i

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Partículas Lajeadas:

(%)100*5

555 A

EDL

Ei : Masa de Laja Rodada de la fracción i.

Ai : Masa total de la fracción iDi: Masa de Laja Chancada de la fracción i

e).- 8.202.7 Índice de lajas:

• Se utiliza principalmente en DTS.

• “ Porcentaje en peso de partículas que tienen un espesor (Dimensión mínima) inferior a 0,6 veces la dimensión media de la fracción de agregado considerada”

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8.202.7 Índice de lajas:

• Fracciones a considerar:40-25mm 1 ½``- 1``25-20 mm 1``- ¾``20-12,5 mm ¾``-½``12,5-10 mm ½`` - 3/8``10-6,3 mm 3/8´´ - ¼´´6,3-5 mm ¼´´ - Nº4

8.202.7 Índice de lajas:

• Obtener Por Cuarteo al menos 100 partículas de cada fracción.

• Abertura del pie de metro:

6,02

xTTA lisii

Tsi: Abertura tamiz superior de la fracción (mm)Tli : Abertura tamiz inferior de la fracción (mm)

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8.202.7 Índice de lajas:

• Se hace pasar cada una de las partículas por la abertura del pie de metro.

• Registrar masa de las partículas que pasan abertura del pie de metro (MPi).

• Indice de laja de la fracción i:

100xMMIL

Ti

Pii

8.202.7 Índice de lajas:

• Índice de lajas del agregado pétreo:

i

ii

RxRIL

IL

ILi: Índice de lajas de la fracción iRi: Porcentaje parcial retenido de la fracción i(%)aproximado al entero.

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“Cuando hay una cantidad insignificante de material (Menos del 5%) en cualquier fracción, se puede omitir dicha determinación sin que el resultado

cambie apreciablemente.”

Ejemplo

8.202.7 Índice de lajas:

Una vez obtenido el índice de lajas se calcula el Tamaño Medio del Agregado (Para DTS).

Luego se calcula la Dimensión Mínima Promedio:

H = TM / ( 1,09 + ( 0,00118 * IL))

8.202.7 Índice de lajas:

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f).- PESO ESPECÍFICO

• 8.202.19 Densidad aparente suelta ( Das)• 8.202.20 y 8.202.21 Densidad Real Seca• 8.202.20 y 8.202.21 Densidad Neta• 8.202.20 y 8.202.21 Absorción

Definiciones:

• Pétreo Grueso : Material retenido en el tamiz de 2,5 mm.

• Huecos: espacios vacíos entre las partículas del pétreo (Accesibles-Inaccesibles).

• Densidad (ρ): Masa (m) volumen (v) , a una temperatura especificada.

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Definiciones:• Densidad real seca (ρRS): Solo se considera

la masa del pétreo seco.

• Densidad Neta (ρ N): Considera el volumen macizo de las partículas más el volumen de los poros inaccesibles.

• Absorción de agua (α): Masa de aguanecesaria para llevar un pétreo de estado secoa estado saturado superficialmente seco.

8.202.19 Densidad aparente suelta (Das) LNV-67

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8.202.19 Densidad aparente suelta (Das) LNV-67

• Vaciar el pétreo en una medida de capacidad volumétrica conocida a 5 cm.

• Determinar la masa del pétreo suelto que llena la medida.

• Dividir masa por volumen.• Promedio de dos ensayes a muestras

gemelas.

8.202.19 Densidad aparente Compactada

• Vaciar el pétreo en una medida de capacidad volumétrica conocida, 25 golpes de pisón en tres capas.

• Determinar la masa del pétreo compactado que llena la medida.

• Dividir masa por volumen.• Promedio de dos ensayes a muestras gemelas.

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8.202.20 Densidad Real, Neta Y Absorción de Aguapara Pétreos Gruesos (LNV 68)

• Obtener una muestra de acuerdo a 8.202.1.• Cortar en malla 2,5 mm (Nº 8)• Lavar la muestra• Secar hasta masa constante• Enfriar al aire por 24 horas ± 4• Saturar la muestra por 24 horas ± 4

• Preparar el secado hasta saturado superficialmente seco: Msss

• Realizar pesada sumergida ( 20ºC): Msum

• Secar hasta masa constante

• Pesada al aire ambiente del pétreo seco: Ms

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Cálculos:

• Densidad real seca:

3/1000* mKgMsummsss

msRS

Cálculos:

• Densidad Neta:

3/1000* mKgMsumms

msN

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Cálculos:

• Absorción de agua:

%100*ms

msmsss

8.202.21 Densidad Real, Neta Y Absorción de Aguapara Pétreos Finos (LNV 69)

Nota: Si la muestra presenta un % retenido en tamiz2,5mm mayor a 15%, se debe ensayar la fracciónretenida de acuerdo a 8.202.20. Posteriormenteponderar la fracción fina y la fracción gruesa deacuerdo a la granulometría.

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8.202.21 Densidad Real, Neta Y Absorción de Aguapara Pétreos Finos (LNV 69)

• Eliminar material retenido en tamiz de 2.5mm (Nº8).• Obtener una muestra de 50 a 500g (Dejar

contramuestra).• Secar la muestra en horno a 110±5 °C.• Saturar la muestra en agua a temperatura ambiente

por un período de 24±4 hrs.• Secado uniforme hasta que el pétreo alcance la

condición suelta.

8.202.21 Densidad Real, Neta Y Absorción de Aguapara Pétreos Finos (LNV 69)

• Ensaye cono (25 golpes de pisón).

• Se toman 300 g del pétreo en condición saturadosuperficialmente seco. (Msss)

• Colocar la muestra en un matraz. Agregar agua(20ºC), sin llenar.

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8.202.21 Densidad Real, Neta Y Absorción de Aguapara Pétreos Finos (LNV 69)

• Eliminar las burbujas de aire (bomba de vacio).

8.202.21 Densidad Real, Neta Y Absorción de Aguapara Pétreos Finos (LNV 69)

• Llenar con agua hasta la marca de calibración . Mediry registrar la masa total del matraz más la muestra deensaye y el agua (Mm).

• Registrar la masa de la muestra en condición seca(ms).

• Medir y registrar la masa del matraz mas agua (Ma).

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Cálculos:

• Densidad real seca ( ρRS)

3/1000* mKgMmmsssMa

msRS

Cálculos:

• Densidad Neta (ρN)

3/1000* mKgMmmsMa

msN

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Cálculos:

• Absorción de agua:

100*ms

msmsss

• EJEMPLO: Se tiene una mezcla de cuatro materiales. La Densidad Real Seca Ponderada se calcula como sigue:

Material 1

Material 2

Material 3

Material 4

DRS Pond.

DRS (Kg/m3) 2542 2598 2532 2526

Ponderación 22% 24% 38% 16% 100%

2549

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FIN

Ejemplo 1: Masa Inicial: 9840 grMasa Lavada: 9832 gr

Tamiz Peso retenido

(gr)

% Retenido parcial

% Retenido

acumulado

% Que pasa

1 ½" 0 Calcular:1°)Comprobar que la granulometría se realizó correctamente.2°)% Retenido parcial3°)% Retenido acumulado4°)% Que pasa

1" 694.2¾ " 5818½" 2464.8

3/8 " 342#4 272#8 200

FONDO 39(TOTAL)

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Comprobación:

• Como es menor que 0.5% se acepta la granulometría.

%02.0100*9832

98309832

Tamiz Peso retenido

(gr)

% Retenido

% Retenido

acumulado

% Que pasa

1 ½" 0 01" 694.2 7.05 7.05¾ " 5818 59.13½" 2464.8 25.05

3/8 " 342 3.48#4 272 2.76#8 200 2.03

FONDO 39 0.4(TOTAL) 9830 100

Ejemplo 1: Masa Inicial: 9840 grMasa Lavada: 9832 gr

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Tamiz Peso retenido

(gr)

% Retenido parcial

% Retenido

acumulado

% Que pasa

1 ½" 0 0 0 1001" 694.2 7.05 7.05 93 ¾ " 5818 59.13 66.18 34½" 2464.8 25.05 91.23 9

3/8 " 342 3.48 94.71 5#4 272 2.76 97.47 3#8 200 2.03 99.50 1

FONDO 39 0.4 100 0(TOTAL) 9830 100

Ejemplo 1: Masa Inicial: 9840 grMasa Lavada: 9832 gr

Ejemplo 2: Masa inicial= 505 grMasa Lavada= 500 gr

TAMIZ PESO RETENIDO

(grs)

% RETENIDO

% QUE PASA

# 8 0# 16 3# 30 11.5# 50 72.4

# 100 187# 200 166.5

FONDO 49Total 489.40

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Comprobación:

%12.2100*500

40.489500

• Como es menor que 3% se acepta la granulometría.

TAMIZ PESO RETENIDO

(grs)

% RETENIDO

% QUE PASA

# 8 0 0 100# 16 3 0.59 99 # 30 11.5 2.28 97# 50 72.4 14.34 83

# 100 187 37.03 46# 200 166.5 32.97 13

FONDO 49 9.7 0Total 489.40 100

Ejemplo 2: Masa inicial= 505 grMasa Lavada= 500 gr

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MEZCLAS DE AGREGADOSEjemplo 3:

Gravilla 3/4´´

Gravilla 1/2´´

Polvo de roca

Mezcla Banda IV-12

Tamiz 24% 52% 24% % Mín. Máx.1 1/2´´ 100 100 100 100 100

1´´ 100 100 100 100 1003/4´´ 100 100 100 100 1001/2´´ 40 100 100 80 1003/8´´ 18 93 95 70 90N°4 10 69 61 50 70N° 8 5 52 42 35 50N° 30 2 27 22 18 29N° 50 0 20 17 13 23

N° 100 0 13 12 8 18N° 200 1 5 4 4 10

MEZCLAS DE AGREGADOSEjemplo 3:

Gravilla 3/4´´

Gravilla 1/2´´

Polvo de roca

Mezcla Banda IV-12

Tamiz 24% 52% 24% % Mín. Máx.1 1/2´´ 100 100 100 100 100 100

1´´ 100 100 100 100 100 1003/4´´ 100 100 100 100 100 1001/2´´ 40 100 100 86 80 1003/8´´ 18 93 95 75 70 90N°4 10 69 61 53 50 70N° 8 5 52 42 38 35 50N° 30 2 27 22 20 18 29N° 50 0 20 17 14 13 23

N° 100 0 13 12 10 8 18N° 200 1 5 4 4 4 10

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8.202.7 Ejemplo: Índice de lajas:

0359

133897 100

% Que pasa

FONDO#8 (2.5)#4 (5)

3/8 “ (10)½“ (12.5)¾ “ (20)1“ (25)

1 ½“ (40)

Tamiz % Ret Parcial

3244

25593

100

Índice de lajas:

“Cuando hay una cantidad insignificante de material (Menos del 5%) en cualquier fracción, se puede omitir dicha determinación sin que el resultado

cambie apreciablemente.”

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8.202.7 Ejemplo Índice de lajas:

26.9

14.2

%

Índice de

Lajas

20 - 12,5

25 - 20

mm

Fracción

9,75

13,50

mm

Anchocalibre

345

1150

g

Retenido en

Calibre

127

190

g

Pasa porcalibre

472

1340

g

Total

25

59

%

Ret parcial

IL = (14.2x59 + 26.9 x25)/84 = 18 %