DESGASTE DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES

PRESENTADO A:

RAFAEL SANCHEZ VIUCHE

ING. CIVIL

NOVENO SEMESTRE

CORPORACION UNIVERSITARIA MINUTO DE DIOS “UNIMINUTO”

LABORATORIO DE PAVIMENTOS

GIRARDOT – CUNDINAMARCA 2014

DESGASTE DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES

PRESENTADO A:

RAFAEL SANCHEZ VIUCHE

PRESENTADO POR:

CAROLINA FERIA PEDREROS

ING. CIVIL

NOVENO SEMESTRE

CORPORACION UNIVERSITARIA MINUTO DE DIOS “UNIMINUTO”

LABORATORIO DE PAVIMENTOS GIRARDOT – CUNDINAMARCA

2014

INTRODUCCIÓN

En los agregados gruesos una de las propiedades físicas en los cuales su importancia y su conocimiento son indispensables en el diseño de mezclas es la RESISTENCIA A LA ABRASIÓN O DESGASTE de los agregados.

Esta es importante porque con ella conoceremos la durabilidad y la resistencia que tendrá el concreto para la fabricación de losas, estructuras simples o

estructuras que requieran que la resistencia del concreto sea la adecuada para ellas.

El ensayo que se aplicará a continuación da a conocer del agregado grueso el

porcentaje de desgaste que este sufrirá en condiciones de roce continuo de las partículas y las esferas de acero. Esto nos indica si el agregado grueso a

utilizar es el adecuado para el diseño de mezcla y la fabricación de concreto para la fabricación de losas y pisos.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL.

Establecer el método de ensayo para determinar la resistencia al desgaste de agregados gruesos, mayores de 19 mm, mediante la máquina de los Ángeles.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

Determinar el porcentaje de desgaste que existe en el agregado grueso.

Conocer el uso y manejo de la Maquina de los Ángeles.

RESISTENCIA AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑOS

MENORES DE 37.5mm (1 /2”) POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES

I.N.V.E_218-07

OBJETO

Este método se refiere al procedimiento que se debe seguir para realizar el ensayo de desgaste de los agregados gruesos hasta de 37.5 mm (1 ½ “) por medio de la máquina de Los Ángeles.

El método se emplea para determinar la resistencia al desgaste de agregados naturales o triturados, empleando la citada maquina con una carga abrasiva.

Para evaluar la resistencia al desgaste de los agregados gruesos, de tamaños mayores a 19 mm (3/4”), por medio de la máquina de Los Ángeles, deberá

utilizarse la norma INV E – 219. Esta norma no pretende considerar todos los problemas de seguridad

asociados con su uso. Es responsabilidad de quien la emplee, el establecimiento de prácticas apropiadas de seguridad y salubridad y la aplicación de limitaciones regulatorias con anterioridad a su uso.

USO Y SIGNIFICADO

Este ensayo ha sido ampliamente usado como un indicador de la calidad relativa o la competencia de diferentes fuentes de agregados pétreos de

similares composiciones mineralógicas. Los resultados no brindan automáticamente comparaciones validas entre fuentes marcadamente

diferentes en origen, composición y estructura. Los límites de las especificaciones deben ser asignados con extrema

precaución, considerando los tipos de agregados disponibles y su comportamiento histórico en aplicaciones finales específicas.

EQUIPOS

Balanza que determina la determinación de la masa con una precisión de 0.1%. Horno que pueda, mantener una temperatura uniforme de 110 -+ 5º C (230 -+9º

F) Tamices de las aberturas indicadas en la tabla 2.

Máquina de Los Ángeles, la máquina para el ensayo del 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 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 de 1%, con

el eje. El cilindro estará provisto de una abertura de 150 -+ 3mm de ancho preferiblemente a lo largo del tambor, para introducir y retirar con facilidad la

muestra que se desea ensayar, y un entrepaño fino, 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 diseñara 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

proyectara radialmente, y hacia el centro de la sección circular del cilindro, en longitud de 89 -+ 2mm (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 en acero resistente al

desgaste de sección rectangular y montada independientemente de la tapa. No obstante, se puede usar una sección angular montada adecuadamente en la

parte inferior 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 la 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 maquina 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 del ensayo, A, B, C o D,

según se indica en la sección 4.1, de acuerdo con la tabla 1.

GRANULOMETRIA DEL

ENSAYO

NUMERO DE

ESFERAS

MASA TOTAL g

A 12 5000 – 25

B 11 4584 – 25

C 8 3330 – 20

D 6 2500 - 15

Tabla 1. Carga Abrasiva

Nota 2: esferas de acero de 46,0 mm (1 13/16”) y de 47,6 mm (1 7/8”) de

diámetro, que tengan una masa de aproximadamente 400 y 440 g cada una, respectivamente, son de fácil adquisición. También es posible conseguir y

utilizar esferas de acero de 46,8 mm (1 27/32”) de diámetro con una masa de aproximadamente 420 g. PREPARACION DE LA MUESTRA

La muestra destinada al ensayo se obtendrá empleando el procedimiento descrito en la norma INV E- 201 y se reducirá a un tamaño adecuado para el ensayo, según la norma INV E-202.

La muestra reducida se lava y se seca en horno a una temperatura constante comprendida entre 110 -+ 5º C (230 -+ 9 º F).

Se elige en la tabla 2 la graduación 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, aproximada a 1 g. las muestras de las diferentes fracciones se unen para formar la muestra de ensayo.

Pasa Tamiz Retenido en Tamiz

Masa de la muestra para ensayo (g) granulometrias

mm (Alt.) mm (Alt.) A B C D 37.5 (1 ½”) 25.0 (1”) 1250 -+ 25 … … …

25.0 (1”) 19.0 (3/4”) 1250 -+ 25 … … … 19.0 (3/4”) 12.5 (1/2”) 1250-+ 10 2500-+ 10 … …

12.5 (1/2”) 9.5 (3/8”) 1250-+ 10 2500-+ 10 … …

9.5 (3/8”) 6.3 (1/4”) … … 2500-+ 10 … 6.3 (1/4”) 4.75 Nº4 … … 2500-+ 10 …

4.75 Nº 4 2.36 Nº8 … … … 5000-+ 10 TOTALES 5000-+ 10 5000 -+ 10 5000 -+ 10 5000 -+ 10

Tabla Nº 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.

Figura 1. Máquina del ensayo de abrasión Los Ángeles. PROCEDIMIENTO

Luego de comprobar que esté limpio, 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 188 y 208 rad/minuto (30 y 33

r.p.m.)Hasta completar 500 revoluciones (Nota 3), la maquina 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, empleando un tamiz de abertura mayor al de 1.70 mm (Nº12). La

fracción fina que pasa, se tamiza a continuación empleando el tamiz de 1.70 mm (Nº 12), utilizando el procedimiento de la norma INV E- 213. El material

más grueso que la abertura del tamiz de 1.70 mm (Nº 12) se lava, se seca en el horno, a una temperatura comprendida entre 110 -+ 5º C (230 -+ 9ªF), hasta masa constante, y se determina la masa con precisión de 1 g.

Si el agregado está libre de costras o de polvo se puede eliminar la exigencia

de lavarlo antes y después del ensayo. La eliminación del lavado posterior, rara vez reducirá la perdida medida, en más del 0,2% del peso de la muestra

original. Sin embargo en caso de ensayo con fines arbitraje, el procedimiento

de lavado es perentorio. Nota 3: se puede obtener una valiosa información sobre la uniformidad de la

muestra que se está ensayando, determinando la perdida después de 100 revoluciones. Al efectuar esta determinación no se debe lavar el material

retenido en el tamiz 17 mm (Nº 12). La relación de pérdida después de 100 revoluciones a pérdida después de 500 revoluciones, no debería exceder en

más de 0.20 para materiales de dureza uniforme. Cuando se realice esta determinación, se procurara evitar toda perdida de muestra; la muestra total, incluido el polvo producido por el desgaste, se vuelve a introducir en la

maquina hasta completar las 500 revoluciones requeridas para completar el ensayo.

CALCULOS

El resultado del ensayo es la diferencia entre la masa original y la masa final de la muestra ensayada, expresada como tanto por ciento de la masa original.

El resultado del ensayo (% desgaste) recibe el nombre del coeficiente de desgaste de Los Ángeles, el cual se calcula así:

% Desgaste = P1 - P2 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 tamiz de 1.70 mm (Nº 12). INFORME

Deberá incluir lo siguiente:

Identificación del agregado (tipo, fuente, y tamaño máximo nominal).

Gradación de la tabla 2 usada en el ensayo

Desgaste del agregado, redondeado a 1%

PRECISION Y TOLERANCIAS

Precisión: para agregados con tamaño máximo nominal de 19mm (3/4”), con porcentajes de perdida entre 10 y 45%, el coeficiente de variación entre

resultados de varios laboratorios, es del 4.5%. Por lo tanto, resultados de dos ensayos bien ejecutados por el mismo operador sobre el mismo agregado

grueso, no deberán diferir, el uno del otro en más del 5.7% de su promedio.

El coeficiente de variación de operadores individuales, se encontró que es del

2.0%. Entonces, los resultados de dos ensayos bien ejecutados por el mismo operador sobre el mismo agregado grueso, no deberá diferir, el uno del otro en

más del 55.7% de su promedio.

Tolerancias: dado que no hay un material de referencia apropiado para

determinar la tolerancia para este procedimiento, no hay ninguna declaración sobre el particular.

NORMAS DE REFERENCIA

ASTM C 131 -01

AASHTO T 96 – 02

UNE EN 1097 - 2: 1998

MARCO TEORICO

Afirmado o recebo

Es un material compuesto por diversos elementos, principalmente pétreos de tamaños diversos proceden de la fragmentación natural o artificial de la roca.

(Principalmente ígneas)

Este material se usa extendiéndose sobre el firme de una carretera para igualarlo y consolidarlo, Se emplea para el diseño de caminos de bajo volumen de tránsito, principalmente vías rurales, esta capa se compacta de forma

manual o mecánica sobre la capa de sub-rasante o suelo.

DESGASTE

EL objeto es conocer la calidad del material pétreo desde el punto de vista de su desgaste, ya sea por el grado de alteración del agregado, o por la presencia de planos débiles y aristas de fácil desgaste. Esta característica esencial

cuando el agregado va a estar sujeto a desgaste por abrasión como en el caso de los pavimentos. Es la medida de dureza de los agregados y nos da una

idea de la forma en la que se comportarán los agregados, bajo los efectos de la abrasión causada por el tráfico además de la idea del grado de intemperismo que poseen los agregados.

ASTM C 131- 01

RESISTENCIA A LA ABRASIÓN DE LOS AGREGADOS PÉTREOS (MÁQUINA DE LOS ANGELES). ASTM C – 131.

La prueba de los Ángeles es una medida del desgaste que sufren los agregados, resultante de la combinación de acciones que incluyen abrasión o

desgaste, impacto y molienda en un cilindro rotatorio de acero; conteniendo en su interior un número de esferas metálicas especificadas; el número de esferas

depende de la gradación de las muestras de prueba. Mientras que el cilindro rota, un entrepaño recoge la muestra y las esferas de acero, llevándolas alrededor hasta que ellas son dejadas caer en el lado opuesto del tambor,

creando un efecto de impacto y estrujamiento. El contenido rueda luego dentro del cilindro con una acción abrasiva y moledora hasta que impacta en el

entrepaño y el ciclo se repite. Después del número establecido de vueltas el contenido es removido del cilindro y la porción de agregado es tamizada para medir el desgaste como porcentaje perdido.

USOS

La resistencia al desgaste de un agregado se usa con frecuencia como

indicador general de un agregado. Esta característica es esencial cuando el agregado se va a utilizar en concreto sujeto a desgaste como en pisos para

servicio pesado o para pavimentación. La prueba de los Ángeles ha sido

ampliamente usada como indicadora de la calidad relativa o de comparación de varias fuentes de agregado teniendo composiciones minerales similares. Los

resultados no permiten hacer comparaciones entre distintas fuentes, diferentes en origen, composición o estructura.

AASHTO T96 - ASTM C131 Resistencia a la abrasión de pequeña medida de

agregado grueso la máquina “Los Ángeles”.

UNE-EN 1097-2:1999

Ensayos para determinar las propiedades mecánicas y físicas de los áridos. Parte 2: Métodos para la determinación de la resistencia a la fragmentación.

PROCEDIMIENTO ENSAYO DE DESGASTE EN LA MAQUINA DE LOS

ANGELES REALIZADO EL DIA 25 DE AGOSTO DE 2014.

PASOS

1. Realizamos la toma de la muestra del material, el cual será sometido al

ensayo.

2. Alistamos los tamices que serán utilizados (1 ½”, 1” y ¾”).

3. Se agrega la muestra en los tamices, solo tomaremos las muestras que

queden retenidas en el tamiz de 1” y 3/4!” hasta completar el peso de 2500 g en cada una de ellas, teniendo una muestra de 5000g.

4. Se prepara la maquina calibrando las 500 vueltas y agregando la muestra que se pesó para el ensayo y las esferas.

5. Se retira la muestra después de que la maquina haya realizado el

proceso.

6. Se pasa la muestra por el tamiz Nº 10.

7. Se pesa la muestra que quedo retenida en el tamiz Nº 10.

8. Se procede a realizar el cálculo.

GRADACION A

En primera instancia el profesor facilito un material triturado (Afinado), del cual

tomamos 5000gr del material con un tamaño menor a ½” (gradación A), dividida de la siguiente forma:

GRANULOMETRIA DEL ENSAYO

NUMERO DE ESFERAS

MASA TOTAL g

A 12 5000 – 25

B 11 4584 – 25

C 8 3330 – 20

D 6 2500 - 15

Cabe anotar que el material se encontraba seco y limpio, es decir acto para realizar el ensayo. Obtenida la muestra de material con la gradación A, se

procede a colocar la muestra con la carga abrasiva, la cual consiste en esferas de acero, de un diámetro aproximado de 46.8mm y una masa comprendida

entre 390g y 445g. La carga abrasiva para nuestro caso es de 12 esferas, ya que el tamaño máximo del material es mayor que ¾” y la masa total de la muestra es 5000gr±25gr.

Ya colocada la muestra con la carga abrasiva correspondiente en la máquina

de los ángeles, se hace girar el cilindro a una velocidad comprendida entre 188 y 208 rad/minuto (30 y 33 r.p.m) hasta completas 500 revoluciones. 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 de la muestra

ensayada, empleando el tamiz de 1.70mm no.12. el material que queda retenido en el tamiz no.12 se pesa para obtener de esta forma el % desgate de la muestra de gradación A.

ANALISIS DE RESULTADOS

El porcentaje de desgaste que obtuvimos fue de 44.76 % lo cual indica que el

material es bastante duro, ya que no supera el 50% del total del material. Las cargas abrasivas que se utilizaron fueron 11 esferas de peso aproximado de 4584g y una velocidad de 500rpm. Ya que la máquina de los ángeles no

desempeña gran velocidad fue necesario durar 15 minutos para completar las 500 rpm de las especificaciones. Por medio de este ensayo se

pudo obtener y determinar qué el material era homogéneo y duro después de aplicar las cargas abrasivas. Al usarse las determinadas capas de suelo y someterse a esfuerzos las partículas cuya resistencia al desgaste

sea baja gastaran de manera significativa disminuyendo así el volumen de partículas de suelo, los componentes materiales del suelo podrán

disgregarse formando así suelos mal gradados que repercutirán, en la presentación de deformaciones sobre la carpeta asfáltica y otras capas de vía. De esta manera se analizó que el material es apto para agregados de capas

asfálticas o sub bases debido a su homogeneidad y dureza. Teniendo en cuanta las especificaciones de construcción de carreteras (INV E-228)

podemos visualizar los valores máximos de porcentaje de desgaste permitido, para las diferentes capas de suelo y para diferentes tipos de esfuerzos producto del tránsito vehicular.

CONCLUSIONES

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.