I. INTRODUCCION
Ensayo de Abrasión:
El ensayo de abrasión es aplicado principalmente para pavimentos y en algunos metales pero
en este caso será aplicado para el ripio. Este ensayo simula al comportamiento de una roca
en un rio es decir que el agregado al someterse a este ensayo sufre los esfuerzos de
rozamiento e impacto.
Este ensayo es aplicado para materiales que van a ser sometidos a fricción o rozamiento ya
que este ensayo nos permite saber la resistencia del agregado en este caso del ripio a la
fricción y con esto saber si el material es o no apto para ser usado el proyecto para el cual se
los requiere.
Un material que es resistente a la abrasión es más resistente a la compresión pero lo
contrario no se cumple. Un hormigón convencional no debe tener una perdida por abrasión
mayor al 50% según las normas ASTM y en carteras de hormigón la perdida por abrasión no
debe ser mayor al 5%. La maquina que nos ayuda a determinar el desgaste por abrasión en el
caso del ripio es la llamada Maquina de los Ángeles la cual tiene forma de cilindro y
contiene adentro unas esferas de metal las cuales al girar este cilindro tienden a chocar con
el agregado causando el desgaste. Para este ensayo no nos sirve el cuarteo sino que
debemos fabricar una granulometría; El cuadro siguiente nos dará una referencia de la
granulometría a usarse para el ensayo de acuerdo a los retenidos en cada tamiz:
Pasa Retiene A B C D1 1/2 1 1250 +/- 25
1 3/4 1250 +/- 25 3/4 1/2 1250 +/- 10 2500 +/- 10 1/2 3/8 1250 +/- 10 2500 +/- 10 3/8 01-abr 2500 +/- 10 1/4 No. 4 2500 +/- 10
No. 4 No. 8 5000 +/- 10
Total 5000 10 5000 10 5000 10 5000 10
Ø esfera =40-45mmTipo
Numero de esferas
Masa de las esferas (g)
A 12 5000 ± 25 B 11 4584 ± 25 C 8 3330 ± 25D 6 2500 ± 15
Para que un material se someta al ensayo de abrasión en la máquina de los ángeles debe
pasar por un proceso anterior a esto es decir se bebe antes lavar y tamizar la muestra de ripio
para escoger la granulometría adecuada de acuerdo al cuadro antes expuesto. Se someterá
primero a 100 revoluciones de la máquina para luego de estas sacar el material y tamizarlo
por el tamiz No 12 y volverlo a colocar en la maquina por 400 revoluciones mas. Después
de todo esto procedemos a determinar el llamado coeficiente de uniformidad μ el cual
relaciona el porcentaje perdido a las 100 revoluciones con el porcentaje perdido a las 500
revoluciones.
% Perdido 100 Rev. = * 100
% Perdido 500 Rev. = * 100
Coeficiente de uniformidad (μ) =
Si el porcentaje perdido a las 500 revoluciones es mayor al 50% el granulado no se debe
usar. La norma dice que μ no debe ser mayor a 0.2 si este es mayor quiere decir que hay
partículas pequeñas que son un riesgo para el hormigón. Este parámetro puede hacer que
seleccionemos algunos materiales.
Ensayo de colorimetría de la arena:
El ensayo de Colorimetría es un procedimiento que se sigue con el fin de establecer si un
agregado fino ó arena es útil para utilizarlo en la formación del mortero, ya que este proceso
nos permite determinar si en el agregado fino existe materia orgánica que es muy perjudicial
para un hormigón de excelente calidad, este método utiliza una solución de sosa cáustica, la
cual al mezclarse con la arena y permanecer así durante 24h nos proporciona diferentes
coloraciones para la arena, y con esto ya podemos determinar el contenido de materia
orgánica. Si el color es transparente como el agua quiere decir que la arena no contiene
materia orgánica por lo tanto esta apta para el uso. Si el color es amarillento la arena
contiene un poco de materia orgánica pero todavía es apta para el uso. Y si la arena presenta
una coloración amarillenta con tonalidad obscura esta contiene demasiada materia orgánica
en este caso se hacen ensayos con cubos de esta arena y se analiza la resistencia pero si el
color es obscuro o chocolate la arena está saturada de materia orgánica entonces se debe
lavar y repetir el ensayo y si nos sigue dando la misma coloración la arena no es apta para el
uso en hormigones.
II. OBJETIVOS
Conocer en qué consiste el ensayo de abrasión y como se aplica este ensayo en el caso del
agregado grueso, asimismo conocer que es el ensayo de colorimetría y como se lo realiza en
el agregado fino mediante una introducción retorica dada por el profesor en donde se
expliquen todos estos parámetros para que el estudiante comprenda la importancia de la
realización de este tipo de ensayos a los agregados.
Realizar el ensayo de abrasión de una masa de ripio de Guallabamba la cual se introducirá
en la máquina de los ángeles que es el instrumento que nos permite realizar este ensayo para
que el estudiante pueda resolver cualquier duda sobre el ensayo y sobre todo aprenda mas
manipulando los instrumentos de ensayo y los agregados.
Realizar el ensayo de colorimetría de la arena, en este caso la arena de Guallabamba
mediante el uso de una solución de sosa caustica al 3% para determinar el color que la
materia orgánica deja en esta solución y saber si la arena que tomamos de muestra es o no
apta para usarse en hormigones y en caso de que esta nos arroje resultados medios que se
puede hacer para mejorarlos.
Determinar el procedimientos seguir tanto para el ensayo de abrasión en le agregado grueso
y para el ensayo de colorimetría en el agregado fino.
Para el ensayo de abrasión determinar los porcentajes perdidos a las 100 revoluciones, a las
500 revoluciones y con esto datos calcular el modulo de finura.
Analizar el color de la arena sometida a la solución de la sosa caustica y por medio de este
color decir si esta es apta o no para el uso.
III. PROCEDIMIENTO
a) Ensayo de abrasión del ripio:
1. Tomamos en una carretilla una muestra de ripio en este caso del ripio de Pifo y lo
levamos hasta donde está la tamizadora mecánica: Colocamos el ripio en la tamizadora
mecánica y lo tamizamos por el lapso de un minuto.
2. Luego recogemos en recipientes de metal grandes los retenidos de cada tamiz siempre y
cuando se haya retenido una cantidad considerable. Este procedimiento nos servirá para
determinar la granulometría a usarse en el ensayo y que en nuestro caso fue la A.
3. De lo que se retuvo en el último tamiz de la tamizadora mecánica lo tamizamos por el
tamiz de 3/8” y pesamos 1 muestra de 2500g por cada retenido en cada tamiz de la
tamizadora mecánica. Luego colocamos las muestras pesadas en la máquina de los
ángeles en donde de acuerdo a la granulometría escogida introduciremos el numero de
esferas.
4. Dejamos que la máquina de los ángeles de 100 revoluciones, luego de esto sacamos el
material de la maquina y lo tamizamos por el tamiz No 12, el retenido en este tamiz lo
pesamos. Este peso lo registramos en el formulario destinado para dicho fin.
5. Luego de pesar el retenido lo volvemos a introducir en la máquina de los ángeles pero
esta vez para que complete las 500 revoluciones es decir le vamos a hacer que gire 400
revoluciones. Cuando ya se han completado las 500 revoluciones retiramos con cuidado
el material de la maquina procurando que todo caiga en la bandeja.
6. Volveremos a tamizar lo que sale de la maquina por el tamiz No 12 y volvemos a pesar
el retenido, este dato no lo anotamos en el formulario. Lavamos bien el ripio retenido en
el tamiz No 12 tratando de que las partículas no se vayan en el agua y lo metemos en el
horno durante 24 h. Luego pesamos y por medio de los cálculos determinamos el
coeficiente de uniformidad que nos dice si el material esta o no en condiciones de usarse
en hormigones.
b) Ensayo de colorimetría de la arena:
1. Tomamos una muestra de arena que en este caso también será de Guallabamba y con la
ayuda de algún otro instrumento la colocamos en el recipiente de vidrio hasta la primera
marca es decir la de 130 c.c.
2. Luego tomamos la solución de sosa caustica al 3% y llenamos el recipiente hasta la segunda
marca de aforo es decir hasta los 200 c.c.
3. Agitamos bien con el fin de eliminar los vacios que existen en la arena y cuando ya hayamos
terminado de agitar verificamos el nivel de la sosa caustica. Si falta procedemos a completar
hasta que llegue a la segunda marca.
4. Dejamos en reposo a la arena con la sosa cautica por 24h y luego regresamos para ver qué
color ha adquirido la solución de sosa caustica debido a la arena. El color que esta tome
dependerá del contenido de materia orgánica que contenga la arena. Dependiendo del color
podremos concluir si la arena es o no apta para usarse en hormigones.
IV. EQUIPO Y MATERIAL
Materias primas para el ensayo:
1. Una muestra de ripio de Pifo
2. Una muestra de arena de Pifo
Instrumentos necesarios para en ensayo:
a) Arena
1. Solución de sosa caustica al 3%
2. Un envase de vidrio con capacidad de 500cm3.
b) Ripio:
1. Bandejas metálicas grande
2. Tamizadora mecánica (tamices: 1”, 3/4”, 1/2").
3. Máquina de los ángeles
4. Tamiz No 1/2
5. Tamiz de 3/8”
6. Carga abrasiva para la clasificación A (12 esferas de acero macizo).
7. Balanza grande (A 0.1g)
8. Horno eléctrico 105ºC ( A = 5ºC)
Equipo del estudiante:
1. Mascarilla
2. Guantes
3. Botas
4. Casco
5. Mandil
V. TABLA DE DATOS Y DIAGRAMAS
Universidad Central del Ecuador
Departamento de Ensayo de Materiales y Modelos
Resultados de ensayos de Abrasión en agregado grueso
ASTM C 131
Informe No: 05
Fecha: 2010-19-10
Subgrupo:1 dia Martes
Origen: Pifo
1 Masa inicial……………………………………………………………..5000…………g
2 Retenido en el tamiz Nº 12 después de 100 rev……………………476,20…………g
3 Pérdida después de 100 rev…………………………………………..237,50………..g
4 Pérdida después de 100 rev. %........................................................4,75.…………%
5 Retenido en el tamiz Nº 12 después de 500 rev……………………3793,75..……..g
6 Pérdida después de 500 rev………………………………………….1206,20……….g
7 Pérdida después de 500 rev. %.........................................................24,12..………%
8 Coeficiente de uniformidad………………………………………………0,197……..
Observando el resultado obtenido por este grupo para el material de Rio Blanco podemos
comentar que no es tan apto para usarse en la construcción de hormigones pues tiene un
coeficiente de uniformidad mayor a 0.197 es decir este ripio es demasiado heterogéneo y no
nos permitirá tener un hormigón de calidad que nosotros deseamos.
Agregado Fino:
El color de la muestra de arena del Rio Blanco ensayada por este grupo fue de color amarillo
intenso es por eso que se concluye que es un arena extremadamente mala que puede
contener margas. Es decir esta arena contiene demasiada materia orgánica y no se la puede
usar en hormigones a menos que se la trate adecuadamente.
VI. MUESTRA DE ENSAYOS
a) Ensayo de Colorimetría de la arena:
Fig.1.-Muestra de arena Fig.2.-Colocación de la arena en el recipiente
Fig.3 y Fig.4.- Solución de sosa caustica mezclada con arena la misma que reposara durante 24h.
b) Ensayo de abrasión del ripio:
Fig.5.-Tamizadora Mecánica Fig.6.-Muestras recogidas de la tamizador
mecánica
Fig.7.- Máquina de los Ángeles Fig.8.- Juego de esferas
Fig.9.-Material des pues del ensayo en la máquina Fig.10.-Tamizado del material
Fig.11.-Material finalmente obtenido 500 Rev. Fig.12.-Material en el Horno.
VII. CONCLUSIONES
El ensayo de abrasión generalmente se usa en los metales y en pavimentos pero en también
se lo usa para conocer la resistencia a la abrasión del ripio. En este ensayo el ripio es
sometido a la acción de la máquina de los ángeles la mima que simula la acción de los ríos
con los agregados es decir el agregado en esta máquina se somete a esfuerzos de rozamiento
e impacto.
Un material que es resistente a la abrasión es resistente a la compresión pro lo contrario no
se cumple es decir un material que es resistente a la compresión puede no ser resistente a la
abrasión. En un hormigón convencional la perdida por abrasión no debe ser mayor al 50%
porque esta propiedad casi no interesa es decir queda para un segundo plano, pero en las
carreteras la perdida por abrasión no debe ser mayor al 5%.
Para realizar el ensayo de abrasión no se utiliza el método del cuarteo sino que de acuerdo a
los retenidos en una serie de tamices que establecen las normas ASTM y mediante el uso de
tablas se puede escoger una granulometría que este acorde con el material que se va a
someter al ensayo. Se puede escoger una de 4 granulometrías y de acuerdo al tipo se
granulometría se conocerá el numero de esferas a usare en la máquina de los ángeles.
En el ensayo de abrasión se somete al agregado al la acción de la máquina de los ángeles y
para las primeras 100 revoluciones se analiza el porcentaje perdido. Asimismo se analiza la
perdida a las 500 revoluciones y si eta es mayor al 50% el agregado no se debe usar.
Asimismo se calcula el coeficiente de uniformidad el cual relaciona la pérdida a las 100 y
500 revoluciones y si esta es mayor al 0.2 existe un poco de riesgo para el hormigón debido
a la presencia de partículas pequeñas.
El coeficiente de uniformidad puede hacer que nosotros seleccionemos algunos materiales
para un determinado hormigón. En el agregado fino no podemos analizar la resistencia a la
abrasión sino que debemos determinar el contenido de materia orgánica, la cual puede ser
perjudicial a la hora de hacer un hormigón porque vamos a obtener uno de baja resistencia.
El ensayo de colorimetría de la arena nos puede ayudar a conocer el contenido de materia
orgánica en la arena por medio de la utilización de una solución de sosa caustica al 3% la
cual al mezclarse con la arena y permanecer así por lo menos un día adquiere diferentes
colores que denotan la cantidad de materia orgánica que contiene la arena.
Si por ejemplo el color de la sosa caustica fuese blanca o transparente la arena no contiene
materia orgánica y se puede usar sin ningún problema en hormigones, si el color es
amarillento todavía se la puede usar sin ningún problema pero dado el caso de que el color
de la sosa cautica sea amarillenta con tonalidad negra o chocolate la arena contiene
demasiada materia orgánica y no se la puede usar a menos que se la trate adecuadamente.
Si el color es obscuro es mejor lavar el material y volver a repetir el ensayo si los resultados
son los mismos es mejor no usar para nada la arena, pero si los resultados mejoran se puede
usar la arena siempre y cuando se la lave y se la trate bien. En el país se debe hacer este
ensayo siempre.
VIII. RECOMENDACIONES
Es importante escoger la granulometría adecuada para el material al cual se lo va a someter
al ensayo de abrasión, todo esto para obtener los mejores resultados.
El ensayo de abrasión es importante realizarlo cuando el agregado va a ser usado en el
hormigón para una carretera por ejemplo ya que es aquí donde el agregado y con él el
hormigón va a estar sometido a atete tipo de esfuerzo. Para un hormigón convencional no
conviene porque la resistencia a la abrasión queda para un segundo plano.
El ensayo de colorimetría de la arena nos puede evitar graves problemas con el hormigón
pues al poder determinar de antemano el contenido de materia orgánica podemos tomar las
debidas precauciones para tratar al material y conseguir que el hormigón tenga una gran
resistencia.
Es importante que todos los estudiantes usen sus implementos de laboratorio y para este tipo
de ensayo algo que le ayude a proteger sus oídos todo esto con el fin de evitar daños al
organismo que pueden ser irreparables.
IX. BIBLIOGRAFIA
ABIGNIEW D. JASTRAEBSKI : Naturaleza y propiedades de los materiales para la Ing.
TROXEL, DAVIS, WISKOCIL : Ensaye e inspección de los materiales de Ing.
ESCUELA MEXICANA DE ARQUITECTURA , UNIVERSIDAD LA SALLE : Materiales y procedimientos de construcción, TOMO I y TOMO II
X. CALCULOS TIPICOS
1. Calculo de la perdida después de 100 rev en peso:
Masa inicial = 5000g
Retenido en el tamiz #12 después de 100 rev = 4762.5g
Perdida después de 100rev = 5000 – 4762.5 = 237.5
2. Calculo de la perdida después de 100 rev en porcentaje:
5000 100%
237.5 X = 4.75%
Perdida después de 100rev % =
Perdida después de 100rev % = 4.75%
3. Calculo de la perdida después de 500 rev en peso:
Masa inicial = 5000g
Retenido en el tamiz #12 después de 500 rev = 3793.75g
Perdida después de 500rev = 5000 – 3793.75 = 1206.2g
4. Calculo de la perdida después de 500 rev en porcentaje:
5000g 100%
1206.2g X = 4.75%
Perdida después de 500rev % =
Perdida después de 500rev % = 24.12%.
5. Calculo del coeficiente de uniformidad:
Perdida después de 100rev % = 4.75%
Perdida después de 500rev % = 24.12%.
Cu = 0.197
0.197 < 0.2 Se puede utilizar
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