ensayos de arenas paraoncretos y pavimentos

Ensayos de arenas para concretos y pavimentos

ENSAYOS DE ARENAS PARA CONCRETOS Y PAVIMENTOS

MORGAN JULIAN LUNA

EBERT ESTEWART GOMEZ

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIAINGENIERIA CIVIL

MEDELLIN2015


INTRODUCCION

En la preparación de moldes en la industria de la fundición se requieren materiales que desarrollen propiedades de cohesión, plasticidad y resistencia para reproducir el modelo de la pieza; deben ser refractarios, permeables para la evacuación de gases que se producen al vaciar el molde y ser disgregables para que faciliten el desprendimiento de la arena de la superficie de la pieza, estos materiales son las arenas sintéticas.Las arenas silíceas naturales, se clasifican de acuerdo con su contenido de arcilla: arenas arcillosas naturales grasas, cuyo contenido de arcilla es superior al 18%; arenas arcillosas naturales magras, cuyo contenido de arcilla es del 5% al 8%; arenas silíceas cuyo contenido de arcilla es inferior al 5%.El origen común de las arenas de fundición, es el granito compuesto de feldespato, cuarzo y mica, el feldespato es un compuesto doble de aluminio y potasio, el silicato de aluminio al hidratarse, se convierte en arcilla, esto ha dado origen a los depósitos de arenas naturales.Las arenas sintéticas son aquellas que se procesan por medios mecánicos para eliminar el material impalpable (muy fino) y clasificarlas de acuerdo al tamaño de grano, el uso de estas arenas se ha incrementado debido a las ventajas que presentan con respecto a las arenas naturales, tiene mayor uniformidad, están exentas de material impalpable, el aglutinante se adiciona en cantidades previamente comprobadas, tienen mayor permeabilidad y alta refractariedad debido a su análisis químico que es 95% de sílice (Si02) y menos del 5% de impurezas

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INDICE

Página

1.Características Generales……………………………………………………………….. .22. Granulometría………………………………………………………………….. ………....22.1 analisis granulométrico…………………………………………………………………..23. Sustancias Perjudiciales………………….……………………………………... …….. .43.1 cantidad de sustancias…………………………………………………………………..43.2 tabla ……………………………………………………………………………………….43.3 impuresas inorgánicas…………………………………………………………………...54.resistencia a disgregación y a los sulfatos….…………….. ……….…………..……...55. método de muestreo y ensayos ……………..………………………………….…….....66. ensayos de arenas para pavimentos…………………………………………………….8

6.1.Objetivo……………………………………………………………………………………………...86.2 Equipo……………………………………………………………………………………..8

6.3Materiales…………………………………………………………………………………………....9. 7.Procedimiento…………………………………………………………………………………………9. 7.1 zonas ……………………………………………………………………………………………..…9 7.2 limpieza ……………………………………………………………………………………………...9 7.3 colocacion de dispositivos …………………………………………………………………………9 7.4llenar recipientes ………………………………………………………………………………….…9 7.5 vetir arenas …………………………………………………………………………………………10 8. cálculos ………………………………………………………………………………………………10 9. informe ………………………………………………………………………………………………..10

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AGREGADO FINO

1. Características Generales

El agregado fino puede ser arena natural, arena manufacturada, o una combinación de ambas.

2. Granulometría

2.1 Análisis Granulométrico—El agregado fino, excepto como se establece en debe ser graduado dentro de los siguientes límites:

Tamiz Porcentaje que Pasa

(Esp. ASTM E11) ArenaNatural

Arenamanufacturada

9.5 mm (3/8”) ............................ 100 ..................................... 1004.75 mm (N°4) ........................95 a 100 ............................... 95 a 1002.36 mm (N°8) ........................80 a 100 .............................. 80 a 951.18 mm (N°16) ......................50 a 85 ................................ 45 a 95

600 µm N°30) ....................... 25 a 60 ..................................25 a 75300 µm (N°50)......................... 5 a 30……………………......10 a 35150 µm (N°100)……………… 0 a 10……………………….. 8 a 20

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Los concretos con granulometrías de agregado fino cerca de los mínimos de

porcentaje que pasa 300µm (No50) y 150µm (No100) a veces tienen dificultades con la trabajabilidad, bombeo o exudación excesiva. La adición de aire incorporado, cemento adicional, o de una adición mineral aprobada para proveer los finos deficientes, son métodos utilizados para mitigar dichas dificultades.

El agregado fino no debe tener más de 45% de porcentaje que pase cualquier tamiz y retenido en el tamiz próximo siguiente de los mostrados en 6.1, y su módulo de finura no debe ser menor que 2.3 ni mayor que 3.1.

El agregado fino que no cumpla estos requisitos de granulometría, puede cumplir con los requisitos de esta sección siempre que el proveedor pueda demostrar al comprador o especificador que el concreto de la clase especificada, hecho con el agregado fino en consideración, tendrá propiedades relevantes (ver Nota 4) al menos iguales a las de aquellos concretos hechos con los mismos ingredientes, con la excepción que el agregado fino de referencia debe ser seleccionado de una fuente que tenga un registro de desempeño aceptable en construcciones de concreto similares.

Se deberá considerar que el agregado fino que se conforma a los requisitos de granulometría de una especificación, preparada por otra organización tal como una agencia de trasporte estatal, que es de uso general en el área, tiene un registro de servicio satisfactorio con respecto a aquellas propiedades del concreto afectadas por la granulometría.

Las propiedades relevantes son aquellas propiedades del concreto que son importantes para el uso particular que está siendo considerado. El documento ST 169D de la ASTM provee una discusión de las propiedades importantes del concreto.

Para cargamentos continuos de agregado fino desde una fuente dada, el módulo de finura no debe variar más de 0.20 respecto al módulo de finura de base. El módulo de finura de base debe ser el valor que es típico de la fuente. El comprador o especificador tiene la autoridad para aprobar un cambio en el módulo de finura de base.

El módulo de finura de base debe ser determinado a partir de ensayos previos, o si no existen ensayos previos, a partir del promedio de los valores de módulo de finura para las primeras diez muestras del envío (o todas las muestras precedentes si son menos de diez). La dosificación de una mezcla de concreto puede depender del módulo de finura base del agregado fino que será utilizado. Por lo tanto, cuando parezca que el módulo de finura de base es considerablemente diferente del valor utilizado en la mezcla de concreto, puede ser necesario un ajuste adecuado en la mezcla.

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3 Sustancias Perjudiciales

3.1 La cantidad de sustancias perjudiciales en agregado fino no debe exceder los límites indicados en la Tabla 1

3.2 TABLA 1-Límites para sustancias perjudiciales en agregado fino para concreto.

Porcentaje en más de la muestra total, máx

Ítem ArenaNatural

Arena(manufacturada)

Terrones de arcilla y partículasFriables de arcilla 3,0 3,0

Material más fino que el tamiz75um (N°200)-Concreto sujeto a abrasión 3,0

A5,0

B

-Cualquier otro concreto 5,0 A

7,0 B

Material de baja densidad

(densidad relativa menorde 2,0)

C C

Estos límites podrán elevarse a 5 y 7 % respectivamente, siempre que el valor de azul

de metileno (AASHTO TP 57) sea igual o inferior a 6 mg de azul por cada g de finos. (75 µm [No. 200]).

Estos límites pueden elevarse a 8 y 15 % respectivamente, siempre que el valor

de azul de metileno (AASHTO TP 57) sea igual o inferior a 6 mg de azul por cada g de finos. (< 75µm [No. 200]) y la estructura no esté sometida a abrasión severa.

el material de baja densidad en forma de pómez y otros materiales piroclásticos es abundante en los agregados de origen volcánico. Para estos casos, el límite máximo aceptable debe establecerse por acuerdo entre comprador y proveedor, con base en la experiencia local. Cuando el material de baja densidad sea carbón, lignito, mica, horsteno u otro material liviano no piroclástico, el límite máximo permitido ser es 0,5 donde la apariencia del concreto es importante y de 1,0 para cualquier otro concreto.

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3.3 Impurezas Orgánicas:

El agregado fino debe estar libre de cantidades perjudiciales de impurezas orgánicas. Excepto como aquí se especifica, los agregados sujetos al

ensayo de impurezas orgánicas y que producen un color más oscuro que el estándar deben ser rechazados.

El agregado fino que no pase la prueba indicada, puede ser usado, siempre que la coloración producida sea debida principalmente a la presencia de pequeñas cantidades de carbón, lignito o partículas similare

El agregado fino que no pase dicha prueba, podrá ser usado siempre que, cuando se ensaye para determinar el efecto de las impurezas orgánicas en la resistencia del mortero, la resistencia relativa a los 7 días, calculada de acuerdo con el método de ensayo ASTM C87, no sea menor de 95%, de la resistencia de referencia.

El agregado fino para uso en el concreto que estará sujeto a humedecimiento, exposición prolongada en atmósfera húmeda, o contacto con suelos húmedos no debe contener ningún material que sea perjudicialmente reactivo con los álcalis en el cemento, en cantidad tal que cause una expansión excesiva del mortero o del concreto, excepto que si tales materiales se presentan en cantidades perjudiciales, el agregado fino puede ser usado con un cemento que tenga menos de 0.60% de álcalis calculados como equivalente de óxido de sodio (Na2O + 0,655K2O) o con la adición de un material que haya demostrado prevenir expansión perjudicial debida a la reacción álcali-agregado.

4. Resistencia a disgregación a los sulfatos

Excepto lo previsto en 8.2 y 8.3, el agregado fino sujeto a cinco ciclos de ensayo de resistencia a disgregación a los sulfatos, debe tener una pérdida promedio ponderada no mayor de 10% cuando se utiliza sulfato de sodio ó de15% cuando se utiliza sulfato de magnesio.

Se debe considerar que el agregado fino que no logra cumplir con los requisitos de 8.1 cumple los requisitos de esta sección siempre que el proveedor demuestre al comprador o especificador que un concreto de propiedades comparables, hecho de agregado similar de la misma fuente, ha servido satisfactoriamente al ser expuesto a una intemperización similar a la que se encontrará.

Se debe considerar que el agregado fino que no tiene un registro de servicio demostrable y no logra cumplir con los requisitos de 8.1 cumple con los requisitos de esta sección, siempre que el proveedor demuestre al comprador o especificador que da resultados satisfactorios en concreto sujeto al ensayo de congelamiento y deshielo (ver método de ensayo ASTM C666).

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5. MÉTODOS DE MUESTREO Y ENSAYOS

Muestrear y ensayar los agregados de acuerdo con los siguientes métodos, excepto que se indique de otra forma en esta especificación. Hacer los ensayos requeridos sobre especímenes de ensayo que cumplan con los requisitos de los métodos de ensayo designados. Se puede utilizar el mismo espécimen de ensayo para análisis de tamizado y para la determinación del material más fino que el tamiz 75-µm (N°200).La utilización de tamaños separados por un análisis de tamizado es aceptable para ensayos de resistencia a disgregación a los sulfatos o de abrasión, sin embargo, se requiere la preparación adicional del espécimen de ensayo (ver Nota 10). Para otros procedimientos de ensayo y para la evaluación de la reactividad alcalina potencial, cuando sean requeridos, utilizar especímenes de ensayo independientes.

El material utilizado para la disgregación a los sulfatos, requiere ser tamizado nuevamente para permitir la preparación adecuada del espécimen de ensayo especificado en el método de ensayo C88.

Muestreo—Práctica ASTM D75 y Práctica ASTM D3665Granulometría y modulo de finura—Método de ensayo ASTM C136.Cantidad de material más fino que el tamiz 75-µm (No.200)—Método de ensayo ASTM C117 Impurezas orgánicas—Método de ensayo ASTM C40Efecto de las impurezas orgánicas sobre la resistencia—Método de ensayo ASTM C87 Resistencia a la disgregación a los sulfatos—Método de ensayoASTM C88Terrones de arcilla y partículas friables—Método de ensayo ASTM C142Material de baja densidad. El método de ensayo ASTM C123, utiliza un líquido de densidad relativa de 2.0 para remover las partículas de pómez y

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materiales piroclásticos de origen volcánico y otros materiales livianos como carbón, lignito, turba. Densidad aparente (masa unitaria) del agregado y la escoria ASTM

C29/C29MAbrasión de agregado grueso—Método de ensayo ASTM o método de ensayo ASTM C535. Agregados reactivos.Congelamiento y deshielo –Los procedimientos para realizar ensayos de congelamiento y deshielo del concreto son descritos en el método de ensayo ASTM C666.Horsteno—El método de ensayo ASTM C123, se usa para identificar en una muestra de agregado grueso, las partículas con una densidad relativa menor de 2.40, y la Guía ASTM C295 se usa para identificar cuáles de las partículas en la fracción liviana, son horsteno.

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6. ENSAYO DE ARENA PARA PAVIMENTO

TEXTURA SUPERFICIAL DE UN PAVIMENTO MEDIANTE EL METODO DEL CÍRCULO DE ARENA

I.N.V. E – 791 – 07

6.1 OBJETO

Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para la determinación de la textura superficial de un pavimento mediante el círculo de arena .

En general, el ensayo es aplicable a cualquier tipo de pavimento, tanto asfáltico como de hormigón, y consiste en extender sobre su superficie un volumen de arena fina, distribuyéndola y enrasándola posteriormente mediante un dispositivo adecuado.

A pa rtir del volumen de arena utilizado y del área cubierta por la misma sobre el pavimento, se calcula una profundidad media de los vacíos superficiales rellenos por la arena, valor que se puede utilizar como medida de la te xtura superficial del pavimento (Figura 1).

Los valores establecidos en unidades SI deben ser considerados como la norma.

Esta norma no pretende dar directrices sobre aspectos de seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad de quien la emplee, establecer las medidas de seguridad y salubridad apropiadas y determinar la aplicación de las limitaciones regulatorias antes de su empleo.

6.2 EQUIPO

Tres recipientes (Figura 2) para tres medidas diferentes del volumen de arena, constituidos por un tubo cilíndrico de latón o bronce, cerrado por uno de sus extremos, de 20 mm de diámetro interior y con las alturas necesarias para que sus volúmenes sean, respectivamente, de:

50000 ± 200 mm³25000 ± 150 mm³10000 ± 100 mm³

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Un dispositivo para extender y enrasar la arena, formado por un disco de madera con mango, con la forma y dimensiones de la Figura 3, provisto en su cara inferior de un disco de caucho duro.

Una regla metálica o de plástico de 200 mm de longitud como mínimo y graduada en milímetros.

Dos recipientes de plástico de boca ancha y tapón roscado para el transporte de la arena, de unos 2 litros de capacidad cada uno.

Un cepillo blando para pelo.

Dispositivo para proteger del viento la zona de medida, formado por varias chapas metálicas rectangulares unidas por argollas, capaces de formar una barrera circular alrededor del punto de ensayo que impida que el viento pueda arrastrar la arena. Si no se dispone de este útil, se puede recurrir a una llanta usada de camión.

6.3 MATERIALES

Arena para ensayo – Se utilizarán dos tipos de arena silícea de río, de grano redondea do, lavada y secada en estufa a una temperatura de 110º ± 5º C, y con las siguientes granulometrías:

Arena tipo 50 – 100, que pasa por el tamiz de 300µm (No.50) y queda retenida en el tamiz de 150µm (No.100).

Arena tipo 100 – 200, que pasa por el tamiz de 150µm (No.100) y queda retenida en el tamiz de 75µm (No.200).

7 PROCEDIMIENTO

7.1 Se eligen las zonas a ensayar, las cuales se marcarán convenientemente en la calzada. En cada ensayo se realizará un mínimo de cinco determinaciones, alineadas en la dirección del eje de la vía y separadas a 1 m entre sí.

7.2 El volumen y la granulometría de la arena por emplear se elegirán en función de la textura del pavimento, de tal forma que el radio del círculo resultante esté comprendido entre 5 y 18 cm y el tamaño máximo del grano no sea superior a la profundidad media obtenida.

7.3 Se limpia la superficie de ensayo en un radio de unos 25 cm con el cepillo blando para pelo.

7.4 Si se requiere, se coloca el dispositivo de protección contra el viento, citando en la sección 2.6.

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Nota 1.- En el instante del ensayo, la superficie del pavimento se debe entrar seca.

7.5 Se llena de arena en exceso el recipiente cilíndrico elegido y se golpea ligeramente tres veces la base para asegurar la compactación; seguidamente , se enrasa con la regla el exceso de arena.

7.6 Se vierte la totalidad de la arena del recipiente en el punto de ensayo en forma de superficie cónica y a continuación se la extiende con ayuda de la cara plana de caucho del dispositivo de extensión, mediante movimientos rotatorios, hasta conseguir una superficie enrasada , aproximadamente circular, en la cual la arena rellene todas las depresiones, (Figura 4). El movimiento del dispositivo

debe ser suave , sin ejercer presión, y deslizá ndolo sobre la superficie del pavimento.

Se determina, con base en 3 medidas trazadas en diferentes direcciones el diámetro promedio del círculo de arena, aproximado al milímetro.

8 CÁLCULOS

Se calcula la profundidad media penetración de la arena utilizada dentro de las asperezas superficiales del pavimento o “profundidad de textura”, H, con aproximación de 0.05 mm, mediante la expresión:

H 4 V

D² donde:

H = profundidad de textura en una medición,

mm, V = volumen de la arena utilizada,

mm³, y

D = diámetro promedio del círculo de arena, mm.

Se tomará como resultado del ensayo el valor promedio de, al menos, cinco determinaciones obtenidas como se indica en la Sección 4.1.

9 INFORME

En el informe se deberá relacionar el sitio de ensayo con el abscisado de la carretera, indicando el tipo de capa de rodadura, la "profundidad de textura" y una descripción visual de la textura del

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pavimento de acuerdo con las indicaciones

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