LABORATORIO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS JORGE AMARÍS DIANA DURÁN HOLMES DE LA ROSA JAIDER SILVA HUGO SILVA RIBÓN Presentado al docente: ING. MIC. ALLEX EDUARDO ÁLVAREZ L. En la asignatura: DISEÑO DE PAVIMENTOS Y LABORATORIO UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL SANTA MARTA
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
LABORATORIO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
JORGE AMARÍS
DIANA DURÁN
HOLMES DE LA ROSA
JAIDER SILVA
HUGO SILVA RIBÓN
Presentado al docente:
ING. MIC. ALLEX EDUARDO ÁLVAREZ L.
En la asignatura:
DISEÑO DE PAVIMENTOS Y LABORATORIO
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
SANTA MARTA
2004.
INTRODUCCIÓN
La caracterización física y mecánica de los agregados que conformarán
la estructura de pavimento es un aspecto fundamental si se quiere
conocer en algún grado el comportamiento funcional y estructural del
proyecto a ejecutar.
Los materiales granulares transmiten cargas por fricción, esta
propiedad depende de la forma del agregado, de su textura superficial,
de la granulometría del agregado a utilizar y de otros factores que de
una u otra forma modifican la efectividad del entrabamiento de las
partículas reflejándose en pérdida o aumento de fricción.
Para tener mayor control e información sobre el diseño se hace
necesario la evaluación de la calidad del agregado, para esto se recurre
a normas técnicas o ensayos que permitan caracterizar el material. De
estos ensayos se obtienen parámetros muy importantes que dan un
estimativo ya sea cualitativo o cuantitativo de qué tan bueno o malo es
un material para utilizarlo en una estructura de pavimento.
Entre los ensayos que se aplican a estos materiales se encuentran los
ensayos de sanidad, porcentaje de caras fracturadas, índices de
aplanamiento y alargamiento. La realización de los ensayos
mencionados proporcionarán valores que se compararán con
especificaciones de diseño (valores que deben tener estos parámetros
para poder ser usados como material constitutivo de capas) y se
conocerá si el material es adecuado o no para un fin determinado.
ÍNDICE DE APLANAMIENTO Y DE ALARGAMIENTO DE LOS
AGREGADOS PARA CARRETERA INV E-230
1. OBJETIVOS
Describir el procedimiento a seguir para la determinación de los
índices de aplanamiento y de alargamiento, de los agregados que se
van a emplear en la construcción de carreteras.
Determinar los índices de aplanamiento y de alargamiento de la
muestra de agregado proporcionada.
2. EQUIPOS Y MATERIALES
Calibradores metálicos, uno de ranuras (calibrador de espesores) y
otro de barras (calibrador de longitudes).
Calibrador de
aplanamiento
Juego de Tamices.
Balanza, con una sensibilidad de 0.1 % en peso de la muestra que se
ensaya.
Equipo misceláneo: cuarteador de agregados, bandejas metálicas y
plásticas, espátula, cuchara.
Agregados.
Calibrador de alargamiento
3. PROCEDIMIENTO
3.1. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA.
Del material recibido en el laboratorio se separa por cuarteo una
muestra representativa, con cantidad suficiente para la realización
del ensayo.
Luego de separada la muestra para el ensayo se procede a
determinar su análisis granulométrico, de acuerdo con la norma INV
E-213, usando los tamices indicados en la Tabla 1. El porcentaje del
peso retenido entre cada dos tamices sucesivos de la serie se
denomina Ri, siendo i el tamiz de abertura menor.
A continuación, previo cuarteo, se separan por tamizado las distintas
fracciones de la muestra, tal como se indica en la Tabla 1. Las
fracciones del agregado cuyo porcentaje sea inferior al 5% de la
muestra no se ensayan.
De cada fracción del agregado cuyo porcentaje en la muestra esté
comprendido entre el 5% y el 15% se tomará un mínimo de 100
partículas, determinando su peso Pi en la balanza con aproximación
del 0.1%.
De cada fracción del agregado cuyo porcentaje en la muestra sea
superior al 15% se tomará un mínimo de 200 partículas,
determinando su peso Pi en la balanza con aproximación del 0.1%.
Tabla 1. Dimensiones de los calibradores para espesor y longitud.
TamicesDimensiones del calibrador
(mm)
Pasa Retiene Aplanamien
to
(Abertura
de la
ranura)
Alargamiento
(Separación
de las barras)mm in mm in
63 2 ½” 50 2” 33.9 -
50 2” 37.51 ½
”26.3 78.8
37.51 ½
”25 1” 18.8 56.3
25 1” 19 ¾” 13.2 39.6
19 ¾” 12.5 ½” 9.5 28.4
12.5 ½” 9.5 3/8” 6.6 19.8
9.5 3/8” 6.3 ¼” 4.7 14.2
El material utilizado (Agrecón) presenta la siguiente granulometría:
FracciónPeso Retenido
(g)% Retenido
%
Retenido
acumulad
o
% Pasa
1 ½”- ¾” 1284.8 40.0 40.0 60.0
¾” – ½” 1311.2 41.0 81.0 19.0
½” – 3/8” 610.2 19.0 100.0 0
3.2. ENSAYO
Para separar el material de forma aplanada de cada una de las
fracciones de ensayo, preparadas como se indicó anteriormente, se
hace pasar cada partícula en el calibrador de aplanamiento por la
ranura cuya abertura corresponda a la fracción que se ensaya, de
acuerdo con la Tabla 1.
La cantidad total de partículas de cada fracción que pasa por la
ranura correspondiente, se pesa (Pli) con aproximación del 0.1% del
peso total de la muestra en ensayo.
Para separar el material con forma alargada de cada una de las
fracciones de ensayo, preparadas como se indicó anteriormente, se
hace pasar cada partícula en el calibrador de alargamiento por la
separación entre barras correspondiente a la fracción que se ensaya,
de acuerdo con la Tabla 1.
La cantidad total de partículas de cada fracción retenida entre las dos
barras correspondientes, se pesa (Pai) con aproximación del 0.1% del
peso total de la muestra de ensayo.
4. MARCO TEÓRICO
4.1. ÍNDICE DE ALARGAMIENTO.
Se define como índice de alargamiento de una fracción de agregado, el
porcentaje en peso de las partículas que la forman cuya dimensión
máxima (longitud) es superior a 9/5 de la dimensión media de la
fracción.
4.2. ÍNDICE DE APLANAMIENTO.
Se define como índice de aplanamiento de una fracción de agregado, el
porcentaje en peso de las partículas que la forman cuya dimensión
mínima (espesor) es inferior a 3/5 de la dimensión media de la fracción.
Los índices de aplanamiento y alargamiento sirven como estimativo en
cierto modo de la calidad de un agregado. Las partículas planas y
alargadas son problemáticas debido a su poca durabilidad y a que
dificultan la labor de compactación por su entrabamiento pobre.
5. TABULACIÓN DE DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS
Peso total de la muestra para análisis granulométrico = 3619.9 g.
Se tomaron 200 partículas de cada fracción por ser el % Retenido
superior al 15%.
Peso del recipiente = 38.2 g.
Se tabulan los datos originales de cada fracción.
Fracción Peso (Pi), g
Retenido en ¾” 3109
Retenido en ½” 1169
Retenido en 3/8” 463
Fracción
Peso Partículas que pasan por
el calibrador aplanamiento
(Pli), g
Peso Partículas
retenidas en el
calibrador de
alargamiento (Pai), g
Retenido en ¾” 525.8 114.5
Retenido en ½” 297.2 298.2
Retenido en 3/8” 130.8 119.2
Se calculan los índices de aplanamiento y alargamiento de cada fracción
como sigue:
Índice de aplanamiento.
Así para la fracción retenida en ¾”:
Índice de alargamiento.
Así para la fracción retenida en ¾”:
Los demás valores se calcularon con ayuda de una hoja de cálculo de
Microsoft Excel y se tabulan a continuación:
Fracción Peso (Pi), g Pli (g) Pai (g) Ili (%) Iai (%) %R
Retenido en ¾” 3109 525.8 114.5 17 4 40
Retenido en ½” 1169 297.2 298.2 25 26 41
Retenido en 3/8” 463 130.8 119.2 28 26 19
100
Cálculo de los índices de aplanamiento y alargamiento globales.
Índice de aplanamiento global.
Índice de alargamiento global.
Iaplanamiento global (%) Ialargamiento global (%)
23 17
6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
El ensayo de índice de aplanamiento y de alargamiento es de fácil
ejecución en laboratorio y arroja estimativos importantes para clasificar
a un determinado agregado como material adecuado o no para
conformar capas granulares.
Los valores obtenidos de los índices de alargamiento y de aplanamiento
globales y para cada fracción de agregado muestran valores admisibles
para la utilización del material como base granular según
especificaciones.
Los datos arrojados tienen un cierto margen de error debido a la
utilización de una balanza con poca precisión.
En general se podría decir que las partículas alargadas o aplanadas se
encuentran en proporción “pequeña” en el agregado y por tanto éste no
presentaría problemas en la compactación. Se podría pensar además,
que el fracturamiento de las partículas aplanadas y alargadas, con su
consecuente aumento de partículas finas no afectaría enormemente las
propiedades y comportamiento del conjunto de agregados.
PORCENTAJE DE CARAS
FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS INV E-227
1. OBJETIVOS
Inspeccionar manualmente las partículas con caras fracturadas.
Determinar el porcentaje en peso, del material que presenta una o
más caras fracturadas de las muestras de agregados pétreos.
2. EQUIPOS Y MATERIALES
Balanza de 5000 g de capacidad y aproximación de 1 g.
Tamices, de 37.5, 25.4, 19.0, 12.5 y 9.5 mm (1½”, 1”, 3/4”, 1/2" y 3/8”).
Cuarteados, para la obtención de muestras representativas. (Debe
realizarse manualmente en el LIIC).
Espátula, para separar los agregados.
3. PROCEDIMIENTO
3.1. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA.
La muestra para ensayo deberá ser representativa de la
granulometría promedio del agregado, y se obtendrá mediante un
cuidadoso cuarteo del total de la muestra recibida. Hágase el análisis
granulométrico de la muestra cuarteada.
Sepárese por tamizado la fracción de la muestra comprendida entre
los tamaños 37.5 mm y 9.5 mm (1½” y 3/8”). Descártese el resto.
El peso total de la muestra dependerá del tamaño del agregado así:
Tamaño del agregado Peso (g)37.5 a 25.4 mm (1½” a 1”) 200025.4 a 19.0 mm (1” a 3/4”) 150019.0 a 12.5 mm (3/4” a 1/2") 120012.5 a 9.5 mm (1/2" a 3/8”) 300
3.2. ENSAYO.
Espárzase la muestra en un área suficientemente grande, para
inspeccionar cada partícula. Si es necesario lávese el agregado sucio.
Esto facilitará la inspección y detección de las partículas fracturadas.
Sepárense con el borde de la espátula, las partículas que tengan una
o más caras fracturadas. Si una partícula de agregado redondeada
presenta una fractura muy pequeña, no se clasificará como “partícula
fracturada”. Una partícula se considerará como fracturada cuando un
25% o más del área de la superficie aparece fracturada. Las fracturas
deben ser únicamente las recientes, aquellas que no han sido
producidas por la naturaleza, sino por procedimientos mecánicos.
Pésense las partículas fracturadas y anótese este valor.
4. MARCO TEÓRICO
CARAS FRACTURADAS.
Se dice que una partícula está fracturada cuando presenta al menos una
cara fracturada mecánicamente y el área fracturada es mayor que el
25% del área total.
En la construcción de carreteras, es primordial que los agregados a
utilizar sean partículas angulosas y con textura superficial tal, que
ofrezcan un entrabamiento y mayor fricción para aumentar la
resistencia del pavimento.
Se necesita que el porcentaje de caras fracturadas existente en la
muestra de agregado sea superior al 50% del peso total de la muestra.
Área Fracturada.
5. TABULACIÓN DE DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS
El material utilizado (Agrecón) presenta la siguiente granulometría:
Tabla 5.1. Granulometría Original
Tamiz Peso Retenido (g) % Retenido = D
% Retenido acumulado
% Pasa
1 ½”- ¾”
1284.8 40.0 40.0 60.0
¾” – ½” 1311.2 41.0 81.0 19.0½” – 3/8”
610.2 19.0 100.0 0
A continuación se tabulan los datos originales y los resultados
obtenidos:
Tabla 5.2. PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS
TAMAÑO DEL AGREGADOA (g) B (g) C
(B/Ax100)D (%) E (CxD)Pasa
tamizRetenido en tamiz
1½” 3/4” 1500 606 40.40 40 1616
3/4” 1/2" 1200 588.7 49.06 41 2011.39167
1/2" 3/8” 300 93.4 31.13 19 591.533333
TOTAL 3000 1288.1
100 4218.925
Porcentaje de Caras Fracturadas (total E / total D)
42.19 %
Donde las columnas representan:
A Peso exacto de las porciones de la muestra tomadas para el ensayo
comprendidas entre los tamaños especificados.B Peso del material con caras fracturadas para cada tamaño.
C % de caras fracturadas para cada tamaño, se calcula como:
D Corresponde a los valores de los % retenidos de cada tamaño en la granulometría original.
E Se calcula multiplicando la columna C por la D:
Por último el porcentaje de caras fracturadas se calculó así:
6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
Resultó algo complicada la clasificación de las partículas del material
en fracturadas, ya que en algunas de éstas no se presentaba a simple
vista este fenómeno.
El valor del porcentaje de caras fracturadas está por debajo del 50%,
valor mínimo según algunas especificaciones.
Este agregado no podría utilizarse como elemento conformador de un
concreto asfáltico ya que según especificaciones y tolerancias se
necesita que el valor del porcentaje de caras fracturadas
mecánicamente sea superior al 65%.
Este ensayo es muy subjetivo, depende de la experiencia de la
persona a cargo y de un aguzado sentido de la visión.
BIBLIOGRAFÍA
INV. Normas De Ensayo Para Materiales De Carreteras, Tomo II.
Editorial Escuela Colombiana De Ingeniería. BOGOTÁ, COLOMBIA.
1998.
MONTEJO, Alfonso. Ingeniería de Pavimentos Para Carreteras.
Universidad Católica de Colombia. 2ª. Edición. 1998.