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