Equivalente de Arena

EQUIVALENTE DE ARENAS Y AGREGADOS FINOS ASTM D-2419Ing. Silene Minaya Gonzlez M.I. Abel Ordez Huamn

Objetivo Este mtodo de ensayo asigna un valor emprico a la cantidad relativa, finura y caractersticas del material fino presente en una muestra de ensayo formado por suelo granular que pasa el tamiz N4 (4.75 mm). El trmino Equivalente de Arena transmite el concepto que la mayora de los suelos granulares y agregados finos son mezcla de partculas gruesas, arenas y generalmente finos.

Para determinar el porcentaje de finos en una muestra, se incorpora una medida de suelo y solucin en una probeta plstica graduada que luego de ser agitada separa el recubrimiento de finos de las partculas de arena; despus de un perodo de tiempo, se pueden leer las alturas de arcilla y arena en la probeta. El equivalente de arena es la relacin de la altura de arena respecto a la altura de arcilla, expresada en porcentaje.

Este mtodo proporciona un manera rpida de campo para determinar cambios en la calidad de agregados durante la produccin o colocacin.

Equipos de Laboratorio 1. Tubo irrigador. De acero inoxidable, cobre o bronce, de 6.35 mm de dimetro exterior, 508 mm de longitud, cuyo extremo inferior est cerrado en forma de cua. Tiene dos agujeros laterales de 1 mm de dimetro en los dos planos de la cua cerca de la punta. 2. Sistema de Sifn. Se compone de un botelln de 1 galn (3.8 lt) de capacidad con un tapn. El tapn tiene dos orificios que lo atraviesan, uno para el tubo del sifn y el otro para entrada de aire. El conjunto deber ubicarse a 90 cm por encima de la mesa. 3. Probeta graduada. Con dimetro interior de 31.75 0.381 mm y 431.8 mm de altura graduada hasta una altura de 381 mm, provista de un tapn de caucho o goma que ajuste en la boca del cilindro. 4. Tubo flexible. De caucho o goma con 4.7 mm de dimetro, tiene una pinza que permite cortar el paso del lquido a travs del mismo. Este tubo permite conectar el tubo irrigador con el sifn.

Universidad Nacional de Ingeniera Facultad de Ingeniera Civil Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos

Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Volumen I

5. Pisn de metal. Consistente en una barra metlica de 457 mm de longitud que tiene enroscado en su extremo inferior un disco metlico de cara inferior plana perpendicular al eje de la barra y cara superior de forma cnica. El disco lleva tres tornillos pequeos que sirven para centrarlo dentro del cilindro. Lleva una sobrecarga en forma cilndrica, de tal manera que el conjunto pese 1 kg. (barra metlica, disco y sobrecarga). 6. Recipiente metlico. De estao aproximadamente de 57 mm de dimetro con capacidad de 85 5 ml, borde superior uniforme de modo que la muestra que se coloca en ella se pueda enrasar para conseguir el volumen requerido. 7. Cronmetro o reloj. Lecturas en minutos y segundos 8. Embudo. De boca ancha para incorporar la muestra de ensayo en la probeta graduada. 9. Tamiz. Tamiz N4 segn especificaciones E11 10. Recipiente para mezcla 11. Horno. Capaz de mantener temperaturas de 110 5C. 12. Papel filtro. Watman N2V o equivalente

Los materiales que forman parte del equipo de ensayo de equivalente de arena son:

Lista de MaterialesEnsamblaje Parte N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Descripcin Ensamblaje de sifn Tubo de sifn Manguera de sifn Manguera de purga Tubo de purga Tapn con dos agujeros N6 Tubo irrigador Abrazadera Probeta graduada Tubo Base Ensamblaje para lectura de arena Indicador para lectura de arena Barra Pesa Pasador Pie Tapn slido Material Cobre, puede ser niquelado Caucho, goma pura o equivalente Caucho, goma pura o equivalente Cobre, puede ser niquelado Caucho

A

B

Acrlico transparente Acrlico transparente Nylon 101 tipo 66 templado Bronce, puede ser niquelado Acero, puede ser niquelado Metal resistente a la corrosin Bronce Caucho, puede ser niquelado

C

Sand Equivalent Value of Soils and Fine Aggregate. ASTM D 2419-91

Procedimiento de ensayo 1. Reactivos, materiales y preparacin de la Solucin Madre Reactivos y materiales Cloruro de calcio anhidro, 454 gr. Glicerina USP, 2050 gr (1640 ml) Formaldehdo, (40% en volumen) 47 gr (45 ml)

Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez

34



Preparacin Disolver 454 gr. cloruro de calcio anhidro en 0.5 gal (1.9 lt) de agua destilada. Se deja enfriar a temperatura ambiente y se pasa por papel de filtro. A la solucin filtrada se le incorpora los 2050 gr de glicerina y 47 gr. de formaldehdo mezclar bien.

2. Reactivos, materiales y preparacin de la Solucin de Trabajo Reactivos y materiales Solucin madre Agua destilada

Preparacin Diluir 85 5 ml al ras de la solucin madre en 1 gal (3.8 lt) de agua destilada.

3. Preparacin de la muestra 1. Separar aproximadamente 1500 gr de material que pase el tamiz N 4 (4.75 mm) Tener el cuidado de desmenuzar todos los terrones de material fino y limpiar cualquier cubierta de fino que se adhiere al agregado grueso, estos finos pueden ser removidos por secado superficial del agregado grueso y frotacin entre las manos sobre un recipiente plano. Adase este material a la porcin fina de la muestra. 2. Para determinar la cantidad del material para el cuarteo Si fuera necesario humedecer el material, para evitar segregacin o prdida de finos durante el cuarteo. Tener cuidado al adicionar agua a la muestra, para mantener una condicin de flujo libre de material. Usando el recipiente metlico de 85 5 ml de capacidad, saque cuatro medidas de muestra. Cada vez que se llene una medida golpear ligeramente, la parte inferior del recipiente sobre una superficie dura por lo menos cuatro veces. Registre la cantidad de material contenido en las cuatro medidas, ya sea por peso o volumen, de la probeta de plstico. Regrese el material a la muestra y proceda a separarla por cuarteo, haciendo los ajustes necesarios para obtener el peso o volumen predeterminado. De este cuarteo se debe obtener, en los siguientes cuarteos, la cantidad suficiente de muestra para llenar la medida, y por lo tanto proporcione un especmen de ensayo Secar el especmen de ensayo a peso constante de 105 5C y dejarlo enfriar a temperatura ambiente antes del ensayo1.

1

Los resultados de equivalente de arena en especimenes de prueba que no estn bien secos, generalmente tendrn resultados bajos en especimenes idnticos que fueron secados.


35



3. Manteniendo la condicin de flujo libre, humedecer lo suficiente el material para evitar segregacin o prdida de finos durante el cuarteo. 4. Separar por cuarteo entre 1000 y 1500 gr de material. Colquelo en un recipiente y mezcle en forma circular hacia el centro, por un minuto, hasta obtener una mezcla uniforme. 5. Verificar las condiciones de humedad del material apretando con la mano una porcin de material, si se forma una masilla que permite abrir la mano sin romperse, la mezcla tiene el rango correcto de humedad. Si la muestra est muy seca se desmoronar, debiendo adicionar agua; volver a mezclar y probar si se form la masilla plstica. Si la muestra est muy hmeda deber secarse al aire, mezclndola frecuentemente para asegurar uniformidad y ensayndola nuevamente. 6. Si la humedad inicial se encuentra dentro de los lmites arriba descritos, la muestra se puede ensayar inmediatamente. Si la humedad es diferente a los lmites indicados, la muestra deber ponerse en una vasija, cubrindola con una toalla hmeda que no toque el material, por espacio de 15 min. como mnimo. 7. Despus de transcurrido el tiempo mnimo, remezclar por 1 min. sin agua, formando un cono con el material, utilizando una paleta. 8. Tome el recipiente metlico en una mano y presinese contra la base del cono mientras se sostiene a ste con la mano libre. 9. A medida que el recipiente atraviesa el cono mantngase suficiente presin en la mano para que el material lo llene por completo. Presinese firmemente con la palma de la mano compactando el material hasta que ste se consolide, el exceso debe ser retirado y desechado, enrasando con la paleta a nivel del borde del recipiente.

4. Preparacin de Aparatos 1. Ajustar el sifn a un botelln de 1.0 gal (3.8 lt) conteniendo la solucin de trabajo de cloruro de calcio. Colocarlo en un anaquel ubicado a 91 3 cm sobre la mesa de trabajo. 2. Soplar el sifn dentro del botelln con solucin, por el tubo de purga y con la abrazadera abierta.

5. Procedimiento 1. Por el sifn verter 102 3 mm. de solucin de trabajo de cloruro de calcio, en la probeta. 2. Con ayuda del embudo verter en la probeta, 85 5 cm3 del suelo preparado. 3. Golpear la parte baja del cilindro varias veces con la palma de la mano para desalojar las posibles burbujas de aire y para humedecer completamente la muestra. Dejar reposar durante 10 1 min.


36



4. Transcurridos los 10 min., tapar la probeta con un tapn; suelte el material del fondo invirtiendo parcialmente el cilindro y agitndolo a la vez. El material puede ser agitado con cualquiera de los siguientes mtodos: 4.1 Mtodo mecnico Colquese la probeta tapada en el agitador mecnico, y permitir que lo sacuda por 45 1 s. 4.2 Mtodo del agitador manual Ajustar la probeta tapada con las tres pinzas de resorte, sobre el soporte del agitador manual y ponga el contador en tiempo cero. Prese frente al agitador y fuerce el puntero sobre la marca lmite pintada en el tablero, aplicando la fuerza horizontal sobre la biela resortada del lado derecho. Luego retirar la mano de la biela y deje que la accin del resorte mueva el soporte y la probeta en la direccin opuesta sin ayuda e impedimento alguno. Aplique suficiente fuerza a la biela resortada, con la mano derecha, durante el recorrido con empuje para llevar el ndice hasta la marca lmite del mbolo, empujando la biela con la punta de los dedos para mantener un movimiento oscilatorio suave. El centro del lmite de carrera est colocado para prever la longitud adecuada del movimiento y su ancho se ajusta al mximo de variacin permitida. La cantidad correcta de agitacin se logra solamente cuando el extremo del ndice invierte su direccin dentro de los lmites marcados. Una correcta agitacin puede mantenerse usando solamente el antebrazo y la mueca para mantener el agitador. Contine la agitacin por 100 ciclos. 4.3 Mtodo manual Sujetar la probeta en posicin horizontal y sacudirla vigorosamente de izquierda a derecha. Agitar el cilindro 90 ciclos en 30 segundos, usando un recorrido de 23 3 cm. Un ciclo se define como el movimiento completo a la derecha seguido por otro a la izquierda. El operador deber mover solamente los antebrazos manteniendo el cuerpo y hombros relajados. Concluida con la operacin de agitacin, colocar la probeta verticalmente sobre la mesa de trabajo y quitar el tapn. 5. Proceso de irrigacin. El cilindro no deber moverse de su posicin vertical y con la base en contacto con la superficie de trabajo. Introduzca el tubo irrigador en la parte superior de la probeta, suelte la abrazadera de la manguera y limpie el material de las paredes de la probeta mientras el irrigador baja. El irrigador debe llegar hasta el fondo, aplicando suavemente una presin y giro mientras que la solucin de trabajo fluye por la boca del irrigador, esto impulsa el material fino desde el fondo hacia arriba ponindolo sobre las partculas gruesas de arena.


37



Cuando el nivel del lquido alcance la seal de los 38 cm, levante el tubo irrigador despacio sin que deje de fluir la solucin, de tal manera que el nivel se mantenga cerca de 38.0 cm mientras se saca el tubo. Regule el flujo justo antes que el tubo est completamente fuera y ajuste el nivel final a los 38.0 cm. 6. Lectura de arcilla. Dejar reposar durante 20 min. 15 s. Comience a medir el tiempo luego de retirar el tubo irrigador. Al trmino de los 20 min., leer el nivel superior de la suspensin de arcilla. Este valor se denomina lectura de arcilla. Si la lnea de marca no es clara transcurridos los 20 min. del perodo de sedimentacin, permita que la muestra repose sin ser perturbada hasta que una lectura de arcilla pueda ser claramente obtenida; inmediatamente, lea y anote el nivel mximo de la suspensin arcillosa y el tiempo total de sedimentacin. Si el perodo total de sedimentacin excede los 30 min., efecte nuevamente el ensayo, usando tres especimenes individuales de la misma muestra. Registre la lectura de la columna de arcilla para la muestra que requiere el menor tiempo de sedimentacin como lectura de arcilla. 7. Lectura de arena. Despus de la lectura de arcilla, introduzca en la probeta el ensamblaje del pie (conjunto del disco, varilla y sobrepeso) y baje lentamente hasta que llegue sobre la arena. No permitir que el indicador golpee la boca de la probeta mientras se baja el conjunto. Cuando el conjunto toque la arena con uno de los tornillos de ensamblaje hacia la lnea de graduacin de la probeta, lea y anote. Restar 25.4 cm. del nivel indicado en el borde superior del indicador y registrar este valor como la lectura de arena. 8. Despus de tomar la lectura de arena, tenga cuidado de no presionar con el pie porque podra dar lecturas errneas. 9. Si las lecturas de arcilla y arena estn entre 2.5 mm de graduacin (0.1 pulgadas), registrar el nivel de graduacin inmediatamente superior como lectura.

Clculo e Informe 1. Calcule el equivalente de arena con aproximacin a 0.1% como sigue:SE Lectura arena 100 Lectura arcilla

Donde:

SE

Equivalente de arena expresado en porcentaje


38



2. Si el equivalente de arena calculado no es un nmero entero, considere el entero inmediato superior. Por ejemplo, si el nivel de arcilla fue 8.0 y el nivel de arena fue 3.3, el equivalente de arena calculado ser:

SE SE

3.3 100 8.0 41.2

El valor de equivalente de arena calculado no es un nmero entero y ser registrado como el nmero entero inmediato superior, que para el ejemplo es 42. 3. Si se desea el promedio de series de valores de equivalente de arena, promediar los valores redondeados determinados como se describe anteriormente. Si el promedio de estos valores no es un nmero entero, redondear al nmero entero inmediatamente superior como se muestra en el siguiente ejemplo: Calcular el valor de equivalente de arena: 41.2; 43.8 y 40.9 Despus de redondear se tiene: 42; 44 y 41 Determinar el promedio de estos valores de la siguiente manera:42 44 41 42.3 3 El valor promedio no es un nmero entero, este se redondea al entero superior prximo, y el SE

valor de equivalente de arena es 43.Observaciones

1. La temperatura de la solucin de trabajo se debe mantener a 22 3C durante el ensayo, si las condiciones de campo impiden tener este rango, las muestras deben ser ensayadas en el laboratorio donde el control de la temperatura es posible. Tambin es posible elaborar curvas de correccin por temperatura para cada material a ser ensayado. 2. Realizar el ensayo en un lugar libre de vibraciones. El exceso de estas puede causar que la relacin entre el material suspendido y el sedimentado sea mayor. 3. No exponer las probetas de plstico a la luz del sol a no ser que sea necesario. 4. Ser necesario limpiar el crecimiento de hongos dentro del tubo de jebe y del tubo irrigador, con un solvente limpio de hipocloruro de sodio (blanqueador domstico de cloro) y agua en la misma cantidad. 5. En ocasiones los agujeros de la punta del tubo irrigador se obstruyen con partculas de arena, estas deben liberarse con ayuda de una aguja u otro objeto similar que sea posible introducir sin incrementar el tamao de la abertura. 6. El recipiente de mezcla y almacenamiento para soluciones deber estar limpio. No debe incorporarse una solucin nueva a una solucin antigua.Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez39



7. Si las lecturas de arcilla y arena se encuentran entre lneas de graduacin, se anotar la lectura correspondiente a la graduacin inmediata superior. 8. Si el valor de equivalente de arena en una muestra est por debajo de las especificaciones para dicho material, hacer dos ensayos adicionales en la misma muestra y tomar el promedio de los tres como el equivalente de arena. 9. Para obtener el promedio de una serie de valores de equivalente de arena, promdiese el nmero de valores enteros determinados.

Referencias Bibliogrficas Sand Equivalent Value of Soils and Fine Aggregate ASTM D 2419-91 Equivalente de Arena, Suelos y Agregados Finos. Norma MTC E114-1999


40

Equivalente de Arena

Documents

Transcript of Equivalente de Arena