Resistencia mecanica y condiciones de obra del concreto poroso ------_Unlocked.pdf

RESISTENCIA MECNICA Y CONDICIONES DE OBRA DEL CONCRETO POROSO EN LOS PAVIMENTOS SEGN EL TIPO

DE GRANULOMETRA

CATALINA MARIA MENESES OSPINA

CSAR HERNN BRAVO ERAZO

Asesor:

ING. CARLOS RODOLFO MARN URIBE

ING. MARIO ALBERTO RODRGUEZ MORENO

UNIVERSIDAD DE MEDELLN FACULTAD DE INGENIERAS

PROGRAMA INGENIERA CIVIL MEDELLN

2007

Estel

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OBJETIVOS GENERALES Y ESPECFICOS

Objetivo General

Evaluar la resistencia mecnica del concreto poroso a partir de modificaciones

en la granulometra del agregado y la relacin agua/cemento, con los diferentes

materiales que se utilizan en la regin.

Objetivos Especficos

Evaluar el comportamiento mecnico que tiene el concreto poroso ante

la resistencia a la compresin y a la flexotraccin.

Evaluar el efecto de curado del concreto poroso en la resistencia a la

compresin y flexin usado en la construccin de pavimentos.

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3.1 ESTRUCTURA GRANULOMTRICA 15

3.2. CARACTERIZACIN DE LOS AGREGADOS 19

3.3. RESULTADO DE LOS ENSAYOS DE CARACTERIZACIN 20 3.4 DISEO DE LA MEZCLA 21

3.4.1. Procedimiento 22

3.4.2. Clculo de las proporciones de los diferentes

componentes del concreto poroso. 23

3.4.2.1 Cuanta de agua y de cemento. 23

3.4.2.2 Cuanta de agregado 25

3.4.3 Diseo de la mezcla propuesta. 26

3.4.3.1 Dosificacin 1. 26



4. METODOLOGA DE FABRICACIN DE LAS PROBETAS 31

4.1.1 Probetas para el ensayo de resistencia a compresin 32

4.1.2 Probetas para el ensayo de resistencia a Flexin 34

5. ENSAYOS A LAS PROBETAS DE CONCRETO

6 ANLISIS DE RESULTADOS 36

6.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIN 49

6.2 RESISTENCIA A LA FLEXIN 51

CONCLUSIONES 52

RECOMENDACIONES 53

BIBLIOGRAFA 54

ANEXO 1. Fotos, proceso de elaboracin del trabajo.

APNDICE A. Norma I.N.V.E. para el Ensayo de los agregados

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1. ANTECEDENTES La primera aplicacin registrada de concretos porosos se hizo en el Reino

Unido donde en 1852, se construyeron dos casas utilizando grava gruesa y

cemento. A esto le sigui la construccin de ms casas, en dicha regin. Esta

informacin se estableci de acuerdo con el editorial de la publicacin Civil

Engineer and Architects Journal en su edicin de 1852, en la cual se hace un

recuento de la construccin de las dos casas en la isla de Wight.

Despus de los desarrollos anteriores no se volvi a mencionar el concreto

poroso durante 70 aos. Se sostiene que fue introducido nuevamente en el

Reino Unido en 1923, proveniente de Holanda, donde se construyeron 50

casas de dos pisos en Edimburgo, seguidas unos pocos aos despus por 800

o ms en Liverpool, Manchester, Londres y Willesden. En todas se utilizaron

agregados de Klinker. A finales de la dcada de 1930 la organizacin Scottis

Special Housing Association Limites, establecida en 1937 para aliviar el

desempleo en Lanarkshire construyendo viviendas con el mximo de mano de

obra no calificada, adopt el concreto poroso utilizando agregado de roca

basltica dura. Para 1942 se haban terminado 901 casa en Lanarkshire,

Rosyth y Dunfermline. En las primeras etapas del desarrollo del concreto

poroso, su aplicacin se limit a casas de dos pisos, pero en la dcada de los

cincuentas se amplio a viviendas de cinco pisos, (Aguado De Cea, 1988).

Tambin hacia 1945/1950 comenzaron los primeros experimentos del concreto

poroso como capa de rodadura en la construccin de vas, aunque el concepto

de construir una capa de rodadura con material poroso contradice los principios

de rigidez y homogeneidad que condiciona a los concretos convencionales. Sin

embargo, en los aos setentas se reaviv el inters en este tipo de pavimentos,

con el objetivo de brindar mayor seguridad al usuario y permitir una fluidez de

trnsito en todas las condiciones meteorolgicas. De esta misma poca datan

los antecedentes de uso como reservorios de retencin de agua para

solucionar los problemas inherentes al rpido crecimiento de las

pavimentaciones suburbanas y la deficiencia del alcantarillado existente.

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Auque todas ellas son importantes, las dos primeras tienen ms peso en el

caso de trfico que circule a elevadas velocidades en carreteras, mientras que

la tercera puede ser el objeto primordial en una va urbana. Las autopistas

urbanas constituyen un caso hbrido, reuniendo las exigencias de los dos casos

anteriores, (Rosell, 1986).

En 1985 se seala el fenmeno del pumping (bombeo) que se produce en

pavimentos de concreto ante la accin combinada del agua y de trfico pesado,

esto ha dado lugar a numerosos problemas durante el periodo de servicio de

estos pavimentos. Este hecho le ha dado mayor importancia al empleo del

concreto poroso con misin drenante, el cual ha sido utilizado en diferentes

pases. Con posterioridad se plante la posibilidad de emplear estos concretos

como sub-base y base de pavimentos, en esta aplicacin, adems de la

funcin hidrulica proporcionada por la alta porosidad del material, hay que

aadirle otras propiedades adicionales, entre las que se debe destacar las

prestaciones mecnicas. Estas, en cierta medida, son contrapuestas a las

anteriores por lo que hay que buscar un adecuado equilibrio entre ambas.

Hacia fines de 1991 ya se haban ejecutado ms de 11 millones de metros

cuadrados de capa de rodadura solamente en Francia. Espaa es otro de los

pases Europeos que presenta un desarrollo significativo de esta tecnologa y

se espera que, dadas sus ventajas, se extienda con gran rapidez no solo en

autopistas sino en pavimentacin urbana.

En la Actualidad se lleva a cabo numerosos estudios de laboratorio y se

ejecutan tramos experimentales para poner a punto distintos aspectos

tecnolgicos, (Jofre, C; 1993).

En Colombia este tema es relativamente nuevo, apenas se han realizado pocos

estudios y ensayos, como la caracterizacin de los concretos porosos,

realizada por Caldern (1995); y polmeros en un concreto poroso, realizado

por Reyes (2002).

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obtener resistencias a la compresin a los 28 das de 7MPa, con lo cual

se resiste en desgaste por abrasin del trfico. Debe tenerse una

resistencia a los agentes agresivos contenidos en el agua; estos se

obtienen asegurando la liga entre los agregados mediante un mortero

compactado.

2.3. PARMETROS DE DOSIFICACIN

2.3.1 Tamao mximo o granulometra del agregados grueso.

La estructura interna de un concreto poroso puede describirse como un

conjunto de partculas de agregado grueso, en contacto y unidas entre si por

puentes constituidos por el mortero que forma la arena y el conglomerante;

estos puentes son los que movilizan la resistencia del concreto. De hecho, la

rotura de una probeta en la prensa, no es sino el resultado de la ruptura de los

puentes aludidos. En contadsimas ocasiones se produce el la fractura del

agregado grueso.

El nmero de puentes que se forman por unidad de volumen es funcin

principalmente del tamao y la gradacin del agregado grueso. La diferencia

que presenta el concreto poroso en funcin del tipo del agregado grueso son

notables, con un agregado uniforme se consigue menos resistencia que con

uno graduado y tanto menos cuanto mayor sea el dimetro del agregado. Las

variaciones en la porosidad son, en cambio, de signo contrario.

Como prcticamente existe contacto entre las partculas de agregado grueso,

se concentran los esfuerzos mecnicos y es conveniente ser ms restrictivo en

lo que respecta al desgaste de los ngeles. Como valor de referencia puede

emplearse el adoptado por el instituto de Ciencias de la Construccin Eduardo

Torroja que indica utilizar agregados con un desgaste de Los ngeles menor

del 22%, absorcin menor al 1% y un coeficiente de forma superior a 0.18.

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cemento lo constituye el curado. Los concretos porosos muestran un secado

rpido, dado que su estructura alveolar permite la circulacin de aire. Es por

esto que el curado se ve interrumpido en poco tiempo, a menos que se

adopten medidas especficas, tales como el empleo de una capa de polietileno

sobre la superficie del mismo. Los cementos con mejor evolucin de resistencia

a corta edad manifiestan mejor sensibilidad a los efectos de curado.

2.3.5 Relacin ponderal entre el agua y el cemento (a/c).

As como en el concreto convencional la relacin a/c y la resistencia a la

compresin estn inversamente relacionadas, en el concreto poroso la

dependencia es ms compleja debido a que el agua juega un papel decisivo

como lubricante cuando se trata de compactar el concreto poroso sobre todo si

esta operacin se realiza por vibracin. Se ha podido determinar, que las

resistencias obtenidas al variar la relacin a/c, en una dosificacin, presentan

un mximo entre los valores de 0.5 a 0.7 de a/c. por encima de estos valores

se obtiene una lgica cada de la resistencia; por debajo, disminuye tambin,

pero por falta de compacidad. La relacin a/c ptima debe variar de forma

moderada, con F/G y en el mismo sentido.

Cuando la compactacin se realiza por apisonado, las dotaciones de agua

pueden disminuir hasta llegar a valores de la relacin a/c del orden de 0.35 a

0.5. En este caso la relacin a/c es prcticamente independiente de la relacin

F/G.

2.4. APLICACIONES

Al aplicar estos tipos de concretos hay que aadirles los condicionantes de tipo

econmico que influyen en gran medida en la aplicacin prctica de los

mismos. Anlogamente a la situacin que se presenta con otros materiales es

necesario encontrar un equilibrio entre los costos de la primera inversin y los

de mantenimiento. En esta lnea cabe sealar que los concretos porosos

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compresin a los 56 das del orden de 53 Kg./cm2. Los ensayos previos de las

aplicaciones citadas fueron llevados a cabo en el Instituto Eduardo Torroja.

2.4.2. Bases de pavimentos totalmente porosos Estos pavimentos estn constituidos por una base de concreto poroso y una

capa de rodadura de mezcla bituminosa porosa. Con ello se dota el pavimento

de cierta capacidad de almacenamiento de agua, principalmente fluvial con lo

que se laminan los caudales punta que se presentan en las secciones de

desage. Por tal razn, son de gran inters y tienen una aplicacin importante

en pavimentos urbanos con coeficientes de escorrenta elevados.

En la prctica normalmente se suele impermeabilizar la cara inferior de la base

de concreto poroso, si bien en algunas ocasiones se ha utilizado sin

impermeabilizar, permitindole infiltracin al terreno, obteniendo buenos

resultados. Un ejemplo del primer tipo es un tramo experimental realizado en el

Chemin Departamental 44 cerca de la ciudad de Marsella en 1983, dicho

tramo, de 120m de longitud y 7m de ancho, tiene una pendiente de 3.5%. En el

mismo se dispuso una seccin estructural que se presenta a continuacin.

Con estas condiciones las resistencias a compresin y traccin indirecta que se

obtuvieron a los 28 das fueron de 22.5 Kg./cm2 y 27 Kg./cm2 respectivamente

alcanzando la porosidad de la mezcla el valor de 17%. Cabe sealar que este

tipo de pavimentos incluso sin capa de rodadura bituminosa, se ha utilizado en

grandes zonas de parqueaderos. Un ejemplo lo constituye el conjunto de losas

5 cm.

17cm.

15cm.

30 cm.

Mezcla Bituminosa Porosa

Hormign Poroso

Grava Cemento

Capa Natural

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Las condiciones mencionadas dependen as mismo del tipo de carretera en la

que vaya a colocarse la capa de rodadura de concreto poroso, por lo tanto es

evidente que no son las mismas caractersticas de resistencia mecnica,

regularidad superficial las que se les exige a una autopista o a una zona

peatonal. Las exigencias en cuanto a absorcin del ruido son tambin

diferentes en una calle urbana que en una carretera a campo abierto

atravesando una zona sin edificar. Por todo ello, en los concretos porosos

empleados como capa de rodadura pueden destacarse algunas diferencias

fundamentales en cuanto a la composicin, con respecto a los utilizados en

bases y bermas, dentro de las cuales se encuentran las siguientes:

El empleo de mayores contenidos de cemento, (oscilando entre 200-300 Kg/m3).

La incorporacin de aditivos. La utilizacin de tamaos mximos de agregados triturados, no superan lo

12 mm.

Las dos primeras estn relacionadas con la superior resistencia a exigir, tanto

mecnica como el arrancamiento; mientras que la tercera obedece tanto a

exigencias de regularidad superficial como al la construccin de espesores ms

reducidos y la exigencia de mayor homogeneidad del material, sobre todo en lo

que se refiere a las posibles segregaciones en el transporte y/o la puesta en

obra del material. El empleo de aditivos puede venir motivado as mismo por

consideraciones de tipo constructivo. (Aguado; 1991).

2.4.4. Otras Aplicaciones. Otra posibilidad de aplicacin del concreto poroso son los drenajes del trasds

de un muro o paramento, donde tiene un tubo de drenaje dispuesto en el

trasds de un muro con el objeto de recoger y conducir las aguas que pueden

circular por el relleno granular existente en el trasds. Razones de tipo

econmico, tcnicas y de inercia de los proyectistas han sido un obstculo para

la sustitucin del relleno granular por un muro de concreto poroso.

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En lo que se refiere a las caractersticas drenantes y de absorcin de ruido los

resultados son tambin satisfactorios. Es posible cambiar unas resistencias

mecnicas altas con porosidades in situ del orden del 26% e incluso

superiores, a su vez permiten obtener coeficiente de permeabilidad elevados y

una apreciable reduccin de los niveles sonoros del orden de 4-5 decibeles.

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Luego a las probetas se les efectu un curado a los 7, 14 y 28 das, finalmente,

se desarrolla el anlisis de los resultados obtenidos, se efectan las diferentes

comparaciones entre parmetros medidos ya realizados en Europa (Espaa,

Francia) y en Suramrica (Argentina), para determinar la tendencia en el

comportamiento mecnico del material. Posteriormente las conclusiones y

recomendaciones de los anlisis hechos al material haciendo una primera

aproximacin a la viabilidad del empleo de los concretos porosos en nuestro

medio.

3.1 ESTRUCTURA GRANULOMTRICA.

La granulometra utilizada para el agregado grueso en este proyecto es de 10,

12.5mm (3/8, ) como tamaos mximos y con una relacin de agregados

finos/grueso que varia de 0.13 a 0.25.

El agregado que se utiliz es suministrado por la Cantera PROCOPAL S.A.

ubicada en el municipio de Girardota Antioquia, el uso predominante de la

cantera es para mezcla asfltica y agregado para concretos y bases

granulares. Dicha empresa est dividida en cuatro zonas las cuales son:

- La cantera

Esta ubicada a -60m de la superficie. Aqu el material que se encuentra

es canto rodado el cual se utiliza para bases granulares. Le explotan

aproximadamente 20.000 ton. mensuales y dependiendo del color y la

profundidad en la que este ubicado el material se le dar el uso

pertinente como agregado.

Foto 1 Foto 2

Fuente: Visita procopal, Universidad de Medelln, 2006. Leyenda: Cantera de procopal.

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Trituracin terciaria: Es la ltima entrega del material el cual sale con el

tamao representativo de las arenas, el cual pasa por la malla # 4.

Foto 5 Foto 6 Fuente: Visita procopal, Universidad de Medelln, 2006. Leyenda: 5: Cono secundario, 6: Cono terciario.

Los materiales que se utilizan son de fuente aluvial y se conocen como material

crudo (foto 7). Despus de ser pasados por los diferentes conos salen las

bases granulares para la estructura del pavimento las cuales van desde 1 -

. (foto 8).

Luego de haber pasado por el triturador terciario se obtienen arenas secas y

lavadas. Las arenas lavadas son pasadas por la malla #200 para extraerle el

material orgnico el cual es perjudicial para su uso en concretos (Foto 9 y 10).

. Foto 7: Material crudo Foto 8: Base granular

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3.2 CARACTERIZACIN DE LOS AGREGADOS

Con el fin de caracterizar los agregados se realizaron los siguientes ensayos de

laboratorio:

ENSAYO OBJETIVO NORMA

Anlisis granulomtrico de los agregados gruesos y finos.

Determinar cuantitativamente, los tamaos

de las partculas de agregados gruesos y

finos de un material, por medio de tamices

de abertura cuadrada. Mediante ste

ensayo se determina la distribucin de los

tamaos de las partculas de una muestra

seca de agregado, por separacin a travs

de tamices dispuestos sucesivamente de

mayor a menor.

I.N.V.E - 213

Peso unitario y porcentaje de vacos de los agregados

Esta norma tiene por objeto establecer el mtodo para determinar el peso unitario y el porcentaje de los vacos de los agregados, ya sean finos, gruesos o una mezcla de ambos.

I.N.V. E - 217

Resistencia al desgaste de los agregados por medio de la Mquina de los ngeles

Determinar la resistencia al desgaste de

agregados naturales o triturados,

empleando la mquina de los ngeles con

una carga abrasiva.

I.N.V.E 218

Sanidad de los agregados frente a la accin de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio

Obtener informacin til para juzgar la

calidad de los agregados que han de estar

sometidos a la accin de los agentes

atmosfricos. Con ste ensayo se puede

hacer una estimacin preliminar de la

inalterabilidad de los agregados que se

usarn para concreto u otros propsitos.

I.N.V.E 220

Peso Especifico y absorcin de agregados finos

Esta norma describe el procedimiento que

debe seguirse para la determinacin del

peso especfico aparente y real a 23/23C

(73.4/73.4F) as como la absorcin

despus de 24 horas de sumergidos en

agua, de los agregados con tamao

inferior a 4.75 mm (tamiz No.4).

I.N.V. E - 222

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Para este estudio se tomaron agregados de 3/8, y arena retenida en el

tamiz 50, este material es proveniente de la cantera de PROCOPAL S.A., el

tamao es similar a los empleados en los estudios espaoles, argentinos y

franceses. Por ser un material de cantera y triturado, posee grandes cualidades

mecnicas, como son su alta resistencia a la compresin y su mayor

adherencia a la pasta de cemento.

Los anlisis fsicos de estos materiales se presentan en el anexo C.

Tabla: Cuadro resume ensayo de los agregados

Ensayo Nombre Resultado Norma I.N.V.E -220 Sanidad de los agregados 11,40% 50% Cumple

ndice de alargamiento 17,30%

estufa, el peso de piedras dividido el volumen del recipiente empleado

determina la cantidad efectiva de piedra por metro cbico de concreto,

pudiendo establecerse el factor k (piedra real en el concreto/ piedra

compactada). Esta determinacin debe realizarse para cada tipo de agregado

grueso que se emplee y vara algo con la cantidad y consistencia del mortero,

por lo que es aconsejable establecer el valor de k que surja de evaluar el

primer pastn de prueba y emplear el valor ajustado en anteriores mezclas.

A partir del P.U.V. de la piedra partida y su densidad se calcula la porosidad del

esqueleto granular y se corrige este valor por la relacin obtenida en k.

La porosidad del esqueleto granular ser:

( ) ( )

=

gruesoagPekgruesoagPUVegc.

.1

Clculo del volumen del mortero:

xegcVmor = Siendo x la porosidad de diseo.

Se establece una relacin agua/cemento para el mortero, como punto de

partida y se fija tambin la relacin cemento/arena en peso, con lo que el

volumen de mortero puede expresarse como sigue:

96.01

...

1/..

...

..

++

= CemPe

CemUCcaCemUC

finoagPefinoag

CemCemUCVmor

CemUC .. = Cantidad unitaria de cemento (kg/m3)

finoagPe .. = Peso especifico del agregado fino (g/cm3)

CemPe. = Peso especifico del cemento (g/cm3)

a/c = Relacin agua/cemento

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una dosificacin, presentan un mximo entre los valores de 0.6 y 0.7 por

encima de este intervalo se produce una lgica cada de la resistencia; por

debajo, disminuye tambin, pero por falta de compacidad. La relacin

agua/cemento ptima debe variar en forma moderada con la relacin

fino/grueso y en el mismo sentido.

De acuerdo con lo dicho anteriormente se realizaron tres dosificaciones con

una relacin de agua cemento de 0.5, 0.7 y 0.9 para comprobar cual de stas

es la relacin ptima y si se ajusta con los resultados obtenidos en

investigaciones anteriores. Se empleo cemento Cairo, el cual corresponde a un

cemento Tipo I.

3.4.2.2 Cuanta de agregado

Conocidas las cuantas de cemento y agua, se pueden calcular la cuanta de

agregado al tener en cuenta que el volumen de un metro cbico de concreto

est compuesto de la siguiente manera:

VvaciosgruesoVagfinosVagVaVcm ++++= ..1 3 Vc = Volumen de cemento (m3/m3 de concreto).

Va= Volumen del Agua (l/m3)

Vag.finos = Volumen de agregado fino (m3/m3 de concreto).

Vag.gruesos = Volumen de agregado gruesos (m3/m3 de concreto).

Vvacos = Volumen del aire dentro del concreto (m3/m3 de concreto),

el cual tiene un valor aproximado del 20% del volumen

total, debido a la porosidad buscada.

Para este estudio se tomaron agregados de 9.5 y 12.5 mm para la elaboracin

de mezclas.

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Clculo del volumen necesario de mortero.

28.02.048.0. ==morVol

Contenido unitario de cemento.

96.01

...

1/..

...

..

++

= CemPe

CemUCcaCemUC

finoagPefinoag

CemCemUCVmor

0.96*0.28 = CemUC .. *1.2879

CemUC .. = 209 kg/m3.

Integracin de la dosificacin y verificacin del porcentaje de vacos.

Componentes Peso (kg/m) Relacin

Cemento 209Agua 105Arena 209Ag. Grueso. 1428Peso total. 1951

1:1:6

VvaciosgruesoVagfinosVagVaVcm ++++= ..1 3

%.9.20209.027401428195.0105.007.01

=+++=

Vv

Vv

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0.96*0.28 = CemUC .. *1.4879

CemUC .. = 181 kg/m3.

Integracin de la dosificacin y verificacin del porcentaje de vacos.

Componentes Peso (kg/m) Relacin

Cemento 181Agua 127Arena 181Ag. Grueso. 1428Peso total. 1917

1:1:7

VvaciosgruesoVagfinosVagVaVcm ++++= ..1 3

%.2121.027401428082.0127.006.01

=+++=

Vv

Vv

3.4.3.3 DOSIFICACIN 3.

Estimacin de la porosidad del esqueleto granular.

Valores adoptados: Relacin arena/cemento (peso): 1:1 Relacin agua/cemento: 0.9 Porosidad de diseo: 20% k = 0.89 Valores medidos: PUV del agregado grueso:1605 kg/m3. PUV del agregado fino: 1917 kg/m3. Pe ag. grueso: 2740 kg/m3. Pe ag. fino: 2200 kg/m3. Pe cemento: 3000 kg/m3.

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4. METODOLOGA DE FABRICACIN DE LAS PROBETAS

Para la elaboracin de las probetas de ensayo se tomaron los metodos de

fabricacin vigentes de acuerdo con la norma I.N.V.E. 402 siguiendo la

metodologa que esta norma establece en su capitulo titulado Elaboracin y curado en el laboratorio de muestras de concreto para ensayos de compresin y flexin (Anexo D).

El objetivo de esta norma es establecer el procedimiento para la

elaboracin y curado de muestras de concreto en el laboratorio bajo

estricto control de materiales y condiciones de ensayo, usando concreto

compactado por apisonado o vibracin como se describe en la presente

norma. Dado lo anterior, se utilizaron cilindros estndar para el ensayo

de compresin y experimentar con un nuevo material y dimensiones en

el molde de las vigas que se ensayaran a Flexin en comparacin con

las que se elaboraron con material y medidas estndar.

4.1 Probetas para el ensayo de resistencia a compresin Para la elaboracin de los cilindros que se emplearon en el ensayo de

resistencia a la compresin, se trabajo con los parmetros descritos en

la norma y se fundieron cilindros de 150mm de dimetro por 300mm de

altura, los cuales cumplen la relacin dimetro: altura, exigida por la

norma NTC1377 de1:2.

Foto 14 y 15: Laboratorio, Universidad de Medelln, 2007.

Leyenda: Cilindros ensayo de compresin.

Estel

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Inmediatamente se removieron los moldes, los cilindros pasaron a curado en

un tanque de agua con una temperatura de 23 C 2 C. en estas condiciones

los cilindros permanecieron hasta el momento del ensayo.

4.2 Probetas para el ensayo de resistencia a Flexin Para la elaboracin de las vigas y viguetas que se emplearon en el

ensayo de resistencia a la flexin, se trabaj con moldes de vigas

descritas por la norma I.N.V. E 414, de 150mm de altura por 150mm

de ancho por 600mm de largo y viguetas de madera lisa donde se

fundi la mezcla con medidas de 95mm de altura por 95mm de ancho

por 350mm de largo, medidas que cumplen con la norma I.N.V. E 414 y el ensayo de Resistencia a la flexin del concreto mtodo de la viga simple cargada en los tercios de la luz

Foto 19 y 20: Molde para viga y vigueta

Fuente: Laboratorio, Universidad de Medelln, 2007.

La toma de muestras se hizo de acuerdo con la norma, procediendo de la

siguiente manera:

Se aceit el molde con ACPM, para evitar que el concreto se adhiera a las

paredes del molde, se lleno el molde en tres capas y cada capa se apison

con una varilla lisa de 16mm se dimetro, con su extremo redondeado, la cual

se introdujo 25 veces por capa en diferentes sitios de la superficie del concreto.

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5. ENSAYOS A LAS PROBETAS DE CONCRETO

Para el concreto Poroso se realizaron los siguientes ensayos:

ENSAYO OBJETIVO NORMA

Asentamiento del concreto (Slump).

Esta norma tiene por objeto establecer el mtodo de ensayo para determinar el asentamiento del concreto en las obras y en el laboratorio.

INV E 404.

Resistencia a la compresin de cilindros de concreto

El ensayo consiste en aplicar una

carga axial de compresin a cilindros

moldeados, a una velocidad de carga

prescrita, hasta que se presente la

falla. La resistencia a la compresin

del espcimen se determina

dividiendo la carga aplicada durante

el ensayo por la seccin transversal

de ste.

INV E 410

Resistencia a la flexiona del concreto mtodo de la viga simple cargada en los tercios de la luz

Esta norma tiene por objeto establecer el procedimiento que se debe seguir para la determinacin de la resistencia a la flexin del concreto, por medio del uso de una viga simple cargada en los tercios de la luz.

INV E 414

(Las normas mencionadas en el tem anterior se encuentran en el anexo D)

En los ensayos mencionados anteriormente se realizo el siguiente

procedimiento:

Para el ensayo de Resistencia a la compresin de cilindros de concreto se

prepararon seis muestras por dosificacin las cuales fueron curadas y cinco

muestras (dos de la dosificacin 1 y tres de la dosificacin 3 ) las cuales no

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- Cilindros de la dosificacin 1: Estos cilindros tuvieron la tendencia a fallar de

forma explosiva en la parte superior del cilindro, aunque a los 7 das se genera

un desmoronamiento en los laterales, a los 14 das el concreto muestra una

mejor adherencia entre sus partculas aumentando la resistencia y a los 28 das

el concreto poroso falla tanto por el agregado como por la pasta.

Foto 29 Falla a los 7 das Foto 30 Falla a los 14 das Foto 31 Falla a los 28 das

Foto29, 30 y 31: Falla Cilindros dosificacin 1


- Cilindros de la dosificacin 2: estos cilindros tuvieron una falla en forma de

tajada en la parte superior y a diferencia de la dosificacin 1 esta fue parecida

en sus tres edades.

Foto 32 Falla a los 7 das Foto 33 Falla a los 14 das Foto 34 Falla a los 28 das

Foto 32, 33 y 34 : Falla Cilindros dosificacin 2


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ar

El ensayo se realiza en una maquina debidamente calibrada pero debemos

aclarar que dicha maquina trabaja manualmente respetando las exigencias de

la norma ASTM E- 4 -83b

- Este ensayo tubo una falla general en todas sus dosificaciones la cual se

genera una grieta en el medio de la viga fracturndose a 45 grados

aproximadamente. Lo mismo sucedi con la viga que no se curo.

Foto 39 Falla dosificacin 1 Foto 40 Falla dosificacin 2 Foto 41 Falla dosificacin 3

Foto39, 40 y 41: Falla viguetas Fuente: Laboratorio, Universidad de Medelln, 2007.

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INFORME DE LABORATORIO

CONCRETOS POROSOS Tabla 1 DOSIFICACIN D - 1

PROPORCIONES DE MATERIALES

DESCRIPCION DISEO

(m) DISEO

(0,089 m) RELACION CEMENTO (kg) 209 17,8 ARENA (Kg) 209 17,8

AGREGADO 3/8'' (kg) 571,2 72,6

AGREGADO 1/2'' (kg) 856,8 48,4

AGUA (kg) 105 8,9

1:1:6

RELACION ARENA/C REAL 1

RELACION A/C REAL 0,5

POROSIDAD DISEO 20%

k 0,89 PUV ag grueso 1605 Kg/m3 POROCIDAD REAL 20,9%

Pe ag grueso 2740Kg/m3 Pe ag fino 2200 Kg/m3 Pe cemento 3000 Kg/m3

RESISTENCIA A COMPRESION EDAD: 7 DIAS EDAD: 14 DIAS EDAD:28 DIAS PROBETAS No KN Mpa KN Mpa KN Mpa 1 46,49 2,63 54,66 3,09 62,45 3,53 2 24,69 1,40 34,71 1,96 66,34 3,75 3 48,85 2,76 58,69 3,32 70,85 4,01 4 sin curado 65,85 3,73 5 sin curado 50,86 2,88 RESISTENCIA A LA FLEXIN EDAD: 14 DIAS EDAD:28 DIAS VIGUETA No KN Mpa KN Mpa 1 6,0731468 0,182651032 7,9684934 0,239654 2 4,9900916 0,150077943 7,5172204 0,226082 3 5,35111 0,160935639 7,3367112 0,220653 VIGA 13,022751 0,144697

Estel

ar

INFORME DE LABORATORIO CONCRETOS POROSOS

Tabla 3 DOSIFICACIN D - 3

PROPORCIONES DE MATERIALES

DESCRIPCION DISEO

(m) DISEO

(0,089 m) RELACION CEMENTO (kg) 159 13,5 ARENA (Kg) 159 13,5

AGREGADO 3/8'' (kg) 571,2 72,6

AGREGADO 1/2'' (kg) 856,8 48,4

AGUA (kg) 143 12,2

1:1:8

RELACION ARENA/C REAL 1

RELACION A/C REAL 0,9

POROSIDAD DISEO 20%

K 0,89 PUV ag grueso 1605 Kg/m3 POROSIDAD REAL 21,1%

Pe ag grueso 2740Kg/m3 Pe ag sino 2200 Kg/m3 Pe cemento 3000Kg/m3

RESISTENCIA A COMPRESION EDAD: 7 DIAS EDAD: 14 DIAS EDAD:28 DIAS PROBETAS No KN Mpa KN Mpa KN Mpa 1 45,72 2,59 53,01 3,00 75,3 4,26 2 51 2,89 59 3,34 60,9 3,45 3 59,33 3,36 60,68 3,43 66,4 3,76 1 sin curado 32,4 1,83 2 sin curado 46,3 2,62 3 sin curado 51,7 2,93 RESISTENCIA A LA FLEXIN EDAD: 14 DIAS EDAD:28 DIAS VIGUETA No KN Mpa KN Mpa 1 4,899837 0,147363519 5,7121284 0,171793 2 2,9142358 0,087646189 5,0803462 0,152792 3 5,0803462 0,152792367 5,6218738 0,169079 VIGA 9,412567 0,104584 1 sin curar 1,40218468 0,042171

Estel

ar

RESISTENCIA A LA FLEXION (Mpa)

RESULTADOS ELIMINANDO VALORES ATIPICOS Tabla 5 EDAD (DIAS)

CODIGO MEZCLA 14 28

D-1-V1 Mpa 0,1827 0,2397 D-1-V2 Mpa 0,1501 0,2261 D-1-V3 Mpa 0,1609 0,2207 PROMEDIO Mpa 0,1646 0,2288 D-1-VIGA Mpa 0,1447 PROMEDIO Mpa 0,1447 D-2-V1 Mpa 0,0985 0,1881 D-2-V2 Mpa 0,2044 0,2071 D-2-V3 Mpa 0,1881 0,1881 PROMEDIO Mpa 0,16 0,19 D-2-VIGA Mpa 0,1417 D-3-V1 Mpa 0,1474 0,1718 D-3-V2 Mpa 0,0876 0,1528 D-3-V3 Mpa 0,1528 0,1691 PROMEDIO Mpa 0,15 0,16 D-3-VIGA Mpa 0,1046 D-3-V4SIN CURAR Mpa 0,0422 PROMEDIO TOTAL Mpa 0,16 0,20

Estel

ar

Si analizamos las tres dosificaciones, podemos observar la variacin porcentual

de la resistencia a la compresin con referencia a los das de curado y es de

destacar, como la evolucin a las primeras edades es prcticamente similar

para estos tres tipos de mezclas, mientras que a partir de los 14 das la

dosificacin dos (D 2) muestra poco crecimiento en relacin a las otras y a

los 28 das se recupera aceleradamente. Este comportamiento es debido a la

relacin a/c ya que por encima del intervalo a/c (0.6 0.7) se produce una

lgica cada de la resistencia, como se ha estudiado en los concretos normales,

pero por debajo disminuye tambin por falta de compacidad. (figura 2)

RESISTENCIA VS RELACIN A/C

3,70

3,80

3,90

4,00

4,10

4,20

4,30

4,40

4,50

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

A/C

RES

ISTE

NC

IA (M

Pa)

Figura 2 : Resistencia vs relacin A/C

Este resultado nos da una primera aproximacin al objetivo de nuestra tesis,

respecto al estudio realizado por Aguado (1988) titulado Aproximacin al concreto poroso donde nos muestra que la relacin ptima es de 0.7 a/c.

Otro de los aspectos importantes a analizar es la influencia del curado en los

concretos porosos, respecto a su resistencia a la compresin (Figura 3) donde

nos damos cuenta que sta es importante ya que el concreto tiene una mayor

Estel

ar

sucede lo mismo pero el segundo caso no es tan importante debido

propiamente a la estructura y a que el agregado no falla al mismo tiempo que el

conglomerante como sera lo ideal en un concreto normal.

6.2.2 RESISTENCIA A LA FLEXIN

Basados en los datos obtenidos en los ensayos de las diferentes vigas, se

realizaron las siguientes comparaciones y anlisis.

Inicialmente se muestra una resistencia menor (tabla 5) pero con la tendencia

tpica de los resultados a flexin de un concreto normal. Recordando que ste

ensayo es uno de los ms importantes en el diseo de pavimentos. Se debe

resaltar la dosificacin (D 2) donde presenta un crecimiento promedio y

estable en comparacin con las otras muestras. Ya que en la dosificacin uno

(D 1) la razn de su crecimiento es que tiene mayor conglomerante que las

otras y por lo tanto las partculas trabajan en conjunto con el agregado sin

olvidar que la porosidad disminuye, y esto va en contra de uno de los objetivos

del concreto poroso (figura 4)

RESISTENCIA A LA FLEXION

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 5 10 15 20 25 30

EDAD (DIAS)

RES

ISTE

NC

IA (M

Pa)

DOSIFICACION 1DOSIFICACION 2DOSIFICACION 3PROMEDIO TOTAL

Figura 4: Resistencia a flexin a los 14 y 28 dias

Estel

ar

Consideramos fundamental tener cuidado en la utilizacin de la formaleta, la

cual debe ser adecuada y que cumpla con las condiciones mnimas de la

norma a utilizar.

D-1D-2

D-3

VIGA

VIGUETA 0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

RESISTENCIA (Mpa)

DOSIFICACIN

COMPARACIN ENTRE LOS RESULTADOS DE RESISTENCIA A LA FLEXIN CON LA FORMALETA DE VIGA Y LA DE VIGUETA A LOS 28 DIAS

VIGA VIGUETA Figura 6: Comparacin de la resistencia a flexin entre la viga y la vigueta.

Es indispensable aclarar que en el momento de fallar la viga esta se fisura en

todo el centro de la misma y no se ocasionan desmoronamientos fracturndose

tanto el conglomerante como el agregado. (Anexo1)

Estel

ar

realizados en Espaa, donde este valor no vario con el cambio de regin y

por tal motivo con diferentes materiales.

En cuanto a la manejabilidad del material, se observ que este es muy propenso a la segregacin de la pasta, se debe controlar muy bien la

preparacin de la mezcla y curar la muestra, pasadas las 24 horas como lo

indica la norma.

El curado juega un papel importante y esto se ve ms en el ensayo a flexin que en el de compresin, por esto consideramos importante profundizar en

el tema.

La relacin A/C ptima obtenida muestra un valor muy similar al obtenido en otros estudios en Argentina, aproximndose a un valor de 0.7, el cual es un

comparativo importante para la elaboracin del concreto poroso como

aplicacin en pavimentos.

Para determinar la real probabilidad de uso del concreto poroso como capa constitutiva de una estructura de pavimento, se requiere que se efecten

otra clase de ensayos complementarios como: permeabilidad, resistencia al

ataque de sulfatos (durabilidad), entre otros, con el fin de establecer

claramente una caracterizacin mecnica de la mezcla y poder obtener una

tendencia clara en su comportamiento mecnico ante la accin de las

cargas y de los agentes de intemperismo.

Hacer una evaluacin adecuada y profunda de la utilizacin de las formaletas para la elaboracin de vigas y viguetas para ensayos de

resistencia a la flexin. Nos apoyamos en la diferencia de los valores

obtenidos, los cuales realmente no garantizar la veracidad de los resultados

y dejan ver una gran incertidumbre de los mismos y del trabajo que se

realiza en el laboratorio.

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ar

RECOMENDACIONES

Se recomienda seguir investigando sobre este tipo de material, ya que como se dijo al principio del trabajo, posee muchas ventajas y

aplicaciones que se pueden desarrollar en Colombia.

Para el parmetro curado es recomendable hacer un estudio de tiempos de curado; ya que en algunos textos se refieren a la poca

importancia que presenta el curado para alcanzar la resistencia

adecuada en este tipo de concreto, lo cual no concuerda con lo obtenido

en ste trabajo.

Se recomienda iniciar estudios de permeabilidad en los concretos porosos construidos con nuestros materiales, con el fin de determinar la

correcta aplicacin dentro de una estructura de pavimento o quizs

como estructura de drenaje en otro tipo de aplicacin ingenieril.

Estudiar con ms detalle el efecto que produce el proceso de curado en las muestras de concreto poroso; ya que los resultados obtenidos

muestran una mejora considerable en la resistencia a la compresin y no

se sabe con certeza si esta tendencia se garantice con todos los

materiales, dosificaciones o tiempos de curado.

Consideramos fundamental realizar una evaluacin econmica respecto a la elaboracin y colocacin del concreto poroso y del concreto

convencional, con el fin de determinar las ventajas o desventajas que

cada uno de ellos presenta para ser utilizado como parte estructural de

un pavimento.

Estel

ar

Anexo A

Estel

ar

3.3 Horno, de tamao adecuado, capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 5C (230 9F). 4. MUESTRA 4.1 Las muestras para el ensayo se obtendrn por medio de cuarteo, manual o mecnico, (segn la Norma INV E-104). El agregado debe estar completamente mezclado y tener la suficiente humedad para evitar la segregacin y la prdida de finos. La muestra para el ensayo debe tener la masa seca aproximada y consistir en una fraccin completa de la operacin de cuarteo. No est permitido seleccionar la muestra a un peso exacto determinado. 4.2 Agregado fino. Las muestras de agregado fino para el anlisis granulomtrico, despus de secadas, debern tener aproximadamente los siguientes pesos: - Agregados en que por lo menos el 95% pasa el tamiz de 8.36 mm (No.8)_____ 100 gr. - Agregados en que por lo menos el 85% pasa el tamiz de 4.75 mm (No.4), y ms del 5% queda retenido en el tamiz de 2.36 mm (No.8)_____________________ 500 gr. 4.3 Agregado grueso: Las muestras de agregado grueso para el anlisis granulomtrico, despus de secadas, debern tener aproximadamente los siguientes pesos:

Mximo Tamao Nominal Peso mnimo de la con Aberturas Cuadradas Muestra de Ensayo

mm (Pulg) kg

9.5 (3/8) 1 12.5 () 2 19.0 (3/4) 5 25.0 (1) 10 37.5 (1) 15 50.0 (2) 20 63.0 (2) 35 75.0 (3) 60 90.0 (3) 100 100.0 (4) 150

Estel

ar

6.2 Limtese la cantidad de material en un tamiz dado, de tal forma que todas las partculas tengan la oportunidad de alcanzar las aberturas del tamiz varias veces durante la operacin del tamizado. El peso retenido en tamices menores al de 4.75 mm (No.4) cuando se complete la operacin de tamizado, no debe ser mayor de 6 kg/m de superficie tamizada Para tamices de 4.75 mm (No.4) y mayores, el peso en kg/m por superficie de tamizado no exceder el producto de 2.5 x abertura del tamiz (mm). En ningn caso, el peso debe ser tan grande que cause deformacin permanente en la malla del tamiz. Nota 2: La cantidad de 6 kg/m equivale a 194 g para el dimetro usual

de 203 mm (8") de los marcos de los tamices. La cantidad de material en un tamiz puede regularse por:

a) La introduccin de un tamiz con abertura ms grande antes

de ste. b) Probando la muestra en un nmero de incrementos. 6.3 Continese el tamizado por un perodo suficiente, de tal forma que despus de terminado, no pase ms del 1% de la cantidad en peso retenida en cada tamiz, durante un (1) minuto de tamizado continuo a mano, realizado de la siguiente manera: Tmese individualmente cada tamiz, con su tapa y un fondo que ajuste sin holgura, con la mano en una posicin ligeramente inclinada. Se golpea secamente el lado del tamiz, con un movimiento hacia arriba contra la palma de la otra mano, a razn de 150 veces por minuto, girando el tamiz aproximadamente 1/6 de vuelta en cada intervalo de 25 golpes. Se considerar satisfactorio el tamizado para tamaos mayores al tamiz de 4.75 mm (No.4), cuando el total de las partculas del material sobre la malla forme una sola capa. Si el tamao de los tamices hace impracticable el movimiento de tamizado recomendado, utilcense tamices de 203 mm (8") de dimetro para comprobar la eficiencia del tamizado. 6.4 En el caso de mezclas de agregados gruesos y finos, la porcin de muestra ms fina que el tamiz de 4.75 mm (No.4) puede distribuirse entre dos o ms grupos de tamices para prevenir sobrecarga de los tamices individuales.

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ar

- Porcentaje total de material retenido en cada tamiz, - Porcentaje de material retenido entre dos tamices consecutivos. 8.2 El resultado de los porcentajes se expresa redondeando al entero ms prximo, con excepcin del porcentaje que pasa tamiz de 75 m (No.200), cuyo resultado ser expresado con una aproximacin de 0.1%. 9. CORRESPONDENCIA CON OTRAS NORMAS ASTM C-136 AASHTO T-27 N L T - 150

Estel

ar

- Cada una de las capas se empareja con la mano y se apisona con 25 golpes de varilla, distribuidos uniformemente en cada capa, utilizando el extremo semiesfrico de la varilla.

- Al apisonar la primera capa, debe evitarse que la varilla golpee el

fondo del recipiente. Al apisonar las capas superiores, se aplica la fuerza necesaria para que la varilla solamente atraviese la respectiva capa.

- Una vez colmado el recipiente, se enrasa la superficie con la

varilla, usndola como regla, y se determina el peso del recipiente lleno, en kg (lb).

3.2 Mtodo del vibrado.- Para agregados de tamao nominal, comprendido entre 39 mm (1) y 100 mm (4"). - El agregado debe colocarse en el recipiente, en tres capas de

igual volumen aproximadamente, hasta colmarlo. - Cada una de las capas se compacta del siguiente modo. Se coloca

el recipiente sobre una base pavimento y se inclina, hasta que el borde opuesto al punto de apoyo, diste unos 50 mm (2") de la base. Luego se suelta, con lo que se produce un golpe seco y se repite la operacin inclinando el recipiente por el borde opuesto. Estos golpes alternados se ejecutan 25 veces de cada lado, de modo que el nmero total sea 50 para cada capa y 150 para todo el conjunto.

- Una vez compactada la ltima capa, se enrasa la superficie del

agregado con una regla o con la mano, de modo que las partes salientes se compensen con las depresiones en relacin al plano de enrase, y se determina el peso en kg (lb) del recipiente lleno.

3.3 Mtodo de llenado a paladas.- Para determinar el peso unitario del agregado suelto, para agregados de tamao nominal hasta de 100 mm (4"). - Se llena el recipiente por medio de una pala o cuchara, de modo

que el agregado se descargue de una altura no mayor de 50 mm (2"), por encima del borde, hasta colmarlo. Se debe tener cuidado de que no se segreguen las partculas de las cuales se compone la muestra.

- Se enrasa la superficie del agregado con una regla o con la mano,

de modo que las partes salientes se compensen con las

Estel

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ensayos adecuadamente ejecutados en dos laboratorios diferentes, sobre la muestra del mismo agregado grueso, no debern diferir en ms de 67 kg/m3 (4.2 lb/pie3). La desviacin normal de un mismo operador se ha hallado en 11 kg/m3 (0.7 lb/pie3). Por lo tanto, resultados de dos ensayos correctamente ejecutados por el mismo operador sobre la misma muestra de agregados gruesos, no deber diferir en ms de 32 kg/m3 (2.0 lb/pie3). 7. CORRESPONDENCIA CON OTRAS NORMAS ASTM C 29 ICONTEC 92

TABLA No.1

DIMENSIONES DE LOS RECIPIENTES

Volumen

Litros Dimetro Interior

Altura Interior Tamao mximo de las

partculas

Espesor de la lmina de:

(pies3) mm (") mm (") mm (") mm (") fondo pared

3 (1/10) 155 ( 6) 160 2 (6.1 0.11) 12.5 () 5.0 (0.2) 3.0 0.10)10 (1/5) 205 ( 8) 305 2 (11.5 0.1) 25 (1) 5.0 (0.2) 3.0

(0.10) 15 () 255 (10) 295 2 (11.0 0.1) 39 (1) 5.0 (0.2) 3.0

(0.10) 30 (1) 355 (14) 305 2 (11.2 0.1) 101 (4) 5.0 (0.2) 3.2

(0.10)

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por medio de una tapa con empaque que impida la salida del polvo, fijada por medio de pernos. La tapa se disear de manera tal que se mantenga el contorno cilndrico interior. El entrepao se coloca de modo que la carga no caiga sobre la tapa durante el ensayo, ni se ponga en contacto con ella en ningn momento. El entrepao ser desmontable, de acero, ocupando longitudinalmente toda una generatriz del cilindro y se proyectar radialmente, y hacia el centro de la seccin circular del cilindro, en longitud de 89 2 mm (3,5 0.1"). Tendr un espesor tal que permita montarlo por medio de pernos u otro medio apropiado, de forma que quede instalado de un modo pavimento y rgido. La distancia del entrepao a la abertura, medida a lo largo de la circunferencia del cilindro y en el sentido de la rotacin, ser mayor de 1.27 m (50"). Nota 1: Es preferible el empleo de un entrepao de acero resistente al

desgaste de seccin rectangular y montado independientemente de la tapa. No obstante, puede usarse una seccin angular montada adecuadamente en la parte interior de la tapa, teniendo en cuenta la direccin de rotacin para la que la carga sea recogida por la cara exterior del ngulo.

La superficie del entrepao de la mquina de Los ngeles est sometida a un fuerte desgaste y al impacto de las bolas, originndose en ella un relieve a una distancia aproximadamente de 32 mm, (1") desde la unin del entrepao con la superficie interior del cilindro. Si el entrepao est hecho de una seccin angular, no solamente puede formarse este relieve, sino que aqul se puede llegar a doblar longitudinal o transversalmente y con respecto a su correcta disposicin, por lo cual debe ser revisado peridicamente. Si se observa alguno de estos defectos, el entrepao debe ser reparado o reemplazado antes de realizar nuevos ensayos. La influencia de todos estos factores sobre los resultados del ensayo no es conocida; sin embargo, para uniformar las condiciones de ensayo se recomienda eliminar el relieve formado cuando su altura sea superior a 2 mm (0.1"). La mquina ser accionada y contrabalanceada en forma tal, que debe mantener la velocidad perifrica bsicamente uniforme. La prdida de velocidad y el deslizamiento del mecanismo de transmisin son causa frecuente de que los resultados del ensayo no coincidan con los obtenidos en otra mquina de desgaste de Los Angeles con velocidad perifrica constante.

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4. PROCEDIMIENTO 4.1 Ejecucin del ensayo. La muestra y la carga abrasiva correspondiente, se colocan en la mquina de Los Angeles, y se hace girar el cilindro a una velocidad comprendida entre 188 y 208 rad/minuto (30 y 33 r.p.m.); el nmero total de vueltas deber ser 500. La mquina deber girar de manera uniforme para mantener una velocidad perifrica prcticamente constante. Una vez cumplido el nmero de vueltas prescrito, se descarga el material del cilindro y se procede con una separacin preliminar de la muestra ensayada, en un tamiz ms grueso que el de 1.70 mm (No.12). La fraccin fina que pasa, se tamiza a continuacin empleando el tamiz de 1.70 mm (No.12). El material ms grueso que el tamiz de 1.70 mm (No.12) se lava, se seca en el horno, a una temperatura comprendida entre 105 a 110C (221 a 230F), hasta peso constante, y se pesa con precisin de 1 g. 4.2 Cuando el agregado est libre de costras o de polvo, puede eliminarse la exigencia del lavarlo antes y despus del ensayo. La eliminacin del lavado posterior, rara vez reducir la prdida medida, en ms del 0.2% del peso de la muestra original. 4.3 Se puede obtener una valiosa informacin sobre la uniformidad de la muestra que se est ensayando, determinando la prdida despus de 100 revoluciones. Al efectuar esta determinacin no se debe lavar el material retenido en el tamiz de 1.7 mm (No.12). La relacin de prdida despus de 100 revoluciones a prdida despus de 500 revoluciones, no debera exceder en ms de 0.20 para materiales de dureza uniforme. Cuando se realice esta determinacin, se procurar evitar toda prdida de muestra; la muestra total, incluido el polvo producido por el desgaste, se vuelve a introducir en la mquina hasta completar las 500 revoluciones requeridas para terminar el ensayo. 5. RESULTADOS 5.1 El resultado del ensayo es la diferencia entre el peso original y el peso final de la muestra ensayada, expresado como tanto por ciento del peso original. 5.2 El resultado del ensayo (% desgaste) recibe el nombre de coeficiente de desgaste de Los Angeles. Calclese tal valor as: % Desgaste = 100 (P1 - P2) / P1

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SANIDAD DE LOS AGREGADOS FRENTE A LA ACCION DE LAS SOLUCIONES DE SULFATO DE SODIO O DE MAGNESIO

I.N.V. E - 220

1. OBJETO 1.1 Esta norma describe el procedimiento que debe seguirse, para determinar la resistencia a la desintegracin de los agregados, por la accin de soluciones saturadas de sulfato de sodio o de magnesio. 1.2 Mediante este mtodo se puede obtener una informacin til para juzgar la calidad de los agregados que han de estar sometidos a la accin de los agentes atmosfricos, sobre todo cuando no se dispone de datos sobre el comportamiento de los materiales que se van a emplear, en las condiciones climatolgicas de la obra. Con l se puede hacer una estimacin preliminar de la inalterabilidad de los agregados que se usarn para concreto u otros propsitos. 1.3 Se llama la atencin sobre el hecho de que los resultados que se obtienen varan segn la sal que se emplee; y que hay que tener cuidado al fijar los lmites en las especificaciones en que se incluya este ensayo. Dado que la precisin de este mtodo es limitada, el rechazo de los agregados que no cumplan las especificaciones pertinentes, no puede darse nicamente con l; se deben confirmar con resultados de otros ensayos ms ligados a las caractersticas del material. 1.4 Los valores de porcentaje de prdidas admisibles, resultantes de aplicar este mtodo, generalmente difieren para agregados finos y agregados gruesos. 2. EQUIPO 2.1 Los tamices necesarios, de acuerdo con los numerales 4.1 y 4.2 son los siguientes: TAMICES SERIE FINA TAMICES SERIE GRUESA 150 m (No.100) 8.0 mm (5/16") 300 m (No. 50) 9.5 mm (3/8" ) 600 m (No. 30) 12.5 mm (1/2" )

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3.1 Solucin de sulfato de sodio.- La solucin saturada de sulfato de sodio, se prepara disolviendo el peso necesario de sal del tipo "comercial", en agua a la temperatura de 25 a 30C (77 a 86F). Se aade suficiente cantidad de sal, bien de la forma anhidra (Na2SO4) o cristalizada (Na2SO4. 10H2O), para asegurar no solamente que la solucin est saturada, sino tambin que quede un exceso de cristales cuando la solucin est preparada. Se agita bien la solucin mientras se est preparando. Se enfra la solucin a 21 1C (140 2F) y se mantiene a esta temperatura por lo menos durante 48 horas antes de emplearla; se agita bien inmediatamente antes de usarla, y en este momento debe tener un peso especfico entre 1.151 y 1.174. La solucin que presente impurezas debe filtrarse y debe volverse a comprobar su peso especfico. Nota 1: La comprobacin del peso especfico debe hacerse

frecuentemente, por lo menos para cada 50 kg de sal. Para conseguir la saturacin a 22C (71.6F) de 1 dm3 de agua, son suficientes 215 g de la sal anhidra o 700 g de la hidratada. No obstante, como estas sales no son completamente estables y puesto que es preferible que haya un exceso de cristales en la solucin, se recomienda como mnimo, el empleo de 350 g de la sal anhidra y 750 g de la sal hidratada. Lo ms econmico es el empleo del sulfato comercial en polvo, que puede considerarse prcticamente como anhidro. 3.2 Solucin de sulfato de magnesio.- La solucin de sulfato de magnesio se prepara disolviendo el peso necesario de sal del tipo "comercial", en agua a la temperatura de 25 a 30 C (77 a 86F). Se aade suficiente cantidad de sal, bien de la forma anhidra (MgSO4) o cristalizada (MgSO4. 7H2O), para asegurar no solamente que la solucin est saturada, sino tambin que quede un exceso de cristales cuando la solucin est preparada. Se agita bien la solucin mientras se est preparando. Se enfra la solucin a una temperatura de 21 1C (70 2F), y se mantiene a esta temperatura por lo menos durante 48 horas antes de emplearla; inmediatamente antes de usarla se agita bien, y en este momento tendr un peso especfico comprendido entre 1.295. y 1.302. La solucin que presente impurezas debe filtrarse y debe volverse a comprobar su peso especfico. (Ver Nota 1). Para conseguir la saturacin a 23C (73.4F) de 1 dm3 de agua, son suficientes 350 g de la sal anhidra o 1230 g de la hidratada. No obstante, como estas sales no son completamente estables y la forma anhidra es la menos estable, y puesto que es necesario que haya un

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TABLA No.1 Tamices mm (pulgadas) Peso g. Compuesta de material:

de 4.75 mm a 9.5 mm (No.4 a 3/8") 300 5 de 9.5 mm a 19.0 mm (3/8" a 3/4") 1000 10

Compuesta de material: de 9.5 mm a 12.5 mm (3/8" a 1/2") 33% 330 5 de 12.5 mm a 19.0 mm (1/2" a 3/4") 67% 670 10 de 19.0 mm a 37.5 mm (3/4" a 1 1/2") 1500 50

Compuesta de material: de 19.0 mm a 25.0 mm (3/4" a 1") 33% 500 30 de 25.0 mm a 37.5 mm ( 1" a 1 1/2") 67% 1000 50 de 37.5 mm a 63 mm (1 1/2" a 2 1/2") 5000 300

Compuesta de material: de 37.5 mm a 50 mm (1 1/2" a 2") 40% 2000 200 de 50 mm a 63 mm (2" a 2 1/2") 60% 3000 300

Tamices mayores obtenidos en incrementos de 25 mm (1")

7000 1000

5. PREPARACION DE LAS MUESTRAS 5.1 Agregado fino.- La muestra de agregado fino se lava bien sobre un tamiz de 300 m (No.50); se seca hasta peso constante, a una temperatura de 110 5C (230 9F) y se separa en las diferentes fracciones por medio de un tamizado realizado de la siguiente manera: Se hace primero una separacin aproximada, por medio de una serie de los tamices indicados en el numeral 4.1. De cada una de las fracciones obtenidas de esta forma se separa la suficiente cantidad de muestra para poder obtener 100 g, despus de tamizar sobre el correspondiente tamiz hasta rechazo (en general, son suficientes unos 110 g). Las partculas de agregado fino que quedan encajadas en la malla del tamiz, no se emplean en la preparacin de la muestra. Las muestras de 100 g, de cada una de las fracciones, despus del tamizado final, se pesan y colocan por separado en los recipientes para ensayo. 5.2 Agregado grueso.- La muestra de agregado grueso se lava bien, se seca hasta peso constante, a una temperatura de 110 5C (230 9F) y se separa en las diferentes fracciones indicadas en el numeral 4.2, por tamizado hasta rechazo. La cantidad requerida de cada una de estas fracciones, se pesa y se coloca, por separado, en los recipientes

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Nota 2: Durante el lavado se debe evitar someter las partculas a impactos y frotamientos que puedan facilitar su fracturamiento o desgaste.

7.2 Despus de eliminar todo el sulfato de sodio o de magnesio, cada fraccin de la muestra se seca hasta peso constante, a una temperatura de 110 5C (230 9F), y se pesa. Se tamiza el agregado fino sobre los mismos tamices en que fue retenido antes del ensayo, y el agregado grueso sobre los tamices indicados a continuacin, segn el tamao de las partculas.

Tamao del Agregado Tamiz Empleado 63 mm - 37.5 mm (2 1/2" - 1 1/2") 31.5 mm(1 1/4") 37.5 mm - 19.0 mm (1 1/2" - 3/4") 16.0 mm (5/8") 19.0 mm - 9.5 mm ( 3/4" - 3/8") 8.0 mm (5/16")

9.5 mm - 4.75 mm ( 3/8" - No.4) 4.00 mm (No.5) Nota 2: Como complemento al proceso descrito en los numerales 7.1 y

7.2, adicionalmente puede conseguirse ms informacin examinando visualmente cada fraccin, para observar si hay o no un excesivo cuarteamiento de las partculas. Tambin puede ser de inters, despus de haber pesado cada fraccin como se indica en el numeral 7.1, juntar todas las fracciones, incluidos los desperdicios de cada una de ellas, y determinar la granulometra total, con los tamices necesarios para hallar el mdulo de finura de la muestra total. El resultado del anlisis gramulomtrico se dar en tanto por ciento acumulativo retenido por cada tamiz.

8. EXAMEN CUALITATIVO 8.1 Las fracciones de la muestra con tamao mayor de 19.0 mm (3/4") se examinan cualitativamente despus de cada inmersin. 8.2 El examen cualitativo constar de dos partes: 1) la observacin del efecto que produce la accin del sulfato de sodio o de magnesio y la naturaleza de esta accin, y 2) el recuento del nmero de partculas afectadas. La accin del sulfato puede manifestarse de muy diversas maneras; en general, podr clasificarse como desintegracin, resquebrajamiento, desmenuzamiento, agrietamiento, formacin de lajas, descascaramiento, etc. Aunque slo se requiere el examen cualitativo de las partculas con tamao mayor de 19.0 mm (3/4"), se recomienda que tambin se

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I.N.V. E - 222

1. OBJETO 1.1 Esta norma describe el procedimiento que debe seguirse para la determinacin del peso especfico aparente y real a 23/23C (73.4/73.4F) as como la absorcin despus de 24 horas de sumergidos en agua, de los agregados con tamao inferior a 4.75 mm (tamiz No.4). 2. DEFINICIONES 2.1 Volmenes aparentes y nominales - En un slido permeable, si se incluye en su volumen la parte de vacos accesibles al agua en las condiciones que se establezcan, se define el volumen denominado "aparente"; si se excluye este volumen de vacos, al volumen resultante se de denomina "nominal". 2.2 Peso especfico aparente y nominal - En estos materiales, se define el peso especfico aparente como la relacin entre el peso al aire del slido y el peso de agua correspondiente a su volumen aparente y peso especfico nominal a la relacin entre el peso al aire del slido y el peso de agua correspondiente a su volumen nominal. 3. EQUIPO 3.1 Balanza, con capacidad mnima de 1000 g y sensibilidad de 0.1 g. 3.2 Matraz aforado o picnmetro, en el que se puede introducir la totalidad de la muestra y capaz de apreciar volmenes con una exactitud de 0.1 cm3. Su capacidad hasta el enrase ser, como mnimo, un 50 por ciento mayor que el volumen ocupado por la muestra. Para los tamaos de agregados ms finos puede emplearse un matraz aforado de 500 cm3 de capacidad. 3.3 Molde cnico. Un tronco de cono recto, construido con una chapa metlica de 0.8 mm de espesor como mnimo, y de 40 3 mm de dimetro interior en su base menor, 90 3 mm de dimetro interior en una base mayor y 75 3 mm de altura.

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un embudo y sin apelmazar, una cantidad de muestra suficiente, que se apisona ligeramente con 25 golpes de la varilla, levantando a continuacin, con cuidado, verticalmente el molde. Si la superficie de las partculas conserva an exceso de humedad, el cono de agregado mantendr su forma original, por lo que se continuar agitando y secando la muestra, realizando frecuentemente la prueba del cono hasta que se produzca un primer desmoronamiento superficial, indicativo de que finalmente ha alcanzado el agregado la condicin de superficie seca. El procedimiento descrito anteriormente solamente es vlido cuando el desmoronamiento superficial no se produce en la primera prueba, por la falta de seguridad en el estado de humedad superficial que ello comportara. En este caso, debern aadirse al agregado algunos centmetros cbicos de agua, mezclar completamente toda la muestra y dejarla tapada para evitar la evaporacin durante una media hora. A continuacin se repiten de nuevo los procesos de secado y pruebas del cono, explicados en los numerales 4.2. y 4.3., hasta determinar el estado correcto de saturado con superficie seca. 4.4 Inmediatamente, se introducen en el picnmetro previamente tarado, 500.0 g del agregado fino, preparado como se ha descrito anteriormente, y se le aade agua hasta aproximadamente un 90 por ciento de su capacidad; para eliminar el aire atrapado se rueda el picnmetro sobre una superficie plana, e incluso agitando o invirtindolo si es preciso, introducindolo seguidamente en un bao de agua a una temperatura entre 21 y 25C durante 1 hora, transcurrida la cual se enrasa con agua a igual temperatura, se saca del bao, se seca rpidamente su superficie y se determina su peso total (picnmetro, muestra y agua), con una aproximacin de 0.1 g. Pueden emplearse cantidades de muestra inferiores a los 500 g especificados en el procedimiento general, (aunque nunca menos de 50 g). En los casos en que se utilice una cantidad inferior a 500 g, los lmites de exactitud para las pesadas y medidas debern reducirse en las proporciones correspondientes. Si se desea, el peso de agua necesaria para el enrase final del picnmetro aforado puede determinarse volumtricamente con una bureta que aproxime 0.1 cm3. En estos casos, el peso total del picnmetro enrasado ser: C = 0.9975.Va + S + M en la cual:

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Peso especfico S aparente = (S.S.S) B + S - C Peso A especfico = nominal B + A - C S - A Absorcin (%) = x 100 A NOTA : S.S.S. = Saturado con Superficie Seca. 5.2 Cuando se usa el frasco de Le Chatelier: Llamando: R1 = Lectura inicial del nivel del agua en el frasco. R2 = Lectura final del nivel del agua en el frasco.

S1 = Peso de la muestra saturada con superficie seca empleando el frasco de Le Chatelier. (g)

se tiene: Peso especfico S1 (1 - [(S-A)/A]) Aparente = a 23/23C 0.9975 (R2 - R1) Peso especfico S1 aparente (S.S.S) = a 23/23C 0.9975 (R2 - R1) 6. PRECISION 6.1 Se puede aplicar el siguiente criterio para juzgar la aceptabilidad de los resultados con un 95 por ciento de probabilidad. Los ensayos por duplicado, realizados en un mismo laboratorio sobre una misma muestra, se considerarn satisfactorios si no difieren en ms de las siguientes cantidades:

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PESO ESPECIFICO Y ABSORCION DE AGREGADOS GRUESOS

I.N.V. E - 223

1. OBJETO Esta norma describe el procedimiento que debe seguirse para la determinacin de los pesos especficos aparente y nominal, as como la absorcin, despus de 24 horas de sumergidos en agua, de los agregados con tamao igual o mayor a 4.75 mm (tamiz No.4) 2. DEFINICIONES 2.1 Volmenes aparentes y nominales - En un slido permeable, si se incluye en su volumen la parte de vacos accesibles al agua en las condiciones que se establezcan, se define el volumen denominado "aparente"; si se excluye este volumen de vacos, al volumen resultante se de denomina "nominal". 2.2 Peso especfico aparente y nominal - En estos materiales, se define el peso especfico aparente como la relacin entre el peso al aire del slido y el peso de agua correspondiente a su volumen aparente, y peso especfico nominal a la relacin entre el peso al aire del slido y el peso de agua correspondiente a su volumen nominal. 3. EQUIPO 3.1 Balanzas, con capacidad igual o superior a 5000 g, segn el tamao mximo de la muestra para ensayo (vase Tabla No.1), con sensibilidad de 0.5 g para pesos hasta de 5000 g, 0.0001 veces el peso de la muestra, para pesos superiores. 3.2 Canastillas metlicas, como recipientes para las muestras en las pesadas sumergidas. Se dispondr de dos tipos de canastillas metlicas, de aproximadamente igual base y altura, fabricadas con armazn de suficiente rigidez y paredes de tela metlica con malla de 3 mm. Para agregados con tamao mximo inferior a 38 mm (11/2") se utilizarn canastillas con capacidades de 4 a 7 dm3 y para tamaos superiores canastillas con capacidades de 8 a 16 dm3 (Litros).

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5. PROCEDIMIENTO 5.1 La muestra se lava inicialmente con agua hasta eliminar completamente el polvo u otras sustancias extraas adheridas a la superficie de las partculas; se seca a continuacin en un horno a 100 - 110C y se enfra al aire a la temperatura ambiente durante 1 a 3 horas. Una vez fra se pesa, repitiendo el secado hasta lograr peso constante, y se sumerge en agua, tambin a temperatura ambiente, durante 24 4 horas. Cuando se vayan a utilizar los valores de la absorcin y pesos especficos en concretos hidrulicos con agregados normalmente empleados en estado hmedo, se puede prescindir del secado hasta peso constante. Adems, si los agregados se han mantenido con su superficie continuamente mojada hasta el ensayo, pueden tambin suprimirse las 24 horas de inmersin en agua. Los valores obtenidos para la absorcin y el peso especfico aparente con agregados en el estado de saturados con superficie seca, pueden ser significativamente ms altos si antes de mojarlos se ha omitido el secado previo indicado en el numeral 5.1., por lo cual deber consignarse en los resultados cualquier alteracin que se introduzca en el procedimiento general. 5.2 Despus del perodo de inmersin, se saca la muestra del agua y se secan las partculas rodndolas sobre un pao absorbente de gran tamao, hasta que se elimine el agua superficial visible, secando individualmente los fragmentos mayores. Se tomarn las precauciones necesarias para evitar cualquier evaporacin de la superficie de los agregados. A continuacin, se determina el peso de la muestra en el estado de saturada con superficie seca (S.S.S.). Estas y todas las pesadas subsiguientes se realizarn con una aproximacin de 0.5 g para pesos hasta 5000 g y de 0.0001 veces el peso de la muestra para pesos superiores. 5.3 A continuacin, se coloca la muestra en el interior de la canastilla metlica y se determina su peso sumergida en el agua, a la temperatura entre 21 y 25C y un peso unitario de 0.997 0.002 g/cm3. Se tomarn las precauciones necesarias para evitar la inclusin de aire en la muestra sumergida, agitando convenientemente. La canastilla y la muestra debern quedar completamente sumergidas durante la pesada y el hilo de suspensin ser lo ms delgado posible para que su inmersin no afecte a las pesadas.

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6.2 Cuando se divide la muestra total para ensayo en fracciones ms pequeas como se indica en el numeral 4.2., se ensayarn por separado cada una de las fracciones, calculndose sus respectivos pesos especficos y absorcin a partir de las expresiones del numeral 6.1. Para obtener el verdadero valor, tanto del peso especfico como de la absorcin, correspondientes a la mezcla total (n fracciones), se aplica las expresiones: 1 Gpr = P1 P2 Pn + + 100 G1 100 G2 100 Gn P1 A1 P2 A2 Pn An A = + + 100 100 100 donde: P1, P2,...Pn = Porcentajes respectivos del peso de cada

fraccin con respecto al peso total de la muestra.

G1,G2,...Gn = Pesos especficos (aparente, saturado con

superficie seca o real, el que se est calculando) de cada fraccin de la muestra total.

A1,A2,...An = Porcentajes de absorcin de cada fraccin de la

muestra total. Gpr = Verdadero valor del peso especfico

correspondiente (aparente, saturado superficie seca o real) a la muestra total.

A = Valor del porcentaje de absorcin de la muestra total.

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PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS

I.N.V. E - 227

1. OBJETO Esta norma describe el procedimiento para determinar el porcentaje, en peso, del material que presente una o ms caras fracturadas de las muestras de agregados ptreos. 2. EQUIPO 2.1 Balanza, de 5000 g de capacidad y aproximacin de 1 g. 2.2 Tamices, de 37.5, 25.0, 19.0, 12.5 y 9.5 mm (1", 1", 3/4", " y 3/8"). 2.3 Cuarteador, para la obtencin de muestras representativas. 2.4 Esptula, para separar los agregados. 3. MUESTRA 3.1 La muestra para ensayo deber ser representativa de la granulometra promedio del agregado, y se obtendr mediante un cuidadoso cuarteo del total de la muestra recibida. Hgase el anlisis granulomtrico de la muestra cuarteada. 3.2 Seprese por tamizado la fraccin de la muestra comprendida entre los tamaos 37.5 mm y 9.5 mm (1" y 3/8"). Descrtese el resto. 3.3 El peso total de la muestra depender del tamao del agregado as:

Tamao del agregado Peso en g 37.5 a 25.0 mm (1" a 1") 2000 25.4 a 19.0 mm (1" a 3/4") 1500 19.0 a 12.5 mm (3/4" a ") 1200 12.5 a 9.5 mm (" a 3/8") 300

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6. CORRESPONDENCIA CON OTRAS NORMAS MOPT E-109 (Venezuela).

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3.2 Una vez as separada la muestra para ensayo, se procede a determinar su anlisis granulomtrico, de acuerdo con la Norma INV E-213, usando los tamices indicados en la Tabla No.1. El porcentaje del peso retenido entre cada dos tamices sucesivos de la serie se denomina Ri, siendo i el tamiz de abertura menor.

TABLA No.1

DIMENSIONES DE LOS CALIBRADORES PARA ESPESOR Y LONGITUD

TAMICES Dimensiones del calibrador, (mm)

PASA RETIENE Aplanamiento Alargamiento mm (pulg) mm (pulg) (Abertura de (Separacin de

la ranura)(1) las barras)(2) 63 (2") 50 (2") 33.9 -- 50 (2") 37.5 (1") 26.3 78.8 37.5 (1") 25 (1") 18.8 56.3 25 (1") 19 (3/4") 13.2 39.6 19 (3/4) 12.5 (") 9.5 28.4 12.5 (") 9.5 (3/8") 6.6 19.8 9.5 (3/8") 6.3 (1/4") 4.7 14.2

(1) Esta dimensin es igual a 0.6 veces el promedio de las

aberturas de los tamices que definen la fraccin. (2) Esta dimensin es igual a 1.8 veces el promedio de las

aberturas de los tamices que definen la fraccin.

3.3 A continuacin, previo cuarteo, se separan por tamizado las distintas fracciones de la muestra, tal como se indica en la Tabla No.1. Las fracciones del agregado cuyo porcentaje sea inferior al 5% de la muestra no se ensayan. De cada fraccin del agregado cuyo porcentaje en la muestra est comprendido entre el 5% y el 15%, se tomar un mnimo de 100 partculas, determinando su peso, Pi, en la balanza con aproximacin del 0.1% De cada fraccin del agregado cuyo porcentaje en la muestra sea superior al 15%, se tomar un mnimo de 200 partculas, determinando su peso, Pi, en la balanza con aproximacin del 0.1%

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