5B Determinación DEL Contenido DE Vacíos EN Agregados Finos NO Compactados PDF

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DEL CONTENIDO DE EN AGREGADOS FINOS NO COMPACTADOS (INFLUENCIADO POR LA FORMA DE LAS LA TEXTURA SUPERFICIAL Y LA INV. E 239 DIEGO MIGUEL BARRETO SOLER CAMILO CUBIDES MESA YEIMI PAOLA VARGAS GUASCO FERNANDO VARGAS TENJO UNIVERSIDAD Y DE COLOMBIA FACULTAD DE ESCUELA DE TRANSPORTE Y TUNJA 2017 DEL CONT...

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DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE VACÍOS EN AGREGADOS FINOS NO COMPACTADOS (INFLUENCIADO POR LA FORMA DE LAS PARTÍCULAS, LA TEXTURA SUPERFICIAL Y LA GRANULOMETRÍA) INV. E - 239

DIEGO MIGUEL BARRETO SOLER CAMILO HERNÁN CUBIDES MESA YEIMI PAOLA VARGAS GUASCO JOSÉ FERNANDO VARGAS TENJO

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2017

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE VACÍOS EN AGREGADOS FINOS NO COMPACTADOS (INFLUENCIADO POR LA FORMA DE LAS PARTÍCULAS, LA TEXTURA SUPERFICIAL Y LA GRANULOMETRÍA) INV. E - 239

DIEGO MIGUEL BARRETO SOLER

Cód.201420215

CAMILO HERNÁN CUBIDES MESA

Cód.201321935

YEIMI PAOLA VARGAS GUASCO

Cód.201321725

JOSÉ FERNANDO VARGAS TENJO

Cód.201322840

Presentado a: Ing. CARLOS HERNANDO HIGUERA SANDOVAL Monitor: NICOLÁS OLARTE RIAÑO

En la asignatura de: Materiales para ingeniería

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2017

TABLA DE CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÓN .....................................................................................................8 1. OBJETIVOS ......................................................................................................9 1.1. Objetivo General .........................................................................................9 1.2. Objetivo específicos ....................................................................................9 2. MARCO TEÓRICO ..........................................................................................10 3. EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS .......................................................21 3.1 Platones .......................................................................................................21 3.2 Recipiente Cilíndrico.....................................................................................21 3.3 Balanza KERN FKB......................................................................................22 3.4 Placa de Vidrio .............................................................................................22 3.5 Bandeja-Soporte-Embudo ............................................................................23 3.6 Brocha ..........................................................................................................23 3.7 Tamices ........................................................................................................24 3.8 Termómetro ..................................................................................................24 3.9 Muestra ........................................................................................................25 4. PROCEDIMIENTO ..........................................................................................26 4.1 Preparación de las muestras de ensayo ......................................................26 4.2 Mezclado de la muestra ...............................................................................26 4.3 Determinar masa del recipiente cilíndrico + lámina cuadrada ......................27 4.4 Determinar diámetro y altura del recipiente cilíndrico con el calibrador vernier ...........................................................................................................................27 4.5 Montaje Bandeja-Soporte-Embudo con Recipiente cilíndrico.......................28 4.6 Salida libre de la mezcla y enrasado ............................................................28 4.7 Limpieza del recipiente cilíndrico con la muestra y la lámina .......................29 4.8 Masa del recipiente cilíndrico con la muestra y la lámina de vidrio. .............29 4.9 Temperatura del agua y masa del conjunto: recipiente cilíndrico, lámina de vidrio y agua. ......................................................................................................30 5. DATOS OBTENIDOS ......................................................................................31 6. CALCULOS Y RESULTADOS ........................................................................32

7. ANÁLISIS DE RIESGOS Y ERRORES ...........................................................34 8. ANÁLISIS DE RESULTADOS .........................................................................35 9. CONCLUSIONES............................................................................................36 10.

RECOMENDACIONES ................................................................................37

11.

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................38

12.

ANEXOS ......................................................................................................39

12.1 Formato diligenciado ..................................................................................39

LISTA DE ILUSTRACIONES Pág. Ilustración 1. Sección transversal de equipo en posición de ensayo ...................10 Ilustración 2. Platones ..........................................................................................21 Ilustración 3. Recipiente Cilíndrico .......................................................................21 Ilustración 4. Balanza KERN FKB ........................................................................22 Ilustración 5. Placa de Vidrio ................................................................................22 Ilustración 6. Bandeja-Soporte-Embudo...............................................................23 Ilustración 7. Brocha ............................................................................................23 Ilustración 8. Tamices ..........................................................................................24 Ilustración 9. Termómetro ....................................................................................24 Ilustración 10. Muestra .........................................................................................25 Ilustración 11. Muestra .........................................................................................26 Ilustración 12. Mezclado de muestra ....................................................................26 Ilustración 13. Masa del recipiente cilindro + lámina de vidrio. ............................27 Ilustración 14. Diámetro y altura del recipiente cilíndrico .....................................27 Ilustración 15. Masa de cada grupo .....................................................................28 Ilustración 16. Salida libre de la mezcla y enrasado ............................................28 Ilustración 17. Limpieza del recipiente cilíndrico con la muestra y la lámina. .......29 Ilustración 18. Masa del recipiente cilíndrico con la muestra y la lámina .............29 Ilustración 19. Temperatura del agua y masa del conjunto ..................................30

LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Uso típico de las diferentes clases de base granular...............................11 Tabla 2. Requisitos de los agregados para bases granulares ...............................12 Tabla 3. Requisitos de los agregados para lechadas asfálticas ............................13 Tabla 4. Requisitos de los agregados para mezclas asfálticas densas en frío ......14 Tabla 5. Requisitos de los agregados para mezclas asfálticas en caliente de gradación continúa.................................................................................................15 Tabla 6. Requisitos de los agregados para mezclas discontinuas en caliente para capa de rodadura ...................................................................................................16 Tabla 7. Requisitos de los agregados de adición para reciclado del pavimento existente.................................................................................................................17 Tabla 8. Requisitos de los agregados para mezclas asfálticas en caliente de gradación continúa.................................................................................................18 Tabla 9. Requisitos de los agregados para mezclas discontinuas en caliente para capa de rodadura ...................................................................................................19 Tabla 10. Densidad del agua a diferentes temperaturas ..................................20 Tabla 11. Volumen recipiente cilíndrico .................................................................31 Tabla 12. Datos prueba 1 y prueba 2 ....................................................................31

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INTRODUCCIÓN Cada componente que queda dispuesto para ser parte, al final, de la obra de ingeniería finalizada comprende funciones que van de la mano con características de materiales que reflejan o no, un trabajo ingenieril elaborado. Por esto, es indispensable seguir ciertos procedimientos que acierten con resultados y alcances esperados, donde estos permiten establecer criterios que definen el éxito del proyecto en marcha. En caso contrario, el análisis de cualquiera que sea el resultado es de vital importancia pues obedece a las implicaciones e interpretaciones que tiene lugar en un contexto profesional de la ingeniería. Sin duda alguna, esto significa acoger un número importante de normas las cuales son marco frente al tema, para este caso, la norma INV E – 239 es el punto de partida para el desarrollo del presente informe. Esta norma, a partir de tres opciones o métodos, busca determinar el contenido de vacíos de una muestra de agregado fino no compactada. Este ensayo provee la información útil como indicador de propiedades tales como: la demanda de agua en las mezclas de concreto hidráulico; factores de fluidez, bombeo o manejabilidad cuando se formulan lechadas o morteros; el efecto del agregado fino sobre la estabilidad y los vacíos en el agregado mineral (VAM) de concretos asfálticos; y la estabilidad de la porción de agregado fino de una base granular. 1

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Instituto Nacional de Vías, Ministerio de Transporte. (2013). Normas de Ensayo de materiales. Normas y especificaciones INVIAS. Bogotá, Colombia. 8

1. OBJETIVOS

1.1. Objetivo General Determinar el porcentaje del contenido de vacíos de una muestra de agregado fino no compactada, a partir de la norma INV E – 239 del Instituto Nacional de Vías. 1.2. Objetivo específicos Considerando la angularidad de los agregados finos –muestra dada con método A- evaluar la geometría de estos para así posteriormente considerar o no, valores que puedan contribuir a la resistencia de materiales. Definir un criterio para el material utilizado, es decir, si es adecuado y eficiente o no para la conformación de afirmado, sub-bases, bases, mezclas asfálticas, concretos, entre otros. Reconocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para determinar el porcentaje de partículas planas, alargadas o planas y alargadas, en un agregado grueso, aprendiendo las características de cada uno, y los cuidados que se deben tomar.

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2. MARCO TEÓRICO Para el presente ensayo, se debe tener en cuenta la calibración del recipiente cilíndrico y su posición frente al montaje de la bandeja-soporte-embudo dado el tratamiento que se le hace y describe a la muestra más adelante. Según la norma INV E – 239 señala que se debe aplicar una ligera capa de grasa al borde superior del medidor cilíndrico, seco y vacío. Luego, se determina la masa del medidor, la grasa y la placa de vidrio. Posteriormente, se llena el medidor con agua fresca hervida y desionizada, a una temperatura entre 18 y 24° C. Se registra la temperatura del agua. Se coloca la placa de vidrio sobre el recipiente cilíndrico, asegurándose de no dejar burbujas de aire. Se seca la superficie exterior del recipiente y, mediante pesaje, se determina la masa de éste, combinada con la de placa de vidrio, la grasa y el agua. Después del pesaje final, se remueve la grasa y se determina la masa del recipiente cilíndrico vacío, seco y limpio, para pruebas posteriores. 2 Ilustración 1. Sección transversal de equipo en posición de ensayo

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de Transporte. (2013). Normas de Ensayo de materiales. Normas y especificaciones INVIAS. Bogotá, Colombia.

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Ibíd., p. 6 10

Con el fin de tener una comparación del material analizado y las especificaciones generales de construcción de carreteras del Instituto Nacional de Vías se señalan a continuación cada una de las especificaciones para diferentes materiales en relación con el presente informe. Bases granulares Se definen tres clases de base granular en función de la calidad de los agregados (clases A, B y C), como se indica en la Tabla 8. Los documentos del proyecto definirán la clase de base granular por utilizar en el proyecto; así mismo, definirán el tipo de granulometría por emplear. Si los documentos del proyecto no indican otra cosa, las clases de base granular se usarán como se indica en la Tabla 1, en función del nivel de tránsito del proyecto. Tabla 1. Uso típico de las diferentes clases de base granular

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de Transporte. (2013). Normas de Ensayo de materiales. Normas y especificaciones INVIAS. Bogotá, Colombia.

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Los agregados para la construcción de la base granular deberán satisfacer los requisitos de calidad indicados en la Tabla 2. Tabla 2. Requisitos de los agregados para bases granulares

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de Transporte. (2013). Normas de Ensayo de materiales. Normas y especificaciones INVIAS. Bogotá, Colombia.

Lechada Asfáltica Requisitos generales Los agregados pétreos y el llenante mineral deberán cumplir los requisitos generales del Artículo 400, numeral 400.2.1, y los requisitos particulares de la Tabla 3.

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Tabla 3. Requisitos de los agregados para lechadas asfálticas

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de Transporte. (2013). Normas de Ensayo de materiales. Normas y especificaciones INVIAS. Bogotá, Colombia.

Mezcla Densa en Frío Requisitos generales Los agregados pétreos y el llenante mineral deberán satisfacer los requisitos generales del Artículo 400, numeral 400.2.1. Además, deberán cumplir con los requisitos específicos de la Tabla 4 la cual se muestra en la siguiente página.

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Tabla 4. Requisitos de los agregados para mezclas asfálticas densas en frío

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de Transporte. (2013). Normas de Ensayo de materiales. Normas y especificaciones INVIAS. Bogotá, Colombia.

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Mezclas asfálticas en caliente de gradación Continua (concreto asfáltico) Los agregados pétreos y el llenante mineral deberán satisfacer los requisitos del Artículo 400, numeral 400.2.1. Así mismo, deberán cumplir los requisitos de calidad mencionados en la 5. Tabla 5. Requisitos de los agregados para mezclas asfálticas en caliente de gradación continúa

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de Transporte. (2013). Normas de Ensayo de materiales. Normas y especificaciones INVIAS. Bogotá, Colombia.

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Mezcla discontinua en caliente para capa de rodadura (microaglomerado en caliente) Los agregados pétreos y el llenante mineral deberán satisfacer los requisitos del Artículo 400, numeral 400.2.1. Adicionalmente, deberán cumplir con los requisitos de calidad mencionados en la Tabla 6. Tabla 6. Requisitos de los agregados para mezclas discontinuas en caliente para capa de rodadura

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de Transporte. (2013). Normas de Ensayo de materiales. Normas y especificaciones INVIAS. Bogotá, Colombia.

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Reciclado de pavimento asfáltico en frío en el lugar empleando ligantes bituminosos En el caso de que se requiera la adición de material pétreo para satisfacer el requisito de gradación, éste deberá cumplir con las los requisitos de la Tabla 7. Tabla 7. Requisitos de los agregados de adición para reciclado del pavimento existente

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de Transporte. (2013). Normas de Ensayo de materiales. Normas y especificaciones INVIAS. Bogotá, Colombia.

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Mezclas asfálticas en caliente de gradación continua (concreto asfáltico) Los agregados pétreos y el llenante mineral deberán satisfacer los requisitos del Artículo 400, numeral 400.2.1. Así mismo, deberán cumplir los requisitos de calidad mencionados en la Tabla 8. Tabla 8. Requisitos de los agregados para mezclas asfálticas en caliente de gradación continúa

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de Transporte. (2013). Normas de Ensayo de materiales. Normas y especificaciones INVIAS. Bogotá, Colombia.

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Mezcla discontinua en caliente para capa de rodadura (microaglomerado en caliente) Los agregados pétreos y el llenante mineral deberán satisfacer los requisitos del Artículo 400, numeral 400.2.1. Adicionalmente, deberán cumplir con los requisitos de calidad mencionados en la Tabla 9. 3 Tabla 9. Requisitos de los agregados para mezclas discontinuas en caliente para capa de rodadura

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de Transporte. (2013). Normas de Ensayo de materiales. Normas y especificaciones INVIAS. Bogotá, Colombia. 3

Ibíd., p. 8 19

Densidad del agua a diferentes temperaturas Dadas las características del presente ensayo, es necesario recurrir a una tabla que relacione la densidad del agua a cierta temperatura, en este caso la temperatura está entre 0°C a 100°C. Tabla 10. Densidad del agua a diferentes temperaturas

Fuente: http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/denh2o.pdf

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3. EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS 3.1 Platones Descripción: Recipientes en aluminio y plástico empleados para la manipulación de la muestra del ensayo propuesto, sobre los cuales, por ejemplo, se pesan. Ilustración 2. Platones

Fuente: elaboración propia.

3.2 Recipiente Cilíndrico Descripción: Consiste en un cilindro recto el cual tiene un diámetro de 37.94 mm y una altura de 85.52 mm. Está hecho en cobre tensado en frío. 4 Para este caso, el valor teorico del volumen del recipiente es 100 ml. Ilustración 3. Recipiente Cilíndrico

Fuente: elaboración propia. 4

Ibíd., p.8 21

3.3 Balanza KERN FKB Descripción: Balanza marca KERN con capacidad máxima de 6 kg con una aproximación de 0.02 gramos, trabaja a partir de una fuente eléctrica de 110 voltios. Se usa para pesar material pequeño que no exceda su máxima capacidad. Ilustración 4. Balanza KERN FKB

Fuente: elaboración propia.

3.4 Placa de Vidrio Descripción: Es una placa cuadrada de vidrio, de aproximadamente 60 mm por 60 mm, con un espesor mínimo de 4 mm, usada para calibrar el medidor cilíndrico. Ilustración 5. Placa de Vidrio

Fuente: elaboración propia.

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3.5 Bandeja-Soporte-Embudo Descripción: Es una sola pieza metálica, consiste en una bandeja que sirve para retener las partículas del agregado fino que se desborden del medidor cilíndrico durante el llenado y la remoción del material. Además, cuenta con un soporte que mantiene el embudo a partir de tres patas. Ilustración 6. Bandeja-Soporte-Embudo

Fuente: elaboración propia.

3.6 Brocha Descripción: Es un elemento del laboratorio, el cual dispone de un conjunto de cerdas unidas a un mango de plástico. Se utiliza para retirar material fino de la bandeja sobre la cual están el soporte y el embudo. Ilustración 7. Brocha

Fuente: elaboración propia.

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3.7 Tamices Descripción: Similar a un recipiente, los tamices por lo general, son de forma circular, metálicos y disponen en el fondo de una malla también metálica; un tamiz se diferencia de ...