INV E 237 13 - Informes de laboratorio de geotecnia y caracterización de materiales para construción PDF

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Informes de laboratorio de geotecnia y caracterización de materiales para construción de vías....

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DETERMINACIÓN DE LA LIMPIEZA SUPERFICIAL DE LAS PARTÍCULAS DE AGREGADO GRUESO INV E-237-13

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 DE LA LIMPIEZA SUPERFICIAL DE LAS PARTÍCULAS DE AGREGADO GRUESO INV E-237-13

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 .....................................................................................................7 1.

2.

OBJETIVOS......................................................................................................8 1.1

OBJETIVO GENERAL ................................................................................8

1.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS.......................................................................8

MARCO TEÓRICO ...........................................................................................9 2.1. Especificaciones de los agregados para tratamiento superficial simple ........9 2.2. Especificaciones de los agregados para tratamiento superficial doble .......10 2.3. Especificaciones de los agregados para mezclas asfálticas densas en frío 11 2.4. Especificaciones de los agregados para mezcla abierta en frío ..................11 2.5. Especificaciones de los agregados para mezclas asfálticas en caliente de gradación continua .............................................................................................12 2.6. Especificaciones de agregados para mezcla abierta en caliente .............13 2.7. Especificaciones de los agregados para mezclas discontinuas en caliente para capa de rodadura .......................................................................................14

2.8. Especificaciones de los agregados para mezcla drenante ..........................15 3. EQUIPOS Y MATERIALES ............................................................................16 3.1. Equipos utilizados .......................................................................................16 3.2. Materiales utilizados ....................................................................................16 4.

PROCEDIMIENTO .........................................................................................17 4.1. Preparación de la muestra ..........................................................................17 4.2. Determinación de la humedad de la muestra de agregado grueso .............18 4.3. Determinación del coeficiente de limpieza superficial .................................19

5.

DATOS OBTENIDOS .....................................................................................20

6.

CÁLCULOS .................................................................................................... 21 6.1. Humedad de la muestra ..............................................................................21 6.2. Cantidad de masa seca (Mse).....................................................................21 6.3. Impurezas de la porción de muestra (I) .......................................................21 6.4. Coeficiente de limpieza superficial ..............................................................22

7.

ANÁLISIS DE RIESGOS Y ERRORES ..........................................................23

8.

ANÁLISIS DE RESULTADOS ........................................................................ 24

9.

CONCLUSIONES ...........................................................................................25

10.

RECOMENDACIONES ................................................................................26

BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................27 ANEXOS ................................................................................................................28

LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Requisitos de los agregados para tratamiento superficial simple. .............9 Tabla 2. Ensayos de verificación sobre los agregados para tratamiento superficial simple. ...................................................................................................................10 Tabla 3. Requisitos de los agregados para tratamiento superficial doble ..............10 Tabla 4. Requisitos de los agregados para mezclas asfálticas densas en frío ...... 11 Tabla 5. Requisitos de los agregados para mezcla abierta en frío ........................ 12 Tabla 6. Verificaciones periódicas sobre los agregados para mezcla abierta en frío ............................................................................................................................... 12 Tabla 7. Requisitos de los agregados para mezclas asfálticas en caliente de gradación continúa................................................................................................. 13 Tabla 8. Requisitos para gravilla para relleno de estructuras. ...............................14 Tabla 9. Requisitos de los agregados para mezclas discontinuas en caliente para capa de rodadura ...................................................................................................14 Tabla 10. Requisitos de los agregados para mezcla drenante ..............................15 Tabla 11. Equipos utilizados. .................................................................................16 Tabla 12. Materiales utilizados ..............................................................................16 Tabla 13. Datos obtenidos en durante el ensayo .................................................. 20 Tabla 15. Resumen datos obtenidos y calculados del ensayo ..............................22

LISTA DE ILUSTRACIONES Pág. Ilustración 1. Charla inicial por parte del Ingeniero Carlos Higuera......................17 Ilustración 2. Cuarteo de la muestra ....................................................................17 Ilustración 3. Masa de la muestra húmeda (Mh) ..................................................18 Ilustración 4. Muestra en el horno ........................................................................18 Ilustración 5. Determinación masa de la muestra seca (Ms) ................................18 Ilustración 6. Tamizado de la muestra .................................................................19 Ilustración 7. Determinación de la muestra seca después del tamizado (m). ......19

INTRODUCCIÓN El presente informe expone la manera en que se determina la limpieza superficial de los agregados, tanto de origen natural como artificial, con tamaños superiores a 4.75 mm, utilizados en la construcción de carreteras e igualmente la interpretación de los datos obtenidos, basados en la norma INV E-237-13, este documento se fundamenta con los datos de la práctica realizada el día jueves 07 de Septiembre de 2017 en el laboratorio de suelos y pavimentos de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Aquí se presenta la forma en que se desarrolló la práctica, los posibles errores y riesgos, los cálculos y un análisis de los resultados obtenidos según las especificaciones generales de construcción de carreteras 2013 del INVIAS.

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1. OBJETIVOS 1.1

OBJETIVO GENERAL

Determinar la limpieza superficial de las partículas de agregado, con base en la norma INV E-237-13. 1.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Analizar la relación existente entre los resultados obtenidos y las especificaciones técnicas fijadas de construcción de carreteras por el INVIAS. Establecer los posibles errores o riesgos en el desarrollo de la práctica y cómo mitigarlos. Detallar la manera correcta de utilizar los equipos necesarios para el desarrollo del ensayo, obteniendo el menor error posible.

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2. MARCO TEÓRICO Los agregados1 son componentes derivados de la trituración natural o artificial de diversas rocas, y pueden tener tamaños que van desde partículas casi invisibles hasta pedazos de roca. Junto con el agua y el cemento, conforman el trio de ingredientes necesarios para la fabricación de concreto. Agregados pétreos: Los agregados susceptibles de estabilizar con emulsión asfáltica podrán provenir de la trituración de piedra de cantera o de grava, de fuentes de grava natural o estar constituidos por una mezcla de ambos. Independientemente de su procedencia, los agregados deberán estar exentos de materia orgánica, terrones de arcilla o cualquier otra sustancia que pueda resultar ambientalmente nociva o inconveniente para el buen comportamiento de la capa estabilizada. Impurezas: Partículas menores de 0.5 mm mezcladas o adheridas a la superficie de los agregados gruesos. 2.1. Especificaciones de los agregados para tratamiento superficial simple Esta información es obtenida del artículo 4302 de las especificaciones generales de construcción de carreteras del INVIAS. A continuación se presentan los requisitos que deben tener los agregados pétreos para poder utilizarse en tratamiento superficial simple, se resalta el porcentaje de impurezas en agregado grueso máximo, siendo para este caso 0.5% máximo para nivel de tránsito NT-1 y NT2. Tabla 1. Requisitos de los agregados para tratamiento superficial simple.

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de transporte. (2013). Especificaciones generales de construcción de carreteras. INVIAS. Bogotá, Colombia. 430-1 p. 1 PESTAÑA, Armando. Agregados (Finos y Gruesos). [En línea]. < https://exposicionestc19.wikispaces.com/> [Citado en 13 de Agosto de 2017]. 2 INSTITUTO NACIONAL DE VIAS. Especificaciones generales de construcción de carreteras. Bogotá: INVIAS, 2013. (ART. 430).

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Se debe verificar periódicamente las especificaciones de los agregados para tratamiento superficial simple, es posible tomar como base la tabla 2, tomada del INVIAS, la cual nos dice que se debe verificar cada jornada. Tabla 2. Ensayos de verificación sobre los agregados para tratamiento superficial simple.

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de transporte. (2013). Especificaciones generales de construcción de carreteras. INVIAS. Bogotá, Colombia. 430-1 p.

2.2. Especificaciones de los agregados para tratamiento superficial doble Esta información es obtenida del artículo 4313 de las especificaciones generales de construcción de carreteras del INVIAS. A continuación se presentan los requisitos que deben tener los agregados pétreos para poder utilizarse en tratamiento superficial doble, se resalta el porcentaje de impurezas en agregado grueso máximo, siendo para este caso 0.5% máximo para nivel de tránsito NT-1 y NT2. Tabla 3. Requisitos de los agregados para tratamiento superficial doble

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de transporte. (2013). Especificaciones generales de construcción de carreteras. INVIAS. Bogotá, Colombia. 431-1 p. 3 INSTITUTO NACIONAL DE VIAS. Especificaciones generales de construcción de carreteras. Bogotá: INVIAS, 2013. (ART. 431).

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Según las especificaciones dadas por el INVIAS4, se debe determinar el contenido de impurezas cada jornada. 2.3. Especificaciones de los agregados para mezclas asfálticas densas en frío Esta información es obtenida del artículo 440 de las especificaciones generales de construcción de carreteras del INVIAS. En este caso se presentan los requisitos para tres niveles de tránsito NT1, NT2 y NT3. De igual manera se presenta en la tabla siguiente las especificaciones para mezclas asfálticas densas en frío en el cual se resalta que el porcentaje máximo para los tres niveles de tránsito es 0.5. Tabla 4. Requisitos de los agregados para mezclas asfálticas densas en frío

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de transporte. (2013). Especificaciones generales de construcción de carreteras. INVIAS. Bogotá, Colombia. 440-2 p.

Según las especificaciones del INVIAS debe determinarse el contenido de impurezas del agregado grueso una vez por semana. 2.4. Especificaciones de los agregados para mezcla abierta en frío Esta información es obtenida del artículo 441 de las especificaciones generales de construcción de carreteras del INVIAS, especificada para tres niveles de tránsito, donde indican los requisitos generales que se indican en la tabla 6. Donde el porcentaje de impurezas máximas para los tres niveles de tránsito es 0.5 %. 4

INSTITUTO NACIONAL DE VIAS. Especificaciones generales de construcción de carreteras. Bogotá: INVIAS, 2013. 431-9 p (ART. 431).

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Tabla 5. Requisitos de los agregados para mezcla abierta en frío

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de transporte. (2013). Especificaciones generales de construcción de carreteras. INVIAS. Bogotá, Colombia. 441-1 p.

Es importante de igual manera verificar periódicamente las especificaciones de los agregados para base tratada con cemento, a continuación se presenta la frecuencia para ensayo. La cual nos dice que cada semana deben realizarse el ensayo para determinar impurezas en agregados gruesos. Tabla 6. Verificaciones periódicas sobre los agregados para mezcla abierta en frío

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de transporte. (2013). Especificaciones generales de construcción de carreteras. INVIAS. Bogotá, Colombia. 441-9 p.

2.5. Especificaciones de los agregados para mezclas asfálticas en caliente de gradación continua Esta información es obtenida del artículo 450 de las especificaciones generales de construcción de carreteras del INVIAS. A continuación se presentan los requisitos que deben tener los agregados para mezclas asfálticas en caliente de gradación continua subdivida para tres niveles de tránsito (NT1, NT2 y NT3). 12

Tabla 7. Requisitos de los agregados para mezclas asfálticas en caliente de gradación continúa

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de transporte. (2013). Especificaciones generales de construcción de carreteras. INVIAS. Bogotá, Colombia. 450-3 p.

Según el INVIAS debe verificarse que se sigue cumpliendo el requisito una vez por semana. 2.6. Especificaciones de agregados para mezcla abierta en caliente En la tabla 9 se encuentran las especificaciones generales de construcción de carreteras del INVIAS página 451-1, tabla 451-1. La cual nos indica que se requiere un máximo porcentaje de impurezas en agregado grueso de 0.5%, para los tres niveles de tránsito (NT1, NT2 y NT3). De igual manera el artículo en la tabla 451-3 indica que debe verificarse el contenido de impurezas una vez por semana en campo.

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Tabla 8. Requisitos para gravilla para relleno de estructuras.

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de transporte. (2013). Especificaciones generales de construcción de carreteras. INVIAS. Bogotá, Colombia. 610-6 p.

2.7. Especificaciones de los agregados para mezclas discontinuas en caliente para capa de rodadura En la tabla 10 se encuentran las especificaciones generales de construcción de carreteras del INVIAS, página 452-1, tabla 452-1. La cual nos indica que se requiere un máximo porcentaje de impurezas en agregado grueso de 0.5% para los niveles de tránsito NT2 y NT3. Se debe verificar esta especificación una vez por semana. Tabla 9. Requisitos de los agregados para mezclas discontinuas en caliente para capa de rodadura

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de transporte. (2013). Especificaciones generales de construcción de carreteras. INVIAS. Bogotá, Colombia. 451-1 p.

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2.8. Especificaciones de los agregados para mezcla drenante Esta información es obtenida del artículo 453 de las especificaciones generales de construcción de carreteras del INVIAS, especificada para dos niveles de tránsito, donde indican los requisitos generales que se indican en la tabla 10. Donde el porcentaje de impurezas máximas para los dos niveles de tránsito es 0.5 %. Según las especificaciones se debe verificar el contenido de impurezas una vez por semana. Tabla 10. Requisitos de los agregados para mezcla drenante

Fuente: Instituto Nacional de Vías, Ministerio de transporte. (2013). Especificaciones generales de construcción de carreteras. INVIAS. Bogotá, Colombia. 453-1 p.

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3. EQUIPOS Y MATERIALES 3.1. Equipos utilizados Tabla 11. Equipos utilizados. Equipo

Cantida d

Balanza

1

Instrumento de laboratorio que mide la masa de un cuerpo.

Tamiz

6

Con apertura de 600 m (No. 30).

Recipiente

Horno

Descripción

2

Adecuados para colocar las muestras, transportar o servir como base para determinar la masa.

1

De capacidad suficiente, y con la capacidad de mantener una temperatura uniforme de 110 °C.

Imagen

Fuente: Elaboración propia

3.2. Materiales utilizados Tabla 12. Materiales utilizados Material

Descripción

Imagen

Agregado

Muestra a la cual se determinó la limpieza superficial.

Fuente: Elaboración propia

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4. PROCEDIMIENTO Inicialmente se realizó una charla por parte del ingeniero Carlos Higuera y el monitor Nicolás Olarte sobre los ensayos y los procedimientos que se iban a realizar el día del ensayo (Jueves, 07 de septiembre de 2017). Dando a entender de manera rápida los procedimientos a tratar. Ilustración 1. Charla inicial por parte del Ingeniero Carlos Higuera

Fuente: elaboración propia

4.1. Preparación de la muestra La masa de la muestra (g), debe estar comprendida entre 200D y 500D, siendo D el tamaño máximo de los agregados de la muestra. Para este caso el material utilizado es el retenido en el tamiz de 4.75 mm (No.4) y se utiliza 500D. Por esta razón: 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 = 500 ∗ 𝐷 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 = 500 ∗ 4.75 = 2375 𝑔 Esa cantidad de la muestra debe dividirse por cuarteo en dos porciones, una utilizada para determinar la humedad de la muestra de agregado grueso y la otra para determinar el coeficiente de limpieza superficial. Ilustración 2. Cuarteo de la muestra

Fuente: elaboración propia

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4.2. Determinación de la humedad de la muestra de agregado grueso Como se mencionó anteriormente la muestra fue divida en dos porciones, para la primera parte del ensayo se debe determinar la masa húmeda (Mh). Ilustración 3. Masa de la muestra húmeda (Mh)

Fuente: elaboración propia

Después se dejó la muestra en el horno a 110±5°C durante 24 horas. Ilustración 4. Muestra en el horno

Fuente: elaboración propia

Al finalizar el periodo se determinó la masa de la muestra seca (Ms). Ilustración 5. Determinación masa de la muestra seca (Ms)

Fuente: elaboración propia

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4.3. Determinación del coeficiente de limpieza superficial La otra parte de la muestra se colocó en su totalidad sobre el tamiz de referencia, el cual según la norma es de 500 m (No.35) pero en el ensayo que se realizó se utilizó el tamiz de 600 m (No.30) ya que el laboratorio no cuenta con la referencia establecida por la norma. Y se realizó el tamizado con lavado, cuidando que durante el proceso no se produjeran pé...