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INFORME No. 8 – VALOR DE AZUL DE METILENO EN AGREGADOS FINOS (INV E – 235 – 13)

GRUPO B2 CRISTIAN CAMILO GUTIERREZ VASQUEZ JULIAN DAVID HURTADO BONILLA JULIAN ANDRÉS MARTINEZ ROJAS JHONATAN BRAYAN MENESES SANCHEZ

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2014

INFORME No. 8 – VALOR DE AZUL DE METILENO EN AGREGADOS FINOS (INV E – 235 – 13)

GRUPO B2 CRISTIAN CAMILO GUTIÉRREZ VASQUEZ 201120242 JULIAN DAVID HURTADO BONILLA 201120202 JULIAN ANDRÉS MARTÍNEZ ROJAS 201120206 JHONATAN BRAYAN MENESES SANCHEZ 201120307 Presentado a: Ing. Msc. GONZALO PEREZ BUITRAGO Monitores: BEIMAR EMILIO CASTELBLANCO MORALES Materia: MATERIALES PARA INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2014

CONTENIDO Pág. 1. OBJETIVOS .........................................................................................................6 1.1 GENERAL ..........................................................................................................6 1.2 ESPECÍFICOS ...................................................................................................6 2.

ESPECIFICACIONES

GENERALES

PARA

LA

CONSTRUCCIÓN

DE

CARRETERAS ........................................................................................................7 3. EQUIPOS.............................................................................................................9 3.1 TAMIZ ................................................................................................................9 3.2 BALANZA...........................................................................................................9 3.3 PAPEL FILTRO................................................................................................10 3.4 CRONÓMETRO...............................................................................................10 3.5 VASO DE PRECIPITADO ................................................................................11 3.6 VASO DE PRECIPITADO ................................................................................11 3.7 AGITADOR DE PALETAS ............................................................................... 12 3.8 MATRAZ VOLUMÉTRICO ...............................................................................12 4. PROCEDIMIENTO.............................................................................................13 5. DATOS OBTENIDOS ........................................................................................16 5.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA MUESTRA...........................................16 5.2 DATOS REGISTRADOS (SUPUESTOS) ........................................................16 6. CÁLCULOS........................................................................................................17 6.1 CÁLCULO DEL VALOR DE AZUL DE METILENO..........................................17 7. ANÁLISIS DE RESULTADOS............................................................................18 7.1 COMPARACIÓN NORMAS (INV E – 235) 2007 Y 2013 .................................19 8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .....................................................20 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................21

LISTA DE TABLAS Pág.

Tabla 1. Requerimientos valor de Azul de metileno de agregados para Base granular……………………………………………………………………………………..7 Tabla 2. Requerimientos valor de Azul de metileno de agregados para Base tratado con cemento………………………………………………………………………7 Tabla 3. Requerimientos granulométricos de agregados para Sellos de arena – asfalto……………………………………………………………………………………….8 Tabla

4.

Requerimientos

granulométricos

de

agregados

para

Lechada

asfáltica……………………………………………………………………………………..8 Tabla 5. Comparativa entre valores requeridos y obtenidos del valor de Azul de metileno…………………………………………………………………………………...18

LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Serie de tamices……………………………………………………………….9 Figura 2. Balanza…………………………………………………………………………9 Figura 3. Papel filtro…………………………………………………………………….10 Figura 4. Cronómetro…………………………………………………………………...10 Figura 5. Vaso de precipitados………………………………………………………...11 Figura 6. Bureta………………………………………………………………………….11 Figura 7. Agitador de paletas…………………………………………………………..12 Figura 8. Matraz volumétrico…………………………………………………………..12 Figura 9. Preparación de la muestra…………………………………………………..13 Figura 10. Secado de la muestra……………………………………………………...13 Figura 11. Determinación de la masa del material de ensayo……………………...14 Figura 12. Solución del material en agua destilada………………………………….14 Figura 13. Inserción de la solución de Azul de metileno…………………………….15 Figura 14. Inserción de la solución de Azul de metileno…………………………….15 Figura 15. Material utilizado……………………………………………………………16

1. OBJETIVOS

1.1 GENERAL Determinar el valor de Azul de metileno de una muestra de suelo que pasa el tamiz No. 4 según el procedimiento descrito en la norma INV E – 213 – 13. 1.2 ESPECÍFICOS 

Preparar la muestra mediante el tamizado de está, tomando la fracción que pasa por el tamiz No. 4.



Preparar una solución de azul de metileno con una densidad de 10 g/l.



Realizar el cálculo del valor de Azul de metileno a partir de los datos obtenidos y comparar los resultados con los requerimientos de las Especificaciones de Construcción de Carreteras 2013.

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2. ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE CARRETERAS En la siguiente tabla se observa los requerimientos del valor máximo de Azul de metileno de agregados para Base granular. Tabla 1. Requerimientos valor de Azul de metileno de agregados para Base granular

Fuente: INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Especificaciones Generales para la construcción de Carreteras: Capítulo 3. Afirmados Subbases y Bases. Artículo 330. Base granular. Bogotá D.C.: El instituto, 2013. p 60.

En la siguiente tabla se observa los requerimientos del valor máximo de Azul de metileno de agregados para Base tratada con cemento. Tabla 2. Requerimientos valor de Azul de metileno de agregados para Base tratado con cemento

Fuente: INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Especificaciones Generales para la construcción de Carreteras: Capítulo 3. Afirmados Subbases y Bases. Artículo 351 Base tratada con cemento. Bogotá D.C.: El instituto, 2013. p 128.

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En la siguiente tabla se observa los requerimientos del valor máximo de Azul de metileno de agregados para Sellos de arena asfalto. Tabla 3. Requerimientos granulométricos de agregados para Sellos de arena asfalto

Fuente: INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Especificaciones Generales para la construcción de Carreteras: Capítulo 4. Pavimentos asfálticos. Artículo 432. Sello de arena – asfalto. Bogotá D.C.: El instituto, 2013. p 151.

En la siguiente tabla se observa los requerimientos granulométricos de agregados para la construcción de Base granular. Tabla 4. Requerimientos granulométricos de agregados para Lechada asfáltica

Fuente: INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Especificaciones Generales para la construcción de Carreteras: Capítulo 4. Pavimentos asfálticos. Artículo 433. Lechada asfáltica. Bogotá D.C.: El instituto, 2013. p 163.

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3. EQUIPOS 3.1 TAMIZ 

4.75 mm (No. 4)

Figura 1. Serie de tamices

Fuente: Elaboración propia.

3.2 BALANZA Con aproximación de lectura 0.1% de la masa de la muestra del ensayo. Figura 2. Balanza

Fuente: Elaboración propia.

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3.3 PAPEL FILTRO Papel de filtro Whatman No. 20. Figura 3. Papel filtro

Fuente: MARIENFELD. Papeles filtro [en línea]. Consultado en Agosto 23 de 2014. Disponible en internet [http://www.marienfeld-superior.com/index.php/372/articles/papeles-filtro.html].

3.4 CRONÓMETRO Con una precisión de 1 segundo (1 s). Figura 4. Cronómetro

Fuente: DIRECT, INDUSTRY. Cronómetro [en línea]. Consultado en Agosto 23 de 2014. Disponible en internet [http://www.directindustry.es/prod/e-d-d/cronometros-35109-579183.html].

10

3.5 VASO DE PRECIPITADO Tres vasos de precipitados con una capacidad aproximada de 1 litro. Figura 5. Vaso de precipitados

Fuente: WhmSoft. Material de laboratorio [en línea]. Consultado en Agosto 23 de 2014. Disponible en internet [http://moblog.whmsoft.net/m_images_search.php?keyword=Vaso+Precipitado+100+Ml&language=spanish ].

3.6 VASO DE PRECIPITADO Tres vasos de precipitados con una capacidad aproximada de 1 litro. Figura 6. Bureta Con una capacidad de 50 mililitros (50ml) y con graduación de 0.1 mililitros (0.1ml)

Fuente: YPGlobal.NET. Vidrio Bureta [en línea]. Consultado en Agosto 23 de 2014. Disponible en internet [http://ypglobal.net/br/es/tradepage/lafan-quimica-fina-ltda/offers/bureta-de-vidro/].

11

3.7 AGITADOR DE PALETAS Con velocidad de rotación variable y regulable hasta 600 ± 60 (rpm). Figura 7. Agitador de paletas

Fuente: Decalab. Agitadores de paleta [en línea]. Consultado en Agosto 24 de 2014. Disponible en internet [http://www.decalabsrl.com/productos/agitadorespaleta.htm].

3.8 MATRAZ VOLUMÉTRICO De aproximadamente 1 litro de capacidad. Figura 8. Matraz volumétrico

Fuente: YPGlobal.NET. Balón volumétrico [en línea]. Consultado en Agosto 24 de 2014. Disponible en internet [http://ypglobal.net/br/es/tradepage/lafan-quimica-fina-ltda/products/balaovolumetrico/].

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4. PROCEDIMIENTO Se toma la muestra inicial de suelo, se tamiza utilizando el tamiz No. 4 hasta obtener una muestra de mínimo 200 g. Figura 9. Preparación de la muestra

Fuente: Elaboración propia.

Una vez obtenida dicha cantidad de muestra se introduce al horno para ser secada a una temperatura de ± 110° C. Figura 10. Secado de la muestra

Fuente: Suelosudea. Estudio de Suelos Tricentenario [en línea]. Consultado en Agosto 24 de 2014. Disponible en internet [http://suelosudea.blogspot.com/p/muestra-inalterada-muestra-en-elhorno.html].

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Una vez secada la muestra se pesa para conocer su masa. Figura 11. Determinación de la masa del material de ensayo

Fuente: Elaboración propia.

Luego de esto se disolvieron 205 g de material en 500 ml de agua destilada, se mezcló utilizando el agitador de paletas. Figura 12. Solución del material en agua destilada

Fuente: MENA. Maria, MICAN. Didier, GARCIA. Diego. Correlación de Resultados entre el Ensayo Equivalente de Arena y Azul de Metileno (Método de La Mancha) En Materiales Granulares. Facultad de Ingeniería Civil, Universidad de la Salle. Bogotá D.C. 2007, p. 71.

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Se toma la solución de Azul de metileno mediante la ayuda de la bureta y se procede a agregar dicha solución a la mezcla de material diluido en agua. Figura 13. Inserción de la solución de Azul de metileno

Fuente: MENA. Maria, MICAN. Didier, GARCIA. Diego. Correlación de Resultados entre el Ensayo Equivalente de Arena y Azul de Metileno (Método de La Mancha) En Materiales Granulares. Facultad de Ingeniería Civil, Universidad de la Salle. Bogotá D.C. 2007, p. 71.

Por último se toma una varilla de vidrio y se saca una gota de solución se coloca sobre el papel filtro, se registran los valores correspondientes al volumen de solución de azul de metileno agregado a la muestra, se termina el proceso cuando se observe una aureola alrededor de la gota. Figura 14. Inserción de la solución de Azul de metileno

Fuente: MENA. Maria, MICAN. Didier, GARCIA. Diego. Correlación de Resultados entre el Ensayo Equivalente de Arena y Azul de Metileno (Método de La Mancha) En Materiales Granulares . Facultad de Ingeniería Civil, Universidad de la Salle. Bogotá D.C. 2007, p. 71.

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5. DATOS OBTENIDOS Aplicando el procedimiento descrito por la norma (INV E – 235 – 13); se obtuvieron todos los datos necesarios para determinar el valor de Azul de metileno de un agregado fino. 5.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA MUESTRA Debido a que no se encontraron datos reales de este ensayo, se supone una muestra de masa de 205 gramos (0.205 Kg), cabe resaltar que los análisis y resultados se realizan solo con fines académicos. Figura 15. Material utilizado

Fuente: Elaboración propia.

5.2 DATOS REGISTRADOS (SUPUESTOS) Se suponen los siguientes datos a continuación solo con fines académicos.



Masa seca inicial después de ser tamizada utilizando la fracción que pasa el tamiz No. 4. = 205 g (0.205 Kg).



Volumen de agua destilada utilizada para disolver la muestra = 500 ml



Volumen de la solución de Azul de metileno agregada a la muestra = 10 ml 16

6. CÁLCULOS Los cálculos realizados para la determinación de las variables requeridas, fueron basados en la norma (INV E – 235 - 13). 6.1 CÁLCULO DEL VALOR DE AZUL DE METILENO

(

)

Donde:



Ejemplo 1. (

)

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7. ANÁLISIS DE RESULTADOS En el análisis de este laboratorio, se parte de la aclaración que los datos y cálculos obtenidos se supusieron, debido a que no se encontró información de este ensayo, así que los cálculos y análisis se hacen en un contexto académico. El valor obtenido correspondiente al azul de metileno, es bajo pero posible, debido a que los materiales que se han venido ensayando son limpios, para los ensayos de agregados finos, se ha utilizado una arena lavada, que de acuerdo a sus propiedades presenta una cantidad mínima de finos, lo cual justifica que el valor obtenido de Azul de metileno no está alejado de la realidad. Para dar un contexto al dato obtenido del valor de Azul de metileno se realizó la siguiente tabla comparativa con referencias de las Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras 2013 del INVÍAS, a continuación se pueden apreciar los valores comparativos. Tabla 5. Comparativa entre valores requeridos y obtenidos del valor de Azul de metileno AGREGADO PARA

Base granular

VALOR DE AZUL DE METILENO MÁXIMO REQUERIDO CLASE C / NT1

CLASE B / CLASE A / NT2 NT3

10

10

10

VALOR DE AZUL DE METILENO OBTENIDO 0.5

Base tratada con cemento

-

10

10

0.5

Sellos de arena - asfálto

10

10

-

0.5

REFERENCIA IINVÍAS. Especificaciones generales de Construcción de carreteras 2013. Capitulo 3. Tabla 320 - 2. IINVÍAS. Especificaciones generales de Construcción de carreteras 2013. Capitulo 3. Tabla 351 - 2. IINVÍAS. Especificaciones generales de Construcción de carreteras 2013. Capitulo 4. Tabla 432 - 1. IINVÍAS. Especificaciones generales de Construcción de carreteras 2013. Capitulo 4. Tabla 433 - 1. IINVÍAS. Especificaciones generales de Construcción de carreteras 2013. Capitulo 4. Tabla 440 - 2.

Lechada asfáltica

10

10

10

0.5

Mezcla asfáltica densa en frío

10

10

10

0.5

Mezcla asfáltica de gradación continua

10

10

10

0.5

IINVÍAS. Especificaciones generales de Construcción de carreteras 2013. Capitulo 4. Tabla 450 - 3.

Mezcla discontinua en caliente para capa de rodadura

-

10

10

0.5

IINVÍAS. Especificaciones generales de Construcción de carreteras 2013. Capitulo 4. Tabla 452 - 1.

Mezcla drenante

-

10

10

0.5

IINVÍAS. Especificaciones generales de Construcción de carreteras 2013. Capitulo 4. Tabla 453 - 1.

Adición para reciclado de pavimento existente

10

10

10

0.5

IINVÍAS. Especificaciones generales de Construcción de carreteras 2013. Capitulo 4. Tabla 461 - 2.

Fuente: Elaboración propia.

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En la tabla anterior se puede observar la comparación entre los requisitos y los resultados obtenidos para materiales utilizados como agregados de distintos usos. Como se puede apreciar, el material de ensayo, cumple con los requisitos exigidos en las especificaciones para todos los niveles de transito que están relacionados con cada clase. Hay que tener en cuenta que este análisis solo se hace a partir de los resultados obtenidos del valor de Azul de metileno que solo sirve para evaluar la limpieza del material más no determina ninguna propiedad física de resistencia de este. 7.1 COMPARACIÓN NORMAS (INV E – 235) 2007 Y 2013 Al realizar una revisión de estas dos normas, se puede observar que varía en cuánto a los equipos, la norma 2013 exige una balanza de capacidad de 500 g mientras la 2007 una de 200 g, además en la norma 2013 se adiciona un desecador, se usa papel filtro No. 20 y en vez de utilizar un agitador magnético se usa una agitadora de paredes con una especificaciones en cuanto a (rpm). El cambio más significativo es que en la norma 2007 no se describe el procedimiento para la determinación del valor de Azul de metileno para agregados finos como la arena y por último la norma 2007 no incorpora el método de uso de la Caolinita además varía la fórmula del cálculo del valor de Azul de metileno.

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8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El valor de Azul de metileno calculado es bajo debido a que el material ensayado se trataba de una arena lavada con bajo contenido de finos. Este laboratorio se realizó mediante la suposición de datos debido a que no se logró encontrar una fuente de información sobre el presente ensayo. A pesar de que se supusieron datos, estos se determinaron con valores que no se alejaran de la realidad y solo tienen validez académica. Las Especificaciones Generales de construcción de Carreteras 2013 de INVÍAS presentan requerimientos de valor de Azul de metileno un poco más estrictos en comparación con lo que plantea Aschenbrener (1992). Este ensayo es un método práctico para determinar si un material está contaminado con arcilla que puede propiciar fallas en obras relacionadas con la construcción de carreteras. Mediante la comparación de las exigencias del valor máximo tolerable de Azul de metileno, no se determinan variaciones entre los diferentes usos que se le dé al material así como al nivel de tránsito para el que se diseñe.

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BIBLIOGRAFÍA MENA. Maria, MICAN. Didier, GARCIA. Diego. Correlación de Resultados entre el Ensayo Equivalente de Arena y Azul de Metileno (Método de La Mancha) En Materiales Granulares. Facultad de Ingeniería Civil, Universidad de la Salle. Bogotá D.C. 2007, p. 71. INSTITUTO

NACIONAL

DE

VÍAS.

Especificaciones

Generales

para

la

construcción de Carreteras: Capítulo 3. Afirmados Subbases y Bases. Artículo 330. Base granular. Bogotá D.C.: El instituto, 2013. p 60.

INSTITUTO

NACIONAL

DE

VÍAS.

Especificaciones

Generales

para

la

construcción de Carreteras: Capítulo 3. Afirmados Subbases y Bases. Artículo 351 Base tratada con cemento. Bogotá D.C.: El instituto, 2013. p 128.

NSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Especificaciones Generales para la construcción de Carreteras: Capítulo 4. Pavimentos asfálticos. Artículo 432. Sello de arena – asfalto. Bogotá D.C...