LaboratorioENSAYO DE EQUIVALENTE ARENA

LaboratorioENSAYO DE EQUIVALENTE ARENA

LABORATORIO LABORATORIO DE DE MECANICA SUELOSMECANICA SUELOSUniversidad Nacional de IngenieríaUniversidad Nacional de Ingeniería

Facultad de Ingeniería CivilFacultad de Ingeniería Civil

�Determinar la proporción relativa del

Equivalente Arena

OBJETIVO:OBJETIVO:

�Determinar la proporción relativa delcontenido de material arcilloso nocivoen los suelos o agregados finos, que encontacto con el agua le provocan dañosal pavimento.

FUNDAMENTO TEÓRICOFUNDAMENTO TEÓRICO

• Debido a que una buena cimentación de un camino necesita la menor cantidad de finos posible,

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camino necesita la menor cantidad de finos posible, sobre todo de arcillas, que son los materiales que en contacto con el agua causan un gran daño al pavimento, pues es necesario saber si la cantidad de finos que contienen los materiales que serán utilizados en la estructura del pavimento es la adecuada, por tal motivo se hizo necesario el plantear una manera fácil y rápida que nos arroje dichos resultados; sobre todo cuando se detectarán los bancos de materiales.

• Se pretende que esta prueba sirva como una prueba rápida de campo para investigar la presencia de materiales finos o de apariencia arcillosa, que sean perjudiciales para los suelos y para los agregados pétreos.

• El ensayo de equivalente de arena nos da un índice del porcentaje de material arenoso en la muestra y por

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porcentaje de material arenoso en la muestra y por consiguiente, la cantidad de material arcilloso presente en el mismo. Esto esta en cierto modo ligado al ensayo de porcentaje de material que pasa la malla N°200, y también a los limites de consistencia, porque una muestra que contiene material arcilloso tiene equivalente de arena bajo.

• Es particularmente útil para analizar áridos que presenten alto contenido de tamaños inferior a 0.080 mm.

Equivalente ArenaEQUIPO UTILIZADOEQUIPO UTILIZADO

• Probeta cilíndrica de plástico : con diámetro interior de 32 mm y altura de 45 cm, graduada en espacios de 0.1” hasta llegar a las15”, provista de un tapón de goma tal

Equivalente ArenaEQUIPO UTILIZADOEQUIPO UTILIZADO

hasta llegar a las15”, provista de un tapón de goma tal que se ajuste en la boca de la probeta.

•Tubo irrigador : de acero inoxidable de cobre o de bronce de 6.35 mm de diámetro exterior con longitud de 20”, con uno de sus extremos cerrado en forma de cuña.

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Las caras laterales presentan dos agujeros de 1 mm de diámetro cerca a los dos planos de la cuña.

• Tubo flexible , de plástico o de caucho, de 5 mm de diámetro, el cual debe estar provisto de una pinza para cortar el paso del líquido.

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cortar el paso del líquido.• Sistema de Sifón : Se compone de un recipiente de 4l

de capacidad con un sifón acoplado, consistente en un tapón con dos tubos que lo atraviesan, uno de ellos curvado y el otro recto, el tubo irrigador se conecta a este sifón mediante el tubo flexible.

• Tara: con capacidad de 88 cm3 y con borde superior uniforme de modo que la muestra que se coloque en ella se pueda enrasar para conseguir el volumen requerido.

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• Embudo : de 4“ de diámetro, utilizado para verter el material dentro de la probeta.

• Cronómetro : para lecturas de minutos y segundos.• Pisón : de metal, consistente en una varilla de 450

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• Pisón : de metal, consistente en una varilla de 450 mm de longitud, que tiene en su parte inferior un pie en forma de cono, con base de 25.4 mm de diámetro y normal al eje de la varilla. La parte superior lleva un peso en forma cilíndrica, pesando todo el conjunto 1 Kg.

SOLUCIÓN DE EQUIVALENTE DE ARENA

Compuesta por la disolución de 88 ml de solución Stock en 3.785 l de agua destilada.

• Solución stock: Ingredientes:- 454 gr. (1lb) de cloruro de calcio anhidro

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- 454 gr. (1lb) de cloruro de calcio anhidro- 2050 gr. (1640 ml) de glicerina Q.P.- 47 gr. (45 ml) de formaldehído, en solución al 40% en volumen

• Preparación Se disuelve la cantidad indicada de cloruro de calcio en 1.9 l de agua destilada. Se deja enfriar esta solución y se pasa por papel de filtro rápido. Adicionar la glicerina y el formaldehído a la solución filtrada y diluir hasta que la solución llegue a los 3.785 l de volumen.

PREPARACION DE LA MUESTRAPREPARACION DE LA MUESTRA

�Obtener 1500 gr de material que pase el tamiz N°4 separando la muestra por tamizado.

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• Determinar el volumen de una porción de material igual a 4 moldes de medida.

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• Determinar la cantidad de material contenido en las 4 mediciones, ya sea por peso o por volumen de la probeta cilíndrica.

• Llevar las muestras al horno a 110 °C y enfriar a temperatura ambiente antes de empezar el ensayo.

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PROCEDIMIENTO DE ENSAYOPROCEDIMIENTO DE ENSAYO

�Verter la solución de cloruro de calcio en la probeta graduada, con la ayuda del sifón, hasta una altura de 4”.

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• Con la ayuda del embudo depositar en la probeta el material del molde, procurando que todo el material se remoje, además liberar con golpes las burbujas de aire. Dejar reposar por diez minutos.

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• - Tapar la probeta con el tapón y agitar el material con una velocidad de 90 ciclos por minuto, en forma horizontal y de izquierda a derecha.

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izquierda a derecha.

• Se quita el tapón y se introduce el tubo irrigador. Se lava el tapón y los lados de la probeta, con la solución de equivalente de arena y se introduce el tubo irrigador hasta el fondo de la misma, con el cual se remueve de forma circular, suave y continua, ara lograr que el material arenoso se quede abajo y el material arcilloso ascienda, cuando esto se consigue, se sigue batiendo la solución sin remover hasta el nivel de 15” y se deja reposar por 20”.

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hasta el nivel de 15” y se deja reposar por 20”.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYOPROCEDIMIENTO DE ENSAYO

�Transcurrido el tiempo, se toma la lectura del nivel superior de la suspensión de la arcilla, a este valor se denomina “lectura de arcilla”, si no se ha formado una línea clara de demarcación al finalizar los 20 minutos, permitir que la muestra permanezca inalterada hasta obtener una clara lectura de arcilla, si se excediera de los 30 min efectuar nuevamente ensayo usando tres especímenes

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excediera de los 30 min efectuar nuevamente ensayo usando tres especímenes individuales de la misma muestra y anotar la lectura de la columna arcillosa para la muestra que requiera menor tiempo de sedimentación.

� Después de tomar la lectura de arcilla, introducir en la probeta el conjunto del disco, la varilla y el sobrepeso, bajando suavemente el conjunto hasta que descanse sobre la arena. Se gira la varilla ligeramente sin empujar hasta que su borde inferior señale el nivel

superior de arena a la cual se denominará “lectura de arena”.

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CALCULOSCALCULOS

El equivalente de arena, que representa la proporción de material arenoso en la muestra, se da en porcentaje, y viene dado por la relación:

Equivalente Arena

dado por la relación:

Equivalente de arena (EA) = Lectura de arena * 100Lectura de arcilla

RESULTADOSRESULTADOS

Un E.A. alto nos indica un material que no tiene muchos finos, mientras que un E.A bajo nos indica que existe material arcilloso. No conviene un Equivalente de Arena muy bajo, porque eso indica que el agregado contiene

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muy bajo, porque eso indica que el agregado contiene material arcilloso en exceso, y por consiguiente es un agregado que no es resistente, y tampoco conviene un E.A. de 100%, porque carecería por completo de material ligante. En términos generales un E.A. entre 50% y 80% es considerado adecuado.

OBSERVACIONESOBSERVACIONES

� La temperatura de la solución de trabajo deberá ser de 25°C durante la realización de este ensayo.� El ensayo debe realizarse en un lugar donde no exista vibración ya que esto puede ocasionar que el material

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vibración ya que esto puede ocasionar que el material suspendido se sedimente a una mayor velocidad.� No exponer en forma directa al sol las probetas graduadas de plástico.� Al tomar las lecturas de arena debe tenerse cuidado de no presionar hacia abajo, puesto que se podría ocasionar una lectura errada.

LaboratorioENSAYO DE DURABILIDAD

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LABORATORIO LABORATORIO DE DE MECANICA SUELOSMECANICA SUELOSUniversidad Nacional de IngenieríaUniversidad Nacional de Ingeniería

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OBJETIVOS:OBJETIVOS:

DurabilidadDurabilidad

Este ensayo suministra una información útil para juzgar la calidad de los agregados que han de estar sometidos a la acción de los agentes atmosféricos, sometidos a la acción de los agentes atmosféricos, sobre todo cuando no se dispone de datos sobre el comportamiento de los materiales que se van a emplear, en las condiciones climáticas de la obra.

EQUIPO UTILIZADO:EQUIPO UTILIZADO:

Tamices mm (pulgadas) Peso (gr.)

Compuesto de material:De 4.75 mm a 9.5 mm (No 4 a 3/8) 300 ± 5De 9.5 mm a 19.0 mm (3/8” a ¾”) 1000 ± 10Compuesto de material:De 9.5 mm a 12.5 mm (3/8” a ¾”) 330 ± 5

Durabilidad

De 9.5 mm a 12.5 mm (3/8” a ¾”) 330 ± 5De 12.5 mm a 19.0 mm (1/2” a ¾”) 670 ± 10De 19.0 mm a 37.5 mm (3/4” a 1 ½”)5000 ± 300Compuesto de material:De 9.5 mm a 12.5 mm (3/8” a ¾”) 330 ± 5De 12.5 mm a 19.0 mm (1/2” a ¾”) 670 ± 10De 19.0 mm a 37.5 mm (3/4” a 1 ½”)5000 ± 300Compuesto de material:De 19.0 mm a 25.0 mm (3/4” a 1”) 500 ± 30De 25.0 mm a 37.5 mm (1” a ½”) 1000 ± 50De 37.5 mm a 63.0 mm (1 ½” a 2 ½”)5000 ± 300Compuesto de material:De 37.5 mm a 50 mm (1 ½ ” a 2”) 2000 ± 200De 50 mm a 63 mm (3/8” a ¾”) 3000 ± 300

PREPARACION DE LAS MUESTRASPREPARACION DE LAS MUESTRAS

Agregado Fino, se lava bien sobre el tamiz No 50; se seca hasta peso constante y se separa en

Durabilidad

constante y se separa en fracciones por medio de un tamizado de la siguiente, manera: se hace primero una separación aproximada, por medio de una serie de tamices indicados para agregados finos, de cada fracción obtenida de esta se separa la suficiente cantidad de muestra para poder obtener 100 gr.

Las partículas de agregado fino que se quedan encajadas en la malla del tamiz, no se emplean en la preparación de la muestra. Las muestras de 100 gr. de cada una de las fracciones, después del

PREPARACION DE LAS MUESTRASPREPARACION DE LAS MUESTRAS

fracciones, después del tamizado final, se pesan y colocan por separado en los recipientes para ensayo.

PREPARACION DE LAS MUESTRASPREPARACION DE LAS MUESTRAS

Agregado Grueso , se lava y se seca a peso constante y se separa en las diferentes fracciones indicadas para el

Durabilidad

fracciones indicadas para el agregado grueso por tamizado hasta el rechazo. La cantidad requerida en cada una de estas fracciones se pesa y se coloca por separado en los recipientes de ensayo.

En el caso de fracciones con tamaño superior a 19 mm (3/4”), se cuenta el numero de partículas. Cuando son rocas deberán ser rotas en fragmentos uniformes, se

PREPARACION DE LAS MUESTRASPREPARACION DE LAS MUESTRAS

Durabilidad

rotas en fragmentos uniformes, se pesaran 100 gr. de cada uno. La muestra del ensayo pesara 5000 ±2%. La muestra será bien lavada y secada antes del ensayo.

Inmersión de las muestras en la solución. Estas estarán sumergidas en la solución de sulfato, durante un periodo no menor de 16 horas ni mayor de 18 horas. El recipiente se

PREPARACION DE LAS MUESTRASPREPARACION DE LAS MUESTRAS

Durabilidad

de 18 horas. El recipiente se cubre para evitar la evaporación y la contaminación de la muestras.

Luego las muestras serán retiradas de la solución dejando que se escurran durante 15 minutos, para luego ser introducidas al horno. Para evitar la perdida

PREPARACION DE LAS MUESTRASPREPARACION DE LAS MUESTRAS

Durabilidad

horno. Para evitar la perdida de la solución esta se va escurriendo y recolectando en un recipiente.

PROCEDIMIENTO:PROCEDIMIENTO:

Durabilidad

Se llena el agregado al horno por 2 a 3 horas. Esto produce dilatación en el agregado que si no es resistente se agregado que si no es resistente se fractura o rompe.Se retira del horno y se deja enfriar a temperatura ambiente y nuevamente se le echa el sulfato y se repite el procedimiento hasta completar 05 ciclos de inmersión y secado.

EXAMEN CUANTITATIVO:EXAMEN CUANTITATIVO:

Después de terminado el ultimo ciclo y de que la muestra se haya enfriado, se lava hasta que quede exenta de sulfato. Durante este proceso se debe de evitar someter a las partículas a impactos o frotamientos.

Después de eliminar todo el sulfato, cada fracción de la muestra se

Durabilidad

Después de eliminar todo el sulfato, cada fracción de la muestra se seca hasta obtener un peso constante y se pesa. Se tamiza el agregado fino sobre los mismos tamices en que fue retenido al inicio de ensayo, y el agregado grueso sobre los tamices indicados a continuación:

63 mm - 37.5 mm (2 ½” - 1 ½”) 3.15 mm37.5 mm - 19.0 mm (1 ½” - ¾”) 16.0 mm19.0 mm - 9.5 mm (3/4” - 3/8”) 8.0 mm9.5 mm - 4.75 mm (3/8” - No 4) 4.00 mm

(5/16”)(No 5)

Tamiz EmpleadoTamaño de Agregado(1 1/4”)(5/8”)

EXAMEN CUALITATIVOEXAMEN CUALITATIVO

� Las fracciones de la muestra con tamaño mayor de 19.0 mm (3/4”), se examinan cualitativamente después de cada inmersión.

� El examen cualitativo constara de 2 partes: la observación del efecto que

Durabilidad

� El examen cualitativo constara de 2 partes: la observación del efecto que produce la acción del sulfato y la naturaleza de esta acción; y el recuento del numero de partículas afectadas.

� La acción del sulfato puede manifestarse de muy diversas maneras; en general podrá clasificarse como desintegración, resquebrajamiento, desmenuzamiento, formación de lajas, descascaramiento, etc. Aunque solo se requiere el examen cualitativo de las partículas con tamaño mayor de ¾” se recomienda que también se examinen los tamaños inferiores, para observar si se produce un resquebrajamiento excesivo.

INFORME N° S05-172(II)

SOLICITANTE : MOTLIMAPROYECTO : ESTUDIO DEFINITIVO DE LA CARRETERA CASMA-HUARÁZUBICACIÓN : ANCASHFECHA : 06 de Abril de 2005

ENSAYO DE DURABILIDAD CON SULFATO DE SODIO ASTM C- 88

CANTERA : CASABLANCA Km. 21+400Lado Derecho

I. AGREGADO GRUESOANÁLISIS CUANTITATIVO DEL AGREGADO GRUESO Pérdidas (%) : 3,123

Gradación Original

Pérdidas Corregidas

Peso (gr) (%) (%) (%)1 2 1/2" a 1 1/2"

2 1/2" a 2" 60 2910,6 2869,4 41,2 1,42 9,8 0,1392" a 1 1/2" 40 1870,2 1831,7 38,5 2,06 8,5 0,175

2 1 1/2" a 3/4"1 1/2" a 1" 67 1008,2 987,6 20,6 2,04 16,4 0,3351" a 3/4" 33 534,1 508,0 26,1 4,89 8,8 0,430

3 3/4" a 3/8"3/4" a 1/2" 67 672,1 656,0 16,1 2,40 16,6 0,3981/2" a 3/8" 33 334,6 319,5 15,1 4,51 13,7 0,618

4 3/8" a Nº4 308,4 296,3 12,1 3,92 26,2 1,028TOTALES 26,2 3,123

NºPeso Inicial

(gr.)

1500 ± 50

1000 ± 50

500 ± 30

Tamaño % Peso Requerido (gr.)

5000 ± 5003000 ± 3002000 ±200

1000 ± 10 670 ± 10

330 ± 5

300 ± 5

PérdidasPeso Final (gr.)

ANÁLISIS CUALITATIVO DEL AGREGADO GRUESO

N° % N° % N° % N° %

- - - - 8 - - - - 13 - - 1 4,8 - 21 - - 1 3,0 - 33

II. AGREGADO FINO - ANÁLISIS CUANTITATIVO Pérdidas (%) : 1,786Gradación

OriginalPérdidas

Corregidas Peso (gr) (%) (%) (%)

100 98,2 1,8 1,80 20,7 0,373100 97,9 2,1 2,10 19,8 0,416100 98,5 1,5 1,50 20,3 0,305100 97,5 2,5 2,50 10,7 0,268100 97,0 3,0 3,00 14,2 0,426 - - - - 7,4 - - - - 6,9

TOTALES 100,0 1,786

Nota. La muestra fue remitida e identificada por el SolicitanteEjecución : Téc. Jorge Chavez

Revisión : Ing. L. Shuan

Laminadas (escamosas)

100100100 - -

Peso Final (gr)

Pérdidas

pasa N° 100

Nº4 a Nº8Nº8 a Nº16

Nº16 a Nº30

N°50 a N°100

Tamaño

3/8" a Nº4

Rajadas Fracturadas

2 1/2" a 2"

Peso Requerido (gr.)

100

N° inicial de Partículas

Desintegradas

1" a 3/4"

Nº30 a Nº50

2" a 1 1/2"1 1/2" a 1"

Peso Inicial (gr)

Tamaño

100

Alteración de Partículas Después del Ensayo

ESPECIFICACIÓN REQUERIDA MTC

< 3,000 msnm ≥ 3,000 msnmDURABILIDAD MTC E209, ASTM C88SULFATO DE SODIO -- 12 % máximoSULFATO DE MAGNESIO -- 18 % máximo

ENSAYOBASE

SULFATO DE MAGNESIO -- 18 % máximo