1.- Introducción
Equivalente de arena
El equivalente de arena (EA) se define como el cuociente multiplicado por 100 de la altura de la parte arenosa sedimentaria y de la altura total de finos floculados depositados en una probeta. Para realizar este ensayo necesitaremos dos porciones de muestra de unos 120 grs cada una que pase por el tamiz 4. Hay que decir que como trabajamos con dos muestras, las diferentes operaciones que realizamos las hacemos con una diferencia de 2 o 3 minutos entre la primera y la segunda muestra. Cada una de estas muestras se sitúa en una probeta en la cual previamente hemos añadido solución desfloculante. Una vez hemos introducido la muestra en las probetas y hemos eliminado la burbujas que se hayan formado al verter el suelo dejamos reposar cada probeta 10 minutos. Después tapamos la probeta y la agitamos manteniéndola horizontal haciendo unos 90 ciclos en unos 30 segundos. A continuación tomamos la probeta y con una varilla acanalada introducimos más líquido desfloculante por el fondo de la muestra por tal de poner en suspensión las partículas más finas. Después dejamos reposar cada probeta 20 minutos y medimos en cada una la altura (respecto a la base) a la que llegan los finos y también la altura a la que llegan los gruesos. Para obtener el valor del equivalente de arena dividimos para cada probeta la altura de los gruesos entre la altura de los finos y lo multiplicamos por 100 de manera que obtenemos un valor para cada probeta, y para que el ensayo resultante se considere válido el resultado obtenido para cada probeta no puede diferir en más del 2%.
Reactivo (preparado)
- Se prepara una solución base disolviendo 240 g de cloruro de calcio anhidro, grado técnico, en 1 litro de agua destilada y se filtra.
- Se agrega 1085 g de glicerina farmacéutica y 25 g de formaldehído mezclando bien y disolviendo 2 litros con agua destilada.
- Se toman 22,5 cm3 de esta solución base y se diluye a 1 litro con agua destilada. Esta es la solución de ensayo.
Contenido orgánico
La materia orgánica que se presenta en los agregados, especialmente en los finos consiste en tejidos animales y vegetales que están principalmente formados por carbono, nitrógeno y agua en donde lo más comúnmente aparece en forma de humus o arcilla orgánica. Este tipo de materia al encontrarse en grandes cantidades afectan en forma nociva a las propiedades del concreto, como la resistencia, durabilidad y buen desarrollo del proceso de fraguado y de endurecimiento. Por esto es muy importante controlar el posible contenido de materia orgánica de una arena ya que ésta es perjudicial para el concreto y así averiguar cómo actúan y hasta que cantidad se pueden tolerar.
Las impurezas orgánicas interfieren en las reacciones químicas de hidratación del cemento durante el proceso de fraguado causando un tipo de retraso, lo cual ocasiona como anteriormente se nombró, una disminución en resistencia y durabilidad.
Para determinar este proceso se hace uso del hidróxido de sodio el cual debe hacer reacción con el material y como resultado se tiene una coloración la que se debe comparar con una tabla de colores, esta tabla tiene una variación y de eso dependerá la cantidad de contenido orgánico de una muestra representativa.
La tabla se divide en 5 colores, si el color es mayor al 3 es material es válido y si es menor al 3 el material no es bueno debido a que existe un alto contenido orgánico
Durabilidad de los agregados a la acción de los sulfatos
El interés respecto a un elevado contenido de sulfatos en el agua, se debe a las posibles reacciones expansivas y al deterioro por ataque de sulfatos, especialmente en aquellos lugares donde el concreto vaya a quedar expuesto a suelos o agua con contenidos elevados de sulfatos. Aunque se a empleado satisfactoriamente aguas que contenían 10,000 ppm de sulfatos de sodio.
Los carbonatos de calcio y de magnesio no son muy solubles en el agua y rara ves se les encuentra en concentraciones suficientes para afectar la resistencia del concreto. En algunas aguas municipales se pueden encontrar bicarbonatos de calcio y de magnesio. No se consideran dañinas las concentraciones inferiores o iguales a 400 ppm de bicarbonato en estas formas.
Se han obtenido buenas resistencias con concentraciones hasta de 40,000 ppm de cloruro de magnesio. Las concentraciones e sulfato de magnesio deberán ser inferiores a 25,000 ppm.
Las aguas freáticas naturales rara vez contienen mas de 20 a30 ppm de hierro; sin embargo, las aguas de mina acidas pueden contener cantidades muy grandes. Las sales de hierro en concentraciones hasta 40,000 ppm normalmente no afectan de manera adversa al desarrollo de la resistencia.
Las sales de magnesio, estaño, zinc, cobre y plomo presentes en el agua pueden provocar una reducción considerable en la resistencia y también grandes variaciones en el tiempo de fraguado. De estas, las mas activas son las sales de zinc, de cobre y de plomo. Las sales que son especialmente activas como retardantes, incluyen el yodato de sodio, fosfato de sodio, arsenato de sodio y borato de sodio.
Generalmente se pueden tolerar en el agua de mezclado concentraciones de estas sales hasta de 500 ppm.
Otra sal que puede ser dañina al concreto es el sulfuro de sodio; aun la presencia de 100 ppm requiere de ensayes.
2.- Descripción de los ensayos
El material utilizado en nuestra práctica fue traído de Pintag.
Equivalente de arena-
Ø Se cuartea el material fino hasta obtener la cantidad de 600 gr. Esta muestra se deja por 24 horas en el horno para el proceso de secado.
Ø El material se lo tamiza por el # 4, el material que pasa se lo va utilizar para las 2 probetas del ensayo.
Ø Se introduce el material en las probetas hasta el nivel 4 con la ayuda de un embudo.
Ø
Ø Se vierte un preparado (desfloculante) en las probetas hasta el nivel 15.
Ø Se deja reposar por 10 minutos.
Ø Se bate las probetas una amplitud de 20 cm , 90 veces en 30 segundos.
Ø Se deja en reposo por 20 minutos.
Ø Se realiza la lectura A.
Ø Se introduce la pipeta para realizar la lectura B.
Contenido orgánico.-
Ø Se cuartea el material fino hasta obtener una muestra de 600 gr. la cual se la deja 24 horas expuesta a la temperatura ambiental para su secado.
Ø Se tamiza el material por el tamiz # 4 y se utiliza el material que pasa.
Ø La mezcla (solución): 145,5 gr. de agua con 4,5 gr. de Hidróxido de sodio.
Ø Se coloca el material tamizado en la probeta con la ayuda de un embudo metálico.
Ø Se coloca la muestra hasta el nivel 130 esperando que absorba el material.
Ø Se deja reposar por 24 horas para determinar su sedimentación.
Ø Se observa la coloración que tiene, con la cual se concluye.
Durabilidad de los agregados a la acción de los sulfatos.-
Ø Colocar el agregado en una solución de sulfato de sodio o de magnesio(350 gramos por cada litro de agua).
Ø Para revisar que tenga la cantidad indicada se controla con la densidad del líquido.
Ø Se mezcla y se la deja 48 horas para su cristalización (genera esfuerzos de tensión, desgaste).
Ø Se sumerge el agregado 16 horas +- 2 dentro de la solución hasta que se seque.
Ø Se lo somete a 5 ciclos de inmersión secado. Al cabo de esto al material se lo lava hasta que no quede rastro de la solución. (Esto se controla con unos papeles de PH)
3.- Cálculos y resultados
Equivalente de arena-
A = Lectura de arcilla
B = Lectura de arena
C = % Equivalente de arena
Probeta # 1 | Probeta # 2 |
A = 4 B = 3,6 C = B / A * 100 C = 3,6 / 4 *100 C = 90 % | A = 4,1 B = 3,3 C = B / A *100 C = 3,3 / 4,1 *100 C = 80,49 % |
Equivalente de arena = ( 90 + 80,49 ) / 2
Equivalente de arena = 85,25 %
Contenido orgánico.-
- Color de la muestra : Nº 3
- Contenido orgánico aceptable : NO
Durabilidad de los agregados a la acción de los sulfatos.-
Agregado grueso:
Ø Pasa 1 ½” retiene ¾”
% Que pasa = (Masa inicial – Masa final) / masa inicial *100
% Que pasa = (3 058 – 2612) / 3 058 *100
% Que pasa = 14,58 %
% Desgaste parcial = (% retenido parcial * % Que pasa) / 100
% Desgaste parcial = (20,22 *14,58 ) / 100
% Desgaste parcial = 2,95 %
Ø Pasa ¾” retiene 3/8”
% Que pasa = (Masa inicial – Masa final) / masa inicial *100
% Que pasa = (2 021 – 1 705) / 2 021 *100
% Que pasa = 15,64 %
% Desgaste parcial = (% retenido parcial * % Que pasa) / 100
% Desgaste parcial = (18,48 * 15,64 ) / 100
% Desgaste parcial = 2,89 %
Ø Pasa 3/8” retiene 4”
% Que pasa = (Masa inicial – Masa final) / masa inicial *100
% Que pasa = (592 – 529) / 592 *100
% Que pasa = 10,64 %
% Desgaste parcial = (% retenido parcial * % Que pasa) / 100
% Desgaste parcial = (26,69 *10,64 ) / 100
% Desgaste parcial = 2,84 %
Ø Pasa 4”
% Desgaste parcial = (% retenido parcial * % Que pasa) / 100
% Desgaste parcial = (16,61 * 10,64) / 100
% Desgaste parcial = 1,77 %
Pasa | Retiene | %Retenido parcial | Masa Inicial(gr) | Masa Final (gr) | %Que pasa | %Desgaste parcial |
1 ½” | ¾” | 20,22 | 3058 | 2612 | 14,58 | 2,95 |
¾” | 3/8” | 18,48 | 2021 | 1705 | 15,64 | 2,89 |
3/8” | 26,69 | 592 | 529 | 10,64 | 2,84 | |
4 | 16,61 | 10,64 | 1,77 |
% Desgaste total = 10,45 %
Agregado fino:
Ø Pasa 4 retiene 8
% Que pasa = (Masa inicial – Masa final) / masa inicial *100
% Que pasa = (101,2 – 87,4) / 101,2 *100
% Que pasa = 13,64 %
% Desgaste parcial = (% retenido parcial * % Que pasa) / 100
% Desgaste parcial = (22,67 *13,64 ) / 100
% Desgaste parcial = 3,09 %
Ø Pasa 8 retiene 16
% Que pasa = (Masa inicial – Masa final) / masa inicial *100
% Que pasa = (100,8 – 84,6) / 100,8 *100
% Que pasa = 16,07 %
% Desgaste parcial = (% retenido parcial * % Que pasa) / 100
% Desgaste parcial = (17,99 *16,07 ) / 100
% Desgaste parcial = 2,89 %
Ø Pasa 16 retiene 30
% Que pasa = (Masa inicial – Masa final) / masa inicial *100
% Que pasa = (103,5 – 77,5) / 103,5 *100
% Que pasa = 25,12 %
% Desgaste parcial = (% retenido parcial * % Que pasa) / 100
% Desgaste parcial = (17,92 *25,12 ) / 100
% Desgaste parcial = 4,5%
Ø Pasa 30 retiene 50
% Que pasa = (Masa inicial – Masa final) / masa inicial *100
% Que pasa = (105,7 – 74,6) / 105,7 *100
% Que pasa = 29,42 %
% Desgaste parcial = (% retenido parcial * % Que pasa) / 100
% Desgaste parcial = (15,12 *29,42 ) / 100
% Desgaste parcial = 4,45%
Pasa | Retiene | %Retenido parcial | Masa Inicial(gr) | Masa Final (gr) | %Que pasa | %Desgaste parcial |
4 | 8 | 22,67 | 101,2 | 87,4 | 13,64 | 3,09 |
8 | 16 | 17,99 | 100,8 | 84,6 | 16,07 | 2,89 |
16 | 30 | 17,92 | 103,5 | 77,5 | 25,12 | 4,5 |
30 | 50 | 15,12 | 105,7 | 74,6 | 29,42 | 4,45 |
% Desgaste total = 14,93 %
4.- Conclusiones y comentarios
Ø El hormigón que está sujeto a desgaste debe tener un porcentaje mínimo de 93 % según el INEN, en nuestro ensayo el equivalente de arena fue de 85,25 % por lo que no es recomendable la utilización para hormigón.
Ø El % de Equivalente de arena si cumple para la utilización en la elaboración de base porque si supera el 50 % que es el mínimo que requiere.
Ø El resultado del contenido orgánico nos muestra que no es óptimo la utilización del material para la elaboración de hormigón porque lo que supera el límite máximo de 500 partes por millo, ya que su coloración es de 3. Es necesario realizar un ensayo de morteros para estar seguros que el material no es el adecuado para la elaboración de hormigón, tal como nos señaló el resultado de contenido orgánico. Por más seguridad.
Ø La durabilidad del agregado grueso a la acción del sulfato de sodio es apta para el hormigón, cumple con el requerimiento de la norma ACTM por ser inferior al 12 %, nuestro agregado tiene 10,45 % de desgaste.
Ø La durabilidad del agregado fino a la acción del sulfato de sodio no es apta para el hormigón, no cumple con el requerimiento de la norma ACTM por ser superior al 10 %, nuestro agregado tiene 14,93 % de desgaste.
Ø Encontrar el % de materiales finos indeseables, principalmente de arcillas que son los materiales que en contacto con el agua le provocan daños al hormigón, es importante para minimizar estos daños al utilizar el correcto material según los requerimientos.
Ø Hay que tener mucho cuidado en la selección de la persona que realiza el batimiento de la probeta, porque sino se realiza según las especificaciones se incurre en errores de manejo y no necesariamente por el tipo de material que no es el adecuado.
5.- Bibliografía
Ø MANUAL DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. Pontificia Universidad Católica del Ecuador.
Ø Normas del ASTM.
Ø Norma INEN
Buenos días, me podrías decir por favor cuál es la Norma INEN donde se indican las especificaciones para el valor de equivalente de arena.....gracias
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