Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos

Transcripción

1 PRÓLOGO Este método de prueba es una traducción de la norma ASTM C Standard test method for sieve analysis of fine and coarse aggregates emitida por la American Society for Testing and Materials (ASTM). Esta norma fue aprobada para su uso por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. En esta versión traducida al español, además de lo que indica la norma original, se agrega el inciso de objetivo. 1. OBJETIVO. Determinar la distribución de tamaños de agregados y gruesos por medio de su paso a través de mallas, cribas o tamices de diferentes aberturas. 2. ALCANCE. 2.1 Este método de ensayo describe la determinación de la distribución de los tamaños de las partículas de los agregados y gruesos por cribado o tamizado. 2.2 Algunas especificaciones para agregados, las cuales hacen referencia a este método, contienen requisitos de granulometría que incluyen a ambas fracciones: fina y gruesa. Aquí se incluyen las instrucciones para el análisis por mallas de tales agregados. 2.3 Unidades-Las unidades estándar para expresar los valores son las unidades del Sistema Internacional (SI) o las unidades pulgada-libra las cuales deben usarse por separado. Los valores establecidos en cada sistema podrían no ser exactamente equivalentes; por lo tanto, cada sistema se usará independientemente del otro. La combinación de los valores de los dos sistemas podría resultar en una no conformidad con la norma. Nota 1- El tamaño de malla se identifica por su designación estándar en la Especificación E11. La denominación alternativa en paréntesis es solamente como información y no representa un tamaño de malla estándar diferente. La especificación E11 cita lo siguiente respecto a las unidades del SI frente a las unidades pulgada-libra como estándar. "Los valores indicados en unidades SI deben ser considerados la norma para las dimensiones de las aberturas malla de tela y de los diámetros de los alambres empleados en el tejido de la malla. Los valores indicados en unidades pulgada-libra se considerarán los estándares para los marcos de las mallas, charolas y tapas". 2.4 Esta norma no pretende abordar todo lo que concierne a los problemas de seguridad, si es que los hubiera, asociados a su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer las prácticas de seguridad e higiene apropiadas y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias antes de su uso. 3. REFERENCIAS 3.1 Normas ASTM ASTM C 117 ASTM C 125 ASTM C 637 ASTM C 670 ASTM C 702 ASTM D 75 ASTM E Normas AASHTO Test method for materials finer than 75-µm (No. 200) sieve in mineral aggregates by washing. Terminology relating to concrete and concrete aggregates. Specification for aggregates for radiation-shielding concrete. Practice for preparing precision and bias statements for test methods for construction materials. Practice for reducing samples of aggregate to testing size. Practice for sampling aggregates. Specification for woven wire test sieve cloth and test sieves. AASHTO N. T 27 Sieve analysis of fine and coarse aggregates. 1 DE 11

2 3.3. Otras normas o procedimientos: IT-001 Reducción de muestras de agregado IT-017 Terminología estándar relativa a concreto y agregados para concreto. 4. TERMINOLOGIA. 3.1 Definiciones: Para definiciones de los términos empleados en esta norma consulte la terminología C RESUMEN DEL MÉTODO DE ENSAYO. 5.1 Una muestra de agregado seco de masa conocida se separa, de manera descendente y progresiva, al pasar a través de una serie de mallas compuestas desde aberturas grandes a aberturas más pequeñas para determinar su distribución de tamaños de partículas (granulometría). 6. IMPORTANCIA Y USO. 6.1 Este método de ensayo se usa principalmente para determinar la granulometría de materiales propuestos para usarse o que están siendo usados como agregados. Los resultados obtenidos se usan para determinar el cumplimiento de la distribución de los tamaños de las partículas con los requisitos de las especificaciones aplicables y de esta manera proporcionar los datos necesarios para el control de la producción de varios productos y mezclas de agregados. Los datos también pueden ser útiles en el desarrollo de las relaciones de porosidad y de compactación. 6.2 La determinación exacta del material más fino que la malla de 75 m (No. 200) no puede lograrse empleando este método por si solo. Deberá emplearse el método de ensayo C 117 para material más fino que la malla No. 200 por lavado. 6.3 Para agregados pesados, consulte los métodos de muestreo y prueba referidos en la especificación C EQUIPO. 7.1 Balanzas-Las balanzas o básculas utilizadas en ensayos de agregados gruesos y deberán cumplir con la siguiente legibilidad y exactitud: Para agregado fino, una legibilidad de 0.1 g y una exactitud de 0.1 g ó 0.1 % de la carga de prueba, el que resulte mayor, en cualquier punto del rango utilizado Para agregado grueso o mezclas de agregados y gruesos, legibilidad y exactitud de 0.5 g ó 0.1 % de la carga de prueba o el que resulte mayor, en cualquier punto dentro del rango de uso. 7.2 Mallas. La malla deberá estar montada sobre un marco, de manera tal que se prevenga la pérdida de material durante el cribado. La tela malla y el marco estandar estarán de acuerdo a los requisitos especificados en E 11. Los marcos de las mallas no estandarizados también deben cumplir estos requisitos en lo que aplique. Nota 2. Se recomienda que las mallas montadas en marcos de diámetros mayores a mm (8 in) se usen para ensayar los agregados gruesos y así reducir la posibilidad de sobrecargar la malla, ver Vibrador mecánico de mallas. Si utiliza un equipo mecánico, éste debe realizar un movimiento en las mallas que cause el rebote de las partículas, que se revuelvan o de otra manera que giren para que provoque diferentes orientaciones respecto a la superficie de la malla. La acción del cribado deberá ser tal, que debe adecuarse al cribado descrito en 9.4 en un período de tiempo razonable. Nota 3. Cuando el tamaño de la muestra sea de 20 kg o mayor se recomienda usar un vibrador de mallas mecánico y puede utilizarlo para muestras más pequeñas, incluyendo la de agregados. Un tiempo excesivo (más de 10 minutos aproximadamente) de cribado puede resultar en degradación de la muestra. El mismo vibrador puede no ser práctico 2 DE 11

3 para todos los tamaños de muestras; ya que el área grande de cribado necesaria para el cribado del agregado grueso de tamaño nominal grande muy probablemente resultará en la pérdida de una porción de la muestra si se usa para una muestra pequeña de agregado grueso o fino. 7.4 Horno. Un horno de tamaño adecuado capaz de mantener una temperatura uniforme de C ( F). 8. MUESTREO. 8.1 Obtenga los agregados de acuerdo con la Práctica D 75. El tamaño de la muestra de campo debe ser la cantidad señalada en la Práctica D 75 o cuatro veces la cantidad requerida en 8.4 y 8.5 (excepto lo indicado en 8.6), la que resulte mayor. 8.2 Mezcle exhaustivamente la muestra y redúzcala a una cantidad apropiada para la prueba usando los procedimientos aplicables descritos en la práctica C 702. El espécimen para el ensayo será aproximadamente la cantidad deseada en estado seco y será el resultado final de la reducción. No se permitirá la reducción a una cantidad predeterminada exacta. Nota 4. Cuando el análisis granulométrico, incluyendo la determinación del material más fino que la malla No. 200; es la única prueba propuesta, el tamaño de la muestra puede reducirse en campo para evitar transportar cantidades excesivas de material extra al laboratorio. 8.3 Agregado fino. El tamaño del espécimen de ensayo, después de secado, debe ser como mínimo, de 300 g. 8.4 Agregado grueso. El tamaño del la muestra de ensayo del agregado grueso estará de acuerdo a lo siguiente: Tamaño nominal máximo Aberturas cuadradas Tamaño mínimo de la muestra mm in kg lb / ½ ¾ ½ ½ ½ Mezclas de agregados gruesos y. El tamaño del espécimen de ensayo de mezclas de agregado grueso y fino deberá ser la misma que para los agregados gruesos como se indica en el inciso Muestras de agregado grueso de tamaño grande El tamaño de muestra para agregados con tamaño máximo nominal de 50 mm [2 in] o mayores es conveniente no reducirla, sino ensayarla como una unidad excepto cuando se reduzca con cuarteadores y agitadores mecánicos grandes. Cuando no se disponga de tal equipo, en lugar de combinar y mezclar la muestra en incrementos y reduzca la muestra de campo al tamaño de prueba, realice el análisis de tamaños por malla en un número de incrementos 3 DE 11

4 de muestra aproximadamente iguales de tal manera que la masa total ensayada se ajuste a las exigencias mostradas en el inciso En el caso que determine la cantidad de material más fino que la malla No. 200 por el método de ensayo C 117, proceda como sigue: Para agregados con un tamaño máximo nominal de 12.5 mm ( 1 / 2 in) o menor, use la misma muestra de prueba del método de ensayo C 117 y este método. Realice primero el ensayo de acuerdo con el método C 117 hasta la operación final de secado, entonces seque la muestra como se estipula en los incisos 9.2 a 9.7 de este método Para agregados con un tamaño nominal mayor que 12.5 mm ( 1 / 2 in), utilice el tamaño de muestra especificada en o separe los especímenes de ensayo de acuerdo al método C Use el procedimiento descrito en cuando en las especificaciones se solicite la determinación de la cantidad total de material más fino que la malla No. 200 por lavado y secado. 9. PROCEDIMIENTO. 9.1 Seque la muestra a peso constante a una temperatura de C ( F). Nota 5. Para propósitos de control y particularmente cuando se desean resultados rápidos, no es necesario secar el agregado grueso para el análisis granulométrico. Los resultados son ligeramente afectados por el contenido de humedad a menos que: (1) el tamaño máximo nominal sea menor que 12.5 mm ( 1 / 2 in); (2) el agregado grueso contenga una cantidad apreciable de tamaños más que 4.75 mm (No. 4); (3) el agregado grueso es muy absorbente (un agregado ligero, por ejemplo). Las muestras también pueden secarse a temperaturas más altas, asociadas al uso de placas calientes, sin que afecte los resultados; proporcionando el escape de vapor sin generar presiones suficientes para fracturar las partículas y las temperaturas no son tan altas como para causar descomposiciones químicas en el agregado. 9.2 Seleccione las mallas con las aberturas adecuadas para obtener la información requerida por las especificaciones que comprenden al material a ser ensayado. Adicione tantas mallas como desee o necesite para obtener ya sea el módulo de finura o para controlar la cantidad de material en una malla. Acomode las mallas en orden decreciente de arriba hacia abajo de acuerdo con el tamaño y coloque la muestra en la malla superior. Agite las mallas manualmente o con un equipo mecánico por un periodo de tiempo suficiente, establezca el tiempo ya sea por criterio o por mediciones en el material de prueba real, para encontrar el tiempo adecuado de cribado o cribe de acuerdo a lo descrito en Limite la cantidad de material sobre la malla, de tal modo que todas las partículas tengan oportunidad de entrar en las aberturas durante la operación de cribado. Para mallas con aberturas menores de 4.75 mm (No. 4), la cantidad retenida en cualquier malla al final de la operación de cribado no deberá exceder de 7 kg/m 2 en la superficie del área de cribado (Nota 6). Para mallas con aberturas de 4.75 mm (No. 4) y mayores, la cantidad retenida en kg no deberá exceder el producto de 2.5 * (abertura de la malla, en mm * (el área efectiva, en m 2 ). Esta cantidad se muestra en la Tabla 1 para 5 diferentes dimensiones de mallas comunes. En ningún caso la cantidad retenida deberá ser tan grande como para que cause deformación permanente en la malla. 4 DE 11

5 Tamaño de abertura de malla mm Tabla 1. Cantidad máxima permitida de material retenido en una malla, kg mm dia B Dimensión Nominal de malla A mm mm dia B B 350 x 350 mm 372 x 580 mm dia Área de mallado, m C C C C C C C C C C C A Las dimensiones del marco en in: 8.0 in; 10.0 in y 12.0 in de diámetro; 13.8 por 13.8 in (14 por 14 in nominal); 14.6 por 22.8 in (16 por 24 in nominal). B El área de las mallas redondas está en función del diámetro 12.7 mm ( 1 / 2 in) menor que el diámetro nominal del marco, debido a que la especificación E 11 permite que se coloque un sello entre la malla y el marco de 6.35 mm ( 1 / 4 in) sobre el mallado. Por lo que el diámetro efectivo para un diámetro de mm (8 in) es de mm (7.5 in). C Las mallas indicadas que tengan menos de cinco aberturas no pueden utilizarse para este ensayo, excepto en los casos descritos en Prevenga una sobrecarga de material en una malla individual por medio de alguno de los siguientes métodos: Coloque una malla adicional con una abertura intermedia entre la malla que pudiera sobrecargarse y la malla inmediatamente encima que la malla en la configuración original de mallas Divida la muestra en dos o más porciones, cribe cada parte individualmente. Combine las masas de las varias porciones retenidas en una malla específica antes de calcular el porcentaje de la muestra retenido en la malla Use mallas con tamaño de marco más grande y proporcionen mayores áreas de cribado. Nota 6. Los 7 kg/m 2 es aproximadamente una cantidad de 200 g para un diámetro usual de malla de mm [8 in] (con superficie de cribado efectiva de mm de diámetro) [7.5 in]. 9.4 Continúe cribando por un periodo suficiente hasta que no pase más del 1 % en masa respecto del material retenido en cualquiera de las mallas de manera individual durante un minuto de cribado manual continuo, realice la acción como sigue: acomode la malla con fondo y tapa y tómelas en una posición ligeramente inclinada en una mano. Con las manos golpee el lado de la malla y con un movimiento ascendente contra la base de la otra mano, a una relación de 150 veces por minuto, gire la malla aproximadamente un sexto de revolución a intervalos de 25 golpes aproximadamente. Para la determinación apropiada del cribado para tamaños mayores a la malla de 4.75 mm (No. 4), limite el material en la malla a una capa de partículas. Si los tamaños de las mallas apiladas resulta en el movimiento del cribado descrito impráctico, entonces use mallas de 203 mm (8 in) para realizar un buen cribado. 9.5 En el caso de mezclas de agregado grueso y fino, refiérase al punto para prevenir la sobrecarga de las mallas de manera individual Alternativamente, reduzca de tamaño la porción más fina que la malla de 4.75 mm (No. 4) con un cuarteador mecánico de acuerdo a la práctica C 702. Si utiliza este procedimiento, calcule la masa de cada incremento de tamaño de la muestra original como sigue: 5 DE 11

6 Donde: W A W 1 2 B (1) A =Masa del incremento de tamaño sobre el total de la muestra base. W 1 = Masa de la fracción más fina que la malla de 4.75 mm (No. 4) en el total de la muestra. W 2 =Masa de la porción reducida de material más fino que la malla de 4.75 mm (No. 4) cribada realmente; y B= Masa del incremento de tamaño en una porción reducida cribada. 9.6 A excepción de que utilice un vibrador mecánico; cribe manualmente las partículas mayores a 75 mm (3 in) determinando la abertura más pequeña de malla por la que pasará cada partícula. Comience el ensayo con la malla más pequeña que se empleará. Si es necesario, rote las partículas para determinar si pasan a través de una abertura en particular; sin embargo, no se debe forzar a las partículas a que pasen a través de una abertura. 9.7 Determine la masa de cada incremento de tamaño en una báscula o balanza conforme a los requisitos especificados en 6.1 con una aproximación de 0.1 % de la masa seca de la muestra original. El total de la masa de material después de cribado debe estar muy próximo a la masa original de la muestra colocada en las mallas. Si las cantidades difieren más del 0.3 %, respecto a la masa seca de la muestra original, los resultados no deben ser usados para propósitos de aceptación. 9.8 Si previamente se ensayó la muestra con el método C 117, añada la masa del material más fino que la malla de mm (No. 200) determinado con este método de prueba con la cantidad de material cribado en seco de la misma muestra con este método. 10. CÁLCULOS Calcule los porcentajes que pasan, el total de los porcentajes retenidos o porcentajes en varias fracciones de tamaños con aproximación a 0.1 % respecto a la masa total de la muestra inicial. Si se utilizó previamente el método de prueba C117 para la misma muestra de prueba; sume la masa del material más fino que 75-μm (malla No. 200) por lavado en el cálculo del análisis granulométrico con el total de la muestra seca (antes del lavado en el método de ensayo C 117) como base para calcular todos los porcentajes Cuando realice el ensayo por fracciones de material, tal como se describe en 8.6, use el total de las masas de la porción de los incrementos retenidos en cada malla para calcular los porcentajes como en Cuando sea necesario, calcule el módulo de finura sumando los porcentajes totales del material en la muestra que es más grueso que cada una de las siguientes mallas (porcentajes retenidos acumulados) dividendo la suma entre 100: 150 μm (No. 100); 300 μm (No. 50); μm (No. 30); 1.18 mm (No. 16); 2.36 mm (No. 8); 4.75 mm (No. 4); 9.5 mm ( 3 / 8 in); 19.0 mm ( 3 / 4 in); 37.5 mm (1 ½ in) y mayores, incrementando en relación de 2 a 1. 6 DE 11

7 11. REPORTE De acuerdo a las especificaciones y al uso del material ensayado, el reporte deberá incluir lo siguiente: El porcentaje total de material que pasa cada malla, o el porcentaje total de material retenido en cada malla, o el Porcentaje de material retenido entre mallas consecutivas Reporte los porcentajes al número entero más cercano, excepto si el porcentaje que pasa la malla de mm (No. 200) es menor al 10 %; pues deberá reportarse con aproximación de 0.1 % Reporte el módulo de finura, cuando sea requerido con aproximación de PRECISIÓN E INCERTIDUMBRE Precisión. La precisión para este método de ensayo puede apreciarse en la Tabla 2. Las estimaciónes se basan en los resultados del Programa de dominio de mustreo de de laboratorios en materiales de Referencia AASHTO y con métodos de prueba C 136 y AASHTO T 27. Los resultados están basados en el análisis de ensayos de 65 a 233 laboratorios que ensayaron 18 pares de muestras de pruebas de competencia del agregado grueso y resultados de ensayos de 74 a 222 laboratorios que ensayaron 17 pares de muestras que cumplen la prueba de agregado fino (muestra No. 21 a la 90). Los valores de la Tabla están dados para diferentes rangos de porcentaje total de agregados que pasan una malla Los valores de precisión para agregado fino mostrados en la Tabla 2 se basan en muestras de prueba de 500 g nominales. La revisión de este método de ensayo en 1994 permitió reducir el tamaño del espécimen de ensayo para agregado fino a un tamaño de 300 g como mínimo. Los resultados del análisis de la prueba con especímenes de 300 g y 500 g de las muestras de la prueba de dominio de ensayos en muestras de agregados 99 y 100 (las muestras 99 y 100 fueron idénticas) produjeron los valores de precisión de la Tabla 3, los cuales indican menores diferencias debido al tamaño de la muestra. Nota 7. Los valores para agregado fino de la Tabla 2, se revisaran para que reflejen la precisión de los ensayos en un tamaño de espécimen de prueba de 300 g. Los datos se publicarán cuando se haya realizado un número suficiente de Dominio de las pruebas de agregados usando el tamaño de muestra para proporcionar datos confiables Incertidumbre. No se puede establecer la incertidumbre,ya que no existe un material de referencia adecuado para determinar ésta en el presente método de prueba,. 7 DE 11

8 Agregado grueso B Precisión de un solo operador Precisión multilaboratorio Agregado fino B Precisión de un solo operador Tabla 2. Precisión Porcentaje total del material que pasa Rango aceptable de Desviación estándar (1s) % A dos resultados (d2s) < < < < < < < < < <2 > < < < < < < < < < <2 > < < < < < < <2 > < < < Precisión multilaboratorio < < < <2 > A Estos números representan los límites (1s) y (d2s), respectivamente, descritos en el método C 670. B La precisión estimada esta basada en agregados con tamaño nominal máximo de 19.0 mm ( 3 / 4 in). % A 8 DE 11

9 Resultados de la prueba % Material total pasa la malla No 4 (4.75 mm) Tabla 3. Datos de la precisión obtenida para muestras de 300 y 500 g. Muestra de agregados Tamaño de la muestra Número de Laboratorios ASTM C 136 / AASHTO T 27 Dentro del Laboratorio Entre Laboratorios Promedio 1ds d2s 1s d2s 500 g g Material total pasa la malla No 8 (2.36 mm) Material total pasa la malla No 16 (1.18 mm) Material total pasa la malla No 30 (600 µm) Material total pasa la malla No 50 (300 µm) Material total pasa la malla No 100 (150 µm) Material total pasa la malla No 200 (75 µm) 500 g g g g g g g g g g g g PALABRAS CLAVE Agregados, agregado grueso, agregado fino, granulometría, análisis por mallas, análisis de tamaños. 14. REGISTROS Los registros de datos de ensayos se encuentran en la bitácora asignada al área correspondiente El llenado de la bitácora de los registros de datos de ensayos es responsabilidad del ejecutante. El ejecutante debe cumplir con las instrucciones de llenado que se especifican en la bitácora de registro La revisión del llenado de la bitácora de los registros de datos de ensayos es responsabilidad del signatario El resguardo de la bitácora de los registros de datos de ensayos está a cargo del encargado de área El formato del registro de datos se muestra en el anexo DE 11

10 15. ANEXOS F1 IT-006 (; ) Formato de bitácora para el registro de datos del método de ensayo. 16. Actualizó: S. Ludinette Cárdenas Rodríguez Investigadora del Área de Mec. de Suelos y Mat. granulares. 17. Revisó: Dra. Natalia Pérez García. Investigadora del Área de Mec. de Suelos y Mat. granulares Aprobó: Autorizó: Dr. Paul Garnica Anguas Jefe de la División de Laboratorios de Infraestructura M. en C. Rodolfo Téllez Gutiérrez Coordinador de Infraestructura. 10 DE 11

11 IT-006 Anexo ANEXO 15.1 Anverso F1 IT-006 (; ) Formato de bitácora para el registro de datos del método de ensayo Análisis granulométrico de agregados gruesos y. Reverso 11 DE 11