UNIVERSIDAD AUTONA TOMAS FRIAS LABORATORIO N1 CARRERA DE INGENIERIA CIVIL CARRETERAS II - C IV-325

ENSAYO DE DESGASTE DE LOS ANGELES

1. OBJETIVOS Determinar la resistencia al desgaste de agregados triturados en la mquina de los ngeles. Obtener un indicador de la calidad relativa o la competencia de diferentes fuentes de agregados ptreos de similares composiciones mineralgicas y distintas gradaciones. Conocer a partir de la resistencia al desgate de los materiales ptreos, si estos son actos para ser utilizados en afirmado, subbase, base y como agregado del concreto que conforma el pavimento rgido. Conocer el procedimiento que se debe realizar en el laboratorio para obtener los porcentajes de desgaste para cada muestra.

2. MARCO TERICOLa resistencia a la abrasin, desgaste, o dureza de un agregado, es una propiedad que depende principalmente de las caractersticas de la roca madre. Este factor cobra importancia cuando las partculas van a estar sometidas a un roce continuo como es el caso de pisos y pavimentos, para lo cual los agregados que se utilizan deben estar duros.

La Mquina de los ngeles

La Maquina de los ngeles. Esta es un aparto constituido por un tambor cilndrico hueco de acero de 500 mm de longitud y 700 mm de dimetro aproximadamente, con su eje horizontal fijado a un dispositivo exterior que puede transmitirle un movimiento de rotacin alrededor del eje. El tambor tiene una abertura para la introduccin del material de ensayo y de la carga abrasiva; dicha abertura est provista de una tapa que debe reunir las siguientes condiciones:

Asegurar un cierre hermtico que impida la perdida del material y del polvo. Tener la forma de la pared interna del tambor, excepto en el caso de que por la disposicin de la pestaa que se menciona ms abajo, se tenga certeza de que el material no puede tener contacto con la tapa durante el ensayo. Tener un dispositivo de sujecin que asegure al mismo tiempo la fijacin rgida de la tapa al tambor y su remocin fcil.Para determinar la dureza se utiliza un mtodo indirecto cuyo procedimiento se encuentra descrito en las Normas de Ensayo de Materiales para los agregados gruesos, consiste bsicamente en colocar una cantidad especificada de agregado dentro de la Mquina de los ngeles. Se aade una carga de bolas de acero y se le aplica un nmero determinado de revoluciones. TIPO NMEROS DE ESFERASMASA DE LAS ESFERAS (grs)

A B C D12 11 8 65000 25 4584 25 3330 25 2500 15

El choque entre el agregado y las bolas da por resultado la abrasin y los efectos se miden por la diferencia entre la masa inicial de la muestra seca y la masa del material desgastado expresndolo como porcentaje inicial.Abrasin = [Pa Pb ] *100/ Pa3. DESCRIPCIN DEL EQUIPO Mquina de los ngeles

Serie de tamices (No 1 1/2, 1 ,3/4,1/2, 3/8)

TAMIZ N 3/4TAMIZ N 1TAMIZ N 1 1/2

.

TAMIZ N 1/2TAMIZ N 3/8

Balanza.- Una balanza con una aproximacin a 1gr.

Carga abrasiva.- Consiste en esferas de acero o de fundicin de dimetros entre 46.38mm y 47.63mm y un peso comprendido entre 390g y 445g.

Taras

Hornilla Electrica

4. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYOLa preparacin de la muestra, con la ayuda de un cucharon tomar la muestra para depositarla en los tamices. Primeramente utilizando los tamices de 1 y luego el de y , el tamizado se debe realizar con movimiento circulares en sentido horarios y anti horarios aproximadamente durante 1 minuto. Despus del tamizado tomaremos la muestra del tamiz de 1 para leer el peso en la balanza debiendo obtener un peso de 1250g25g repitiendo este procedimiento para las muestras en los tamices de , y . Luego reuniremos estas muestras en un recipiente comn el cual tendr que pesar 5000g10g

Determinar la granulometra en % retenidos de la muestra, a fin de elegir el mtodo de acuerdo a los tamices que tiene el mayor porcentaje de retenidos.

Prepara el material (5kg o 10kg) dependiendo si la muestra de agregados es mayor a 2 o menor a 2. Material < 2 ASTM C-131 (5 kg)Material > 2 ASTM C-535 (10 kg)

Luego de comprobar que el tambor este limpio, la muestra y la carga abrasiva correspondiente se colocan en la mquina de Los ngeles y se hace girar el cilindro a una velocidad comprendida entre 188 y 208 rad/minuto (30 y 33 r.p.m.) hasta completar 500 revoluciones (Nota 3). La mquina deber girar de manera uniforme para mantener una velocidad perifrica prcticamente constante. Una vez cumplido el nmero de vueltas prescrito, se descarga el material del cilindro y se procede con una separacin preliminar de la muestra ensayada, empleando un tamiz de abertura mayor al de 1.70 mm (No.12). La fraccin fina que pasa, se tamiza a continuacin empleando el tamiz de 1.70 mm (No.12), utilizando el procedimiento de la norma INV E 213. El material ms grueso que la abertura del tamiz de 1.70 mm (No.12) se lava, se seca en el horno, a una temperatura comprendida entre 110 5C (230 9F), hasta masa constante, y se determina la masa con precisin de 1 g.

Si el agregado est libre de costras o de polvo se puede eliminar la exigencia del lavarlo antes y despus del ensayo. La eliminacin del lavado posterior, rara vez reducir la prdida medida, en ms del 0.2% del peso de la muestra original. Sin embargo, en caso de ensayos con fines de arbitraje, el procedimiento de lavado es perentorio.

Nota 3.- Se puede obtener una valiosa informacin sobre la uniformidad de la muestra que se est ensayando, determinando la prdida despus de 100 revoluciones. Al efectuar esta determinacin no se debe lavar el material retenido en el tamiz de 1.7 mm (No.12). La relacin de prdida despus de 100 revoluciones a prdida despus de 500 revoluciones, no debera exceder en ms de 0.20 para materiales de dureza uniforme. Cuando se realice esta determinacin, se procurar evitar toda prdida de muestra; la muestra total, incluido el polvo producido por el desgaste, se vuelve a introducir en la mquina hasta completar las 500 revoluciones requeridas para completar el ensayo.

Luego el material es retirado y tamizado por la malla # 12

Abrasin (%) =

5. 6. APORTE PERSONAL

TIPOS DE DESGASTE

Desgaste Abrasivo.- En el desgaste abrasivo el material es removido o desplazado de una superficie por partculas duras, de una superficie que es deslizada contra otra.Existen dos tipos dos formas bsicas de abrasin. Abrasin por desgaste de dos cuerpos figura 3.1(a) y abrasin por desgaste de tres cuerpos figura 3.1(b).El desgaste por abrasin de dos cuerpos ocurre cuando las protuberancias duras de una superficie son deslizadas contra otra. Un ejemplo de esto es el pulido de una muestra mediante el uso de Iijas. Por otra parte el desgaste por abrasin de tres cuerpos se presenta en sistemas donde partculas tienen la libertad de deslizarse o girar entre dos superficies en contacto, el caso de aceites lubricantes contaminados en un sistema de deslizamiento puede ser claro ejemplo de este tipo de abrasin. Los rangos de desgaste en la abrasin de tres cuerpos son generalmente ms bajos, que en el sistema abrasin de dos cuerpos.

Desgaste Adhesivo.- El desgaste adhesivo ocurre entre dos superficies que se encuentren en contacto, las cuales se adhieren fuertemente formando uniones entre ellas. Un deslizamiento producir un desprendimiento de material de la superficie suave.Si el material es do-lil, la deformacin que se produce antes de la separacin de la partcula es mucho mayor, Ia partcula que ha sido separada de la aspereza puede permanecer unida a la otra aspereza como material transferido de una superficie a otra o puede ser liberada como partcula de desgaste.En algunos casos, el punto de cedencia del material es excedido y las asperezas se deforman plsticamente hasta que el rea real de contacto incrementa lo suficiente para soportar la carga aplicada, de tal modo que las superficies pueden adherirse. ver figura 3.2. Esto causar que Ia soldadura en fro tome lugar. Deslizamientos continuos causarn que las uniones entreasperezas sean cizaliadas y nuevas uniones sean formadas. Algunos factores como particulas de contaminantes pueden ayudar a minimizar esta adhesin, las cuales se dispersan del rea de contacto por el movimiento relativo tangencial que ocurre en la interfase [10].

Desgaste Corrosivo.- Es caracterizado como la degradacin de materiales en donde la corrosin y los mecanismos de desgaste se encuentran involucrados. La combinacin de efectos de desgaste y corrosin puede resultar en una prdida total de material mucho ms grande que si se presentarn por adicin o individualmente La deformacin plstica por altos esfuerzos de contacto causa endurecimiento por deformacin y susceptibilidad al ataque quimico. De igual forma la deformacin plstica ocurrida en el mecanismo de desgaste por impacto puede hacer que las superficies sean ms susceptibles a la corrosin.

El modelo de desgaste corrosivo (figura 3.3), es explicado en dos etapas:1.- Formacin de una pelcula de xido en la superficie. Esta pelcula de xido puede operar como lubricante, en la mayoria de los materiales no es posible ya que dicha pelicula es muy frgil.

2.- Al ser esta capa de xido frgil queda expuesta a los fenmenos de deslizamiento del sistema, siendo esta removida [10].

Desgaste Erosin.- El desgaste efectuado por el mecanismo de erosin genera la prdida de material en Ia superficie, debido a estar expuesta a repetidos impactos de partculas slidas o lquidas

Erosin por lodos puede ser definida como Ia prdida de material que experimenta una superficie debido al flujo de una mezcla de partculas slidas dentro de un lquido a altas velocidades. Algunos de las formas en que se presenta este tipo de erosin son mostrados en Ia figura 3.4

La erosin por impacto de partculas slidas se define como la prdida de material que resulta de repetidos impactos de pequeas partculas slidas. En algunos casos este es un fenmeno til, como Io son Ia limpieza de equipos, en los que por medio de disparar arena a presin, obtenemos superficies libres de xidos, o el usar mquinas de corte bajo este mecanismo, pero tambin es un serio problema en muchos sistemas ingenierilesEn la erosin por impacto de partculas slidas se consideran aspectos como: la forma. el tamao. velocidad y dureza de la partcula erosiva, as como la dureza de la superficie, la distancia boquilla-muestra y el ngulo de impacto los cuales sern discutidos en el siguiente capitulo.

Desgaste por fatiga.- EI desgaste por el mecanismo de fatiga es ei resultado de esfuerzos ciclicos entre las asperezas de dos superficies en contacto. EI coeficiente de friccin es factor determinante, ya que al estar las superficies lubricadas la adhesin es mnima, pero en sistemas con altos coeficientes de friccin, tendremos zonas de intensa deformacin muy cercanas a Ia superficie, creando grietas superficiales y sub-superficiales, las cuales coalescern (figura 3.5) [13].

Desgaste por fretting.- El fretting se debe a la existencia de movimientos oscilatorios de amplitud pequea entre dos superficies en contacto. EI mecanismo se presenta cuando se mantiene el sistema sometido a un gran nmero de ciclos. Fretting ocurre entre componentes que tienen como funcin evitar el movimiento, un ejemplo son los sujetadores de presin. El medio ambiente juega un papel importante en este tipo de desgaste, ya que bajo condiciones hmedas ha sido mucho mayor que en condiciones secas. Esto se debe a que fretting es iniciado por adhesin, amplificado por corrosin, y sus principales efectos son por abrasin.

Indica los lugares que se encuentran propensos a fretting en un remache. La deformacin plstica por los altos esfuerzos de contacto causa endurecimiento por deformacin y susceptibilidad al ataque qumico, el atrapamiento de humedad debido a las hendiduras en este tipo de uniones provoca la corrosin, por ltimo los mecanismos oscilatorios causan abrasin

Desgaste Oxidativo.- Se presenta en superficies metlicas bajo deslizamiento sin lubricacin o poca lubricacin, en presencia de aire u oxigeno. El calor generado por la friccin en contacto deslizante, en presencia de oxigeno provocan la oxidacin acelerada, ver la figura 3.7.

El desgaste oxidativo tambin se puede presentar bajo sistemas de deslizamiento Iubricados, en donde el espesor de la pelcula del lubricante se encuentre por debajo de los valores de Ia rugosidad de las superficies en contacto

RESISTENCIA AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS DE TAMAOS MENORESDE 37.5 mm (1") POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES

Este ensayo ha sido ampliamente usado como un indicador de la calidad relativa o la competencia de diferentes fuentes de agregados ptreos de similares composiciones mineralgicas. Los resultados no brindan automticamente comparaciones vlidas entre fuentes marcadamente diferentes en origen, composicin o estructura.

Los lmites de las especificaciones deben ser asignados con extrema precaucin, considerando los tipos de agregados disponibles y su comportamiento histrico en aplicaciones finales especficas.

Univ. Orellana Subieta Beymar. Pagina 5