59785343 Modulo de Resiliencia

8/17/2019 59785343 Modulo de Resiliencia

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ABRASION LOS ANGELES (L.A.) AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS DETAMAÑOS MENORES DE 37.5 mm (1 ½")

MTC E 207 – 2000

OBJETIVOSe refiere al procedimiento que se debe seguir para realizar el ensayo dedesgaste de los agregados gruesos hasta de 37.5 mm (1 ½" por medio de lam!quina de os #ngeles.

$l m%todo se emplea para determinar la resistencia al desgaste de agregadosnaturales o triturados& empleando la citada m!quina con una carga abrasi'a.

ara la abrasi)n de agregados gruesos. *er ane+o.

AARATOS ! MATERIALES

,alanza& que permita la determinaci)n del peso con apro+imaci)n de 1 g.

$stufa& que pueda mantener una temperatura uniforme de 11- /5 0 (23- /04.

amices.

6!quina de os #ngeles la m!quina para el ensayo de desgaste de os #ngeles tendr! las caracter8sticas que se indican en la 4igura 1. onsiste en

un cilindro hueco& de acero& con una longitud interior de 5-9 /

5 mm (2- /-.2" y un di!metro& tambi%n interior& de 711 /5 mm (29 /-.2".

:icho cilindro lle'a sus e+tremos cerrados y en el centro de cada e+tremo un e;e&que no penetra en su interior& quedando el cilindro montado de modo que puedagirar en posici)n horizontal alrededor de este e;e. $l cilindro estar! pro'isto deuna abertura& para introducir la muestra que se desea ensayar& y un entrepa


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medida a lo largo de la circunferencia del cilindro y en el sentido de la rotaci)n&ser! mayor de 1.27 m (5-".

a superficie del entrepa


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T#$ 1

G%&'$m*%+ , N/m% , -%- - T*$ A 12 5000 25B 11 54 25

C 9 3330 20D 2500 15

REARACI6N DE LA MESTRA

a muestra consistir! en agregado limpio por la'ado y secado en horno a unatemperatura constante comprendida entre 1-5 y 11- 0 (221 a 23-0D4& separadapor fracciones de cada tama


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ROCEDIMIENTO

$;ecuci)n del ensayo. a muestra y la carga abrasi'a correspondiente& se colocanen la m!quina de os #ngeles& y se hace girar el cilindro a una 'elocidadcomprendida entre 3- y 33 rpm? el n=mero total de 'ueltas deber! ser 5--. a

m!quina deber! girar de manera uniforme para mantener una 'elocidad perif%ricapr!cticamente constante. Ina 'ez cumplido el n=mero de 'ueltas prescrito& sedescarga el material del cilindro y se procede con una separaci)n preliminar de lamuestra ensayada& en el tamiz J 12. a fracci)n fina que pasa& se tamiza acontinuaci)n empleando el tamiz de 1.7- mm (Go. 12. $l material m!s grueso queel tamiz de 1.7- mm (Go. 12 se la'a& se seca en el horno& a una temperaturacomprendida entre 1-5 a 11- 0 (221 a 23- 04& hasta peso constante& y se pesacon precisi)n de 1 g.

uando el agregado est% libre de costras o de pol'o& puede eliminarse lae+igencia del la'arlo antes y despu%s del ensayo. a eliminaci)n del la'adoposterior& rara 'ez reducir! la p%rdida medida& en m!s del -.2K del peso de lamuestra original.

RESLTADOS

$l resultado del ensayo es la diferencia entre el peso original y el peso final de lamuestra ensayada& e+presado como tanto por ciento del peso original.

$l resultado del ensayo (K desgaste recibe el nombre de coeficiente de desgastede os #ngeles. alc=lese tal 'alor as8

K :esgaste L 1-- (1 F 2 B 1

1 L eso muestra seca antes del ensayo.2 L eso muestra seca despu%s del ensayo& pre'io la'ado sobre tamiz de 1.7-mm (Go. 12.

RECISI6N

ara agregados con tama


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RESISTENCIA AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS GRESOS DETAMAÑOS MA!ORES DE 19 mm ( 3 :;) OR MEDIO DE LA MA


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T#$ 1

ama


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RESLTADOS

a diferencia entre el peso inicial de la muestra seca y el peso del material secoretenido en el tamiz de 1.7- mm (G0 12& e+presada como porcenta;e del pesoinicial& ser! el desgaste de la muestra.

RECISION

ara agregados con tama


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SALES SOLBLES EN AGREGADOS ARA AVIMENTOS =LE>IBLESMTC E 219 – 2000

OBJETIVO

$stablece el procedimiento anal8tico de cristalizaci)n para determinar el contenidode cloruros y sulfatos& solubles en agua& de los agregados p%treos empleados enbases mezclas bituminosas. $ste m%todo sir'e para efectuar controles en obra&debido a la rapidez de 'isualizaci)n y cuantificaci)n de la e+istencia de sales.

RESMEN DEL ROCEDIMIENTO

Ina muestra de agregado p%treo se somete a continuos la'ados con aguadestilada a ebullici)n& hasta la total de sales. a presencia de %stas& se detectamediante reacti'os qu8micos& los cuales& al menor indicio de sales formanprecipitados f!cilmente 'isibles. :el agua total de la'ado& se toma una parteal8cuota y se procede a cristalizar para determinar la cantidad de sales presentes.

AARATOS? MATERIALES ! REACTIVOS

,alanza sensibilidad -&-1 gramo 6echeros 6atraces aforados *asos de precipitado ipetas Soluci)n de Gitrato de lata Soluci)n de loruro de ,ario

Cgua destilada $stufa ubos de ensayo.

E>TRACCION ! ACONDICIONAMIENTO DE LA MESTRA

a muestra se debe e+traer y preparar pre'iamente. a cantidad de muestra debea;ustarse a la siguiente tabla

Cgregado p%treo antidad m8nima (g Cforo m8nimo (ml

Pra'a 5- Q 2- mm 1&--- 5--Pra'a 2- Q 5 mm 5-- 5--

Crena 5 mm 1-- 5--

ROCEDIMIENTO

a Secar la muestra en horno a 11- / 5R hasta peso constante&apro+imado a -&-1 gramo& registrando esta masa como C.

8


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b olocar la muestra en un 'aso de precipitado& agregar agua destilada en'olumen suficiente para cubrir unos 3 cm sobre el ni'el de la muestra ycalentar hasta ebullici)n.

c Cgitar durante 1 minuto. Eepetir la agitaci)n& a inter'alos regulares& hastacompletar cuatro agitaciones en un periodo de 1- minutos.

d :ecantar m8nimo 1- minutos hasta que el l8quido se aprecie transparente& ytras'asi;ar el l8quido sobrenadante a otro 'aso. :eterminar en formaseparada& en dos tubos de ensayo& las sales solubles con los respecti'osreacti'os qu8micos. a presencia de cloruros se detecta con unas gotas deGitrato de lata form!ndose un precipitado blanco de loruro de lata& la desulfatos con unas gotas de cloruro de ,ario dando un precipitado blanco deSulfato de ,ario.

e Eepetir los pasos b a d hasta que no se detecte presencia de sales& ;untando los l8quidos sobrenadantes.

f odos los l8quidos sobrenadantes acumulados& una 'ez enfriados& se 'ac8ana un matraz aforado y se enrasa con agua destilada. $n caso de tener un'olumen superior& concentrar mediante e'aporaci)n. Eegistrar el aforo como,.

g omar una alicuota de un 'olumen entre 5- y 1-- ml& de la muestrapre'iamente homogenetizada& del matraz aforado y registrar su 'olumencomo .

h ristalizar la al8cuota en un horno a 1-- /5R& hasta masa constante yregistrar dicha masa como :.

IN=ORME

Se informa el porcenta;e de sales solubles& calculado mediante la siguienterelaci)n

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M6DLO DE RESILIENCIA EN EL DISEÑO DE AVIMENTOSMTC E 124

D@&@@&

uando los materiales que conforman la secci)n estructural de unpa'imento se 'en sometidos a un gran n=mero de aplicaciones de carga& es decir son afectados por esfuerzos de fatiga& debido a repetidas solicitaciones& estosmateriales empiezan a fracturarse o bien a acumular deformaciones dependiendode su rigidez inicial& y esta es la principal causa del deterioro obser'ado en lasuperficie de los pa'imentos. :e hecho& podemos mencionar que dichosagrietamientos y deformaciones aparecen para esfuerzos muy por deba;o de losque se supone deber8a resistir el material por si mismo.

:ebido al paso por de los 'eh8culos por la superficie de rodamiento de unpa'imento& esta empieza a distribuir los esfuerzos hacia las capas inferiores& las

cuales& por esta raz)n se 'en su;etas a esfuerzos c8clicos de compresi)n σc y

luego de tensi)n σt los cuales 'an pro'ocando deformaciones en toda la estructura

del pa'imento. a cur'a esfuerzoFdeformaci)n obtenida en un esp%cimen dematerial de los que constituyen generalmente un pa'imento & ya sea concretoasf!ltico o hidr!ulico& alg=n material granular o un suelo cohesi'o escualitati'amente la representada en la figura 1.

$n dicha gr!fica podemos obser'ar que despu%s de descargar gradualmente el esp%cimen casi toda la deformaci)n a que se 'io sometida lamuestra se recupera& sin embargo e+iste una peque


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:onde :onde 11 es el esfuerzo principal mayor es el esfuerzo principal mayor

22 es el esfuerzo principal mayor es el esfuerzo principal mayor

dd es el esfuerzo principal mayor es el esfuerzo principal mayor

Tr es la deformaci)n recuperable.Tr es la deformaci)n recuperable.

=@'% 1. C'% -'%,%m@& %8%-&**@ ,$ m8%*m@&* ,m*%@$- -m*@,- % +$@

:ebido a que despu%s de la aplicaci)n un gran numero de ciclos& para losni'eles usuales de esfuerzos en pa'imentos& se alcanza un estado perfectamenteresiliente& en que cualquier deformaci)n adicional es recuperable& es usual que sehaga uso de las teor8as de ,urmister& para el an!lisis de esfuerzos en pa'imentos&suponiendo que las capas son el!sticas& y se utiliza como m)dulo de young los'alores obtenidos de m)dulo de resiliencia obtenidos a partir de ensayes tria+ialesc8clicos para cada capa

=*%- F' *& $ m,'$ , %-@$@&@ & -'$- -@-

11

( )

r

d

r

31

r ε

σ

ε

σσM =

−=

deformación acumulada después de N ciclos

E s f u e r z o d

e s v i a d o r

MrMiM1

deformación permanente después de 1 ciclo


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$s muy importante se


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=@'% 2. %@@& ,$ m,'$ , %-@$@&@ & $ &/m% , @$-

#. T@H*%8+

$n estudios pre'ios realizados sobre arcillas compactadas se encontr) quea altos grados de saturaci)n& particularmente para m%todos de compactaci)n queinducen cortantes en el suelo& estas muestran un gran incremento en suresistencia sobre todo si se les permite un periodo de reposo. $ste incremento enla resistencia se le ha atribuido a la ti+otrop8a propia de las arcillas y al cambioprogresi'o en el arreglo de las part8culas y las presiones de poro de agua dentrode un suelo en un tiempo prolongado.

a ti+otrop8a es una propiedad reol)gica que se presenta cuando la'elocidad de deformaci)n decrece inmediatamente& hasta hacerse constante& pero

antes de esto produce una disminuci)n considerable en la resistencia a ladeformaci)n& que hace que la 'elocidad de deformaci)n aumente cada 'ez que sele 'uel'en a aplicar esfuerzos.

$n cuanto a las presiones de poro hay que tener presente que en un suelosometido a esfuerzos que tanto la fase s)lida como la liquida no actuad por separado& de manera que se acumulan los efectos ocasionados en cada una& por

lo que es e'idente que el suelo tendr! un comportamiento muy comple;o cada 'ezque se 'ea sometido a esfuerzos.

$n la siguiente ilustraci)n se puede obser'ar los efectos de la ti+otrop8a enlas caracter8sticas resilientes para arcillas compactadas.

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@'% 3. * , $ *@H*%8+ & $ m,'$ , %-@$@&@ ,$ -'$ ,-'#%-&* (AASO).

$n un traba;o realizado en 1A2 se reportaron muestras que fueronpreparadas con caracter8sticas seme;antes y que fueron ensayadas a inter'alos de15 minutos& 7 horas& 21 horas& 3 d8as& 1@ d8as y 5- d8as despu%s de la

compactaci)n. Se puede notar que el efecto de la ti+otrop8a en el modulo de

resiliencia 'aria con el n=mero de aplicaciones& de la figura 3 podemos obser'ar que para menos de 1---- aplicaciones& el incremento en el tiempo dealmacenamiento entre la compactaci)n y la prueba tiene un gran efecto en el

m)dulo resiliente haciendo que para mayores periodos de almacenamiento estem)dulo sea m!s grande& aunque 'a disminuyendo conforme aumenta el n=mero

de aplicaciones& hasta llegar a las 1---- aplicaciones donde despu%s de esto elperiodo de almacenamiento ya no causa efectos importantes en el la resiliencia.

$ste efecto se cree que se debe a que las deformaciones inducidas por la cargarepetida progresi'amente destruyen en gran medida la resistencia ganada. ero

debemos notar que para n=meros peque


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$l esfuerzo des'iador tiene una marcada influencia en el m)dulo deresiliencia& el cual es ob'io& puesto que se encuentra impl8cito en su definici)n. Seprobo una muestra de arcilla compactad con un contenido de agua de 2.K y unpeso 'olum%trico de 13.3UGBm3. os resultados obtenidos para esta muestra seencuentran en la figura @.

=@'% . * , $ m&@*', ,$ -'% ,-@,% & $ m,'$ ,%-@$@&@.

$n la figura anterior podemos notar la clara influencia ya comentada quetiene el esfuerzo des'iador en la resiliencia& donde se 'en los m)dulos obtenidospara arcillas sometidos a esfuerzos principales mayor de @1.@& 27.A y 13.9 Va&los cuales se manten8an constantes.

:e lo anterior deducimos que se debe establecer una magnitud para el

esfuerzo des'iador& de manera que el m)dulo de resiliencia sea correctamenteinterpretado& pero debemos se


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m)dulo& sin embargo lo m!s adecuado ser8a e'aluar el estado de esfuerzos que

estar! presente en la subrasante.

,. M*, , m8*@&

os estudios realizados sobre arcillas han demostrado que el m%todo decompactaci)n aplicado tiene un marcado efecto sobre el acomodo de laspart8culas de la muestra arcillosa. arece ser que la estructura adoptada es debidaprincipalmente al cortante inducido en el suelo durante el proceso decompactaci)n.

omo e;emplo podemos mencionar que para muestras compactadas aba;os grados de saturaci)n no hay una deformaci)n apreciable inducida por elm%todo de compactaci)n y las part8culas de arcilla asumen un arreglo al azar&

adquiriendo una estructura floculada. ero cuando las muestra son compactadas aaltos grados de saturaci)n (m!s de 95K& como ocurre en el lado h=medo de lacur'a de compactaci)n& la resistencia al esfuerzo cortante inducida durante lacompactaci)n puede 'ariar considerablemente. $n suelos compactados por mediode amasado& el pis)n que penetra en el suelo causa el le'antamiento adyacentede la superficie del suelo como resultado de las deformaciones& y se tiende aadquirir una estructura dispersa& es decir& con las part8culas alineadas en forma

paralela. W si ese mismo suelo se compacta por un m%todo est!tico& de maneraque no e+ista posibilidad de que se produzcan desplazamientos laterales& las

part8culas conser'ar!n su estructura floculada.

Si comparamos la resistencia a la compresi)n simple obtenida en muestrasde arcilla compactadas (del lado seco con m%todos est!ticos y por amasado& la

diferencia no ser! significati'a& sin embargo para las mismas muestras pero paraaltos grados de saturaci)n la resistencia presenta gran 'ariaci)n.

$n la figura 5 se obser'an los 'alores de m)dulo resiliente desarrollados aA---- aplicaciones. Se 'en claras diferencias en el m)dulo para contenidos de

agua entre 1A y 19K

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6500

5500

4500

3500

2500

1500

50012 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

compactación e"ttica

122

118

114

110

106

102

98

941812 13 1614 15 17 2319 20 2221 24

linea de óptimacompactación por ama"ado

ontenido de aua /*

ontenido de aua /*

M ó d u l o d e d e % o r m a c i ó n

r e " i l i e n t e a 9 6 0 0 0 c i c l o " / p " i

, e " o e " p 4 c i % i c o " e c o / l & % t

=@'% 5. E* ,$ m*, , m8*@& & $- %*%+-*@- ,%-@$@&@.

. G%, , m8*@& &*&@, , '

$n un estudio realizado a 35 muestras de arcilla de alta compresibilidad con

pesos 'olum%tricos entre 12 y 15 UGBm 3 y contenidos de agua entre 1@ y 3AK.$stas muestras se sometieron a 2---- ciclos con un esfuerzo des'iador de AUa y una presi)n de confinamiento de 13.9 Ua.

$l m)dulo de resiliencia present) un rango de 'ariaci)n comprendido entre

339-- y 19A--- Ua& para los rangos de contenido de agua y peso especificoseco utilizadosF

Se tomo como base los datos obtenidos de m)dulo de resiliencia paraconstruir l8neas isocaracter8sticas de igual 'alor de m)dulo resiliente y de estamanera obser'ar su comportamiento en el espacio de compactaci)n. :ichocomportamiento lo podemos apreciar en la figura 7.

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$n esta figura se puede notar que la 19aturaci del m)dulo de resilienciapara un 'alor de contenido de agua& aumenta con el peso especifico hasta cierto'alor y 19aturac disminuye para grados de 19aturaci)n ele'ados& sobre todocuando sobrepasa a los contenidos )ptimos de compactaci)n.

=@'% . $+&- @-%*%+-*@- 8% $- &,@@&- , , K 9

, K 13.4

=*%- F' *& $ m,'$ , %-@$@&@ & m*%@$- %&'$%-

. T@8 , m*%@$

6usharraf et al (1@ lle'ar)n a cabo estudios con seis tipos deagregados& que consistieron en tres calizas& una arenisca& un granito y una riolita&que son los m!s com=nmente usados en la construcci)n de pa'imentos decarreteras en el estado norteamericano de HUlahoma.

$n la figura 7 se presentan los resultados de ese estudio& se pueden 'er los'alores obtenidos de m)dulo de resiliencia para cada material dependiendo de lasuma de esfuerzos principales aplicados.

18

16

15

14

13

12

11

12 17 22 27 32 37 42

60* 70* 80* 90*95*

'(100*

230000+,a

205000

180000

155000

130000

10600090000 55000 30000

ontenido de aua /* ,

e " o v o l u m e t r i c o " e c o / 6 $ & m 0

nea" i"ocaracter"tica" para la" condicione"

de σd(69+,a y σ3=13.8+,a


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Se pueden apreciar la 'ariaci)n en el m)dulo de resiliencia con diferentesestados de esfuerzo& as8 como las debidas al propio material& que pueden 'ariar entre 2- y 5-K

=@'% 7. M,'$ , %-@$@&@ ,8&,@&, ,$ *@8 , m*%@$.

#. M&@*', ,$ -'% 8$@,

ara estudiar los efectos de este factor en el 'alor del m)dulo deresiliencia se realizaron pruebas a cuatro muestras de diferente granulometr8a. ascur'as mostradas en la figura 9 que se identifican como PX1 y PX2corresponden a materiales bien graduados. :ebemos mencionar que la mayor parte de la cur'a granulom%trica PX1 se localiza en la zona 1 especificada por la

Secretar8a de omunicaciones y ransportes (S y est! totalmente dentro de lazona 1 que recomienda el Ynstituto 6e+icano del ransporte (Y6.

$n cuanto a las cur'as de P1 y P2 corresponden a materialesuniformes& los cuales se localizan fuera de las zopnas recomendadas por la S yel Y6

:e los resultados obtenidos se dedu;o que el 'alor de m)dulo deresiliencia que alcanza un material granular en el momento en que la deformaci)nrecuperable llega a un 'alor estable& aumenta a raz)n directa al ni'el de esfuerzoaplicado.

19

Murray

0 150 300 450 600 7500

50

100

150

200

250

uma de e"%uer.o" verticale" en +,a

M

ó d u l o d e r e " i l i e n c i a e n M , a

:o#n"ton#octa'ree #eroee

omanc#e


20/22

0)01 0)1 1 10 1000

20

40

60

80

100

;ama


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or otro lado& cabe se


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un pa'imento& y por lo tanto lo incluyen en el an!lisis y dise

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