RESISTENCIA A LA ABRASIÓN DE AGREGADOS GRUESOS DE LAS CANTERAS EL GAVILÁN Y OTUZCO DE LA PROVINCIA DE CAJAMARCA - 2014

Resistance to abrasion of small-size coarse aggregates from El Gavilán and Otuzco quarries in Cajamarca - 2014Sally Benel Cerna1 y Diego F. Cubas Castro1

1 Universidad Privada del Norte

RESUMENEsta prueba consistió en someter a la máquina Los Ángeles dos muestras de agregado grueso de diámetro menos a 37.5 mm, proveniente de la cantera El Gavilán y de la cantera de Otuzco, cercanas a la ciudad de Cajamarca. Después de un número de ciclos determinados de revoluciones, indicadas por la ASTM C 131, se midió la variación granulométrica del agregado como la diferencia del peso inicial y el peso que es retenido por la malla N° 12. El porcentaje de pérdida material de la Cantera el Gavilán fue 54.8% y de 30.76% de la cantera de Otuzco. Se concluye que el material proveniente de la cantera de Otuzco es de buena calidad para distintos usos; a diferencia del agregado de la Cantera El Gavilán que es de mala calidad.Palabras clave: agregado grueso, abrasión, máquina Los Ángeles.AbstractThis test consisted of subject two samples of coarse aggregate smaller than 37.5 mm from El Gavilán and Otuzco quarries to Los Angeles testing machine, according to ASTM C 131. After the indicated number of revolutions, the granulometry variation was calculated as the difference between the initial weight and the material weight retained for the sieve N° 12. The lost percentage of the coarse aggregate of El Gavilán quarry was 54.8 % and 30.76% of the Otuzco quarry. It was concluded that the aggregate from Otuzco quarry is high quality for a variety of uses; against the aggregate from El Gavilán quarry, that has bad quality.Keywords: coarse aggregate, abrasion, Los Angeles testing machine.

INTRODUCCIÓNEl agregado grueso o grava está constituido por partículas cuyo diámetro está comprendido entre 2mm y 70 mm. Está formado por roca o grava triturada obtenidas de fuentes previamente seleccionadas y analizadas en el laboratorio, este debe ser duro, resistente, limpio y sin recubrimiento de materiales extraños. Esta prueba sirve para determinar la resistencia a una carga abrasiva de la muestra de material que se desee analizar. La carga abrasiva la proveerán unas esferas metálicas estandarizadas que al interactuar con la muestra de material dentro de la máquina de Los Ángeles alterarán su composición granulométrica triturando el material. Como resultado se tendrá una pérdida de material con respecto a su masa inicial que determinará la calidad del mismo ante el desgaste o la abrasión. Este método es considerado una medida de la tendencia a la catálisis para producir partículas finas en el curso de transporte, manipulación y uso. Los valores obtenidos son significantes principalmente en relación a los valores para otros materiales de tamaño comparable.MATERIALES Y MÉTODOS- Muestra representativa de agregado grueso de la cantera El Gavilán (cerro).- Muestra representativa de agregado grueso de la Cantera de Otuzco (río).- Balanza, que permita la determinación del peso con aproximación de 0.1 g.- Horno.- Tamices N° ⅜, ½, ¾ y N° 12- Máquina de Los Ángeles: cilindro hueco de acero, con una longitud interior de 508 ± 5 mm y un diámetro interior

de 711 ± 5 mm. Este cilindro lleva sus extremos cerrados y en el centro de cada extremo un eje, que no penetra en su interior, quedando el cilindro montado de modo que pueda girar en posición horizontal alrededor de este eje. El cilindro estará provisto de una abertura, para introducir la muestra que se desea ensayar, y un entrepaño, para conseguir la rotación de la mezcla y de la carga abrasiva. La abertura podrá cerrarse por medio de una tapa con empaquetadura que impida la salida del polvo, fijada por medio de pernos. La máquina será accionada y contrabalanceada en forma tal, que debe mantener la velocidad periférica básicamente uniforme.

PROCEDIMIENTO - La muestra y la carga abrasiva correspondiente:

Carga abrasiva: la carga abrasiva consistirá en esferas de acero o de fundición, de un diámetro entre 46.38 mm y 47.63 mm y un peso comprendido entre 390 g y 445 g. Dependerá de la granulometría de ensayo: A, B, C o D, según se indica en la tabla N° 1.

Tabla N° 1. Granulometría de la muestra de agregado para ensayo

- Se coloca la muestra en la máquina Los Ángeles, y se hace girar el cilindro a una velocidad comprendida entre 30 y 33 rpm; el número total de vueltas deberá ser de 500. La máquina deberá girar de manera uniforme para mantener una velocidad periférica prácticamente constante. Una vez cumplido el número de vueltas prescrito, se descarga el material del cilindro y se procede con una separación preliminar de la muestra ensayada, en el tamiz N° 12. El material que se retiene en el tamiz N° 12 se lava, se seca en el horno a una temperatura comprendida entre 105 a 110 °C hasta peso constante, y se pesa con una precisión de 1 g.

- Cuando el agregado esté libre de costras o de polvo, puede eliminarse la exigencia de lavarlo antes y después del ensayo. La eliminación del lavado posterior, rara vez reducirá la pérdida medida, en más del 0.2% del peso de la muestra original.

RESULTADOSLuego de someter ambas muestras a la máquina Los Ángeles, se obtuvieron los siguientes datos:Tabla N°2. Datos experimentales

Peso A. G. Cantera Otuzco A.G. Cantera El GavilánInicial (Kg) 5.000 5.000Fracción retenida en malla N° 12 (Kg) 3.462 2.260

El resultado del ensayo es la diferencia entre el peso original y el peso final de la muestra ensayada, expresado en porcentaje del peso original. El resultado del ensayo (% desgaste) recibe el nombre de coeficiente de desgaste de Los Ángeles. Se calcula así:

% desgaste = 100(P1 – P2)/P1

Donde: P1 : peso muestra seca antes del ensayo.P2 : peso muestra seca después del ensayo, previo lavado en tamiz N° 10.

Tabla N° 3. Porcentaje de desgaste de las muestras.A.G. Cantera Otuzco A.G. Cantera El Gavilán

% Desgaste 30.76 54.8

DISCUSIÓN- Como era de esperarse, el agregado de río posee mayor resistencia a la abrasión, debido a que proviene de

rocas de cerro que han sido transportadas por agentes como las corrientes de agua o el viento y que probablemente hayan reaccionado químicamente con los minerales del agua, más resistentes.

- Si el desgaste es mayor de haciéndolas 50%, se asume que el agregado es de mala calidad, si el desgaste es menor de 20%, el agregado es excelente.

- Se puede decir que coeficientes Los Ángeles superiores a 50, corresponden a agregados de muy mala calidad, no aptos para construcción de capas de firme. Por el contrario, coeficientes inferiores a 20 corresponden a áridos excelentes, con resistencia al desgaste suficiente para cualquier posible aplicación y, en particular, para capas de rodadura bituminosas, que hayan de soportar tráfico pesado.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:- El agregado grueso proveniente de río es más resistente que el agregado grueso de cerro.- El agregado de canteras de cerro no debe ser utilizado en rellenos que deban soportar cargas pesadas, a menos

que sean analizadas por este método y se compruebe su utilidad.- Este ensayo debe ser de ejecución obligatoria para los proveedores de agregados, para garantizar el uso

adecuado del material.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICASAmerican Society for Testing and Materials D 4058-98. Standard Test Method for Attrition and Abrasion of Catalysts and Catalyst Carriers.Kahraman S. y Toraman O. Predicting Los Angeles abrasión loss of rock aggregates fron crushability index.Ministerio de Transportes y Comunicaciones. Manual de Ensayo de Materiales. Abrasión Los Ángeles al desgaste de los agregados de tamaños menores de 37.5 mm. MTC E 207-2000.

Padilla Alejandro. Materiales Básicos. Consultado el 16 de junio 2014 en: https://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3334/13/34065-13.pdf