12.1. Objetivo
Este capítulo establece el método de prueba para determinar, la proporción relativa de material fino arcilloso o polvos finos plásticos en agregados finos que pasen a través de la malla 4,75 mm (No. 4).
12.2. Campo de aplicación
Este método de prueba es aplicable comúnmente para aceptación de materiales para conformar estructuras térreas.
12.3. Referencias
Esta norma se com plementa con las siguientes normas mexicanas vigentes:
NMX-B-231 Cribas para clasificación de materiales granulares. NMX-C-030-ONNCCE Industria de la construcción - Agregados - Muestreo
NMX-C-170-ONNCCE Industria de la construcción - Agregados - Reducción de las muestras de agregados, NMX-C-416-ONNCCE Capítulo 2 Muestreo e identificación de muestras y Capítulo 3 Preparación de muestras
obtenidas en el campo al tamaño requerido para las pruebas.
12.4. Definiciones
12.4.1 Equivalente de arena
Es la relación volumétrica de las partículas de tamaño mayor que el de las arcillas o polvos finos y el agregado fino que pasa por la malla 4,75 mm (No. 4)
Expresa el concepto de que los agregados finos también contienen material perjudicial, como arcilla o finos plásticos y polvo.
12.5. Equipo
12.5.1. Probeta
Debe ser de lucita o acrílico transparente, con diámetro interior de 31,7 mm (1 1/4”) y una altura de 432 mm (17”), graduada en milímetros (puede ser también en décimas de pulgada), a partir de su fondo y has ta 381 mm (15”) (Véase figura 14).
12.5.2. Tubo irrigador
Debe ser de cobre o acero inoxidable de 6,3 mm (1/4”) de diámetro y 500 mm de longitud, con uno de sus extremos herméticamente cerrado y aplanado en forma de cuña y sin orillas cortantes; cerca de la punta del lado plano de forma de cuña, debe tener dos perforaciones de 1,5 mm de diámetro cada una, diametralmente opuestas para que el flujo de la solución salga uniformemente y perpendicular al eje del tubo (Véase figura 14).
12.5.3. Sifón.
Consiste en un tapón con dos orificios, un tubo doblado de cobre, latón o acero inoxidable, una manguera de látex de 4,8 mm (3/16”) de diámetro, con una pinza de Haffman. Esta manguera se emplea para conectar el tubo irrigador con el tapón (Véase figura 14).
12.5.4. Pisón
Formado por una varilla metálica de 6,3 mm (1/4”) de diámetro y 445 mm (17,5”) de longitud, montado sobre una base cónica de bronce en su extremo inferior de 25,4 mm (1”) de diámetro llamada pie de pisón y el extremo superior de la varilla, debe llevar adaptado un lastre para obtener una masa total del dispositivo de 1 000 g ± 5 g.
12.5.4.1. Indicadores 12.5.4.1.1. Tipo A
Es un indicador de plástico que va colocado a 254 mm (10”) arriba del pie del pisón.
12.5.4.1.2. Tipo B
Con tres marcas distribuidas en la periferia del pie del pisón, a una altura de 2,5 mm (1/10”) de la base del pisón (no se ilustra en ninguna figura)
12.5.5. Cápsulas
Deben ser metálicas de 57,1 mm ( 2 1/4”) de diámetro, con una capacidad de 85 mL ± 5 mL.
(Todas la medidas son en mm)
FIGURA 14.- Aparato para la prueba del equivalente de arena
12.5.7. Botellas
Dos botellas de vidrio o plástico con capacidad mínima de 3 780 mL (1 galón), para almacenar las soluciones de trabajo y de reserva, respectivamente.
12.5.6. Malla
Debe ser de 4,75 mm (No. 4) que cumpla con lo indicado en la NMX-B-231 (véase 11.3).
12.5.8 Cronómetro
12.5.9 Embudo
De boca ancha y cuello, para introducir el material en la probeta.
12.5.10 Horno
De tamaño adecuado con termostato para mantener una temperatura a 383 K ± 5 K (110 ºC ± 5 ºC), deben contar con termómetro y ventilación adecuada.
12.6. Materiales auxiliares
12.6.1. Guantes de hule, cepillos y charolas.
12.6.2. Cloruro de calcio anhidro, 454 g.
12.6.3. Glicerina U.S.P. (Normalizada), 2 050 g (1640 m L).
12.6.4. Formaldehído (solución volumétrica al 40 %), 47 g (45 mL).
12.6.5. Papel filtro
Debe ser de velocidad de filtrado rápido, de preferencia plegado.
12.6.6. Soluciones preparadas de la siguiente manera
12.6.6.1. Solución de reserva
Disolver los 454 g de cloruro de calcio en 1 890 m L (1/2 galón) de agua destilada, y filtrar la solución. A la solución filtrada agregar la glicerina, el formaldehído y agua destilada hasta completar 3 780 mL (1 galón) y mezclar perfectamente.
12.6.6.2. Solución de trabajo
Colocar en una de las botellas de 3 780 m L (1 galón) de capacidad, 85 m L ± 5 m L de la solución de reserva, llenar con agua destilada hasta completar 3 780 m L (1 galón) y agitar para obtener una solución homogénea.
Puede utilizarse agua potable si en tres pruebas comparativas de equivalente de arena no se han encontrado diferencias de resultados con ambos tipos de agua. Los seis especímenes de prueba de esta comparación deben ser tomados de la misma muestra de material y deben ensayarse como se describe en el inciso 12.7.
12.7. Muestra
12.7.1. Tomar el material para esta prueba de acuerdo con el capítulo 2 de esta norma mexicana y complementarlo con lo indicado en la NMX-C-030-ONNCCE y reducirla por cuarteo de acuerdo con lo expresado en el capítulo 3 de esta norma mexicana y la NMX-C-170-ONNCCE (véase 12.3. Referencias ). Dejar secar el material al sol, o bien, en horno hasta masa constante a una temperatura de 383 K ± 5 K (110 ºC ± 5 ºC), cuando se requiera mayor precisión en los resultados.
La cantidad inicial de material que debe tomarse es tal, que una vez tamizado por la malla 4,75 mm (No. 4), se obtenga una masa mínima de 1 500 g.
12.7.2. Para el material así obtenido, a través de la malla 4,75 mm (No. 4) de acuerdo con lo indicado en el capítulo 5 de esta norma mexicana, tomando las precauciones necesarias para evitar la pérdida de finos, puede preferirse para esto, humedecerlo ligeramente. Si la fracción retenida en la malla 4,75 mm (No. 4) contiene partículas con material fino adherido, frotar vigorosamente entre las manos cubiertas con guantes y el polvo resultante agregarlo al material que paso por la malla 4,75 mm (No. 4).
12.7.3. Mezclar perfectamente la muestra con las manos protegidas con guantes de látex o similares, llenar una cápsula, golpear esta por su base contra la mesa de trabajo, con el fin de acomodar las partículas y finalmente, enrasar. De esta manera se prepara el número de especímenes necesarios. Hacer por muestra dos determinaciones como mínimo.
12.8. Procedimiento
12.8.1. Colocar la botella con la solución de trabajo en una repisa, la cual debe estar a una altura de 914 mm ± 25 mm (36” ± 1”), sobre la mesa de trabajo.
12.8.2. Instalar el sifón, verter en la botella, el cual se llena soplando por el tubo corto y manteniendo abierta la pinza Haffman de que esta provisto el tubo largo.
12.8.3. Utilizando el sifón, verter en cada una las probetas la solución de trabajo hasta una altura de 102 mm ± 2 mm (4” ± 1/10”).
12.8.4. Colocar en cada probeta uno de los especímenes previamente preparados, usando el embudo para evitar la pérdida de material y golpear firmemente varias veces la base de la probeta contra la palma de la mano, para expulsar el aire atrapado y facilitar la saturación del material.
12.8.5. Dejar reposar el espécimen durante 10 min ± 1 min, procurando no mover la probeta durante ese lapso. A continuación colocar el tapón de hule en la probeta y aflojar el material del fondo de ésta inclinándolo y agitándolo simultáneamente.
12.8.6. Agitar la probeta de cualquiera de las tres formas que se indican a continuación:
12.8.6.1. Utilizando el agitador mecánico accionado con motor eléctrico, el cual se calibra previamente para obtener un índice de oscilaciones de 175 ciclos por minuto ± 5 ciclos por minuto, con una carrera aproximada de 203 mm (8”) en un tiempo de agitado de 45 s ± 1 s. Entendiéndose por ciclo un movimiento de oscilación completo.
12.8.6.2. Utilizando el agitador mecánico accionado manualmente (Véase figura 15), instalar primeramente la probeta en las mordazas del dispositivo y enseguida impulsar con la mano la parte superior del agitador, de manera que el índice de oscilaciones se desplace lo necesario para dar una amplitud de 127 mm ± 5 mm (5” ± 0.2”) estando el operador enfrente del aparato. Soltar las barras flexibles y seguir impulsando el aparato, aplicándole una fuerza horizontal con la mano, en el mismo sentido del primer impulso, con objeto de mantener a la probeta en un movimiento oscilatorio uniforme con el desplazamiento medio citado; continuar la acción del agitador hasta completar 100 ciclos en 45 s ± 5 s.
(Todas las medidas son en mm)
FIGURA 15.- Esquema de agitador mecánico
12.8.6.3. Mediante agitado manual. Sostener la probeta por sus extremos y agitarla vigorosamente con un movimiento lineal horizontal, hasta completar 90 ciclos en 30 s, con una carrera aproximada de 229 mm ± 25 mm (9” ± 1”). Para agitar satisfactoriamente la probeta, el operador debe mover solamente los antebrazos relajando el tronco y en especial los hombros.
12.8.7. Una vez efectuada la operación de agitado, destapar la probeta, colocarla sobre la mesa de trabajo, introducir en ella el tubo irrigador y accionarlo, abriendo la pinza Haffman, de manera que a medida que se baja, se vayan lavando las paredes de la probeta. Llevar el tubo hasta el fondo de la misma, y simultáneamente realizar un ligero picado al material, acompañado de movimientos rotatorios alternativos del tubo irrigador alrededor de su eje y trasladándolo por el contorno interior de la probeta. Esta situación tiene por objeto separar el material fino de las partículas de arena, con el fin de dejarlo en sus pensión.
12.8.8. Cuando el nivel del líquido este a punto de llegar a 381 mm (15”), subir lentamente el tubo irrigador y regular el flujo sin cortarlo, de manera que el líquido se mantenga aproximadamente en el nivel mencionado, mientras s e esta sacando dicho tubo.
12.8.9. Dejar la probeta en reposo durante 20 min ± 15 s, contados a partir del momento en que se haya extraído el tubo irrigador. Evitar cualquier vibración o movimiento de la probeta durante ese tiempo, ya que esto alteraría el asentamiento normal de los sólidos en suspensión, provocando resultados erróneos.
12.8.10. Transcurrido el período de reposo, leer en la escala de la probeta el nivel superior de los finos en suspensión, al cual se denomina como “Lectura de arcilla” o altura h (Véase figura 16). Si el nivel mencionado no se define claramente al cabo del tiempo especificado, dejar la muestra en reposo, si el tiempo total de sedimentación transcurrido; excede de 30 min siempre y cuando se corrobore con las pruebas descritas en los Capítulos 6 y 7 de esta norma, repetir la prueba empleando tres especímenes del mismo material, cuyo caso debe registrarse como “Lectura de arcilla” definitiva, la correspondiente al espécimen en que se obtuvo el menor tiempo de sedimentación.
FIGURA 16.- Lectura de arcilla de la prueba
12.8.11. Introducir lentamente el pisón en la probeta hasta que por peso propio el pisón descanse en la fracción gruesa, teniendo cuidado de no perturbar los finos en suspensión. Mientras desciende el pisón, conservar uno de los vértices de su pie en contacto con la pared de la probeta, en las proximidades de la escala de graduación. Cuando el pisón se detenga al apoyarse en la fracción gruesa, hacer la lectura del nivel en la probeta al cual se denomina como “Lectura de arena” o altura h2 (Véase figura 17), según la alternativa correspondiente (véase 6.3.1).
(Todas las medidas son en mm)
FIGURA 17.- Lectura de arena de la prueba
Cuando se trate del pisón A, hacer la lectura del nivel con el indicador de plástico, restar 254 mm (10”) y registrar la diferencia como “Lectura de arena”.
Si emplea el pisón tipo B, girar este sin empujarlo, hasta que uno de los indicadores coincidan con la escala de medición, hacer la medición, restar 2,5 mm (1/10”) y registrar la diferencia como “Lectura de arena”.
12.8.12 Si el nivel de la fracción fina o de la fracción gruesa queda entre dos divisiones de la escala de graduación, por ejemplo 2,5 mm (1/10”), debe registrarse la lectura correspondiente a la división superior.
12.9. Calculo
Para calcular el equivalente de arena se debe emplear la siguiente expresión, aproximando el valor al entero superior
% 100 x h1 h2 Ea= Donde: Ea es el equivalente de arena h1 es la lectura de arcilla h2 es la lectura de arena
Por lo general se hacen dos determinaciones de la misma muestra y los resultados se promedian, siempre y cuando la diferencia entre ambos no exceda de 4%. En el caso de que la diferencia sea mayor, debe repetirse la prueba.
12.10. Precisión
No se ha determinado para este método.
12.11. Informe
El informe de resultados debe incluir lo siguiente:
12.11.1. Identificación del material ensayado.
12.11.2. Número de muestra
12.12 Bibliografía
ASTM-D-2419-87 TEST METHOD FOR SAND EQUIVALENT VALUE OF SOILS AND FINE AGGREGATE. SCT-6.01.03.009-1 DETERMINACIÓN DEL EQUIVALENTE DE ARENA (1986)
12.13. Apéndice
12.13.1. Las causas más frecuentes de error en esta prueba son las siguientes 12.13.1.1. Efectuar la operación de agitado en forma diferente de la especificada.
12.13.1.2. Lavar las partículas gruesas con irrigador en forma deficiente, por obstrucción en el tubo irrigador o en alguna otra parte del sifón, o bien, por haberse formado grumos en la solución de trabajo.
12.13.1.3. Mover la probeta con la muestra del agregado durante el periodo de sedimentación o colocarla en un lugar sujeto a vibraciones.
12.13.1.4. Introducir el pisón en la probeta a una velocidad excesiva.
12.13.1.5. Mover el pisón de su posición de reposo antes de haber efectuado la lectura correspondiente.
12.13.1.6. Poner la solución de trabajo a un nivel diferente al especificado.
12.13.2. Al ejecutar esta prueba deben tenerse las siguientes precauciones 12.13.2.1. No exponer al sol dispositivos de plástico, especialmente las probetas.
12.13.2.2. No modificar las dimensiones de los orificios del tubo irrigador. Cuando por alguna causa, estos se hayan obstruido y no sea posible destaparlos empleando métodos no destructivos, debe usarse un alfiler o cualquier otro objeto puntiagudo, pero sin agrandar los orificios.
12.13.2.3. No usar soluciones de trabajo que estén contaminadas por colonias de hongos o bacterias, las cuales son fácilmente identificables por el aspecto viscoso que presentan algunas zonas de la solución limpiadora. Para removerlas del sistema de irrigación. Se debe preparar una solución limpiadora diluyendo hipoclorito de sodio (cloruro de uso casero) en una cantidad igual de agua; llenar el recipiente de la solución de trabajo con la solución limpiadora, dejar de fluir aproximadamente 1 L de solución limpiadora y dejar reposar el conjunto por lo menos 8 h. Después de este periodo, vaciar todo el contenido del tubo irrigador accionando el sifón, quitar este dispositivo de la boca del recipiente y enjuagar todo el sistema con agua limpia. Después de esta operación el equipo debe estar nuevamente en condiciones de trabajo.
12.13.2.4. Para realizar esta prueba debe adiestrarse previamente al operador. Debe considerarse que un operador es capaz, cuando en tres pruebas consecutivas de cada una de ellas presentan una diferencia no mayor de 4%, con respecto del promedio de las pruebas.
12.13.2.5. Los resultados de la prueba de equivalente de arena obtenidos en especímenes que no han sido secados, generalmente son inferiores a los obtenidos en especímenes secados.