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CAPITULO I
PROBLEMA
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEM.
Gran parte de las construcciones civiles de la zona sur de
Angaraes, utilizan el
concreto como parte fundamental de las mismas y en los ltimos
aos, hay un
incremento de obras civiles de envergadura y como se sabe para
producir un
buen concreto estructural de alta resistencia fc = 210 kg/cm2,
fc = 280 kg/cm2 y
fc = 350 kg/cm es necesario una buena calidad de agregados. este
es el punto
sobre el que trata el trabajo de graduacin que se presenta a
continuacin, y
como objeto de estudio se ha elegido el rio Cachi en el distrito
de San Antonio de
Antaparco, ya que es uno de los dos distritos abastecedores de
agregados a nivel
de todo Angaraes y parte del departamento de Ayacucho. Todo esto
ha
redundado en un aumento de la importancia en la calidad de los
agregados. Por
esta razn se ha intensificado el estudio y evaluacin de las
caractersticas de las
canteras.
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El rio Cachi sector de San Antonio de Antaparco es una cantera
donde hace
aos se viene extrayendo agregados ptreos para preparacin de
mezclas de
concreto, que se usa en la ejecucin de obras civiles en la
ciudad de Lircay.
El presente proyecto de tesis ha sido elaborado por la necesidad
de conocer las
caractersticas geotcnicas de los agregados existentes en ese
lugar, por que se
viene extrayendo los agregados de la cantera en mencin sin un
estudio definitivo
la cual a la postre es perjudicial para las obras civiles que se
ejecutan.
1.2. FORMULACIN DEL PROBLEMA:
1.2.1. PROBLEMA GENERAL:
Cul es la calidad del agregado para fabricar concretos de alta
resistencia fc =
210 kg/cm2, fc = 280 kg/cm2 y fc = 350 kg/cm2 de la cantera Rio
Cachi del
Distrito de San Antonio de Antaparco Angaraes Huancavelica?
1.2.2. PROBLEMA ESPECFICO:
a) Cul es la granulometra del agregado grueso y fino de la
cantera del
Rio Cachi, Norma, ASTM C-136?
b) Cul es su densidad del agregado grueso y fino de la cantera
del Rio
Cachi, Norma ASTM C-29?
c) Cul es su absorcin del Agregado grueso y fino de la cantera
del Rio
Cachi, Norma ASTM C-128?
d) Cul es su resistencia a la fragmentacin del agregado de la
cantera
del Rio Cachi, Norma ASTM C-33?
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e) Cul es el contenido de cloruros del agregado de la cantera
del Rio
Cachi, Norma ASTM C-88?
f) Cul es el contenido de los sulfatos del agregado de la
cantera del Rio
Cachi, Norma ASTM C-70?
g) Cules son las Impurezas del Agregado de la cantera del Rio
Cachi,
Norma ASTM C-40?.
h) Cul ser la resistencia a compresin el concreto fabricado fc =
210
kg/cm2, fc = 280 kg/cm2 y fc = 350 kg/cm2?
1.3. OBJETIVOS:
1.3.1. OBJETIVO GENERAL:
Determinar la calidad del agregado para fabricar concretos de
alta resistencia fc
= 210 kg/cm2, fc = 280 kg/cm2 y fc = 350 kg/cm2 de la cantera
Rio Cachi del
Distrito de San Antonio de Antaparco Angaraes Huancavelica.
1.3.2. OBJETIVOS ESPECFICOS:
a) Determinar su granulometra del agregado grueso y fino de la
cantera
del Rio Cachi.
b) Determinar su densidad del agregado grueso y fino de la
cantera del Rio
Cachi.
c) Determinar su absorcin del agregado grueso y fino de la
cantera del
Rio Cachi.
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d) Determinar su resistencia a la fragmentacin del agregado de
la cantera
del rio.
e) Determinar el contenido de cloruros del agregado de la
cantera del Rio
Cachi.
f) Determinar el contenido de los sulfatos del agregado de la
cantera del
Rio Cachi.
g) Determinar las impurezas del agregado de la cantera del rio
Cachi.
h) Determinar la resistencia a compresin el concreto fabricado
fc = 210
kg/cm2, fc = 280 kg/cm2 y fc = 350 kg/cm2.
1.4. JUSTIFICACIN.
Es necesario conocer las caractersticas geotcnicas de los
agregados que se
utilizan en la industria de la construccin, con el propsito de
elaborar mezclas de
concreto de mejor calidad. En la ingeniera es importante
fabricar un concreto
hidrulico de buenas propiedades fsicas, garantizando las
especificaciones
tcnicas de diseo. Es conveniente poder lograr un concreto
hidrulico in-situ de
menor costo para finalmente abaratar el costo general de una
obra civil.
De igual manera el proyecto, se justifica porque determinara si
los agregados
existentes en dichas canteras, cumplen con las normas
establecidas vigentes y
adems con estos Agregados podemos Disear concreto de Alta
Resistencia fc
= 210 kg/cm2, fc = 280 kg/cm2 y fc = 350 kg/cm2. Segn las
Estructuras
Modernas y Obras de Embergadura (Presas, Represas, Reservorios)
utilizan
Concreto de Alta Resistencia cumpliendo con la calidad y
resistencia adecuada.
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En la provincia de Angaraes segn a la necesidad real se van
construyendo
construcciones modernas. Sin realizar los estudios necesarios
para conocer con
que clase de agregados se est trabajando y si cumple con las
normas del ASTM,
cual influye en el diseo de mezcla del concreto de alta
resistencia.
Segn la norma N.T.E. E.60 CONCRETO ARMADO exige nuevas
normas
referido a este tema. Los agregados que no cuenten con un
registro o aquellos
provenientes de canteras explotadas directamente por el
Contratista, podrn ser
aprobados por la Supervisin si cumplen con los ensayos
normalizados que
considere convenientes.
Los resultados que se obtendrn del estudio nos permitirn
contribuir a la solucin
de los problemas que existen en el concreto de Alta Resistencia
como son fisuras,
rajaduras, poniendo en peligro las obras y vidas humanas.
Los resultados de estudio de los agregados permitir el uso del
material, en
proyectos que requieran concretos de alta resistencia.
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16
CAPITULO II
MARCO TERICO
2.1 ANTECEDENTES.
2.1.1. A nivel internacional:
Se tiene la siguiente investigacin:
- El investigador de la Universidad de San Carlos de Guatemala
MORATAYA
CORDOVA, Carlos Eduardo (2005) la investigacin titulada Concreto
de
Alta Resistencia (Experimentacin en Guatemala)
Sus conclusiones fueron las siguientes:
La resistencia alcanzada por los ensayos supera a los 9,000
PSI
(630kg/cm2) a los 28 das para los concretos con 12.5 sacos
de
cemento con microsilice y aditivos reductores de agua de alto
rango y
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plastificantes. Con relaciones de agua/cemento entre 0.28 a 0.36
para
distintos tipos de arenas.
Se obtuvieron resistencias un poco arriba de 6,000 PSI (420
Kg/cm) a
56 das, sin la utilizacin de aditivos, microsilice, solamente
utilizando
10 sacos de cemento clase 5,000 PSI o cemento para fabricar
blocks
ARI 24, teniendo el cuidado que la cantidad de agua a mezclar
no
fuera demasiada y sta no superara la relacin agua/cemento en
0.42.
La resistencia inicial de estos concretos es sumamente alta con
ello
permitir un desencofrado mucho ms rpido que beneficiar en el
rendimiento en el trabajo.
Las propiedades de la microsilice provocan disminucin en la
porosidad en el concreto y esto permite que sea ms durable,
ms
resistente y, adems, con la utilizacin de aditivos reductores de
agua
de alto rango y plastificantes se obtienen asentamientos que van
de 6
a 9.
Entre las arenas utilizadas, la que proporcion mejores
resistencias fue
la arena del Ro Motagua, ya que posee muy bajas cantidades
de
materia orgnica y mejor granulometra.
De la comparacin entre mezclas de distintos cementos result que
los
cementos de clase 5,000 PSI y el cemento para fabricar blocks
ARI 24
dieron resistencias altas, pero el de menos resistencia fue el
cemento
UGC.
El costo de este tipo de concreto es mucho mayor al de un
tradicional,
debido a la presencia de microsilices, aditivos y el aumento en
la
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cantidad de cemento; pero el beneficio en la disminucin de
tiempo en
alcanzar resistencias altas, y en la disminucin de grandes
secciones
estructurales y la durabilidad que tiene, lo hace tambin una
buena
opcin a tomar en cuenta.
Este concreto no requiere de maquinaria especial para su
realizacin,
pues se rige igual que el tradicional, solamente requiere mayor
control
de calidad entre los materiales y el tiempo de ejecucin.
2.1.2. A nivel nacional:
Se tiene las siguientes investigaciones:
- CHACALIAZA QUISPE, L y VARGAS ESCOBAR, L (2011) realizo tesis
para
obtener el ttulo de ingeniero civil, denominado CARACTERISTICAS
DEL
AGREGADOS (FINOS Y GRUESOS) DE LA CANTERA DE TUCSIPAMPA
LIRCAY 2011. Cuyo objetivo fur estudiar las caractersticas de
los
Agregados (Finos y Gruesos).
Sus conclusiones fueron las siguientes:
De acuerdo a la granulometra realizada con la muestra
representativa, se concluye que este material combinado
presenta
38.1 % de piedra y 61.9% de arena Gruesa.
La granulometra de los Agregados, determinada por el anlisis
de
tamices de N 100, N 50, N 30, es un elemento importante que
nos
sirvi, en el tamao mximo nominal y por ende, del
requerimiento
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unitario de agua proporciones de agregado grueso y fino y
cantidad
de cemento para la trabajabilidad.
- COMIT DE VIGILANCIA DE OBRAS DE CASTROVIRREYNA (2010),
realizo Estudios de Agregados para la Obra Mejoramiento y
Ampliacin
del sistema de agua potable y alcantarillado de Castrovirreyna.
Cuyo
objetivo fue el estudio determinar la calidad de los agregados a
emplearse en
la obra ya mencionada.
Sus conclusiones fueron las siguientes:
La muestra presenta coloracin de tonos claros (marrn), con
partculas chatas y alargadas, donde se nota la presencia de
limos. La
longitud de las partculas alargadas tienen una longitud de
aproximadamente 2, se nota la presencia de limos en gran
cantidad,
indicando la presencia de lmites de attemberg.
Se comprob que la muestra presenta elementos ligantes, propias
de
los materiales destinados a obras de vas de transporte
(Afirmado).
La cantidad de finos (25%), supera el lmite permisible de la
Norma
ASTM D-2419 para destinar el material y su uso en concretos
hidrulicos.
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El material empleado como agregado grueso es de 2, cuya
clasificacin pertenece a gravas pobres de exagerada gradacin
(tamao mximo y tamao mximo nominal) lo cual no puede ser
utilizados en concretos hidrulicos, como estructuras.
El material empleado como arena es de 1, cuya clasificacin
pertenece a arenas pobres de exagerada gradacin (tamao mximo
y tamao mximo nominal), lo cual no puede ser utilizados en
concretos hidrulicos, como estructuras.
- El investigador de la UNI, FIGMM VILCA ARANDA, Patricia A
(2009) la
investigacin titulada Obtencin del Concreto de Alta
Resistencia.
Sus conclusiones fueron las siguientes:
El concreto con aditivo superplastificante con dosificacin de
1.5%
(del peso del cemento) reduce la cantidad de agua en 28%.
El peso unitario del concreto en estado fresco aument en 6% en
el
concreto con aditivo y aumenta en 10% en el concreto con aditivo
ms
microsilice.
El contenido de aire en el ensayo del concreto en estado
fresco
disminuy en 34% en el concreto con aditivo y tambin disminuy
en
77% en el concreto con aditivo ms microslice.
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21
La resistencia a la traccin por compresin diametral del concreto
con
aditivo, a los 90 das de edad se incrementa en 12%, y en el
concreto
con aditivo ms microslice se incrementa en 73%.
La resistencia a la flexin en el concreto aumenta en 66% a los
90
das en el concreto con aditivo y aumenta en 120% a los 90 das en
el
concreto con aditivo ms microsilice.
La resistencia a la compresin del concreto se incrementa
conforme
aumenta su edad. Concreto patrn a los 28 das = 100% (638.09
kg/cm2) Concreto patrn ms aditivo (1.2%) a los 90 das = 127%
(812.12 kg/cm2) Concreto patrn ms aditivo (1.5%) ms
microslice
(15%) a los 180 das = 219% (1400.5 kg/cm2).
2.2. BASES TERICAS DE LA INVESTIGACIN
2.2.1. Historia de concreto de concreto de alta resistencia
Si bien el concreto de alta resistencia es considerado
relativamente un nuevo
material, este fue desarrollndose durante estos ltimos aos. En
la dcada de los
60 y 70 fue introducindose en el mercado de los edificios de
gran altura de
Chicago.
Se le llama concretos de alta resistencia por su elevada
resistencia a la
compresin que se tena en comparacin con los hormigones
convencionales que
slo llegaban a una resistencia a la compresin de unos 15 a 20
MPa (150~200
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Kg/cm2). Este concreto fue expandiendo gradualmente, tanto que
en 1997 ya se
estaba utilizando alrededor de todo el mundo y despertando a su
vez el inters de
muchos investigadores por conocer mejor las propiedades de ste
nuevo y
especial sper-concreto.
En principio, la forma de obtencin de una mayor resistencia era
disminuir el
ndice de vacos del hormign, dicho de otra forma, una mayor
compacidad de
ste, lo cual se puede lograr disminuyendo la relacin
agua/cemento a los niveles
mnimos para la hidratacin un cemento, utilizando sper
plastificantes y
reductores de agua para obtener asentamiento inicial de unos 200
mm, pero slo
75 a 100 mm puesta en obra. Por ello fueron incorporndose los
retardadores de
fraguado para tratar de mantener un mayor asentamiento en
obra.
A partir de esas primeras experiencias fueron aumentando los
conocimientos de la
relacin entre la calidad de los agregados y la calidad del
concreto: tamao
mximo de los agregados gruesos, mdulo de finura de los agregados
finos, el
tipo de cemento utilizado, el tipo de sper plastificante
utilizado y otros agregados
que se fueron introduciendo en la elaboracin del concreto, que
hoy llega a
resistencias superiores a los 100 MPa (1000Kg./cm2), con la
utilizacin de los
sper plastificantes a base de policarboxilatos, la silica activa
(humo de slice),
filler calizo, etc.
Un ejemplo de aplicacin del concreto de alta resistencia de los
ltimos tiempos
son las torres Petronas de Kuala Lumpur, el edificio ms alto del
mundo
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actualmente, con una altura de 451 metros. Construidas con el
CAR, que le dieron
una mayor rigidez a la estructura, comparada con las construidas
con perfiles de
acero, que disminuye la oscilacin lateral.
Hay que destacar que adems de la mayor resistencia a la
compresin, tambin
se ve mejorada su durabilidad en comparacin del hormign
convencional, a la
carbonatacin, al ataque de cloruros, etc., por ello, se los
denomina tambin
concreto de alto desempeo (CAD).
Se ha decidido presentar un trabajo de investigacin sobre el
concreto de alta
resistencia, elaborado con cemento y agregados nacionales.
2.2.2. Concreto:
Segn Flavio Abanto Castillo (2000) el trmino de concreto es una
mezcla de cemento
Portlant, agregado fino, agregado grueso, aire y agua en
proporciones adecuadas para
obtener ciertas propiedades prefijadas, especialmente la
resistencia. El cemento y el agua
reaccionan qumicamente uniendo las partculas de los agregados,
constituyendo un
material heterogneo. Algunas veces se aaden ciertas sustancias,
llamadas aditivos, que
mejoran o modifican algunas propiedades del concreto.
Siendo hoy en da el concreto el material de construccin que
mayor se emplea
en nuestro pas, se debe no solo dominar su uso y las
manifestaciones del
producto resultante sino tambin la de sus componentes y su
interrelacin ya que
son en primera instancia los que le confieren su
particularidad.
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24
2.2.3. Definiciones tericas de ensayos de campo y
laboratorio:
Los ensayos son pruebas que se realizan in situ y en laboratorio
basndose en
pruebas y muestras tomadas en la zona de estudio. El nmero de
muestras
obtenidas, segn la heterogeneidad deber ser estudiada mediante
ensayos de
laboratorio, cuyos modos operativos se indicaran a continuacin.
Es fcil
comprender que cuando se ensaya, con una pequea masa de suelo,
digamos
unos pocos kilogramos. Y los resultados son extrapolados para
describir las
propiedades de toneladas de material en el terreno, se debe
tener gran cuidado
en que la muestra sea representativa del suelo, que se va a
describir. Por lo que
es necesario emplear todos los medios posibles para reducir y/o
eliminar los
errores de ensayos. Probablemente una de la mayor fuente de
error en
extrapolacin de resultados de ensayo al terreno.
En ensayos de suelos, el confiar en los resultados de un solo
ensayo para obtener
los datos deseados del suelo, es un riesgo excesivo. Es
preferible tener tres o en
lo posible mas ensayos; dos ensayos pueden ser desconcertantes,
a menos que
los resultados coincidan muy de cerca. En el caso de resultados
muy dispares,
puede ser necesaria una eleccin, ya que al promediar los
resultados, podran ser
altamente conservativos o inseguros. Por lo que, la extraccin de
las muestras
nos permitirn realizar ensayos que permitan el rechazo de
cualquier, ensayo que
este fuera de lnea:
2.2.4. Definicin de Cantera
Se llama cantera a la fuente de aprovisionamiento de suelos y
rocas necesarios
para la construccin de una obra. Una cantera es una explotacin
minera,
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25
generalmente a cielo abierto en la que se obtienen rocas
industriales,
ornamentales o ridas. Dependiendo del tipo de material que se
busque, puede
ser de suelos, de rocas o mixtas.
Es nuestro inters el estudio de las canteras de donde se extrae
agregado para la
elaboracin de concreto, que requieren agregados con diferentes
caractersticas y
requisitos que iremos analizando de acuerdo a ensayos que
forzosamente hay
que realizar para determinar si los agregados a emplear son o no
aptos para el
tipo de obra a ejecutar.
De acuerdo a los requisitos, se puede tener una seleccin de
canteras o unas
mezclas de la misma considerando:
- Disponibilidad del material de donde debe considerarse no solo
que haya
cantidad suficiente sino que tenga potencia o proporcin
suficiente del
agregado requerido.
- Calidad del mismo de lo cual se puede hacer una estimacin
preliminar
visualmente in situ y se debe verificar mediante los ensayos de
laboratorio
que son fundamentales para aceptar cercana o rechazar un
agregado.
- Cercana de las obras a la cantera y acceso a la misma (medios
de
transporte) que influyen en el costo del proyecto y que
determinan la eleccin
de una entre varias canteras que tengan agregado similares.
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26
- Todos estos aspectos demandan no solamente de la inspeccin
ocular y visita
a la zona, sino del anlisis de lo que se denomina calidad de los
agregados,
que se efecta con los resultados de los ensayos realizados a los
mismos en
el laboratorio para saber las propiedades y las caractersticas
que no son solo
diversos, sino muchas de las cuales deben guardar relacin entre
s.
- En el presente estudio, para determinar la seleccin de una
cantera adecuada
para una obra, se analizar principalmente la calidad y
caractersticas del
agregado de la cantera del rio Cachi Distrito de San Antonio de
Antaparco.
2.2.5. Exploracin y Explotacin de Cantera
Exploracin
Se define as como el conjunto de actividades que determina si un
banco, mina de
material o fuente de agua, rene los requisitos para su
explotacin.
Independientemente de todas las consideraciones evaluadas hasta
ahora, un
problema de orden prctico lo constituye la bsqueda, calificacin
y explotacin de
canteras para una obra en particular.
Existen diversos mtodos de explotacin para investigar, el primer
pas,
corresponde al reconocimiento del terreno in situ, tipo de
agregado, volumen
necesario, disponibilidad de los materiales, estos datos pueden
obtenerse por
referencia de otros bancos de materiales, explotados
anteriormente o mediante
los mtodos exploratorios, como son: estudio de mapas geolgicos o
fotografas
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27
areas y como etapa definitiva, tener en cuenta la elaboracin de
un programa de
explotacin del terreno , dentro de parmetros permisibles y no
alterar los
recursos naturales no renovables, evitando daar el medio
ambiente de la zona.
a) Mtodos
Para la exploracin y localizacin de los bancos de materiales y
fuentes de agua,
se llevan a cabo por mtodos exploratorios, como son: la
fotointerpretacin, el
mtodo de prospeccin fsica o por reconocimiento terrestre
directo.
b) Procesos:
Brevemente a continuacin presentamos los procesos de los
mtodos
anteriormente mencionados:
Fotointerpretacin:
Esta tcnica es empleada basndose en el estudio de fotografa area
que se
encuentra a escala, de estas observaciones, se tiene una serie
de datos que
permiten la identificacin de los tipos de formaciones del suelo
y rocas.
Entre los datos podemos obtener del estudio de
fotointerpretacin, se encuentra la
clasificacin petrogrfica; descripcin morfolgica grados de
meteorizacin;
clasificacin y descripcin de fracturas, clasificacin y
descripcin de fracturas,
grietas, fallas, etc.
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28
Recubrimiento del rea no aprovechable para la construccin.
Prospeccin fsica
Llamada tambin exploracin indirecta, este mtodo emplea elementos
geofsicos
que interrelacionan parmetros fsicos de fuerza cuando se
manifiesta diferencias
en dichos parmetros, indican que tambin hay diferencias en el
subsuelo en
estudio, por lo tanto, establecen las caractersticas de espesor
del subsuelo en
estudio. Existen tipos de elementos, mencionaremos algunos casos
como son:
gravimtrico, ssmico magntico, elctrico, etc.
Reconocimiento terrestre directo:
En este mtodo es necesaria la opinin de un gelogo, que nos pueda
dar a
conocer el origen de los materiales (rocas, agregados, etc.), a
la vez estas dan
origen, a los materiales ptreos o inertes que se requieren en la
construccin.
c) Muestreo:
El muestreo es la recoleccin del agregado de acuerdo a como se
encuentra en la
cantera. Esta fase debe de ser muy cuidadosa, porque la muestra
debe de ser
representativa de todo el material, para que los ensayos arrojen
resultados
coherentes con la realidad.
Estos se efectan recolectando la cantidad adecuada de material,
dependiendo
del ensayo que se desea realizar.
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29
Si en una misma cantera hay dos o ms zonas diferenciadas, se
puede zonificar
la cantera para muestrear de acuerdo a esta. No se muestrea
material con tamao
mayor a 3", sino que se hace una estimacin visual del porcentaje
en que se
encuentra en el material y se anota como observacin.
Esta muestras, o las muestras si queremos zonificar la cantera,
bien identificadas
y cerradas hermticamente para conservar el contenido de humedad
natural del
material, se llevan al laboratorio para ser ensayadas y
posteriormente evaluadas
sus resultados para determinar su empleo en obra. Para realizar
un estudio de los
agregados de la cantera del rio Cachi de la ciudad de San
Antonio de Antaparco,
se obtuvieron muestras representativas de dos zonas.
Se ubicaron de forma estratgica, de tal manera que el muestreo
sea lo ms
representativo posible en cada una de las canteras, poniendo
especial cuidado
que las muestras obtenidas sean limpias y carezcan de impurezas,
por tal motivo
la recoleccin se realiz fuera de la zona urbano y se excav
previamente unos 15
cm. Para eliminar los materiales orgnicos, piedras.
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30
FIGURA N 01: Zona del Rio Cachi, donde se obtuvo la muestra N
01
Fuente: Los tesistas.
FIGURA N 02: Zona del Rio Cachi, donde se obtuvo la muestra N
02
Fuente: Los tesistas.
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31
Explotacin:
Es el conjunto de actividades, mediante las cuales se extraen
materiales de un
banco para ser empleados en una obra determinada, las
actividades principales
necesarias para la explotacin de estas son:
Limpieza (limpieza del terreno), extraccin (corte con buldcer
siempre de arriba
para abajo), ampliamente (se puede realizar con buldcer) que por
ser una
maquina de fuerza y que su funcin es de cortar y empujar, este
resulta ms
econmica que realizarlo con el cargador frontal de 140 HP como
mnimo (con
una capacidad 7.6 metros cbicos) y transporte (con volquete de
10 metros
cbicos como mnimo).
El equipo ms usado en la explotacin de un barco de materiales
incluye
normalmente, algunos de los siguientes:
Tractor sobre oruga (buldcer, recomendndose un D-7N), cargador
frontal,
volquete.
Para una buena obtencin de material del banco, y producir
agregados
adecuados, se debe tener en cuenta:
- No mezclar los materiales de desperdicios (capa de desbroce o
el over), con
los materiales de la explotacin.
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32
- En el apilamiento se debe de mezclar el material lo mejor
posible a fin de lograr
uniformidad.
- Procurar el humedecimiento de los suelos finos en los
bancos.
- Cargar el material de abajo hacia arriba evitando
segregacin.
En el caso de tener bancos de materiales, con excesos de piedras
y dimetros
mayores a las requeridas en las especificaciones tcnicas, se
recomienda el
empleo de una planta chancadora, donde se realicen los
siguientes trabajos ms
comunes, incluyen:
a) Carguo
La actividad ms comn es el carguo, existen sistemas y equipos
para cargar,
pero uno de los ms usados es el de carga - acarreo con el
cargador frontal
sobre neumticos.
Para este sistema, los cargadores requieren que el rea donde se
ejecutan el
trabajo sea plana, sin salientes o rocas fluidas que puedan
contar los
neumticos, se usa de preferencia con una triturada o chancada
mvil,
denominada tambin como porttil, ubicada a una distancia media de
50
metros del punto de carga, unida por un camino de pendiente no
mayores de
10% o de 20% en rampas cortas.
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33
b) Trituracin o Chancado
Otra actividad indispensable en la produccin de agregados, es la
trituracin o
chancado. Estos equipos se clasifica en:
La Trituracin primaria, es la que recibe el material bruto de
los bancos
de materiales, despus de haber sido pre-zarandeado, en una malla
de
barras, lo reduce a una medida ms pequeas, aceptable por la
trituradora
secundaria.
La Trituracin Secundaria, consiste en una tolva de
alimentacin
vibratoria horizontal o inclinada, en la que se deposita el
material bruto que
cae hacia una cmara, donde se encuentran dos mandbulas o
quijadas de
acero, una de las cuales es fija y la otra mvil, las que se
encargan de
reducir el tamao del material.
Las trituradoras de mandbula, Se denominan por dos nmeros
que
representan en mm., las dimensiones de las mandbulas. As por
ejemplo se
tiene la 400x275, 550x380, 650x480 y la 800x550, etc. En las que
el primer
nmero es el ancho de la mandbula y el segundo su altura.
Tambin se utiliza aunque en menor grado, como trituradoras
primarias a
las de impacto, que consisten de martillos, placas y barras
rompedoras,
donde el material se estrella y pueden reducir su temario de 75
cm. a 2.5 cm.
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34
Los rendimientos promedio de estas chancadoras, van de 50 en
500
toneladas/hora, segn la clase de material, potencia y tamao de
la mquina
de la maquina. Puede ser esta mquina de doble o simple martillo
y de eje
vertical u horizontal.
Las trituraciones secundarias pueden ser conos, martillos, y son
las que casi
siempre entregan el producto final, de los tres tipos, la ms
usadas es del
cono que tritura a presin
Las trituradoras terciarias o de cono fijo, son las que reducen
el material al
tamao de la arena.
c) Zarandeo
El zarandeo es la operacin por la que se separan los elementos
gruesos de
los finos. Es conveniente diferenciar los trminos de malla,
tamiz y zarandas.
- Malla: Es el elemento separador de tamao y puede ser de barras
de acero,
alambre, planchas metlicas o chapas perforadoras, caucho o
plstico.
- Tamiz: Es el elemento separador, colocado dentro de un marco
que puede
ser lineal, circular o elptico, libre o forzado.
El zarandeo para la produccin de agregado puede ser:
- Primario.
- Circuito cerrado
- Clasificacin
El zarandeo primario o pree-zarandeo, separa el material por
clasificar de los
tamaos mayores de 10 mm, estas pueden ser de mallas fijas.
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35
Las de circuito cerrado su separacin son de 15 a 100 mm. Y por
ltimo las
de clasificacin producen separaciones de 0 a 30 mm.
La seleccin de la zaranda correcta para un trabajo en
particular, depende de
la experiencia en obras anteriores; otro factor es el espacio
disponible y del
monto de la inversin.
Adems de lo anterior, la seleccin de la zaranda est suspendida
a
resistencia del desgaste y a la exactitud del tamao a
seleccionar.
Algunos factores colaterales que condicionan estas labores los
constituyen
bsicamente la potencia de explotacin, el rendimiento y las
distancias de
transporte al sitio de procesamiento.
Algunas recomendaciones para la exploracin, calificacin y
explotacin, son las
siguientes:
1. Buscar inicialmente las canteras en los lechos de los ros
donde normalmente
se halla agregado de buena calidad y/o en zonas que estn dentro
del centro
de gravedad de suministro del concreto, y de acceso no muy
complicado,
pensando en colocar la planta de procesamiento y de la
dosificacin en el
mismo, y al encontrarlo se podra economizar el transporte.
2. Ubicado el sector en que por apreciacin visual se estima que
puede ser una
cantera probable, se deben ejecutar calicatas o agujeros de
exploracin de
-
36
no menos de 1.5 m. de dimetro por 2 a 3 m. de profundidad para
examinar
el perfil estratigrfico y la distribucin natural de las
partculas.
3. Es recomendable ejecutar al menos una calicata por cada 2,500
m2. Para
Tener una idea de la variabilidad del material.
4. Efectuar determinacin inmediata del porcentaje de material
mayor de 6"
(depende del equipo de chancado, pero este orden de magnitud es
el usual),
as como el pasante por la malla # 200 pues de esa manera podemos
estimar
el "oversize" o sobre tamao que no se va a poder procesar, la
proporcin de
piedra y arena a obtenerse luego del procesamiento (chancado o
zarandeo) y
la necesidad de lavarlo, con lo que se puede tomar una decisin
de tipo
econmico si es rentable la explotacin.
5. Si las evaluaciones anteriores son favorables hay que llevar
a cabo la
determinacin de las caractersticas fsicas y qumicas para tomar
la decisin
final en base a los resultados.
6. Se debe elaborar un croquis de ubicacin de la cantera as como
de las
calicatas con las profundidades evaluadas y una estimacin del
potencial de
explotacin en m3. Utilizables.
-
37
7. Antes de la explotacin es conveniente el evaluar la necesidad
de eliminar
una capa superficial del orden de 0.30 a 0.50 m. ya que por lo
general
contiene material procesado.
8. Durante la explotacin hay que hacer controles peridicos
rutinarios de la
variabilidad de la cantera, as como de la uniformidad del
material procesado.
Es recomendable hacer esto al menos por cada 1000 m3. De
material
procesado.
9. El procesamiento debe planificarse la manera de obtener arena
y al menos
dos tamaos de piedras para poder tener versatilidad en las
mezclas
granulomtricas y disponer de diseos alternativos con varios
tamaos
mximos de agregados.
10. Un aspecto muy importante es el manipuleo del agregado luego
del
procesamiento, en que se acostumbre a hacer grandes pilas de
material lo
que trae consigo mucha segregacin ya que las partculas gruesas
ruedan
hacia abajo y esto se refleja en mucha variabilidad en la
granulometra y el
tener que realizar continuos ajustes de proporciones para
mantener
constante el mdulo de fineza total.
11. Otra partcula muy negativa la constituyen el acarreo y
acomodo del material
procesado movilizando el equipo pesado como volquetes,
cargadores
frontales y tractores sobre oruga, lo que produce segregacin e
incremento
-
38
de los finos con resultados similares a los mencionados en el
acpite
anterior.
12. Finalmente aunque pueda parecer evidente es necesario
orientar la ubicacin
de la planta de procesamiento, la zona de almacenaje y la planta
dosificadora
(en caso de ponerse cerca de la de chancadora: de manera que el
viento
predominante no contamine las rumas de material almacenado y
entorpezca
las labores en la dosificadora con el polvillo resultante del
chancado o
zarandeo.
2.2.6. Potencia y Rendimiento de la Cantera del rio Cachi.
Potencia.
Es el volumen del material existente que se pueda extraer del
banco de
materiales previa limpieza de su alrededores, dicha cantidad
explotable
puede utilizarse para diversas etapas de la construccin de la
cantera.
Potencia Bruta.
Se obtiene de multiplicar el rea total del banco de
materiales por la profundidad investigada.
Potencia Neta.
Es la potencia bruta menos los volmenes de desbroce
(superficie que debe eliminarse).
-
39
Potencia Aprovechable.
Es la potencia neta menos el over.
Rendimiento.
Es la cantidad aprovechable para un fin especfico, en este caso
particular,
es para la explotacin de los agregados para la ejecucin de las
obras civiles
en la ciudad de Angaraes.
Para poder determinar un rendimiento de estos bancos, en la va
en
mencin, se deber conocer alguna informacin adicional que se
asumir.
2.2.7. Caractersticas u Propiedades de los Agregados de
Canteras
La provincia de Angaraes cuenta con diversas canteras de donde
se extraen el
agregado fino y el agregado grueso, siendo las principales:
Cantera de Antaparco,
Cantera de Ocopa, y Cantera de Tucsipampa. A continuacin se
describir la
cantera de estudio del proyecto de tesis.
Cantera de Antaparco (zona sanccachy chico).
En esta cantera se extrae el material de forma rudimentaria,
utilizando herramientas
manuales y cargadores frontales, que es llevado a cabo hoy en da
por pequeos
grupos y asociaciones de personas que extraen dicho
material.
-
40
Cabe sealar que esta Cantera posee un enorme potencial de
material a extraer y
que su vida til est prolongada para abastecer de agregados por
muchos aos.
- Agregado Fino
Se define como aquel que pasa el tamiz 3/8 y queda retenido en
la malla N
200, el ms usual es la arena producto resultante de la
desintegracin de las
rocas y cumple con la norma NTP 400.037.
La granulometra del agregado fino empleado en un trabajo
determinado debe
ser razonablemente uniforme. Las variaciones de ms o menos 0.2
en el
mdulo de fineza pueden ser causa de rechazo.
El agregado fino deber contener suficiente cantidad de material
que pasa la
malla N 50 si se desea obtener adecuada trabajabilidad en la
mezcla. En
pastas ricas en material cementante, este porcentaje puede
disminuir,
mientras que las pastas pobres requieren importante cantidad de
material fino.
Se recomienda que el agregado fino tenga un mdulo de fineza
entre 2.3 y
3.1. Ello no excluye la posibilidad de emplear agregados con
mdulos de
fineza mayores o menores si se toman las precauciones adecuadas
en la
seleccin de las proporciones de la mezcla.
Debe estar compuesto de partculas limpias de perfil angular
duras y
compactas libre de materia orgnica u otras sustancias
dainas.
-
41
- Agregado Grueso
El agregado grueso, es aquel que queda retenido en el tamiz N4 y
proviene
de la desintegracin de las rocas y que cumple con la norma NTP
400.037;
puede a su vez clasificarse en piedra chancada y grava.
Estar conformado de fragmentos cuyos perfiles sean
preferentemente
angulares o semiangulares, limpios, duros, compactos,
resistentes y de
texturas preferentemente rugosas y libres de material escamoso o
partculas
blandas. La resistencia a la compresin del agregado no ser menor
de 600
kg/cm. Estar graduado dentro de los lmites especificados en la
norma NTP
400.037. La granulometra seleccionada no deber tener ms del 5%
del
agregado retenido en la malla de 1 y no ms de 6% del agregado
que pasa
la malla .
El tamao mximo del agregado a tomar ser:
1/5 de la menor dimensin entre caras de encofrados
1/3 de la altura de las losas
del espacio libre mnimo entre varillas individuales de
refuerzo.
Para el caso de ser necesario el lavado del material este debe
hacerse con
agua libre de materia orgnica, sales o slidos en suspensin.
Las partculas perjudiciales presentes en el agregado grueso no
debern
exceder de los siguientes valores:
-
42
Arcilla 0.25%
Partculas blandas 5.00%
Material ms fino que la malla N 200 3.00%
Carbn y Lignito:
a. Cuando el acabado superficial es de importancia 0.50%
b. Otros concretos 1.00%
Los agregados de cantera presentan distintas caractersticas en
cuanto a
forma, tamao y textura.
a) Forma
La forma es la apariencia exterior del material, puede ser:
- Agregado con forma Irregular
Lo que es conveniente, ya que permite una mejor adherencia y
agarre entre
las partculas y con el ligante que se emplee: cemento para obras
de
concreto, el agua para el caso de pavimentacin, o el asfalto
para el caso de
carpeta asfltica. Adems, porque permite que se llenen los vacios
y se
logre una mayor densidad.
- Agregado Redondeado
Lo cual no es conveniente en material para pavimentos, porque no
posee
buena adherencia y porque no se puede llenar sus vacos.
-
43
- Partculas Chatas
Cuando su espesor es comparativamente mucho menor que su ancho.
Esto
origina que sea dbil, sobre todo al ataque fsico mecnico.
Partculas largas, cuando su longitudes comparativamente mucho
mayor
que su ancho.
- Partculas Largas
Cuando su longitud es comparativamente mucho mayor que su ancho.
En
este caso la zona de debilitamiento es el ancho.
En algunos casos las partculas presentan a la vez caractersticas
de chata y
largas, lo que produce un mayor debilitamiento del agregado, el
cual se
vuelve frgil.
b) Tamao
El tamao de los agregados es muy variable, lo adecuado es que
tenga una
granulometra que abarque todos los tamaos, lo que se denomina
una
distribucin uniforme y bien graduada.
En general se denomina:
- Agregado grueso, al material de tamao mayor de tamiz N 4
(4.76m.m.).
- Agregado fino, el material de tamao menor del tamiz N 4.
-
44
Cuando el material tiene exceso de material gravoso se puede
zarandear de
modo de conseguir la granulometra adecuada. Tambin se puede
mezclar 2
o 3 canteras para obtener la granulometra requerida.
c) Color
El color del agregado del material es muy variable, de acuerdo a
la roca de
donde procede el material. En trminos generales, el material
ms
comnmente usado vara entre marrn claro, plomo y grisceo claro.
El
material que se usa en la conformacin de la estructura del
pavimento, es de
tonalidad marrn clara. El material que se emplea en concreto,
adquiere una
tonalidad un poco azulada.
d) Textura
Textura es la caracterstica que brinda al tacto el contacto con
el agregado. Lo
conveniente es que el agregado tenga textura rosada, lo que se
conoce como
caras fracturadas, porque tiene una buena adherencia, lo que no
ocurre con las
piedras de textura lisa, que no tiene agarre adecuado, porque
las partculas
menores y el ligante resbala, haciendo que el ligante al fallar
por adherencia, se
desprenda en obra las partculas ms pequeas.
2.2.8. Ensayo de acuerdo al uso de los agregados
Se debe tener presente tres aspectos importantes para la
determinacin de los
ensayos que deben realizarse a las muestras de agregados, tal
como:
Ensayos necesarios para obtener una clasificacin del
material.
-
45
Ensayos que se requieren para establecer la calidad del material
frente al cual nos
encontramos, de tal modo, que nos permita su comparacin con
las
especificaciones correspondientes o normas mnimas.
Ensayos mnimos para disear.
Otro punto importante que no se puede dejar pasar por alto es la
cantidad mnima
necesaria de muestra para llevar a cabo los diferentes ensayos
segn los
requerimientos mencionados en los tres aspectos anteriores.
No todos los ensayos se deben realizar en todos los casos de uso
de agregados,
sino depende del uso a que se destine el material. Es ms, como
mucho de los
ensayos estn relacionados entre s, existe la posibilidad que, si
con determinado
ensayo concluimos que el material no cumple los requerimientos.
Se puede obviar
la realizacin de otros. Adems en cada obra especifica, en la
memoria descriptiva
o especificaciones tcnicas del proyecto, se deben detallar los
ensayos a
efectuarse, y los requerimientos mnimos que se exigen de cada
uno.
El presente trabajo de investigacin fue realizado en dos
etapas:
Investigaciones de campo e investigaciones de Laboratorio.
Terminadas las investigaciones de campo, se procedi a llevar las
muestras
recolectadas, al laboratorio de mecnica de suelos para ser
analizados bajo las
respectivas normas y especificaciones, realizndose los ensayos
necesarios para
-
46
conocer las caractersticas geotcnicas de la cantera Rio Cachi -
Sector Sanccachy
Chico.
Ensayos de laboratorio en los agregados
Del mismo modo se han realizado ensayos de laboratorio,
necesarios para
determinar si el material cumple con los requerimientos mnimos
que se exigen para
su utilizacin en concreto, estos son:
- Contenido de humedad.Norma ASTM C-566
- Granulometra por tamizado.Norma ASTM C-136
- Peso Unitario..Norma ASTM C-29
- Tamao mximo y tamao mximo nominal.Norma ASTM C-33
- Gravedad Especfica y Absorcin del agregado Grueso.Norma ASTM
C- 127
- Gravedad Especfica y Absorcin del agregado Fino..Norma ASTM C-
128
- Impurezas orgnicas..Norma ASTM C- 40
- Sales solubles totales.Norma ITINTEC 400.014
2.2.9. Ensayos realizados al Agregado de Cantera
a) Determinacin del contenido de Humedad, Norma ASTM C-566
Este ensayo consiste en la determinacin del % de humedad
evaporable en una
muestra de agregado por secado, ya sea la humedad superficial y
la humedad en
los poros del agregado.
-
47
La humedad o contenido de agua de una muestra de suelo, se
obtiene por la
relacin de peso del agua contenida en la muestra, al peso de la
muestra secada
en estufa, expresado como tanto por ciento.
Donde:
Ww : Peso del Agua Presente en la muestra.
Wg : Peso seco de la muestra.
b) Anlisis Granulomtrico, Norma ASTM C-136
El anlisis granulomtrico es un intento de determinar las
proporciones relativas
de los diferentes tamaos de granos presentes en una masa de
suelo dada.
Obviamente para obtener un resultado significativo la muestra
debe ser
estadsticamente representativa de la masa del suelo.
Como no es fsicamente posible determinar el tamao real de cada
partcula
independientemente de suelo La prctica solamente agrupa los
materiales por
rangos de tamao. Para lograr esto se obtiene la cantidad de
material que pasa a
travs de un tamiz, con una malla dada pero que es retenido en un
siguiente tamiz
cuya malla tiene aberturas ligeramente menores a la anterior y
se relaciona esta
cantidad retenida con el total de la muestra pasada a travs de
los tamices. Es
evidente que el material retenido de esta forma en cualquier
tamiz consiste de
partculas de mucho tamao todos los cuales son menores al tamao
de la malla
-
48
a travs de la cual todo el material pas pero mayores que el
tamao de la malla
del tamiz en el cual el suelo fue retenido.
Si el material es granular, los porcentajes de piedra grava y
arena pueden
determinarse fcilmente mediante el empleo de tamices, en cambio
si el suelo
posee un porcentaje apreciable de material fino (limo + arcilla)
que pasa del tamiz
N 200, habr que utilizar, un mtodo basados en el principio de
sedimentacin en
agua y cuando se usan ambos procesos se denomina anlisis de
suelo
combinado.
Generalmente los resultados obtenidos de un anlisis
granulomtrico se
representan sobre un papel semilogaritmico, por una curva
llamada
"granulometra". Los porcentajes que se indican son
acumulativos.
c) Peso Especfico y Absorcin de los Agregados
El peso especifico o gravedad especifica, determina el peso del
agregado por
unidad de volumen sin considerar sus vacos. Con este ensayo
tambin se
denomina el porcentaje de absorcin o contenido de agua exacto
que requiere el
agregado para saturar todos sus vacos.
El peso especfico de los agregados es un indicador de calidad,
en cuanto que los
valores elevados corresponden a materiales de buen
comportamiento, mientras
que para bajos valores generalmente corresponde a agregados
absorbentes y
dbiles.
-
49
Estado de humedad de los Agregados:
Depende de la cantidad de agua contenida en el agregado. Los
agregados en
obra pueden encontrarse en cuanto a humedad se refiere, en
cuatro condiciones:
- Estado seco:
Cuando el agregado no contiene agua.
- Estado semi - seco:
Cuando hay algo de agua, pero menos de la necesaria para
saturarse.
- Estado saturado superficialmente seco:
Condicin ideal en que los agregados ni aaden, ni quitan agua a
la mezcla,
sea el agregado contiene la cantidad exacta de agua necesaria
para llenar
todos sus vacos y por consiguiente, solo estos contienen agua,
mientras toda la
superficie est seca.
- Estado Hmedo o Mojado:
Conteniendo entre sus partculas ms agua que la necesaria para
saturarse.
FIGURA N 03: Estado de humedad de los Agregados.
Fuente: Los tesistas.
-
50
Porcentaje de Absorcin (Abs,)
Podemos definir la absorcin, como la cantidad de agua absorbida
por el
agregado sumergido en el agua durante 24 horas. Se expresa como
un porcentaje
del peso del material seco, que es capaz de absorber, de modo
que se encuentre
el material saturado superficialmente seco.
La absorcin del agregado grueso se determina por la NTP
400.021.
La gravedad especfica y la absorcin se determinan separadamente
para
agregado grueso y para agregado fino.
d) Determinacin de Gravedad Especifica y Absorcin del agregado
grueso,
Norma ASTM C-127
Describe el procedimiento que debe seguirse para la determinacin
del peso
especfico y el peso especifico aparente y real a 23C. As como la
absorcin
despus de 24 horas de sumergidas en agua de los agregados con
tamao
inferior a 4.75 mm (No 4).
El material a ensayar es el que queda retenido en el tamiz N 4.
Por ello, se
selecciona por cuarteo aproximadamente 5 Kg. Del agregado a
ensayar y se
elimina la fraccin que pasa el tamiz N 4, Y se realiza el ensayo
con el
siguiente peso de agregado, de acuerdo a su tamao mximo
nominal:
-
51
TABLA N 01
PESO MNIMO DE MUESTRA SEGN T.M.N
Tamao mximo
nominal
Peso mnimo de
muestra (Kg)
2
3
1 4
1 5
2 6
2 7
3 8
Fuente: Internet www.concreteresit.com
e) Determinacin de Gravedad Especifica y Absorcin del agregado
fino, Norma
ASTM C-128
Establece un procedimiento para determinar el peso especfico
seco, el peso
especfico saturado, superficie seca, el peso especfico aparente
y la absorcin
(despus de 24 Horas) despus del agregado fino. Se aplica para
determinar el
peso especfico seco, el peso especifico saturado con superficie
seca, el peso
especifico aparente y la absorcin de agregado fino, a fin de
usar estos valores
tanto en el clculo y coleccin de diseo de mezclas, como el
control de
uniformidad de sus caractersticas fsicas.
f) Tamao Mximo y Tamao Mximo Nominal, Norma ASTM C-33
Tamao Mximo:
-
52
Corresponde al menor tamiz por el que pasa toda la muestra de
agregado.
Tamao Mximo Nominal:
Corresponde al menor tamiz que produce el primer retenido.
El tamao mximo Nominal del agregado grueso no deber de ser mayor
de:
- Un quinto de la menor dimensin entre las caras del
encofrado.
- Un tercio del peralte de la losa.
- Tres cuartos del menor espacio libre entre barras de refuerzo
individuales o
ductos de preesfuerzo.
g) Peso Unitario de los Agregados ASTM C 29
El peso unitario de un material es el peso de ste con respecto a
su volumen. Este
trmino es el ms utilizado en las especificaciones de la norma
ASTM C-29. Es
aplicable a condiciones de trabajo, tomando como volumen
unitario el metro
cbico o el pie cbico.
Al determinar el peso unitario se observa que est influenciado
por el grado de
asentamiento (vacos) y por el contenido de humedad, por lo que
debe calcularse
con el material seco apisonado y suelto.
h) Impurezas orgnicas del agregado Norma ASTM C- 40
Cuando se sospecha que un material tiene alto contenido de
material orgnico,
por su color oscuro y su olor desagradable; al agregado fino se
lo somete a una
prueba de ensayo para determinar cualitativamente las impurezas
orgnicas.
-
53
Cuando una vez definitivamente que el agregado contiene alto
grado de materia
orgnica, se recurre al ensayo cuantitativo, en el cual se
precisa la cantidad
exacta en la muestra. Pero en estos casos basta saber que los
ensayos de
impurezas orgnicas han dado como resultado que la muestra no es
aceptable
para desechar la cantera.
i) Sales solubles totales Norma ITINTEM 400.014
Mtodo de ensayo para determinar cualitativamente el contenido
qumico en el
agregado para concreto.
2.2.10. Metodologa del Diseo de Mezclas de Concreto.
2.2.10.1 Generalidades
La seleccin de las proporciones de los materiales integrantes de
la unidad cbica
de concreto, llamada tambin diseo de mezcla, puede ser definida
como el
proceso de seleccin de los ingredientes ms adecuados y de la
combinacin ms
conveniente y econmica de los mismos, con la finalidad de
obtener un producto
que en estado no endurecido tenga las propiedades, especialmente
trabajabilidad
y consistencia, deseadas, y que en estado endurecido cumpla con
los requisitos
establecidos por el diseador o indicados en los planos y
especificaciones de
obra.
-
54
La seleccin de las proporciones de la mezcla est determinada
por:
a) Las propiedades que debe tener el concreto endurecido, que
son
requerimientos del diseador o que se encuentran indicadas en
las
especificaciones de obra.
b) Las propiedades del concreto en estado no endurecido, que
dependen del
tipo y caracterstica de la obra y de las tcnicas empleadas en la
colocacin
del concreto.
c) El costo de la unidad cbica de concreto.
Si tomamos en cuenta estos criterios, podremos obtener una
primera
aproximacin de las proporciones de los materiales que componen
la unidad
cbica de concreto. Pero estas proporciones, sea cual fuere el
procedimiento
para determinarlas, debern ser siempre consideradas como valores
de
prueba sujetos a revisin y ajustes sobre la base de los
resultados obtenidos
en laboratorio y obra.
2.2.10.2 Mtodos de Diseo de Mezclas
La historia de los procesos de seleccin de las mezclas de
concreto comienza
con los caldeos y egipcios, sigue con los romanos, decae en la
edad media para
volver a resurgir con Smeaton y an no termina. Existen varios
mtodos para el
diseo de mezclas de concreto; entre ellos tenemos: Mtodos
basados en
Curvas Empricas, Mtodos basados en Curvas Tericas, Mtodo del
Agregado
Global, Mtodo del Comit 211 ACI y el Mtodo del Mdulo de Fineza
de la
-
55
combinacin de agregados .En nuestro pas se utilizan
preferentemente los
procedimientos de la recomendacin 211 del ACI, el mtodo
desarrollado por
Walker y el mtodo del Mdulo de Fineza de la Combinacin de
Agregados.
2.2.10.2.1 El Mtodo de Diseo del ACI
En 1944 el American Concrete Institute (ACI) publica el trabajo
Recommended
Practice for the Desing of Concrete Mixed preparado por el Comit
613. Esta
recomendacin incluye un conjunto de pasos para el diseo de
mezclas de
concreto por el mtodo de los valores absolutos, basndose en la
seleccin de
la relacin agua-cemento, en la resistencia a la compresin
deseada, en la
consistencia del concreto y en las condiciones de servicio.
En 1954 el mencionado Comit revisa y remplaza aspectos
importantes de la
recomendacin de 1944. La nueva incluye procedimientos para el
diseo
directo de concretos con y sin aire incorporado e igualmente
remplaza el
procedimiento de seleccionar el porcentaje de agregado fino
sobre la base de
una variedad de factores por el de emplear el coeficiente b/b0
para determinar
la cantidad de agregado grueso por unidad de volumen del
concreto.
En este procedimiento se toma en consideracin la angularidad o
perfil y el
contenido de vacos del agregado grueso en el peso unitario seco
varillado del
volumen de agregado, y el peso del agregado grueso en la unidad
cbica de
concreto es calculado multiplicando el factor b/b0 por el peso
unitario seco
varillado. Sin embargo se considera discutible considerar la
cantidad de
-
56
agregado grueso para diferentes contenidos de cemento,
asentamientos y
concretos con y sin aire incorporado.
En la dcada de los 70, el ACI revisa la recomendacin ACI 613-54
y la
remplaza por la recomendacin ACI 211-71, la cual experimenta
diversas
modificaciones hasta 1911 en que se publica la recomendacin ACI
211.1-91,
vigente hasta la fecha. Complementarias a la misma se publican
la
recomendacin 211.2.98, la recomendacin 211.3-97 y la
recomendacin
211.4R-93.
2.2.10.2.2 El Mtodo Walker
En la dcada de los 60, atendiendo a los importantes
cuestionamientos de la
Ley de Abrams, la National Ready Mixed Concrete Association,
encarga a un
grupo de investigadores, encabezados por Stanton Walker e
integrado por
Delmar Bloem y Richard Gaynor, que realice, en la Universidad de
Maryland,
todos los estudios conducentes a determinar cules eran los
factores que
intervenan en la resistencia del concreto y presentasen una
propuesta para la
seleccin de las proporciones de las mezclas de concreto.
La propuesta finalmente presentada, despus de numerosas y
profundas
investigaciones, se diferenciaba del mtodo del ACI, en que
primero se calcula
el contenido del agregado fino y por diferencia con la unidad,
el contenido del
agregado grueso. Los clculos indicados se hacen a partir de una
tabla
emprica basada en el contenido de cemento y el tamao mximo
del
agregado.
-
57
2.2.10.2.3 El Mtodo del Mdulo de fineza de la combinacin de
agregados
Muchos investigadores han cuestionado el mtodo de diseo del ACI
y han
tratado de buscar un procedimiento en el cual la relacin fino
-grueso se
modifique en funcin del contenido de pasta en consideracin al
contenido de
cemento de sta.
En el mtodo del mdulo de fineza de la combinacin de agregados,
los
contenidos de agregados fino y grueso varan para las diferentes
resistencias,
siendo esta variacin funcin, principalmente, de la relacin
agua-cemento y
del contenido total de agua, expresado a travs del contenido de
cemento de
la mezcla.
Este mtodo tiene como consideracin fundamental adems de lo
ya
expresado, la premisa de que el mdulo de fineza del agregado,
fino o grueso,
es un ndice de su superficie especfica y que en la medida que
esta aumenta
se incrementa la demanda de pasta as como que si se mantiene
constante la
pasta y si incrementa la fineza del agregado disminuye su
resistencia por
adherencia.
Como consecuencia de las investigaciones se ha podido establecer
una
ecuacin que relaciona el mdulo de fineza de los agregados fino y
grueso.
Aplicando esta ecuacin es posible determinar el mdulo de fineza
de la
combinacin de agregados ms conveniente.
-
58
Dicha ecuacin es la siguiente:
Dnde:
mf= mdulo de fineza del agregado fino
mg= mdulo de fineza del agregado grueso
m= coeficiente obtenido de la tabla del mdulo de fineza de
la
combinacin de agregados.
El valor obtenido de esta ecuacin, multiplicado por el volumen
absoluto de
agregado, nos permite conocer el volumen absoluto de agregado
fino y por
diferencia se puede determinar el volumen absoluto de agregado
grueso.
2.2.10.3 Eleccin del mtodo de diseo
Para poder elegir el mtodo conveniente para el desarrollo de
esta investigacin,
se opt por practicar varios mtodos, eligiendo el mtodo del Mtodo
de diseo
ACI, puesto que el mtodo de diseo ACI es el que ofrece mayor
garanta y
exactos resultados y adems el modulo de fineza obtenido para una
arena del ro
Cachi es de 3.03.
2.2.10.4. Criterios bsicos a tener en cuenta
La seleccin de las proporciones de cada uno de los materiales
integrantes de la
unidad cbica de concreto debe permitir obtener un concreto que
posea en estado
100xmm
mmrf
fg
g
-
59
plstico, la trabajabilidad, consistencia y Cohesividad
necesarias para su fcil y
adecuada colocacin, y que en estado endurecido alcance la
resistencia,
densidad y durabilidad frente a las condiciones especiales de
exposicin a las
cuales estar sometido, y tambin debe representar la opcin
econmica ms
favorable siempre y cuando cumpla con todos los requisitos ya
mencionados.
La seleccin de las proporciones que se emplear en la presente
Tesis, tiene dos
etapas bien diferenciadas:
La primera de ellas es la seleccin del volumen absoluto de la
pasta, en esta
etapa se puede emplear, para la seleccin de la relacin
agua-cemento y del
contenido de agua, las tablas del Comit 211 del ACI.
En la segunda etapa, conocido el volumen absoluto del agregado
total, en funcin
del contenido de cemento y del tamao mximo nominal del agregado
grueso, se
selecciona un coeficiente m el cual es empleado para calcular el
porcentaje de
agregado fino en funcin del volumen absoluto total del agregado,
esto permite
que los agregados fino y grueso participen en cantidades
diferentes en funcin del
contenido de cemento de la mezcla.
Una vez calculadas las proporciones, de todos los materiales se
proceder a
determinar la cantidad de agua de diseo mediante las mezclas de
prueba, y
finalmente se realizarn los diseos de mezclas para el concreto
Cemento Andino
Portland Tipo I, con y sin aditivo respectivamente.
-
60
2.2.10.5 Secuencia de pasos para el diseo de mezcla:
Para la seleccin de las proporciones se seguir una secuencia de
pasos, los
que nos guiarn a la obtencin de una mezcla ideal:
Determinacin de la resistencia promedio.
Seleccin del tamao mximo nominal del agregado.
Seleccin del asentamiento.
Seleccin del volumen unitario de agua.
Seleccin del contenido de aire.
Determinacin de la relacin agua- cemento.
Clculo del contenido de cemento.
Clculo del volumen absoluto de la pasta.
Clculo del volumen absoluto del agregado.
Clculo del mdulo de fineza de la combinacin de agregados.
Clculo del porcentaje de agregado fino (rf).
Clculo de los volmenes absolutos del agregado.
Clculo de los pesos secos de los agregados.
Determinacin de los valores de diseo.
Correccin por humedad del agregado.
Proporciones finales.
2.2.10.6 Tablas utilizadas para los diseos de mezcla
-
61
TABLA N 2
RESISTENCIA A LA COMPRESIN PROMEDIO
f'c f' cr
Menos de
210
f'c + 70
210 a 350
f'c + 84
sobre 350 f'c + 98
FUENTE: DISEO DE MEZCLAS
ENRIQUE RIVVA LOPEZ.
TABLA N 3
SELECCIN DEL ASENTAMIENTO
Tipo de Construccin
Asentamiento
Mximo Mnimo
Zapatas y muros de cimentacin
Armados. 3"
1"
Cimentaciones simples, cajones,
y subestructuras de muros. 3"
1"
Vigas y muros armados. 4" 1"
Columnas de edificios. 4" 1"
Losas y Pavimentos 3" 1"
Concreto Ciclpeo. 2" 1"
FUENTE: DISEO DE MEZCLAS - ENRIQUE RIVVA LOPEZ
-
62
TABLA N 4
Volumen Unitario del Agua
Asentamiento
Agua en l/m3, para los tamaos mx. Nominales de agregado
grueso y consistencia indicados.
3/8" 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2" 3" 6"
Concretos sin Aire Incorporado
1" 2" 207 199 190 179 166 154 130 113
3 4" 228 216 205 193 181 169 145 124
6" 7" 243 228 216 202 190 178 160 ...
Concretos con Aire Incorporado
1" 2" 181 175 168 160 150 142 122 107
3" 4" 202 193 184 175 165 157 133 119
6" 7" 216 205 197 184 174 166 154 ...
FUENTE: DISEO DE MEZCLAS ENRIQUE RIVVA LOPEZ
TABLA N 5
Contenido de Aire Atrapado
Tamao Mximo Nominal Aire Atrapado
3/8" 3.00%
1/2" 2.50%
3/4" 2.00%
1" 1.50%
1 1/2" 1.00%
2" 0.50%
3" 0.30%
6" 0.20%
FUENTE: DISEO DE MEZCLAS - ENRIQUE RIVVA LOPEZ
-
63
TABLA N 6
Relacin Agua-Cemento por Resistencia
f'cr
(28 das)
Relacin agua - cemento de diseo en peso
Concretos sin Concretos con
aire incorporado aire incorporado
150 0.80 0.71
200 0.70 0.61
250 0.62 0.53
300 0.55 0.46
350 0.48 0.4
400 0.43 ...
450 0.38 ...
FUENTE: DISEO DE MEZCLAS - ENRIQUE RIVVA LOPEZ
TABLA N 7
Mdulo de Fineza de La Combinacin de Agregados
Tamao Mdulo de fineza de la combinacin de agregados que da
las
Mximo mejores condiciones de trabajabilidad para los
contenidos
Nominal del de cemento en bolsas / m3 indicados
Ag. Grueso
6 7 8 9
3/8 " 3.96 4.04 4.11 4.19
1/2 " 4.46 4.54 4.61 4.69
3/4 " 4.96 5.04 5.11 5.19
1 " 5.26 5.34 5.41 5.49
1 1/2 " 5.56 5.64 5.71 5.79
2 " 5.86 5.94 6.01 6.09
3 " 6.16 6.24 6.31 6.39
FUENTE: DISEO DE MEZCLAS - ENRIQUE RIVVA LOPEZ
-
64
2.3. HIPTESIS
2.3.1. HIPTESIS GENERAL.
H1: La calidad del agregado para fabricar concreto de alta
resistencia fc = 210
kg/cm2, fc = 280 kg/cm2 y fc = 350 kg/cm2 de la cantera Rio
Cachi del Distrito de
San Antonio de Antaparco Angaraes Huancavelica, es de ptima
calidad.
H0: La calidad del agregado para fabricar concreto de alta
resistencia fc = 210
kg/cm2, fc = 280 kg/cm2 y fc = 350 kg/cm2 de la cantera Rio
Cachi del Distrito
de San Antonio de Antaparco Angaraes Huancavelica, no es de
ptima
calidad.
2.4. DEFINICIN DE TRMINOS
CANTERA: Son depsito de rocas metlicas y no metales que son
explotados
como material de construccin.
ZARANDEO: El zarandeo es la operacin por la que se separan los
elementos
gruesos de los finos. Es conveniente diferenciar los trminos de
malla, tamiz y
zarandas.
- Malla: Es el elemento separador de tamao y puede ser de barras
de
acero, alambre, planchas metlicas o chapas perforadoras, caucho
o
plstico.
- Tamiz: Es el elemento separador, colocado dentro de un marco
que puede
-
65
ser lineal, circular o elptico, libre o forzado.
El zarandeo para la produccin de agregado puede ser:
- Primario: El zarandeo primario o pree-zarandeo, separa el
material por
clasificar de los tamaos mayores de 10 rnm, estas pueden ser de
mallas
fijas.
- Circuito cerrado: Las de circuito cerrado su separacin son de
15 a 100
rnm. Y por ltimo las de clasificacin producen separaciones de 0
a 30 mm.
- Clasificacin: La seleccin de la zaranda correcta para un
trabajo en
particular, depende de la experiencia en obras anteriores; otro
factor es el
espacio disponible y del monto de la inversin. Adems de lo
anterior, la
seleccin de la zaranda est suspendida a resistencia del desgaste
y a la
exactitud del tamao a seleccionar. Algunos factores colaterales
que
condicionan estas labores los constituyen bsicamente la potencia
de
explotacin, el rendimiento y las distancias de transporte al
sitio de
procesamiento.
TAMIZ: Es el elemento separador, colocado dentro de un marco que
puede
ser lineal, circular o elptico, libre o forzado.
TEXTURA: Textura es la caracterstica que brinda al tacto el
contacto con el
agregado. Lo conveniente es que el agregado tenga textura
rosada, lo que se
conoce como caras fracturadas, porque tiene una buena
adherencia, lo que no
-
66
ocurre con las piedras de textura lisa, que no tiene agarre
adecuado, porque
las partculas menores y el ligante resbala, haciendo que el
ligante al fallar
por adherencia, se desprenda en obra las partculas ms
pequeas.
2.5. IDENTIFICACION DE VARIABLES:
a. Variable Independiente:
Calidad del agregado (X)
b. Variable Dependiente:
Concreto de alta resistencia (Y)
CUADRO N 1
IDENTIFICACION DE VARIABLES
VARIABLES DEFINICION CONCEPTUAL
DEFINICION
OPERATIVA INDICADORES
X : CALIDAD DEL
AGREGADO
Es el estudio de los agregados
si estn dentro del lmite
aceptable basado en basados
en la norma ASTM C-33.
Es aquella que
cumple con las
normas del ASTM.
- Mala
- Regular
- Buena
- Muy buena
Y : CONCRETO DE
ALTA RESISTENCIA
Es un tipo de concreto de alto
desempeo estructural, que
comnmente tiene una
resistencia a la comprensin
especificada.
Esta referida a la
resistencia de los
concretos:
- fc = 210 kg/cm2.
- fc = 280 kg/cm2.
- fc = 350 kg/cm2.
Resistencia: Kg/cm2
FUENTE: LOS TESISTAS.
-
67
CAPITULO III
METODOLOGIA
3.1. AMBITO DE ESTUDIO.
El presente estudio se realizar en el ro Cachi que se encuentra
en el distrito de
San Antonio de Antaparco, provincia de Angaraes, regin
Huancavelica.
Vista satelital del departamento Huancavelica y lugar del
proyecto.
FIGURA N 04: Ubicacin y Localizacin del distrito de San Antonio
de Antaparco.
FUENTE: GOOGLE EART
-
68
Vista satelital del lugar del proyecto.
FIGURA N 05: Ubicacin y Localizacin de la zona de estudio.
FUENTE: GOOGLE EART
3.2 TIPO DE INVESTIGACIN.
La investigacin a realizarse es de tipo bsica porque va resolver
problemas de
los concretos en beneficio de la sociedad.
3.3. NIVEL DE LA INVESTIGACIN
El nivel de investigacin a ejecutarse es descriptivo
-
69
3.4. MTODOS DE LA INVESTIGACIN.
3.4.1. Mtodo General:
En la presente investigacin, se utilizar el Mtodo Cientfico como
mtodo
general. En la actualidad segn Cataldo, (1992): El estudio del
mtodo cientfico
es objeto de estudio de la epistemologa. Asimismo, el
significado de la palabra
mtodo ha variado. Ahora se le conoce como el conjunto de tcnicas
y
procedimientos que le permiten al investigador realizar sus
objetivos.
A decir de Kerlinger, F., y otros (2002), el mtodo cientfico
comprende un
conjunto de normas que regulan el proceso de cualquier
investigacin que
merezca ser calificada como cientfica.
Adems el mismo Kerlinger enfatiza La aplicacin del mtodo
cientfico al estudio
de problemas pedaggicos da como resultado a la investigacin
cientfica.
3.4.2. Mtodo Especfico:
El Mtodo Experimental. Segn Oseda, J. (2008): El mtodo
experimental es un
proceso lgico, sistemtico que responde a la incgnita: Si esto es
dado bajo
condiciones cuidadosamente controladas; qu suceder?.
3.5. DISEO DE LA INVESTIGACIN.
Se utilizar en la investigacin el Diseo General transversal
Descriptivo
Muestra anlisis resultado
-
70
3.6. POBLACIN, MUESTRA Y MUESTREO.
POBLACIN.
Cantera rio Cachi del distrito de San Antonio de Antaparco,
provincia Angaraes,
regin Huancavelica.
MUESTRA Y MUESTREO.
La muestra se Obtendr de la cantera de estudio atreves de
calicatas, de tres
punto al azar ubicados en los bancos de material, de 50
kilogramos de cada
muestra 10 muestras de 50 kg cada uno. Ubicado entre los puntos
denominados
Sanccachy Chico y San Antonio de Antaparco.
3.7 TCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIN DE DATOS.
TCNICAS
Las principales tcnicas que se utilizo en este estudio fue
Ubicar bancos de
material de mayor volumen, realizar calicatas y obtener muestras
en bolsas
impermeables y limpias.
INSTRUMENTOS
Los instrumentos a utilizar en estas tcnicas ser:
- Bolsas Impermeables limpias para la extraccin de la
muestra.
- Palas tipo cuchara
- picos
- Balanza Electrnica de 300 kg. Marca Sunia rf 1200.
- Cuaderno de Campo
-
71
- Otros tiles de Escritorio
- Estacin Total
- Movilidad
VALIDEZ DEL EQUIPOS Y CONFIABILIDAD
Los equipos e instrumentos a utilizar fueron del laboratorio de
mecnica de suelos
de la SENCICO y para mayor confiabilidad y validez de los
resultados realizados
se mando al laboratorio de mecnica de suelos de la Universidad
Peruanas los
Andes.
3.8. PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIN DE DATOS.
Ubicado bancos de material de mayor volumen de la cantera de
estudio, se realizo
las calicatas a una profundidad 1.00 m. a 1.50 m. dependiendo
del espesor los
bancos de agregado, obtener muestras en bolsas impermeables y
limpias, con
sus respectivas etiquetas de identificacin. A continuacin se
muestran fotografas
del procedimiento de recoleccin de datos.
-
72
FIGURA N 06: Zona del Rio Cachi, donde se realizo la calicata N
01
FUENTE: Los Tesistas.
FIGURA N 07: Zona del Rio Cachi, donde se extrajo la Muestra N
01.
FUENTE: Los Tesistas.
-
73
FIGURA N 08: Zona del Rio Cachi, donde se realizo la calicata N
02
FUENTE: Los Tesistas.
FIGURA N 09: Zona del Rio Cachi, donde se extrajo la Muestra N
02
FUENTE: Los Tesistas.
-
74
FIGURA N 10: Zona del Rio Cachi, donde se realizo la calicata N
03
FUENTE: Los Tesistas.
FIGURA N 11: Zona del Rio Cachi, donde se extrajo la Muestra N
04
FUENTE: Los Tesistas.
-
75
3.9. TCNICAS DE PROCESAMIENTO Y ANLISIS DE DATOS.
En esta etapa se realizamos todos los ensayos necesarios para
encontrar las
caractersticas geotcnicas de las muestras del material en
estudio.
Con toda la informacin recopilada se realiza un primer avance
sobre la solucin
del problema planteado. Estas primeras hiptesis, es frecuente
que requieran
comprobaciones sobre el terreno o realizacin de anlisis de
nuevos parmetros.
En l se deben recoger todos los aspectos observados y justificar
la necesidad de
las actuaciones realizadas.
3.9.1. Potencia y Clculo del Rendimiento de la Cantera
Potencia
Es el volumen del material existente que se pueda extraer del
banco de
materiales previa limpieza de su alrededores, dicha cantidad
explotable
puede utilizarse para diversas etapas de la construccin de la
cantera.
Potencia Bruta.- se obtiene de multiplicar el rea total del
banco de
materiales por la profundidad investigada.
Potencia Neta.- es la potencia bruta menos los volmenes de
desbroce
(superficie que debe eliminarse).
Potencia Aprovechable.- es la potencia neta menos el over.
-
76
Rendimiento
Es la cantidad aprovechable para un fin especfico, en este caso
particular,
es para la explotacin de los agregados para la ejecucin de las
obras civiles
en la ciudad de Angaraes.
Para poder determinar un rendimiento de estos bancos, en la va
en
mencin, se deber conocer alguna informacin adicional que se
asumir.
CUADRO N 2
CALCULO DE POTENCIA Y RENDIMIENTO DE CANTERA
CALCULO DE LA POTENCIA Y RENDIMIENTO DE LA CANTERA
DATOS DE LA EXPLORACION DE CANTERAS
CANTERA : Sanccachy Chico
CALCULO DEL NUMERO DE CALICATAS A EFECTUAR POR ha
rea de la Cantera por m2 12,167.26 m2
rea de la Cantera por ha 1.22 ha
Nmero de Calicatas 4.00
NUMERO DE CALICATAS EJECUTADAS : 4.00
-
77
CALCULO DE POTENCIA Y RENDIMIENTO
Profundidad Promedio Aprovechable Aproximada 1.30 m
Top Soil (Suelo superficial que deber de eliminarse) 0.15 m
Over de la Cantera (Material mayor de 3 " despus del desbroce)
15.00%
Esponjamiento 5.00%
POTENCIA BRUTA EN BANCO 15,817.00 m3
Desbroce : 1,825.09 m3
POTENCIA NETA EN BANCO 13,991.91 m3
Over de la Potencia Neta : 25.00% 3,498.00 m3
POTENCIA APROVECHABLE EN BANCO 10,494.00 m3
POTENCIA NETA APROVECHABLE EN CANTERA: 10,494.00 m3
DATOS DE LA CURVA GRANULOMETRICA
% entre mallas de 3 " y de 1/2" : 15% 1,574.10
POT. APROV. DESPUES DEL ZARANDEO - OVER 85% 8,919.90
RENDIMIENTO DE LA CANTERA : 85.00%
FUENTE: Los Tesistas.
3.9.2. Determinacin del Contenido de Humedad (ASTM C-566).
Equipos:
- Balanza.- con una precisin, legibilidad y sensibilidad dentro
del 0.1 % de a
carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso.
-
78
Figura N 12
FUENTE: Los Tesistas
- Recipiente para Muestra.- se utilizo un recipiente de aluminio
(tara), de
suficiente volumen para contener la muestra.
Figura N 13
FUENTE: Los Tesistas
- Fuente de calor.- se utilizo un horno ventilado capaz de
mantener la
temperatura circundante a la muestra en 1105C.
Figura N 14
FUENTE: Los Tesistas
-
79
Procedimiento:
1. Se pesa el recipiente de aluminio (1).
Figura N 15
FUENTE: Los Tesistas
2. Luego se coloc una muestra representativa de suelo hmedo en
el recipiente
y se determino el peso del recipiente ms del suelo hmedo
(2).
3. Seguidamente la muestra en el recipiente se coloc en el horno
para secar
completamente, mediante la fuente de calor, a una temperatura de
105C, por
un tiempo de 24 horas.
4. Despus que la muestra se haya secado hasta mostrar un peso
constante, se
procedi a determinar el peso del recipiente ms del suelo seco
(3).
5. Calculamos el peso del agua contenida, restando (3) de (2) =
Ww.
6. Calculamos el peso del suelo seco, que resulta de restar (3)
de (1) = W g
7. Por ltimo calculamos el Contenido de Humedad (W) que se
obtiene de la
relacin:
-
80
Donde:
Ww : Peso del Agua Presente en la muestra.
Wg : Peso seco de la muestra.
3.9.3. Anlisis Granulomtrico por Tamizado (ASTM C-136)
Equipos:
- Juego de tamices.- que cumplan con las especificaciones de
tamices de la
norma ASTM E-11.
Figura N 16
FUENTE: Los Tesistas
- Balanza.- con una precisin, legibilidad y sensibilidad dentro
del 0.1 % de la
carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso.
Figura N 17
FUENTE: Los Tesistas
-
81
- Fuente de calor.- se utiliza un horno ventilado capaz de
mantener la
temperatura circundante a la muestra en 1105C.
Figura N 18
FUENTE: Los Tesistas
- Bandeja de aluminio.
Procedimiento:
1. Se obtuvo una muestra representativa de cada una de las dos
muestras en
estudio, de acuerdo con la Norma ASTM D-75.
2. Se mezcl completamente la muestra y se redujo a una cantidad
adecuada
para el ensayo segn la norma ASTM C-702.
Figura N 19: Reduccin del agregado, Norma ASTM C-702
FUENTE: Los Tesistas
3. Luego se sec la muestra hasta masa constante.
4. Se pesa las dos muestras "secas": MI = 2,261.0 gr. y M2 =
2,182.0 gr.
-
82
5. El tamizado se hace con las siguientes mallas:
TABLA N 8
Aberturas de los tamices.
Agregado Tamices
Grueso 3" 2 1/2" 1 1/2" 1 " 3/8
Fino N 4 N 8 N 16 N 30 N 50 N 100 N 200
FUENTE: Los Tesistas
6. El material tamizado se coloc en la malla superior y se dio
manualmente el
movimientos de vaivn a la muestra (no se debe forzar el paso de
una
partcula con una mano).
7. Se procede a retirar cada tamiz y pesar el material retenido.
(verificar que la
suma total corresponda al peso inicial).
8. Obtngase 1000 gramos del agregado fino que pasa el tamiz N 4
mediante
cuarteo.
9. Colocar la muestra sobre el tamiz N" 200 Y lavar
cuidadosamente el material a
travs del tamiz utilizando agua comn hasta cuando el agua que
pasa a
travs del tamiz mantenga su transparencia. Este mtodo asegura
que muy
poco polvo se adhiera a las partculas mayores y que los granos
de material
fino ablandados por el agua se desbaraten y permitan que las
partculas de
arcilla pasen a travs del tamiz y luego del secado las partculas
aisladas
permanezcan separadas.
10. Verter cuidadosamente el residuo, con ayuda de agua, en un
recipiente de
secador y permitirle sedimentar por un periodo de tiempo
suficiente hasta
-
83
lograr que el agua en la parte superficial de la suspensin se
vuelva
transparente. Botar tanto como se pueda de esta agua
transparente y colocar
el recipiente con la suspensin suelo yagua en el horno para
secado.
11. Al da siguiente pesar el residuo secado al horno. La
diferencia en peso entre
la muestra original secada a la estufa y la muestra lavada
(tambin secada a la
estufa), se aade al peso del material retenido en la cazoleta
para determinar
el peso del suelo que pasa por el tamiz N 200.
12. Llevar la muestra al juego de tamices (No 8, 10, 16, 20,
30,40, 50, 80, 100 Y
200) con la cazoleta o fondo en la parte baja. Se coloca la tapa
en la parte alta
y se sacude el conjunto vigorosamente con un movimiento
rotatorio horizontal;
se pesa lo retirado en cada una de las mallas con una
aproximacin de 0,01
gramos.
13. Conocindose los pesos retenidos en cada una de las mallas,
se obtienen los
porcentajes retenidos parciales y acumulativos, as como los
parciales que
pasan.
14. Trazamos luego la curva granulomtrica que es una curva de
distribucin
segn el tamao de los granos en un grafico a escala
semilogartmico donde
las abscisas son las aberturas de las mallas y las ordenadas son
los
porcentajes de material que pasa por dichas mallas.
-
84
3.9.4. Determinacin del Modulo de Fineza (ASTM C-125).
El modulo de fineza se obtuvo dividiendo la sumatoria de los
porcentajes
acumulados retenidos en la malla indicada ente cien, as:
Cuando se combina materiales de diferentes dimensiones como
arena y grava, el
procedimiento que se sigui para determinar el modulo de fineza
de la
combinacin del agregado fue el siguiente.
- Se calcul el modulo de fineza de cada uno de agregados por
separado.
- Se calcul el factor en que cada uno de ellos entra en la
combinacin.
- El modulo de fineza de fineza de la combinacin de agregados
ser igual
a la suma de los productos de los factores indicados por el
modulo de
fineza de cada agregado.
- mc = Modulo de de la Combinacin de agregados.
- mf = Modulo de Fineza del A. Fino.
- mc = Modulo de Fineza del A. Grueso.
(
) (
)
Hacemos:
(
)
(
)
Entonces:
-
85
3.9.5. Determinacin de Gravedad Especfica y Absorcin del
Agregado grueso
(ASTM C-127).
Equipos:
- Balanza.- con una precisin, legibilidad y sensibilidad dentro
del 0.1 % de la
carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso.
Figura N 20
FUENTE: Los Tesistas
- Canastilla Metlica.- cilndrica, hecha de tela metlica N 4 de
20 cm de
dimetro y 20 cm de altura. La abertura es para permitir que pase
el agua y no el
material, ya que estamos empleando muestra mayor que este
tamao.
Figura N 21
FUENTE: Los Tesistas
- Tina.- donde se pueda sumergir completamente la cesta, con un
alambre para
conectar la balanza con la cesta.
-
86
- Juego de tamices.- que cumplieron con las especificaciones de
tamices de la
norma ASTM E-11.
Figura N 22
FUENTE: Los Tesistas
- Fuente de calor.- se utilizo un horno ventilado capaz de
mantener la emperatura
circundante a la muestra en 1105C.
Figura N 23
FUENTE: Los Tesistas
Procedimiento:
1. Se lav la muestra y se pone a secar en horno a 110C hasta
peso constante.
2. Luego se retir la muestra del horno y puso a enfriar a
temperatura ambiente.
3. Seguidamente se sumergi en un depsito con agua por 24
horas.
4. Transcurrido el tiempo de saturacin, se vaco el agua, y luego
se procedi a
quitarle la humedad con una franela, hasta llegar a conseguir
que toda su
-
87
superficie quede sin agua, pero no seca, sino opaca (estado
saturado
superficialmente seco).
5. Despus se determino el peso de la muestra estado saturado
superficialmente
seco, con aproximacin de 0.5 gr.
6. Seguidamente se coloc la muestra en la canastilla y se
determin el peso de la
muestra sumergida en agua en su estado saturado superficialmente
seco.
Removiendo las partculas en el agua para que se escape todo el
aire atrapado.
7. Se puso a secar la muestra en horno a 110C por 16 horas hasta
peso constante,
luego se enfri a temperatura ambiente por 1 a 3 horas.
8. Despus se determino el peso de la muestra seca con una
precisin de 0.5 gr.
9. Por ltimo se calcula:
1. Peso de la muestra S.S.S. en el aire (B)
2. Peso de la canastilla dentro del agua
3. Peso de la muestra S.S.S. + peso de canastilla en el agua
4. Peso de la muestra S.S.S. en el agua (3 - 2) ( C)
5. Peso de la tara
6. Peso de la tara + muestra seca
7. Peso de la muestra seca (6 - 5) (A)
(
)
-
88
3.9.6. Determinacin de Gravedad Especfica y Absorcin del
Agregado grueso
(ASTM C-127).
Equipos:
- Balanza.-
Con una precisin, legibilidad y sensibilidad dentro del 0.1 % de
la carga de
ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso.
Figura N 24
FUENTE: Los Tesistas
- Fuente de calor.-
Se utilizo un horno ventilado capaz de mantener la Temperatura
circundante a la
muestra en 1105C.
Figura N 25
FUENTE: Los Tesistas
- Picnmetro.
-
89
(para uso con procedimiento gravimtrico), denominado tambin
"fiola", dentro
del cual se puede introducir cualquier muestra de prueba de
agregado fino. El
frasco volumtrico tendr una capacidad de 500 mI.
- Frasco o matraz.
Para el uso con procedimientos volumtricos.
- Molde y pisn.
Metlico de 40 a 90 mm dimetro.
- Equipo adicional.
Pinzn, termmetro, embudo, cuchara metlica, bomba de agua.
Figura N 26
