03 canteras de material de prestamo

8/16/2019 03 Canteras de Material de Prestamo

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Curso

DISEÑO DE PAVIMENTOS MODERNOS

TEMA:CANTERAS DE MATERIAL DE PRESTAMO

ING. LUIS A. CHAVEZ RONCAL

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL


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CANTERAS DE MATERIAL DE PRESTAMO

Cantera:

Fuente principal de materiales pétreos los cuales se constituyen enuno de los insumos fundamentales en el sector dela construcción deobras civiles, estructuras, vías, presas y embalses, entre otros.

Por ser la materia prima fundamental en la ejecución de estas obras,

su valor económico representa un factor significativo en el costo totalde cualquier proyecto.


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Estudio de canteras de material de préstamo para capascompactadas de pavimentos


Es el estudio de las fuentes de materiales donde se extraen agregados

para capas compactadas de pavimento u otros usos diferentes como:- Mejoramiento de suelos.

- Terraplenes.

- Afirmado.

- Agregados para rellenos: subbase y base granular.- Agregados para tratamientos bituminosos.

- Agregados para mezclas asfálticas y

- Agregados para mezclas de concreto.


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Consiste en la extracción y selección de material de préstamo para laconformación de terraplenes y banquetas de relleno.

Objetivo:

Determinar si los agregados son o no aptos para este tipo de obra a

emplear.


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Tipos de Canteras: Canteras de aluvión y Canteras de roca.

- Canteras de Aluvión: Llamadas también canteras fluviales, en loscuales los ríos actúan como agentes naturales de erosión.

Transportan durante grandes recorridos las rocas aprovechando su

energía cinética para depositarlos en zonas de menor potencialidadformando grandes depósitos de estos materiales.

En este tipo de canteras, los materiales granulares que se encuentran

son muy competentes para obras civiles, debido a que el continuopaso y transporte del agua desgasta los materiales quedando al finalaquellos que tiene mayor dureza.


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- Canteras de roca: También conocidas como canteras de peña, estánubicadas en formaciones rocosas, montañas, con materiales de menordureza, generalmente, que los materiales de ríos debido a que nosufren ningún proceso de clasificación.


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Este tipo de canteras se diferencian en dos factores:

- Los tipos de materiales que se explotan y,

- Los métodos de extracción empleados para obtenerlos.


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Clasificación de Canteras:

- Según el tipo de explotación:

Cantera a cielo abierto:

En laderas, cuando la roca se arranca en la falda de un cerro.

En corte, cuando la roca se extrae de cierta profundidad.

- Según el material a explotar.

Canteras a Subterráneas:

De materiales consolidados o roca.

De materiales no consolidados como suelos, saprolitos, agregados,terrazas aluviales y arcillas.

- Según su origen.

Canteras aluviales

Canteras de roca


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Investigación de Campo

La investigación de campo consistió en las actividades siguientes:Reconocimiento de campo, para identificación de aquellos lugaresconsiderados como probable fuente de materiales.

Elaboración de un programa de exploración de campo.

Verificación de las áreas de influencias cercanas, quebradas, caucessecos, y todos los lugares que pudiesen acusar la existencia demateriales sedimentarios en el subsuelo y zonas que geológicamente

pudieran ser fuentes de rocas en descomposición o de materialesgranulares aparentes.

Se ha localizado Canteras con un fácil acceso, fácil explotación ymínimas distancias de acarreo a la obra.


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Investigación de Campo

Se realizaron levantamientos topográficos en cada una de las canteraspara determinar las áreas de las mismas y la potencia.

En campo se realizó una evaluación visual de los materiales,determinándose la granulometría integral de los agregados existentes,con el fin de determinar el porcentaje de grava mayor a 3”, con lafinalidad de estimar los rendimientos de las canteras para cada uno desus usos.

De cada una de las calicatas exploratorias excavadas y trincheras encanteras se tomaron muestras representativas en la cantidad suficientepara realizar con ellas los ensayos de laboratorio correspondientes afin de determinar las propiedades físico-químico de los materiales y enbase a ellas definir el uso de cada una de las canteras.


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Relación de Canteras Ubicadas

Realizar el levantamiento topográfico de las áreas a explotar en cadauna de las canteras.

Elaborar un Cuadro con todas las canteras exploradas en cada uno delos tramos de la Vía.


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Relación de Fuentes de agua

Ubicar las fuentes de agua.

Elaborar un Cuadro con todas las fuentes de agua exploradas.


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Trabajos de Laboratorio:

Para determinar las características y calidad del material, así comodefinir el uso de cada cantera, en aplicación de las EspecificacionesTécnicas Generales para la Construcción de Carreteras (EG-2000) delMTC, con las muestras obtenidas durante los trabajos de investigaciónde campo se ejecutarán los ensayos siguientes:


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Trabajos de Laboratorio:


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DESCRIPCIÓN DE CANTERAS

Cuadro de Potencia, Rendimiento y Uso de Canteras


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Cuadro de Propiedades de Canteras: Propiedades Físicas

L.L. L.P. I.P. AASHTO SUCS 95% 100%

M - 1TRINCHERA

016.04 35.83 18.12 17.71 A-2-6(1) GC 32.9 14.7 2.20 6.21 35.06 72.65

M - 2TRINCHERA

025.13 37.02 20.33 16.69 A-2-6(0) GC 33.2 15.2764 2.18 6.02 37.42 68.31

M - 3TRINCHERA

034.80 36.06 20.76 15.30 A-2-6(0) GC 32.6 15.6 2.171 6.05 28.66 56.52

M - 1 00 - 3.00 2.6 40.4 22.7 17.6 A-2-6(1) GC 30.9 16.63 2.205 6.71 31.52 56.87

M - 2 00 - 3.00 2.62 33.22 20.57 12.65 A-2-6(0) GC 31.77 17.11 2.17 6.56 27.34 46.62

M - 3 00 - 3.00 2.6 34.2 20.8 13.4 A-2-6(0) GC 32.26 16.29 2.19 7.02 26.84 43.01

M - 01TRINCHER

A 014.1 32.1 18.7 13.5 A-2-6(0) GC 30.18 16.67 2.17 7.65 32.72 64.83

M - 02TRINCHER

A 02

2.3 36.5 21.9 14.6 A-2-6(0) GC 32.43 19.59 2.16 6.89 31.24 64.76

C 01 00 - 3.00 2.7 36.3 20.0 16.2996 A-2-6(0) GC 25.15 17.86 2.23 5.77 29.53 58.25

C 02 00 - 3.00 2.8 22.7 15.2 7.4 A-2-4(0) GC 25.91 25.33 2.26 5.73 37.41 80.58

C - 3 00 - 3.00 2.3 24.9 14.7 10.2 A-2-4(0) GC 26.49 20.79 2.24 5.64 35.95 85.34

C 01 00 - 3.00 1.8 19.1 NP NP A-1-a(0) GP 21.87 65.14 2.27 5.89 54.36 100.48

C 02 00 - 3.00 5.2 18.8 NP NP A-1-a(0) GP-GM 21.52 60.76 2.28 5.64 54.66 97.15

C - 3 00 - 3.00 4.7 17.0 NP NP A-1-a(0) GP-GM 21.16 58.54 2.29 5.64 51.82 98.96

CANTERA RIO

CHUMBAO

/MATERIALNATURAL

HUMEDAD

OPTIMA

( % )

HUME-DAD

NATURAL

( % )

C.B.R. A 0.1" PENETRACION

CANTERA

KISUARPATA

MATERIAL

NATURAL

CANTERA

SOCABON /

MATERIAL

NATURAL

CANTERA 01+420

LADO DERECHO/

MATERIAL

NATURAL

DESCRIPCION : PROSPECCIONES

CANTERA CERRO

KM.05+180 /

MATERIAL

NATURAL

CLASIFICACION

MUES-

TRA

Nº

DESCRIPCION :

LIMITES DECONSISTENCIA

MAXIMA

DENSIDA

D

SECA

( g/cc )

PROF.

( m )

EQUIVA-

LENTE DE

ARENA

ABRA-

SION

C S S O


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Cuadro de Propiedades de Canteras: Propiedades Químicas

SILICEALCALINI-

DADSILICE

ALCALINI-

DAD

M - 1TRINCHERA

010.191 0.425 9.750 9.400 74.60 70.80 59.80 60.70

NO

CONTIENECONTIENE 0.161 0.714 28.30 56.10 27.40 56.80 0.062 … 0.383 0.309

M - 2TRINCHERA

020.217 0.368 9.300 9.400 72.50 70.90 61.30 61.20

NO

CONTIENECONTIENE 0.238 0.648 29.10 56.80 27.80 57.50 0.116 ….. 0.411 0.330

M - 3TRINCHERA

030.218 0.290 9.600 9.600 71.40 72.80 61.20 60.50

NO

CONTIENE CONTIENE0.215 0.693 27.20 56.80 29.70 57.20 0.154 ….. 0.450 0.360

M - 1 00 - 3.00 0.145 0.307 … … …. …. …. … … …. …. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….

M - 2 00 - 3.00 …. ….. … … …. …. …. … … …. …. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….

M - 3 00 - 3.00 ….. ….. … … …. …. …. … … …. …. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….

1TRINCHERA

010.168 0.383 … … …. …. …. … … …. …. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….

2TRINCHERA

02… … …. …. …. … … …. …. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….

C 01 00 - 3.00 0.167 0.367 9.80 9.65 72.40 71.60 60.25 59.60NO


C 02 00 - 3.00 0.168 0.305 9.70 9.65 73.10 71.60 61.50 59.60NO

CONTIENECONTIENE 0.217 0.648 28.40 56.10 27.40 57.10 0.171 …… 0.416 0.340

C - 3 00 - 3.00 0.271 0.224 9.35 90.20 70.80 71.60 60.95 60.10NO


C 01 00 - 3.00 0.165 0.363 8.10 8.30 72.10 71.20 60.30 59.80NO

CONTIENE

NO

CONTIENE0.033 0.032 28.10 57.40 27.30 57.30 0.075 ….. 0.094 0.107

C 02 00 - 3.00 0.122 0.340 8.30 8.20 71.90 70.80 60.10 58.90NO

CONTIENE

NO

CONTIENE

0.030 0.028 26.60 56.80 26.30 56.10 0.103 ….. 0.088 0.141

C - 3 00 - 3.00 0.122 0.340 8.00 7.90 71.90 67.30 60.10 60.50NO

CONTIENE

NO

CONTIENE0.037 0.048 26.40 55.60 26.80 56.90 0.087 ….. 0.098 0.093

GRAVA ARENA GRAVA ARENA GRAVA GRAVAARENA ARENA GRAVA ARENA GRAVA ARENA

ARENA

MATE RI A O RGAN ICA CARBON Y L IGNITOPARTICULAS

FRIABLES

DELEZNABLES

PARTICULAS LIVIANAS

EN LOS AGREGADOS

ANALISIS QUIMICO

PH REACTIVIDAD AGREGADO / ALCALI

CANTERA 01+420

LADO DERECHO/

MATERIAL

NATURAL

SALES TOTALES SULFATOS CLORUROS

DESCRIPCION : PROSPECCIONES

GRAVA

GRAVA ARENA GRAVA ARENA

CANTERA

SOCABON /

MATERIAL

NATURAL

CANTERA RIO

CHUMBAO

/MATERIAL

NATURAL

MUESTRA

NºDESCRIPCION :

CANTERA CERRO

KM.05+180 /

MATERIAL

NATURAL

CANTERA

KISUARPATA

MATERIAL

NATURAL

PROF.

( m )



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FUENTES DE AGUA

Descripción de Fuentes de Agua Se han considerado 2 fuentes de agua:La laguna Pacucha.El rio Chumbao.

Propiedades Químicas de Fuentes de Agua



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CONCLUSIONES

De acuerdo al análisis de resultados de laboratorio y tomando encuenta la ubicación de las canteras, se ha optado por utilizar tres deellas:Cerro /Talud Km 01+420 Uso: Relleno , Afirmado, Carpetaasfáltica

Cerro /Talud Km 05+180 Uso: Relleno, Afirmado

Talavera Uso: Agregados para Concreto Hidráulicoy asfáltico.



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CONCLUSIONES

Las Proporciones empleadas de cada cantera, para los diferentesmateriales son las siguientes:

BASE: Cantera 1+420: 60 % Piedra chancada procesada en chancadora.

Cantera 1+420: 40 % Arena chancada procesada en chancadora.

SUBBASE: Cantera 5+180: 70 % Piedra Zarandeada.Cantera Talavera: 30 % Arena Zarandeada.

MAC: Cantera 1+420: 43 % Piedra Chancada.Cantera 1+420: 27 % Arena Chancada.Cantera Talavera: 29 % Arena Zarandeada.



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CONCLUSIONES

Las canteras para concreto de Cemento Pórtland serán de la CanteraTalavera de origen fluvial conformado por gravas y arenas, cumplencon todas las especificaciones del proyecto para su uso.

El material a emplear para Base granular será del Cerro Talud 1+420.

Se recomienda realizar el control permanente de esta característicafísica, mediante zarandeo durante la ejecución de la obra.

Se incluyen, el plano de canteras y los resultados de laboratorio, en lasespecificaciones correspondientes se indica el tratamiento específico

para el caso de los agregados.



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CONCLUSIONES

Para la determinación de los volúmenes se ha efectuadolevantamientos topográficos y calicatas exploratorias, los que nos hapermitido una apreciación bastante aproximada del volumenexistente.

En lo que se refiere al tratamiento y rehabilitación de las áreasdestinadas a explotación de materiales, se está indicando en elvolumen correspondiente a Impacto Ambiental en cumplimiento.

Igualmente en las Especificaciones Técnicas se establece los

procedimientos de trabajo y forma de pago correspondiente.

Las fuentes de agua de la laguna Pacucha y el rio Chumbao sonaptas para elaboración de concreto hidráulico


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Determinación de materiales y características para las capas queconforman la estructura del pavimento.

El pavimento es el conjunto de capas granulares de materialesagregados que conforman una estructura que es colocada sobre lasuperficie de la subrasante adecuadamente preparada y diseñadatanto en calidad y espesor.

La acción fundamental es la trasmisión adecuada de los esfuerzos de lacarga de trafico al terreno de fundación durante su vida útil.

En conjunto hace posible el transito fluido de vehículos, con seguridad,confort y economía.


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Determinación de materiales y características para las capas queconforman la estructura del pavimento.

La determinación de materiales para la estructuración del pavimentoobedece a la selección de materiales y métodos de diseño que por sunaturaleza sean convenientes para los requerimientos que se esténpersiguiendo.

Por otro lado es común establecer los datos básicos para el diseño, esdecir: trafico, tipo de suelo de la subrasante, suelo de fundación,importancia de la vía, condiciones de drenaje, etc.


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Mezclas de suelos y agregados

La combinación de agregados es un tema conocido, los métodos son

diversos, entre ellos se encuentran la dosificación de los agregados porpaso y por métodos gráficos




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Ensayos de calidad de agregados

Ensayo de abrasión (Maquina de los Ángeles).

Ensayo de durabilidad.Porcentaje de partículas chatas y alargadas.

Porcentaje de caras fracturadas.

Ensayo de equivalente en arena.




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Ensayo de abrasión (Maquina de los Ángeles): ASTM C-131, MTC E207

Los agregados deben ser capaces de resistir el desgaste irrevestible ydegradación durante la producción, colocación y compactación de lasobras de pavimentos, y sobre todo durante la vida de servicio delpavimento.

Debido a las condiciones de esfuerzo-deformación, la carga de la ruedaes transmitida a la superficie del pavimento a través de la llanta comouna presión vertical aproximadamente uniforme y alta.

El ensayo de abrasión, ASTM C – 131 o MTC E-207, mide básicamentela resistencia de los puntos de contacto de un agregado al desgaste y/oa la abrasión.




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Ensayo de abrasión (Maquina de los Ángeles): ASTM C-131, MTC E207

El porcentaje de desgate se calcula:

% de desgaste= Pinicial – Pfinal X 100P inicial




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Ensayo de durabilidad: ASTM C 88 o MTC E 209

Es el porcentaje de perdida de material en una mezcla de agregadosdurante le ensayo de durabilidad de los áridos sometidos al ataque delsulfato de sodio o sulfato de magnesio.

En ensayo se realiza exponiendo una mezcla de agregados a ciclosalternativos de baño de inmersión en una solución de sulfato de sodioy magnesio y secado en el horno.

Los valores máximo de perdida son aproximadamente de los 20% paracinco ciclos de inmersión – secado.




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Porcentaje de partículas chatas y alargadas: ASTMD – 4791, MTC E-211.

Esta demostrado que el exceso de partículas chatas y alargadas,pueden perjudicar el comportamiento de la estructura del pavimento.

La carga proveniente del trafico puede quebrar las partículas y

modificar la estructura original.

Se denomina partícula chata cuando la relación ancho/espesor esmayor 1/3; y alargada cuando la relación largo ancho es mayor de 1/3.




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Porcentaje de caras fracturadas: ASTM D-5821; MTC E-210

Algunas especificaciones técnicas contienen requisitos relacionados alporcentaje de agregados grueso con caras fracturadas con el propósitode maximizar la resistencia al esfuerzo cortante con el incremento dela fricción entre las partículas.

Otro propósito es dar estabilidad a los agregados empleados paracarpeta o afirmado; y dar fricción y textura a agregados empleados enpavimentación.




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Ensayo de equivalente en arena: ASTM D2419; MTC E-114.

Este método de ensayo asigna un valor empírico a la cantidad relativa,finura y característica del material fino presente en una estructura deensayo formado por suelo granular que pasa el tamiz N°4 (4.75 mm)

El termino “Equivalente de Arena” transmite el concepto que lamayoría de los suelos granulares y agregados finos son mezclas departículas gruesas, arenas y generalmente finos.

El equivalente de arena es la relación de la altura de arena respecto a

la altura de arcilla, expresada en porcentaje.

Este método proporciona una manera rápida de campo paradeterminar cambios en la calidad de agregados durante la producción

o colocación.




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Ensayo para cuantificar el comportamiento mecánico de las capasque conforman la estructura del pavimento

Ensayos de compactación:

Proctor Modificado

Proctor Estándar

Método del ensayo de capacidad de soporte “California Bearing Ratio”(C.B.R.)


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