VIAS DE TRANSPORTEIng Hugo Casso ValdiviaOBJETIVO :

CONOCER Y APLICAR LOS MATERIALES EXISTENTES EN CANTERAS PARA LA CONSTRUCION DE PAVIMENTOS EN VIAS DE TRANSPORTE.

CANTERASCANTERA ES LA FUENTE DE APROVISIONAMIENTO DE SUELOS Y ROCAS NECESARIOS PARA LA CONSTRUCCIN DE UNA OBRA UNA CANTERA ES MEJOR: - POR SU CALIDAD- POR SU POTENCIA Y RENDIMIENTO- POR SU ACCESIBILIDAD Y ESTADO DE LAS VAS DE ACCESO- POR SU SITUACIN LEGAL

LA EXPLORACIN : ES EL CONJUNTO DE ACTIVIDADES TENDIENTES A DETERMINAR SI UNA CANTERA RENE LOS REQUISITOS MNIMOS PARA SU EXPLOTACIN COMPRENDE VARIOS NIVELES O ETAPAS: RECONOCIMIENTO DEL TERRENO: ETAPA EN LA QUE DESPUS DE CONSIDERAR LA POSIBILIDAD POR REFERENCIAS, SE REQUIERE CAMINAR SOBRE EL TERRENO PARA ESTUDIAR SUS ACCESOS, DEFINIR SUS LINDEROS, CUBICAR SUS PROBABLES VOLMENES EXPLOTABLES Y ELABORAR UN PROGRAMA DE EXPLORACIN. ESTUDIOS PRELIMINARES: POR MEDIO DE PROCEDIMIENTOS SIMPLES Y EXPEDITOS PUEDE OBTENERSE INFORMACIN SOBRE EL ESPESOR Y COMPOSICIN DEL SUB-SUELO,

PROFUNDIDAD DEL AGUA FRETICA Y DEMS DATOS QUE PERMITAN DEFINIR SI LA CANTERA ES PROMETEDORA PARA LA EXPLOTACIN Y SI ES CONVENIENTE O NO CONTINUAR LA INVESTIGACIN SOBRE ELLA.ESTUDIOS DEFINITIVOS: ES LA MAS IMPORTANTE DEFINE LOS COSTOS, PERO LAMENTABLEMENTE ES LA QUE NORMALMENTE NO SE HACE O SE DEJA COMO RESPONSABILIDAD DEL CONTRATISTA DURANTE LA EJECUCIN DE LA OBRA.

EXPLOTACIN DE CANTERASES EL CONJUNTO DE ACTIVIDADES MEDIANTE LAS CUALES SE EXTRAEN MATERIALES DE UNA CANTERA PARA SER EMPLEADOS EN UNA OBRA DETERMINADA.LOS PASOS PARA LA EXPLOTACIN DE LAS CANTERAS SON LAS SIGUIENTES:- DESMONTE Y LIMPIEZA- PREPARACIN- EXTRACCIN Y ACOPIO - CARGUO Y TRANSPORTE

Permiso de exploracin Adquisicin del terreno Anlisis del estado inicial del terreno Estado Final y uso del vaco de explotacin Estudio geolgico -Caracterstica -Comercializacin -Uso -Estimacin de reservas Estudio de control y prevencin de impacto ambiental Obtencin de permiso de explotacin, licencia y aspectos ambientales Definicin del mtodo de explotacin Definicin del sistema de explotacin Seleccin de equipo Plan de obras de infraestructura y de servicio Estudio del numero y caractersticas del personal a contratar Valoracin del proyectoDEFINICION DE LINEABASE, ESTUDIOS PREVIOS Y OBTENCION DE PERMISOS (02 AOS)METODOLOGIA PARA EXPLOTACION DE CANTERAS

INICIO DE LABORES DE PREPARACION

DESARROLLO FISICO DE LA EXPLOTACION

OBTENCION DE LICENCIA DE ABANDONO

DISFRUTE DEL VACIO DE EXPLOTACIONABANDONOUTILIZACION DEL VACIODE EXPLOPTACIONEXPLOTACIONPROPIAMENTEDICHA (25 AOSAPROX.)

CONSIDERACIONES DE ACCESOSON PAVIMENTADOS O NO, CUANTOS KILMETROS SE ENCUENTRAN EN BUEN, REGULAR O MAL ESTADO; ANCHO DE LAS VAS, SI ES POSIBLE O NO EL TRANSITO DE CAMIONES TRAILERES TRANSPORTANDO MAQUINARIA O EQUIPO PESADO; LOS TIEMPOS QUE SE TOMAN POR TRAMOS; LA EXISTENCIA DE PUENTES, TNELES, CURVAS U OTRO TIPO DE ELEMENTO QUE PUEDA LIMITAR EL PASO DE LOS VEHCULOS DE TRANSPORTE.

TOPOGRAFAPRINCIPALES ACCIDENTES TOPOGRFICOS COMO ROS, BARRANCOS, PROMONTORIOS (ALTURA CONSIDERABLE DE TIERRA, QUE HACE DEMASIADO BULTO Y ESTORBO), QUEBRADAS, ETC.; Y LINDEROS.

CALICATA EXPLORACIN QUE SE REALIZA DEL TERRENO POR MEDIO DE PERFORACIONES O SONDEOS PARA DETERMINAR LA COMPOSICIN DEL SUBSUELO.

EJEMPLO: EXCAVACIN DE CALICATAS CUYAS PROFUNDIDADES OSCILAN ALREDEDOR DE 1.5 MTS CADA 500 M HASTA EL FINAL DE LA VA, CON LA FINALIDAD DE VERIFICAR LAS CARACTERSTICAS DEL TERRENO DE FUNDACIN Y DISEAR EL PAVIMENTO.

GM-GCGM-GC

C-5KM 2+000 C-6KM 2+500 C-7KM 3+000 C-8KM 3+250GW-GCGM-GCGM-GCGM-GCGC

C-9KM 3+500 C-1-AKM 3+500 C-1BKM 3+500 C-1BKM 3+650NPSCGCZONA DEFILTRACIONZONA DEFILTRACIONZONA DEFILTRACION

C-10KM 3+750 C-11KM 4+000 C-12KM 4+500 C-13KM 4+740SCNPGCGCGCGC

SC = Arenosos arcillososGM-GC = Grava limoso - grava arcillosaGW-GC = Grava bien graduada grava arcillosa C = ArcillosoS = ArenosoM = LimoG = GravaNP = Napa fretica EstratigrafaEs el registro detallado dentro de cada calicata o sondaje, con anotacin de todas las caractersticas observables como la humedad, tamao de la bolonera, presencia de races, yeso, caliche, etc., es de vital importancia para el planeamiento de las actividades de acopio durante la explotacin. Evaluacin de la canteraEs la necesidad de estudiar volmenes mayores que los estrictamente necesarios segn el proyecto requerido, queda comprendido con los conceptos de potencia y rendimiento.Potencia BrutaEs aquella que obtiene de multiplicar el rea total de la cantera por la profundidad investigada.

Potencia netaEs la potencia bruta menos los volmenes de desbroce y del over, y Rendimiento es la parte de la potencia neta aprovechable para un fin especfico.Para mejor comprensin se da el siguiente ejemplo:Calculo de rendimiento de una cantera:Datos de la exploracin de una cantera:rea de la cantera 35,000 m2Profundidad aprovechable 1.50 m Top soil (suelo superficial que deber eliminarse) 0.15 mOver en la cantera (material mayor de 3despus 25%del desbroce) Esponjamiento 5%Potencia Bruta en banco: 1.50 x 35,000 m2 52,500 m3 (100%)Desbroce: 0.15 m x 35,000 m2 5,250 m3 ( 10%)Potencia Neta en banco: P. Bruta Desbroce 47,250 m3 ( 90%) Over 25% de la potencia Neta: 0.25 x 47,250 m3 11,813 m3 ( 22.5%)Potencia aprovechable en banco: P. Neta Over 35,437 m3 ( 67.5%)Datos de la Curva Granulomtrica:% entre mallas de 3 y de : 0.10 x 35,437 m3 3,544 m3

Pot. Aprovechable despus del zarandeo:0.90 x 35,437 m3 31,893 m3 ( 60.8%)% de piedra 40% : 0.40 x 31,893 m3 12,757 m3% de arena 50% : 0.50 x 31,893 15,947 m3Datos del diseo de mezcla:Proporcin piedra/ arena 63%/ 37%En caso de querer aprovechar toda la piedra de la cantera:Se sigue el mismo razonamiento:Si 12,757 m3 fuera 63% del volumen requerido,El 37% sera: (0.37 x 12,757)/0.63 = 7,492 m3, con lo que Sobraran: 15,947 7,492 = 8,455 m3 de arenaEl rendimiento de la cantera sera: (12,757 + 7,492) x 100/52,500 = 20,249 x 100/52,500 = 38.6%En caso de querer aprovechar toda la arena de la cantera:Si 15,947 m3 fuera el 37% del volumen requerido,El 63% ser : (0.63 x 15,947)/0.37 = 27,153 m3, con lo que Faltaran: 27,153 12,757 = 14,396 m3 de Piedra que habr que buscarlos en otra cantera y el rendimiento de la cantera sera:(15,947 + 12,757) x 100/52,500 = 28,704 x 100/52,500 = 54.7%

Mtodos de remocin y de procesamientos, traslado y acumulacin de materiales procesados

Tipo dematerialTamaoMximo(cm)Fase ExploratoriaTransporteDesmonte y LimpiezaPreparacinExtraccinDistancia(mt)Equipo a usarALUVIONESYHORMIGONES0.30>x>0.75Tractor conOrugasTractor deOrugas oNeumticosPala Mecnicao cargadorfrontal< 250Volquete150 a 2500Camin 0.075>x>0.30>2540Faja transp X < 0.075 Sobre N.F.TRACTOR OTRAILLATRACTOROTRAYLERTRAILLAHasta250TRAILLA X < 0.075 Bajo N.F.DRAGA- -DRAGA DE ARRASTRE O DE ALMEJACualquierdistanciaVOLQUETE O CAMION ARENASLIMOS YARCILLAS X < 0.005 Sobre N.F.TRACTOR C/ENCOFRADOCUANDO CEMENTADO TRAILLA O MOTOTRAILLATRACTOR DEORUGAS ONUEMATICOSPALA MECHasta 250TRAILLACARGADORFORNTAL OTRAILLACualquierdistanciaVOLQUETEO CAMION X < 0.005 Bajo N.F.DRAGAS DEARRASTRE ALMEJAS OMARINADRAGAS DE ARRASTRE, DALMEJAS O MARINAHasta 2500CAMION O CONDUCTOR HIDRAULICO

Equipos de procesamientos en canteras Zarandeo es la operacin por la que se separan los elementos gruesos de los finos. Es conveniente diferenciar los trminos de malla, tamiz y zaranda: malla es el elemento separador de tamaos y puede ser de barras de acero, alambre, plancha metlica o chapa perforada, caucho o plstico; tamiz es el elemento separador colocado dentro de un marco puede ser de madera o metlico; y zaranda es el tamiz accionado por un movimiento oscilatorio, que puede ser lineal, circular o elptico, libre o forzado. Contenido de undersize en la alimentacin, cuanto ms alta la proporcin de undersize en la alimentadora (porcentaje de material ms pequeo que el tamao de la abertura de la malla), mayor ser la cantidad de undersize en el producto final.Contenido crtico de partculas, cuanto mayor son los contenidos de undersize y del tamao crtico en la alimentadora, ser necesario mallas ms grandes para obtener un resultado satisfactorio en el zarandeo Rango de alimentacinEl rango de alimentacin a la zaranda afecta al espesor de la cama de material sobre ella. La limitacin bsica al espesor permisible de esta cama esta dada por el tamao de la abertura y no deber excederlo rea libre de zarandeoEl rea libre de zarandeo tambin depende del tamao de la abertura y de la magnitud del rea de los agujeros dada por el tipo de malla en particular

Longitud de malla : Esta tambin tiene un efecto crtico sobre la eficiencia de zarandeo. En una investigacin con ms de 6,000 ensayos, se descubri que el paso del material a travs de la plataforma no es constante a todo lo largo de la malla, sino que la tendencia es a estratificarse en el primer metro y prcticamente todo el material mas pequeo que la mitad de la abertura pasa por la malla en esa porcin de longitud. ChancadorasEs la produccin de agregados mediante la trituracin o chancado. Estos equipos o plantas de trituracin se clasifican en: primarios, secundarios, terciarios y en algunos casos cuaternarios.Trituradora primaria: es la que recibe el material bruto de la cantera despus de haber sido pre-zarandeado en una malla de barras (grizzly) y lo reduce a una medida ms pequea, aceptable por la trituradora secundaria Trituradora 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 al manganeso (12 al 14%) y eventualmente al cromo (1%), una de las cuales es fija y la otra mvil o ambas mviles, las cuales se encargan de reducir el tamao del material. Trituradora terciaria : O de cono fino son las que reducen el material al tamao de la arena. Para producir agregados para concreto asfltico influyen los trabajos: alimentacin, zarandeo, trituracin y lavado.Lavadora de agregados es un proceso que se realiza para eliminar las materias orgnicas del material e impurezas.

Mezcla de suelos Estabilizacin mecnica: es el procedimiento por el cual se combinan dos o ms suelos bajo ciertas condiciones de humedad, granulometra y limites de consistencia a fin de mejorar las propiedades individuales y producir una mezcla aceptable.Mezcla de dos suelosEl procedimiento consiste en marcar en cada escala vertical los porcentajes que pasan correspondientes a cada tipo de malla en ambos suelos, los que luego se unen representando as los porcentajes de suelo uno y dos en cada malla, luego se procede a marcar sobre esas lneas los lmites del Huso granulomtrico que representan los porcentajes que pasan por cada una de las mallas contenidos en el Huso, de tal manera que la porcin comprendida entre la menor separacin de todas las marcas (lnea punteada), representa todas las posible combinaciones de los suelos 1 y 2 , que cumplen con las especificaciones.Estabilizacin de suelosSe define como un medio de consolidacin permanente de los materiales de sub rasante , sub base y base, incrementando de manera notoria su resistencia y capacidad de carga y decreciendo su sensibilidad al agua y a los cambios volumtricos durante ciclos de humedecimiento- secado Las mezclas de suelos son una forma de estabilizacin mecnica.

Estabilizacin de materialesSe llama as a la mezcla de dos o ms de stos para que adquieran las caractersticas deseadas. Dos tipos de estabilizaciones: Estabilizacin Mecnica distingue tres casos: - Para mejorar la granulometra- Para reducir la plasticidad- Para aumentar el valor cementanteEstabilizacin para mejorar la granulometraCuando un material tienen una granulometra discontinua porque escasean tamaos de partculas y ello hace inadecuado su uso, se puede agregar otro elemento que disminuya su efecto pero es necesario conocer las proporciones en que se deben mezclar ambos materiales.Estabilizacin mecnica para disminuir la plasticidadEn la naturaleza a menudo se encuentran materiales con una plasticidad ligeramente mayor a la que marcan las normas. Entonces es necesario utilizarlos en alguna capa de pavimento, se reduce esta caracterstica para que sean aceptables. Es prctica comn mezclarlos con arenas, cuya efectividad es mayor cuanto ms finas sean, aunque es posible utilizar tambin materiales con menor plasticidad.

Estabilizacin mecnica para aumentar el valor cementante Cuando existen carpetas como las que se acostumbra utilizar en nuestro pas de 2 a 8 cms, colocadas sobre bases construidas con materiales de grava arena, inertes y sometidas a la accin del trnsito, se producen deformaciones rtmicas transversales denominadas permanentes. Para evitar esto, en caminos con trnsito hasta 2000 vehculos diarios se agrega a los materiales inertes: limo, caliche, slices o arenas arcillosas de baja plasticidad o sea con IP que no lleguen a 18% y corresponden a contracciones lineales menores que 6.5%.

Ejemplo

Otras formas de estabilizacin se consigue:Por drenaje;Por medios elctricos;Por medio de calor y calcinacin; y Por medios qumicos En el Per no se han aplicado estabilizaciones por medios elctricos ni por calcinacin, aunque si existen experiencias de estabilizaciones con cal y con cemento.Estabilizacin con calEs una tcnica preferida de estabilizacin de sub rasantes, sub bases y bases, debido a que permite el uso de suelos marginales mejorndolos por el aadido de una pequea cantidad de cal hidratada, evitando as su eliminacin y reemplazo por materiales de prstamo. La estabilizacin con cal se aplica solamente a la cal hidratada y no a la roca caliza pulverizada, que solo reacciona mecnicamente con los suelos.Los principales efectos de la cal sobre los suelos:- Reduce el ndice de Plasticidad.- Reduce los cambios de volumen.- Ayuda as la pulverizacin del suelo.- Eleva el ptimo contenido de humedad, permitiendo compactar en condiciones ms hmedas.- Aumenta la resistencia compresiva.

- Incrementa su capacidad portante en trminos del CBR.- Forma una barrera resistente al agua de abajo hacia arriba y viceversa. Permite la formacin de una mesa de trabajo facilitando la compactacin de las capas superiores.Los pasos a seguir son.Escarificacin y pulverizacin: Despus que el suelo ha sido llevado al alineamiento y perfil, deber ser escarificado hasta la profundidad especificada y ancho de estabilizacin y luego parcialmente pulverizado, Deber removerse previamente todas las races, tocones y piedras mayores de 3.Extendido de la cal: La cal hidratada deber ser uniformemente esparcida al porcentaje especificado utilizando mtodos seco o hmedo (lechada). La cal slo podr ser aplicada a las reas que puedan mezclarse con el suelo durante el da de aplicacin. Es recomendable un perodo de seis horas.Una dosificacin tpica es de 1 tonelada de cal por cada 500 galones de agua.Mezclado preliminar y regado: es requerido para distribuir la cal uniformemente dentro del suelo al ancho y profundidad apropiado, as como pulverizar el suelo a menos de 2. Se har regar la mezcla para elevar el contenido de humedad hasta por lo menos 5% del ptimo. Se recomienda una mezcladora rotatoria de una o mltiples pasadas o rastras de discos, camin cisterna y rodillos neumticos ligeros.

Curado preliminar: la mezcla deber ser curada de 0 a 48 horas para permitir que la cal y el agua rompan los brumos de arcilla, a criterio del ingeniero. Para arcillas muy plsticas en periodo de curado puede extenderse a 7 das o mas si es necesario.Mezclado final y pulverizado: El mezclado y la pulverizacin debern continuar hasta que los grumos sean reducidos a tamaos que puedan pasar una malla de 1 y que por lo menos el 60% pase una malla N 4. Se requiere contar con una mezcladora rotatorio (pulvimexer) para la pulverizacin.Compactacin: la mezcla deber ser compactada por lo menos el 95% de su mxima densidad obtenida con el ensayo de Proctor Modificado. La compactacin se empieza inmediatamente despus del mezclado final y no debe exceder de una semana. El equipo necesario ser de un rodillo neumtico pesado, o rodillos vibratorios o una combinacin de rodillos pata de cabra y neumticos ligeros.Curado final: la sub rasante ( o sub base) compactada , deber ser curada por 7 das para permitir el endurecimiento de la capa antes de la colocacin de la capa siguiente sobre ella. El curado puede ser: hmedo consiste en mantener la superficie en una condicin hmeda; por membrana el cual involucra el sellado de la capa compactada por un riego asfltico de una o mltiples aplicaciones.

Estabilizacin con cementoEs de uso comn para estabilizar sub rasantes o mejorar propiedades resistentes de sub bases y bases de pavimentos urbanos . Se emplea normalmente para disminuir la porosidad y la plasticidad de los suelos arcillosos, as como aumentar su resistencia y durabilidad , es posible emplearlo en cualquier tipo de suelo. La principal restriccin a la estabilizacin suelo-cemento se encuentra en el contenido de materia orgnica que dificulta la reaccin, se restringe a 1 2% en peso. Para contrarrestar sustancias nocivas se recomienda el empleo de cementos de alta resistencia.

Problemas tpicos y posibilidades de estabilizacin de suelos y minerales

Tipo de sueloTipo de estabilizacinMateria orgnicaEstabilizacin mecnica, los dems mtodos s no son efectivos.ArenosoMecnica cuando la granulometra es uniforme. Las arenas limpias pueden mejorar sus caractersticas con cemento o asfalto.Limoso con algo de arcilla En general, el nico tratamiento al que son susceptibles es a la compactacin.Limosos poca o ninguna arcillaNo existen tratamientos econmicos. Debe evitarse su uso en superficies expuestas por el polvo cuando secan. Arcillosos plsticosResponden a la estabilizacin con calArcillosos de textura abiertaResponden muy bien a la compactacin.Arcillas suavesSusceptibles a la estabilizacin con calCaolnEstabilizacin mecnica con arena, cemento o cal.MontmorillonitaCon calIllitaCon cemento o cal

Hay tres tipos de mezclas de suelo y cemento:Porcentaje de cemento a probar inicialmente en diferentes tipos de suelo

Suelo Clasif.SUCS% de cemento en peso normalmente usado por capa terminada% de cemento en peso a usar en pruebas de compactacin% de cemento en peso a usar en pruebas de durabilidadGW, GP,GM y SWSC y GCSP y SMMLCL, OLy MHCHOH y Pt3-85-97-117-12

8-139-1510-165-67910

1012133-75-97-118-12

8-1210.1411-15

CAMION MEZCLADOR DOSIFICACION DE LOS AGREGADOS EN PLANTA VERIFICACION DEL PROCESO DE MEZCLADO

COMPETENCIAS REFERENCIALES DE MC CAULEY

Administrar equipos con eficacia: saber delegar, ampliar oportunidades y ser justos en sus actuaciones.