UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA
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CAMINOS II
ESTUDIO DE CANTERAS
Uno de los costos ms importantes en la construccin y mantenimiento de vas
terrestres, corresponde a los materiales: roca, grava, arena y otros suelos, por lo
que su localizacin y seleccin se convierte en una de los problemas bsicos del
Ingeniero Civil, en conexin estrecha con el gelogo.
Existen dos formas para detectar canteras, ya sea a travs de mtodos
exploratorios comunes, desde la simple observacin sobre el terreno, hasta el
empleo de pozos a cielo abierto, pasteadoras, barrenos y mquinas perforadoras;
o a travs de estudios geofsicos, que en pocas recientes han alcanzado una
gran potencialidad por ahorrar tiempo, esfuerzo humano y mucha exploracin.
Es necesario establecer diferencias entre Bancos de Roca y los de Suelo, ya que
los de Roca pueden presentarse con diversos grados de alteracin o el material
que se encuentre puede ser mixto, en el sentido de contener tanto formaciones
rocosas como autnticos suelos. Adems, existen dos puntos principales a tomar
en cuenta, el primero se refiere a los cambios fsicos que la roca puede sufrir por
fragmentacin durante la extraccin, manejo o durante la colocacin; el segundo
es respecto a la alteracin fsico-qumica que puede presentarse durante la vida
til de la obra. En los casos de Bancos de Suelos, estos mismos factores deben
considerarse, aunque revisten menor importancia, pues los suelos seguramente
han sufrido ya sus transformaciones fsico-qumicas importantes durante su
proceso de descomposicin que les dio existencia a partir de la roca madre.
3.3.1. Localizacin de canteras de la zona. Localizar una cantera es ms que descubrir un lugar en donde exista un
volumen alcanzable y explotable de suelos o rocas que puedan emplearse en la
construccin de una carretera, satisfaciendo las especificaciones de calidad. Ha
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de garantizarse que los bancos elegidos son los mejores entre todos los
disponibles en varios aspectos que se interrelacionan. En primer lugar, en lo que
se refiere a la calidad de los materiales explotables, juzgada en relacin estrecha
con el uso a que se dedicarn. En segundo lugar, tienen que ser los ms
fcilmente accesibles y los que se puedan explotar por los procedimientos ms
eficientes y menos costosos. En tercer lugar, tienen que ser los que produzcan las
mnimas distancias de acarreo de los materiales a la obra ya que, por lo general,
este aspecto tiene una importante repercusin en los costos. En cuarto lugar,
tienen que ser los que conduzcan a procedimientos constructivos ms sencillos y
econmicos durante su tendido y colocacin final en la obra. En quinto lugar, pero
no el menos importante, los bancos deben estar ubicados de tal manera que su
exploracin no conlleve a problemas legales de difcil o lenta solucin y que no
perjudiquen a los habitantes de la regin, produciendo injusticias sociales.
Con los criterios antes mencionados, se han ubicado dos canteras cercanas
a la zona del Proyecto denominadas la victoria y tres tomas ; las que por su
calidad slo servirn de material de sub-base, por ello hubo la necesidad de elegir
la Cantera La Victoria ubicada a una distancia considerable pero con material
ptimo para base y carpeta asfltica.
CANTERAS:
Tres tomas (Ferreafe): se extrajo el agregado grueso
La victoria (Ptapo): se extrajo el agregado fino.
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CANTERA LA VICTORIA
La Cantera La Victoria se encuentra ubicado en el sector Pampa
La Victoria o Pampa de Burros, nombres originales que se encuentran
dentro del patrimonio de la comunidad de campesinos de la provincia de
Ferreafe a una distancia de 30 Km. de Chiclayo y a 3 Km. del distrito de
Ptapo.
Esta cantera cuenta con una vasta extensin de aproximadamente
2300 hectreas. De esta cantera extrajimos el agregado fino.
Cantera Tres Tomas
Cantera La Victoria
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CANTERA TRES TOMAS
La cantera Tres Tomas que se encuentra ubicada en el distrito de
Mesones Muro, provincia de Ferreafe a 23 km de la ciudad de Chiclayo.
De esta cantera se extrajo el agregado grueso.
La cantera es de origen aluvial, fluvial proveniente del ro Loco;
como todo ro transporta en su seno: agua a gran velocidad,
generalmente cuando llueve, bloques de roca de unos 70 a 80 cm de
dimetro, cantos rodados de 20 cm de dimetro, chungos o roca clasto,
material de 1, , , de pulgada as como piedras cascote o guijarro.
Estas piedras cascote se usan como base en la construccin de
carreteras, ubicndose a un metro de profundidad para mejorar la
capacidad portante del suelo.
La exploracin de una zona en la que se pretenda establecer un Banco
de Materiales debe tener las siguientes metas:
- Determinacin de la naturaleza del depsito, incluyendo toda la
informacin que sea dable obtener sobre su geologa, historia de
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exploraciones previas, relaciones con escurrimiento de agua
superficial, etc.
- Profundidad, espesor, extensin y composicin de los estratos de
suelos o rocas que se pretenda explotar.
- Situacin de agua subterrnea, incluyendo posiciones y variaciones del
nivel fretico.
- Obtencin de toda la informacin posible sobre las propiedades de los
suelos y las rocas, los usos que de ellos se haya hecho, etc.
La investigacin completa est formada por tres etapas:
1.- Reconocimiento Preliminar: Que debe incluir la opinin de un
gelogo. En esta etapa debe considerarse oficial el contar con el
estudio geolgico de la zona, por sencillo que sea.
2.- La Exploracin Preliminar: En la que por medio de procedimientos
simples y expeditos, puede obtenerse informacin sobre el espesor y
la composicin del subsuelo, la profundidad del agua fretica y dems
datos que permitan, en principio, definir si la zona es prometedora para
la implantacin de un banco de las caractersticas del que se busca y
si, por consiguiente, convienen continuar la investigacin sobre ella.
3.- La Exploracin Definitiva: En la que por medio de sondeos y pruebas
de laboratorio han de definirse detalladamente las caractersticas
ingenieriles de los suelos y las rocas encontradas.
En aplicacin para este proyecto, se ha empleado muestreo a travs
de pozos a cielo abierto, definiendo algunas caractersticas de acuerdo
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a la disponibilidad de recursos econmicos, tal como se mencionan a
continuacin:
TABLA N 3.7
CARACTERSTICAS DE LAS CANTERAS SELECCIONADAS
CANTERA TRES
TOMAS
CANTERA LA
VICTORIA
CARACTERSTICAS
MATERIAL: Color
amarillo.
POTENCIA: 100 000
m3
UBICACIN:
Mesones muro prov.
Ferreafe a 23 km de
Chiclayo
.
EXPLOTACIN:
Cargador frontal-
excavadora
(Tractor-Cargador).
OBSERVACIONES:
En Explotacin.
CARACTERSTICAS
MATERIAL: Color
amarillo.
POTENCIA: 400 000
m3
UBICACIN:
Ptapo - Chongoyape.
EXPLOTACIN:
Sistema Convencional
(Tractor-Cargador).
OBSERVACIONES:
En Explotacin.
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Mtodos de Evaluacin de Muestras:
Se efectuar en laboratorio. En cuanto a los Ensayos de Identificacin y
Determinacin de las Propiedades Fsicas; ya han sido explicadas
anteriormente, tan slo sern resumidas al final del captulo (Cuadro de
resumen de ensayos de laboratorio Cantera). En lo referente a los
ensayos de Determinacin de las Propiedades Mecnicas se adiciona el
ensayo de Determinacin del Desgaste por Abrasin del agregado grueso
menor de 1 pulgada, utilizando la Maquina los ngeles.
Descripcin de los Ensayos de Laboratorio:
En cuanto a los Ensayos de Identificacin y Determinacin de las
Propiedades Fsicas y Mecnicas sern todas las enunciadas excepto los
ensayos de Permeabilidad y de Materia Orgnica por Calcinacin. Slo
ser necesario adicionar el Ensayo de Determinacin del Desgaste por
Abrasin del agregado grueso menor de 1 pulgada, utilizando la
Mquina los ngeles.
A.- Determinacin del desgaste, por abrasin, del agregado grueso menor
de 1 pulgada, utilizando la mquina los ngeles
Designacin AASHTO T96-65.
Definicin:
Esta prueba tiene por objeto conocer la calidad del material desde el punto
de vista de su desgaste, ya sea por el grado de alteracin del agregado o por
la presencia de planos dbiles y aristas de fcil desgaste. Cuando se trata de
analizar el desgaste de piedras en trozos, se emplea la Mquina Deval;
asimismo, cuando se quiere conocer el desgaste de agregado grueso mayor
que 3/4 de pulgada, pero menor de 3 pulgadas, se emplea la Mquina los
ngeles, segn el Mtodo ASTM, designacin C-535. Sin embargo, en
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nuestro caso, se ha empleado el Mtodo Estndar AASHTO, designacin T-
96-65, que determina el desgaste de agregado grueso menor de 1
pulgada, utilizando la Mquina los ngeles.
Equipo:
- Mquina los ngeles: consiste en un tambor cilndrico hueco de acero,
cerrado en sus extremos con un dimetro interior de 28 pulgadas (711 5mm) y
una longitud interior de 20 0.2 pulgadas (508 5mm). Este tambor se montar
sobre ejes fijados en sus extremos, pero sin penetrarlo, de tal manera que pueda
girar alrededor de estos ejes en posicin horizontal, con una tolerancia de 1:100
en su pendiente. Para facilitar la introduccin de la muestra, el tambor lleva una
puerta que es hermtica para evitar la salida del polvo.
- Tamices: Se usarn las mallas de 1 1/2, 1, 3/4, 1/2, 3/8, que debern
cumplir con las especificaciones AASHTO M-92.
- Balanza: Se utiliz una balanza con sensibilidad a un gramo.
- Carga Abrasiva: Consiste en esferas de acero de dimetro 1 27/32 pulgadas
(46,8 mm) con peso de 420 gramos cada una. La carga abrasiva que se coloca
dentro del tambor depende de la granulometra de la muestra a ensayarse que se
indica en La Tabla N 3.8.
TABLA N 3.8
CARGA ABRASIVA A APLICARSE SEGN GRANULOMETRA DE
LA MUESTRA
GRANULOMETRA NMERO DE
ESFERAS
PESO DE LA CARGA
ABRASIVA EN GRAMOS
A 12 5 000 25
B 11 4 584 25
C 8 3 330 20
D 6 2 500 15
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Asimismo, en la TABLA N 3.9 se muestra la granulometra de las muestras
que se ensayan:
TABLA N 3.9
GRANULOMETRA DE LAS MUESTRAS A ENSAYAR
TAMICES
(Abertura Cuadrada)
GRANULOMETRA DE LAS
MUESTRAS
(PESO EN GRAMOS)
PASA RETENIDO EN A B C D
PULG Mm PULG Mm
1 250
25
1 250
25
1 250
10
1 250
10
2 500
10
2 500
10
2 500
10
2 500
10
5 000
10
1 1/2
1
3/4
1/2
3/8
1/4
N 04
37,50
25,00
19,00
12,50
9,50
6,30
4,75
1
3/4
1/2
3/8
1/4
N 04
N 08
25,00
19,00
12,50
9,50
6,30
4,75
2,36
TOTAL 5 000
10
5 000
10
5 000
10
5 000
10
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Procedimiento:
1.- Se lav la muestra para retirar los finos adheridos a los agregados,
luego se seco en la estufa, a peso constante a una temperatura de
110C 5C.
2.- Se prepar la muestra segn la Granulometra A y se coloc en el
tambor junto con las esferas; se procedi a girar el tambor a velocidad
de 30 a 35 revoluciones por minuto. Hasta alcanzar 500 revoluciones,
se procura lograr una velocidad uniforme de rotacin.
3.- Despus del nmero de revoluciones indicado, se sac el material y
se tamiz por la Malla N 12 (1,70 mm); el material retenido en sta
debi ser lavado y secado al horno a peso constante a 110C 5C,
pero no se efectu de esa manera, dado que la falta de lavado
despus del ensayo, raras veces har variar en ms de 0,2 % el
porcentaje de desgaste.
4.- En consecuencia, el peso de la muestra originalmente ingresada al
tambor (P1), y el peso del material retenido en la Malla N 12 despus
del ensayo (P2), la prdida por desgaste ser:
% DE DESGASTE =
100xP
PP
1
21
3.3.2. Resultados de los Ensayos de Laboratorio realizados
A continuacin se presenta un Cuadro Resumen de los resultados obtenidos en
los Laboratorios de Suelos, Pavimentos y Ensayo de Materiales necesarios para el
Diseo de Proyecto.
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TABLA N 3.10 CUADRO RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS EN
LABORATORIO
ENSAYOS Canteras
TRES
TOMAS
(Sub-Base)
LA VICTORIA
(Base) ENTIFICACIN Y PROPIEDADES FSICAS
- CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL (%)
- LMITES DE CONSISTENCIA
. Lmite Lquido (%
. Lmite Plstico (%)
. ndice de Plasticidad (%)
- CLASIFICACIN SUCS
- CLASIFICACIN AASHTO
- PESO VOLUMTRICO SUELTO (Kg/m3)
(Kg/m3)
- PESO ESPECFICO RELATIVO DE
SLIDOS
- PORCENTAJE DE SAL (%)
2,04
23,68
18,26
5,42
GM
A 1b (0)
2 099,58
2,55
0,09
3.60
23.33
21.18
2.15
SM
A 1 a (0)
2 025,42
2,75
0,08
PROPIEDADES MECNICAS Tres tomas LA VICTORIA
- RELACIN DENSIDAD HUMEDAD
. Mxima Densidad Seca (gr./cm3)
- VALOR PORTANTE DE CALIFORNIA CBR
. ( 0,2 Penetracin)
- DESGASTE POR ABRASIN (%)
2,147
27,00
22,14
2,20
78.05
10,11