3.-desarollo De Tesis Estudio De Cantera 6f2949

UNIVERSIDAD NACIONAL “PEDRO RUIZ GALLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, DE SISTEMAS Y DE ARQUITECTURA. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL.

INFORME DE INGENIERÍA. CURSO DE ACTUALIZACIÓN DE CONOCIMIENTOS.

“ESTUDIO DE LA CANTERA “CRUCE CHANANGO” DE LA CIUDAD DE JAÉN- CAJAMARCA, PARA SU USO EN LA ELABORACIÓN DE CONCRETO fć=210 KG/CM2”.

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO CIVIL

PRESENTADO POR: BACHILLER: EDGAR HOYOS QUIROZ

CAPÍTULO I: ASPECTOS GENERALES.

“ESTUDIO DE LA CANTERA “CRUCE CHANANGO” LA CIUDAD DE JAÉN-CAJAMARCA PARA SU USO EN LA ELABORACIÓN DE CONCRETO FĆ=210KG/CM2”.

1.2 1.2.1.

OBJETIVOS. OBJETIVOS GENERALES.



Determinar las propiedades físicas y mecánicas de la cantera Cruce Chanango de la ciudad de Jaén, para determinar su uso en la elaboración de un concreto de calidad.



Aplicar los parámetros de las propiedades físicas y mecánicas para la dosificación y realización en laboratorio de un concreto con resistencia a la comprensión fć=210 kg/cm2. 1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.            

Realizar el muestreo de los agregados. Análisis granulométrico. Clasificación SUCS Y AASHTO de los agregados. Determinar el contenido de humedad natural de los agregados. Determinar la gravedad específica y absorción. Abrasión de los Ángeles. Durabilidad al sulfato de sodio y sulfato de magnesio. Impurezas orgánicas. Sales solubles. Realizar el diseño de mezclas. Elaboración de testigos de concreto. Realización de las pruebas de calidad.

CAPÍTULO II: UBICACIÓN, ORIGEN Y POTENCIA DE EXPLOTACIÓN. 2.1. UBICACIÓN. La cantera CRUCE CHANANGO, se encuentra ubicada políticamente: DEPARTAMENTO PROVINCIA DISTRITO CASERÍO

: CAJAMARCA. : JAÉN. : BELLAVISTA : CHANANGO

En el Kilómetro 27.50 de la carretera Jaén- San Ignacio, en lecho del Río Amojú o también llamado Quebrada Jaén. La ubicación en coordenadas UTM GSW-84: Las coordenadas que se muestran a continuación son las que se obtuvieron del perímetro con la ayuda de un GPS Garmin Etrex Vista hcx.

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TABLA 01: COORDENADAS DE LA CANTERA MATERIALES S.A.C.

ESQUEMA 01: DE SU UBICACIÓN Y LOCALIZACIÓN DE LA CANTERA MATERIALES S.A.C, UBICADA A LA MARGEN IZQUIERDA DE LA CARRETERA JAEN- SAN IGNACIO.


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2.2. ORIGEN. Los agregados

que se producen en la cantera Cruce Chanango; está

constituida por depósitos aluvio fluviales que conforman el cauce y áreas de inundación de la quebrada Jaén o Río Amojú, con volúmenes que superan los 98, 000.00 m3 por año de agregado general (hormigón). Estos depósitos están compuestos por material granular gravo arenoso pobremente gradados con escaso fino (hormigón), los mismos que son procesados en el mismo lugar, donde existe una planta procesadora que permite obtener piedra chancada de diferentes dimensiones así como arena gruesa. o

Geología: Corresponden a depósitos cuaternarios aluvio fluviales; suelos gravo arenosos con escasos finos, predominan elementos de formas redondeadas a sub redondeadas. Derivan de la descomposición de rocas que conforman el basamento rocoso

a lo largo del eje de la quebrada aguas arriba de la cantera, mayormente de origen Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo”-Facultad de Ingeniería Civil Sistemas y Arquitectura. Hoyos Quiroz. Pág. 4

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volcánico perteneciente a la formación Oyotún y en menor proporción calizas de la formación Chulec y areniscas del grupo Goyarisquizga.

2.3. POTENCIA DE EXPLOTACIÓN.

Foto 01: El lecho del Río Amojú, en la zona donde se extraen los agregados. 2.3.1 MÉTODO DE EXTRACCIÓN DE LO AGREGADOS.

El método de explotación de cantera se realiza a "tajo abierto", mediante el empleo de maquinaria convencional (cargador frontal o excavador y volquetes); considerando lo siguiente:  Se deja un bordo de piedras de D= 20” acomodadas en forma de espigón en el cauce del río de 5.0 m de largo aproximadamente; tratando de mantener inalterado el cauce original del rio; para esto se genera pozos de colmatación en los cuales se almacenará el material  En épocas de lluvias y máximas avenidas, estos pozo (03) se colmatarán de agregados los cuales serán aprovechados para su procesamiento y finalmente obtener agregados para la construcción  Un cargador frontal o excavador agruparan el material que se extraerá del cauce del río Amojú.  La misma maquinara recogerá todo el material de la orilla del río y lo depositara dentro de un camión volquete.  Luego este camión transportará el material desde el río hasta la planta procesadora que se encuentra a 300 metros de los pozos de colmatación.  Todos los materiales que se encuentran en el área de explotación y que no se consideran como aptos, se consideran excedentes y se acopiado en lugares y


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formas adecuadas. Estos materiales se acumulan hacia la margen izquierda del río como refuerzo a la defensa ribereña. 2.3.2 POTENCIA DE EXPLOTACIÓN.

Por ser una cantera que se encuentra en el cauce del río, y considerando que el periodo de lluvias en la zona no tiene régimen regular durante el año, la potencia de explotación se calculará, teniendo en consideración lo especificado por los registros de la istración de la cantera.  Se realiza dos veces por mes solamente, la explotación de las pozas sedimentadoras.  Ingresa solamente al procesamiento de chancado el agregado de tamaño máx. de 2 ”  La producción de los agregados finales procesados, se extraen del agregado general (Hormigón), que se extrae del cauce del río.  El método para el cálculo de producción o potencia de explotación de cada una de las pozas, se realizará por la siguiente fórmula.

Volumen de producci ó n Á rea de cada Pozo X Altura sedimentadadurante 30 dias

Foto 02: Se muestra los 03 pozos de sedimentación para el agregado.


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Foto 03: Se muestra el pozo de sedimentación número 02. TABLA 02:

TABLA 03:

Nota: Los porcentajes se determinaron del análisis granulométrico al agregado global. (ANEXO 1.2) Calculamos, los porcentajes de la tabla 03, teniendo en cuenta lo siguiente: o El material que se retiene en la malla con abertura 2”, es material que no entra al proceso de chancado, esto representa el 9.53 % de la muestra total, que se distribuye como material denominado, piedra base y sobrebase. o Volumen de agregado fino está representado por el 38.01%, es el porcentaje que pasa la malla # 4. o La diferencia del porcentaje de material con dimensiones mayores a 2” con el porcentaje de material que pasa la malla # 4, viene a ser el porcentaje de agregado grueso. Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo”-Facultad de Ingeniería Civil Sistemas y Arquitectura. Hoyos Quiroz. Pág. 7

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Con las consideraciones; la potencia de explotación por año es: LOS VOLUMENES TOTALES AL AÑO. AGREGADO GRUESO AGREGADO FINO

: :

51, 725.00 METROS CÚBICOS. 37, 477.00 METROS CÚBICOS.

De la granulometría nos muestra un agregado con la siguiente clasificación: CLASIFICACIÓN SUCS: GP, gravas mal graduadas con pocos finos. CLASIFICACIÓN AASHTO: A-1-a (0). Tiene como material característico a cantos gravas y arenas. Esta clasificación los define como de excelente a bueno. CAPITULO III: NATURALEZA, CLASIFICACIÓN, OBTENCIÓN, TAMAÑO, FORMA Y TEXTURA DE LOS AGREGADOS DE LA CANTERA CRUCE CHANANGO. 3.1 NATURALEZA: De la clasificación de las rocas de la cantera Cruce Chanango, se obtuvo: Rocas Magmáticas (Ígneas): Andesitas, dioritas, tobas volcánicas, dioritas con cuarzos, riolitas, gabros, traquitas, basaltos, plagioclasas, anhidrita, diorita melánica, granodiorita, o Rocas Sedimentarias: Areniscas, Ver ANEXO 2.1: Clasificación de las rocas de la cantera Cruce Chanango de la Ciudad de Jaén. o

Para la clasificación de las rocas se ha tomado como muestra representativa un lampón del cargador frontal, que es aproximadamente 2.00 m3


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Foto 04: Se muestra el proceso de muestreo para la clasificación de las rocas. 3.2

CLASIFICACIÓN:

De la clasificación que se adjunta en el Anexo 02, por su procedencia de los agregados se considera como Agregados rodados por provenir de rocas sedimentarias, y como agregado de río por que se determinó que es de la desintegración natural de las rocas, en las cuales debido al desgaste progresivo en su trasporte natural por el lecho del río han adquirido la forma y tamaño en que se le encuentra en la cantera. 3.3 OBTENCIÓN: La obtención de los agregados es de manera natural, es decir que se extrae del cauce del río sin utilizar medios artificiales como dinamita, demoliciones, etc. para luego pasar con un proceso de trituración y clasificación en función a tamaño de las partículas. 3.4

TAMAÑO:

La Norma Técnica Peruana 400.010, en la tabla Medida de las muestras que se presenta en el Anexo 03, distingue tres tipos de agregados por su tamaño; de los cuales la cantera en estudio ofrece una producción de los tres distinguidos por la Norma (N.T.P 400.010).

3.5

o

AGREGADO FINO: que son los agregados que pasan por el tamiz 3/8” y quedar retenidos en la malla N° 200. La Arena: Es un agregado fino proveniente de la desintegración natural de las rocas.

o

AGREGADO GRUESO: Material proveniente de la desintegración natural o mecánica de las rocas. Es aquel que queda retenido en el tamiz N° 4 (4.76 mm). La Grava: Es un agregado grueso, proveniente de la desintegración natural de materiales pétreos, encontrándoseles corrientemente en carreteras y lechos de ríos depositados en forma natural.

o

HORMIGÓN: Material compuesto de grava y arena empleado en forma natural de extracción, también denominado por la N.T.P 200.010 como agregado global. FORMA Y TEXTURA. FORMA: En los agregados estudiados se presentan formas tales como: redondeados, alargados, laminados, irregulares, angulares, elongados y laminados y son dos últimas las que reducen la trabajabilidad y durabilidad del concreto, por lo que se recomienda que se tenga en porcentaje menos del 15% del peso. TEXTURA: Los agregados estudiados presentan, una textura granular, áspera, que es muy característica de los agregados con una buena dureza, lo que asegura que habrá una buena adherencia entre la pasta de cemento con los agregados.


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CAPITULO IV:

PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICO DE LOS AGREGADOS DE LA CANTERA CRUCE CHANANGO DE LA CIUDAD DE JAEN-CAJAMARCA.

4.1. MUESTREO DE LOS MATERIALES. El muestreo de los materiales estará en función de lo especificado en la NORMA TÉCNICA PERUANA 400.010 del Anexo 03, la que manifiesta: 4.1.1 MUESTRAS CONFIABLES.1 GENERALIDADES: De preferencia, las muestras para los ensayos de calidad deberán ser obtenidas de productos acabados. La muestra de productos acabados para ser ensayada por pérdida al desgaste de abrasión no estará sujeta a chancado posterior o reducido manualmente, a menos que la medida del producto acabado sea real que requiera reducción posterior para los propósitos del ensayo. De lo especificado N.T.P 400.010, las muestras se extraen del producto acabado, que es el producto procesado y que se comercializa, es decir es el producto que se emite por las fajas transportadoras. 4.1.2

MUESTREO DE FAJAS TRANSPORTADORAS.2 Seleccionar el muestreo al azar de la producción, tal como se indica en la práctica normalizada ASTM D 3665 (obtener por lo menos 3 incrementos aproximadamente iguales, seleccionados al azar, de la unidad que está siendo muestreada y combinarlos para formar una muestra de campo); cuya masa igual o exceda a la mínima recomendada en el apartado 4.4.2 de la N.T.P 200.010, la cual establece que las masas especificadas en la tabla 1 de la misma norma, son tentativas y que se debe tomar a base del tipo de ensayo a los que se someterá el material y se obtenga lo suficiente para ejecutar los mismo. De lo dispuesto en las normas citadas; insertar dos (02) plantillas de la misma forma de la correa de la faja transportadora y separarlas de tal modo que el material contenido entre ellas producirá un incremento de la masa requerida. Extraer cuidadosamente con la cuchara todo el material entre las plantillas y colocarlo en un contenedor y luego colectar los finos sobre la faja con una brocha y pala y adicionarlos al contenedor. Para nuestro muestreo de los materiales; se ha seguido el procedimiento sugerido para fajas transportadoras, y además se obtuvo los tres (03) incrementos aproximadamente iguales que se combinaron para formar la muestra representativa de campo.

1 NORMA TÉCNICA PERUANA 400.010; AGREGADOS. Extracción y preparación de las muestras; 4. Muestras Confiables. 2 NORMA TÉCNICA PERUANA 400.010; AGREGADOS. Extracción y preparación de las muestras; 4.3.2 Muestreo de Fajas Transportadoras. Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo”-Facultad de Ingeniería Civil Sistemas y Arquitectura. Hoyos Quiroz. Pág. 10

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La masa de la muestra, es mayor a la establecida por la N.T.P 200.010, la misma que sugiere que la cantidad de material será en un función a la cantidad de pruebas que se desee realizar.

4.1.3 



NÚMERO Y MASA DE LAS MUESTRAS DE CAMPO.4 NÚMERO DE MUESTRAS. El número de las muestras de campo requerías depende del estado y variación de las propiedades a medirse… El número de muestras de la producción deberá ser suficiente como para otorgar la confianza deseada en los resultados de los ensayos.3 El número de muestras tomadas para los ensayos requeridos es de una (01), que tiene un peso de 90.0 kg, tanto el agregado grueso, el agregado fino y agregado global. LAS MASAS DE LAS MUESTRAS. Las masas de las muestras de campo citadas (Tabla 01), son tentativas. Las masas deberán ser previstas para el tipo y cantidad de ensayos a los cuales el material va a estar sujeto y obtener material suficiente para ejecutar los mismos…3 Las masas, se tomaron para el agregado grueso 90.0 kg, agregado fino 80.0 kg, agregado global 25.0 kg, tomando como criterio que se tiene que realizar los ensayos requeridos en el presente informe, la masa de agregado global es menor porque solamente se le realizará análisis granulométrico.

Foto 05: Se muestra el producto terminado piedra chancada, salientes de proceso de trituración.

3NORMA TÉCNICA PERUANA 400.010;

AGREGADOS. Extracción y preparación de las muestras; 4.4 Número y masa de las muestras

de campo.OTRAS REFERENCIAS: ASTM D 75-3: Standard Practice for Sampling Aggregates: Práctica estándar par el muestreo de los agregados.


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Foto 06: Se muestra el producto terminado arena procesada, salientes del proceso de trituración.

Foto 07: Se muestra el producto terminado arena procesada, de donde se muestreará para los ensayos. 4.2 

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO (ASTM C-136). RESULTADOS: o

AGREGADO GRUESO.

TABLA 04: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO (ASTM


D422).

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TABLA 05:

o

CURVA GRANULOMÉTRICA PARA EL AGREGADO GRUESO.

AGREGADO FINO. TABLA 06: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO (ASTM D422).


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TABLA 7: CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO FINO.

 o

COMENTARIOS A LOS RESULTADOS. Los ensayos granulométricos al agregado grueso y agregado fino denotan:

AGREGADO GRUESO: Las diez (10) series granulométricas normadas por ASTM C 136 para el agregado grueso, que se muestra en el anexo 04, muestran el cuadro de los límites, los cuales no hace definir al material analizado como una grava mal graduada, como se muestra en la tabla del análisis granulométrico para el agregado grueso; se aprecia que la curva sale de lo límites establecidos. El porcentaje que pasa por el tamiz ¾”, si esta dentro de los limites, luego el porcentaje que pasa por el tamiz de 3/8” muestra una diferencia de 10.71% del porcentaje mínimo que sugiere la norma. De lo analizado se puede definir que estamos frente a una grava mal graduada, y que no cumple con todos las especificaciones establecidas por la Norma ASTM C 136. o

AGREGADO FINO. La norma ASTM C 136, establece los siguientes parámetros granulométricos para el agregado fino, que se adjuntan en el ANEXO 4.


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TABLA 8: PARÁMETROS GRANULOMÉTRICOS PARA EL AGREGADO FINO.

MALLA 9.51 mm (3/8”) 4.76 mm (N°4) 2.36 mm (N°8) 1.18 mm (N°16) 600 u.m. (N°30) 300 u.m. (N°50) 150 u.m. (N° 100) N° 200

PORCENTAJE QUE PASA 100 95 a 100 80 a 100 50 a 85 25 a 60 10 a 30 2 a 10 0a3

comparación entre lo especificado por ASTM C 136, y obtenidos:

los

Hacemos resultados

la

 Por la malla N°4 y N° 8, los porcentajes retenidos, presenta 3.89% y 8.2% respectivamente menos del mínimo exigido por la norma.  En la malla N° 16, N°30, N°50, N°100 y N° 200, los porcentajes retenidos del material en estudio se encuentran dentro de lo especificado por la norma.  De las comparaciones anteriores y de acuerdo a lo especificado por la norma, “los agregados que no cumplan con las especificaciones dadas anteriormente, podrían ser utilizados siempre y cuando se demuestre una evidencia aceptable del comportamiento satisfactorio”, pues en el presente informe y en función de los resultados se determinará si los agregados analizados podrán ser usados en la fabricación de concreto estructural”.


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4.3

A.

CONTAMINACIÓN DE LOS AGREGADOS (MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ 200)-ASTM C33.

- RESULTADOS OBTENIDOS. AGREGADO FINO (TABLA 09): ENSAYO N° Peso seco de la muestra original (gr) Peso seco de la muestra lavada (gr) Peso de material que pasa tamiz N° 200 (gr) % de material que pasa tamiz N° 200

B.

1 500.00 475.00 25.00 5.00%

AGREGADO GRUESO (TABLA 10): ENSAYO N° Peso seco de la muestra original (gr) Peso seco de la muestra lavada (gr) Peso de material que pasa tamiz N° 200 (gr) % de material que pasa tamiz N° 200

2 6,238 6,206 32 0.513

COMENTARIOS A LOS RESULTADOS: Del Anexo 4.1 (Contaminación de los agregados (Material que pasa el Tamiz 200)). Según la norma de la ASTM C-33, los materiales muy finos como: la arcilla, limo y el polvo de tributación, que pasa la malla N° 200, están limitados en conjuntos a no más de: TABLA 11: CANTIDAD DE MATERIAL FINO EN LOS AGREGADOS. AGREGADO

Terrones de arcilla y partículas menores a malla # 200

CARBON Y LIGNITO. Donde aspecto de la superficie de concreto:

% máximo de material que pasa por la malla N° 200 CONCRETO CONCRETO NO EXPUESTO A EXPUESTO A LA LA ABRASION ABRASION 3A 5A

CONCRETO IMPORTANTE.

OTRO CONCRETO.

0.5

1.0

(A), En el caso de arena manufacturada, si el material más fino que el 75-mm (No.200) tamiz consiste en el polvo de fractura, esencialmente libre de arcilla o esquisto, estos se permiten límites para ser aumentado a 5 y 7%, respectivamente.


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Los análisis realizados a los materiales de la cantera en estudio, arrojan para el agregado fino 5% de material que pasa el tamiz N°200, y para el agregado grueso 0.513%, respectivamente. De lo indicado en la tabla anterior ASTM C33, sugiere que para el caso de agregado fino lo permisible desde 5% al 7%, y para e agregado grueso es de 1%. (Ver Anexo 4.1). El agregado estudiado está cumpliendo con los parámetros mínimos exigidos por la Norma. 4.4. 

CONTENIDO DE HUMEDAD (ASTM D-2216). DATOS Y RESULTADOS PARA CADA MUESTRA EN AGREGADO FINO Y AGREGADO GRUESO.

 TABLA 12:EN AGREGADO FINO. Muestra

o

Peso muestra Húmeda Peso muestra Seca "Wmh" (gr) "Wms" (gr) #1 116.26 113.26 CÁLCULOS DEL CONTENIDO DE HUMEDAD TOTAL: Muestra #1

Wmh = 116.26 gr Wms = 113.26 gr W % = [(116.26 – 113.26) / 113.26] * 100 W % = 2.65 % de humedad.  TABLA 13: EN AGREGADO GRUESO. Muestra #2 o

Peso muestra Húmeda "Wmh" (gr) 123.38

Peso muestra Seca "Wms" (gr) 121.90

CÁLCULOS DEL CONTENIDO DE HUMEDAD TOTAL. Muestra #2

Wmh = 123.38 gr Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo”-Facultad de Ingeniería Civil Sistemas y Arquitectura. Hoyos Quiroz. Pág. 19

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Wms = 121.90 gr W % = [(123.38 –121.90) /121.90] * 100 W % = 1.21 % de humedad

o

RESUMEN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS: TABLA 14: AGREGADO FINO.

TABLA 15: AGREGADO GRUESO.



COMENTARIOS A LOS RESULTADOS. Lo recomendable cuando se determina el contenido de humedad, se compara con el grado de absorción a lo que se denomina humedad libre que viene a ser, la diferencia de la humedad total con y la absorción. Esto su usa con los siguientes criterios:

 Cuando la humedad libre es positiva, el agregado está aportando agua a la mezcla.  Cuando la humedad es negativa, el agregado está quitando agua a la mezcla.  Se deberá evaluar estos criterios luego de determinar la absorción para evaluar Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo”-Facultad de Ingeniería Civil Sistemas y Arquitectura. Hoyos Quiroz. Pág. 20

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si el agregado en estudio aporta o quita agua a la mezcla.

4.5 GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN ASTM C 128. CÁLCULOS Y RESULTADOS: TABLA 16:

TABLA 17:

PARA AGREGADO FINO.

PARA AGREGADO GRUESO.


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 COMETARIOS A LOS RESULTADOS. PESO ESPECÍFICO: Lo recomendable, para los agregados es que su peso específico, para concretos ligeros debería estar entre 1.2 a 2.2 g/cm 3, y lo recomendable para concreto estructurales de 2.3 a 2.9 g/ cm3. El los materiales de la presente, se ha obtenido para la arena 2.62 kg/cm3 y para el agregado grueso 2.67 kg/cm 3 de peso específico, lo que nos representa materiales que se encuentran dentro de lo recomendado para su uso en la fabricación de concreto. Ver: Anexo 06-Gravedad Específica y Absorción ASTM C 128- Especificaciones Técnicas. PORCENTAJE DE ABSORCIÓN: Calcularemos la humedad libre:


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La humedad libre de los agregados analizados, muestra humedad positiva, esto indica que los agregados proporcionarán agua a la mezcla, esta determinación se deberá de tener en cuenta al momento de realizar el diseño de mezclar para poder descontar de la cantidad de agua que sugiere ACI.

4.6



PESO UNITARIO VOLUMÉTRICO (ASTM C-294).

CÁLCULO Y RESULTADOS: TABLA 17:Peso Unitario Volumétrico Suelto-Agregado Fino.

TABLA 18:

Peso Unitario Volumétrico Compactado-Agregado Fino.

4 ASTM C-29: Standard Test Method for Bulk Density (“Unit Weight”) and Voids in Aggregate: Método de prueba estándar para densidad aparente ("Peso de la unidad") y total de huecos. Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo”-Facultad de Ingeniería Civil Sistemas y Arquitectura. Hoyos Quiroz. Pág. 23

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TABLA 19: PESO UNITARIO VOLUMÉTRICO SUELTO (AGREG. GRUESO).

TABLA 20: PESO UNITARIO VOLUMETRICO COMPACTADO (AGREG. GRUESO)



COMENTARIOS A LOS RESULTADOS. RESUMEN: Peso Unitario Volumétrico Suelto (agreg. Fino) Peso Unitario Volumétrico Compactado (agreg. Fino) Peso unitario volumétrico suelto (agreg. grueso) Peso unitario volumétrico compactado (agreg. grueso)

=1,595.00 kg/m3 =1,793.00 kg/m3 =1,396.00 kg/m3 =1,520.00 kg/m3

Se tiene como referencia de laboratorio (MAGMA SAC), que las arenas gruesas de las distribuidoras de agregados de la ciudad de Jaén tienen su peso unitario compactado que varía entre 1, 400.00 y 1, 700.00 kg/m3 y que disminuyen este valor hasta en un 20% cuando se trata del peso unitario compactado. Al mismo tiempo el agregado grueso de la zona presenta un peso unitario compactado entre 1, 350.00 a 1, 680.00 kg/m3, y también con una variación de 20% más, cuando se trata de agregado compactado. Los agregados en estudio presentan las características que describen, con una aproximación al porcentaje de variación que se describe. Ver Anexo 07: Peso Volumétrico ASTM C 29-Especificaciones Técnicas. 4.7 

ABRASIÓN POR LA MÁQUINA DE LOS ÁNGELES (ASTM C-131). RESULTADOS OBTENIDOS. TABLA 21: ENSAYO.


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TAMICES ABERTURAS PASA 1½“ 37.5mm 1” 25.4mm 3/4" 19.0mm 1/2” 12.7mm

RETENIDO EN 1” ¾ ½ 3/8

25.40mm 19.00mm 12.70mm 09.51mm

B 0.0 gr 0.0 gr 2, 500 gr 2, 500 gr

TOTAL

5,000 gr Peso Inicial = 5,000 gr Peso Final = 4, 422.00 gr

de Desgaste=

5,000.00−4, 422.00 ∗100 5,000.00

de Desgaste=11.56



COMENTARIOS A LOS RESULTADOS.

En los agregados gruesos, ensayados al desgaste, según el método de ASTM C 33 la pérdida no mayor del 50% del peso original, el MTC E 207-200 ( Anexo 8.1, MTC 207-200) otorga a los agregados de tamaño máximo nominal de 19.0 mm (3/4”) los porcentajes de pérdidas que varían entre 10 y 45%. Podrá emplearse agregado grueso que tenga una perdida mayor, siempre que experimentalmente se demuestre la posibilidad de obtener concretos de resistencias adecuadas. Por lo tanto, los agregados en estudio cuentan con la dureza suficiente ya que presentan una pérdida del 11.56% de desgaste ante la abrasión de la Máquina de los Ángeles. Lo que hace pensar que tenemos con estos agregados la dureza suficiente para poder fabricar un concreto de muy buena resistencia. Ver Anexo 08: Abrasión por la Máquina de los Ángeles ASTM C-131. 4.8 ENSAYO DE DURABILIDAD (ASTM C-88)5. 

EXPRESIÓN DE RESULTADOS.

Solución empleada: sulfato de sodio (Na2 So4). TABLA 23: AGREGADO FINO.

5 ASTM C-88: Standard Test Method for Soundness of Aggregates by Use of Sodium Sulfate or Magnesium Sulfate: Método de prueba estándar para Solidez de los agregados por el uso de sulfato de sodio o de sulfato de magnesio Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo”-Facultad de Ingeniería Civil Sistemas y Arquitectura. Hoyos Quiroz. Pág. 25

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TAMIZ PASA 3/8” N° 4 N° 8 N° 16 N° 30

RETENID O N° 4 N° 8 N° 16 N° 30 N° 50

Peso del material antes del ensayo (gr).

Peso del material después del ensayo (gr).

100.00 100.00 100.00 100.00 100.00

98.50 98.20 98.10 98.40 98.50

Pérdida de peso en cada tamiz (gr). 1.50 1.80 1.90 1.60 1.50

Porcentaj e de pérdida (%). 1.50 1.80 1.90 1.60 1.50 8.30%

PORCENTAJE DE PÉRDIDA TOTAL. TABLA 24: AGREGADO GRUESO. TAMIZ PAS A 3/8” 3/4" 1/2" 1 ½” 1”

Peso del Peso del material material antes del después del RETENID ensayo ensayo (gr). O (gr). N° 4 300.00 298.00 1/2" 670.00 665.4 3/8” 330.00 325.50 1” 1,005.00 985.50 3/4" 495.00 484.00 PORCENTAJE TOTAL

Pérdida de peso en cada tamiz (gr).

Porcentaje de pérdida (%).

2.00 4.60 4.50 19.50 11.00

0.67 0.69 1.36 1.94 2.22 6.88%

TABLA 25:EXAMEN CUALITATIVO.



TAMIZ

UNIDADES

DESGASTE

1 ½” 3/4" 1”

0 22 21

0 5 8

HENDIDURA S 0 7 5

COMENTARIOS A LOS RESULTADOS.

La norma ASTM C33, establece que para el agregado fino sometido a los cinco ciclos no tendrá una pérdida en peso, no mayor del 10%, mientras que para el agregado grueso la pérdida en peso no será mayor de 12%. Los resultados obtenidos para el agregado fino es de una pérdida de 8.30 %, y para el agregado grueso es de 6.88%, lo que nos da a entender que se encuentra dentro de los mínimos sugeridos por la norma, esto indica que los agregados que estamos estudiando se pueden usar para la fabricación de concreto. Ver Anexo 09: Ensayo de Durabilidad ASTM C-88.


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4.9

MATERIAS ORGÁNICAS (ASTM C-87)6.

ANÁLISIS DE IMPUERZAS ORGÁNICAS. Cuando se sospecha que un material tiene alto contenido de materia orgánica, por su color oscuro o su olor desagradable, al agregado fino se le somete a una prueba para determinar cualitativamente su contenido de materia orgánica. Cuando uno ve que definitivamente el agregado contiene alto grado de materia orgánica, se recurre al ensayo cuantitativo, en el cual se precisa la cantidad exacta en la muestra. Pero en estos casos basta con saber que el ensayo de impurezas orgánicas ha dado como resultado que la muestra no es aceptable para desechar la cantera.

Foto 37: Se muestra el agregado grueso.

Foto 38: Se muestra el agregado fino.

Para poder determinar la cantidad de impurezas orgánicas, presente en los agregados estudiados, se usó el Ensayo de Materia Orgánica por Calcinación, obteniendo los siguientes resultados. ANEXO 10.1 ENSAYO DE MATERIA ORGÁNICA POR CALCINACIÓN INFORME N° 011-2013-LEM-FICSA.

6 ASTM C-87:Standard Test Method for Effect of Organic Impurities in Fine Aggregate on Strength of Mortar: Método de prueba estándar para Efecto de las impurezas orgánicas en el agregado fino en la fuerzade mortero Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo”-Facultad de Ingeniería Civil Sistemas y Arquitectura. Hoyos Quiroz. Pág. 27

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COMENTARIOS A LOS RESULTADOS: En la Norma ASTM C33, establece que los agregados con contenidos de material orgánico se usarán siempre y cuando se demuestre que su resistencia alcanzada entre los 7 y 28 días deberá ser del 98%, pero de los ensayos realizados a las muestras estudiadas notamos que los porcentajes son de 1.74% y 1.9%, para el agregado fino y grueso respectivamente. Por lo anterior, sabiendo que la cantidades de material orgánico no son perjudiciales para la elaboración de concreto pues lo compararemos con la resistencia alcanzada a los 07 días, en las muestras realizadas, y notamos que la resistencia a sobre pasado el 98 %.


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Notamos que las resistencias, con las diferentes agua cemento han adquirido una resistencia superior a los establecidos en función al tiempo transcurrido, lo que da a notar que dentro del día 7 y 28, alcanzaremos más del 98% de la resistencia.


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CAPÍTULO V: DISEÑO DE MEZCLAS, ELABORACIÓN DE TESTIGOS DE CONCRETO, Y PRUEBAS DE CONTROL DE CALIDAD. 5.1

DESARROLLO DEL DISEÑO.

1) En Gabinete: Diseñar una mezcla cuya resistencia especificada f’c = 210 kg/cm 2, asumiendo que la elaboración del concreto va a tener un grado de control bueno. Las condiciones de obra requieren una consistencia Fluídica. El concreto no será expuesto a agentes degradantes (no tendrá aire incorporado) además no se usará aditivos. Realizar el diseño por el Método A.C.I.  F’c=210 kg/ cm 2

(a los 28 días)

Consistencia fluídica. Peso específico del cemento: 3.15 g/ cm3  AGREGADO FINO: Peso específico de masa: 2.62g/ cm3 % de Abs. = 2.46 % W% = 2.65 % Módulo de finura: 3.12  AGREGADO GRUESO: TMN=3/4’’ Peso seco compactado: 1521.61 Kg/ m 3 Peso específico de masa: 2.67 g/ cm 3 % de Abs. = 1.13% W%=1.21 %.  CARACTERÍSTICAS FÍSICO - MECÁNICAS. A. Agregados. TABLA 34: Resumen de las características físicas mecánicas de los agregados. PROPIEDADES

A. FINO

A. GRUESO

TAMAÑO MÁXIMO

-

1”

TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL

-

3/4”

PESO ESPECÍFICO DE MASA (gr/cm3) ABSORCIÓN (%)

2.62

2.67

2.46

1.13


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CONTENIDO DE HUMEDAD (%) MÓDULO DE FINURA

2.65

1.21

3.12

0

PESO U. S. COMPACTADO (Kg/m3 )

1783.70

1520.61

B. Cemento. Pórtland Tipo I Mejorado (ASTM C 1157). Peso Específico 3.15 gr/cm3. C. Agua: Agua Potable, cumple con la Norma NTP 339.088 o E 0-60 D. Resistencia a Compresión: f’c = 210 Kg/cm2 5.2

DISEÑO DE MEZCLA MÉTODO A.C.I -COMITÉ 211.



CÁLCULOS Y RESULTADOS:

1.

CÁLCULO DE LA RESISTENCIA PROMEDIO (f’cr): Partiendo del hecho que siempre existe dispersión aun cuando se tenga un control riguroso tipo laboratorio debe tenerse en cuenta en la dosificación de una mezcla las diferentes dispersiones que se tendrán en obra según se tenga un control riguroso o no y por tanto se recomienda diseñar para valores más altos que el f’c especificado. Se puede considerar la resistencia promedio con que uno debe diseñar una mezcla, teniendo en cuenta lo siguiente. Tomando en cuenta el segundo criterio: Como no se tiene registro de resistencias de probetas correspondientes a obras y proyectos anteriores se toma el fćr tomando en cuenta la tabla 32: fć Menos de 210 210-350 Mayor 350

fćr fć+70 fć+84 fć+98

fćr = fć + 84 fćr = 210 + 84 =294

Kg 2 cm


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fćr = 294.0

2.

Kg cm2

DETERMINACIÓN DEL T. M .N DEL AGREGADO GRUESO. Tratándose del presente estudio para reducir los costos, en la fabricación de un concreto f’c= 210 kg/cm2, pues tomando el segundo criterio que sugiere que a mayor tamaño del agregado el concreto es más económico; tomaremos: TMN = 3/4”

3.

DETERMINACIÓN DEL SLUMP. Tomaremos como criterio, la fabricación de un concreto para el cual se requiere que tenga una consistencia Plástica, luego usando la TABLA I.A, se tendrá un slump:

Slump: 3” – 4” 4.

DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE AGUA O VOLUMEN DE AGUA DE MEZCLADO De acuerdo a la TABLA II, confeccionada por el comité 211 del ACI, que se toma en cuenta el TMN, su asentamiento o slump y teniendo en cuenta si tiene o no aire incorporado. En nuestro caso el TMN es de 3/4”, el slump varia de 3” a 4” y sin aire incorporado el valor sería: Volumen de Agua de mezcla = 200 l/m3

5.

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AIRE. Según TABLA, que toma en cuenta el TMN = ¾”: Volumen de Aire = 2.0 %

6.

DETERMINACIÓN DE LA RELACIÓN a/c. Teniendo en cuenta la TABLA III-C, RELACIÓN AGUA CEMENTO POR RESISTENCIA. Esta tabla esta en relación al aire no incorporado y al fćr =294 kg/cm2 a los 28 día, siendo esta relación, interpolando el valor obtenemos.


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A/c = 0.55 NOTA: Por ser un concreto NO expuesto a condiciones severas, sólo se determinará la relación a/c por resistencia, mas no por durabilidad. Además tomaremos como la primera relación agua cemento a/c= 0.55, ya que el motivo de la presente es realizar muestras con diferentes relación agua cemento.

7.

CÁLCULO DEL FACTOR CEMENTO (FC), esta determinado por la fórmula:

FC =

= FC = 363.64 Kg/m3

Que traduciendo a bolsas/m3 será: FC= (363.64 Kg/m3)/42.5= 8.56 bolsas/m3

8.

CANTIDAD DE AGREGADO GRUESO: Para un módulo de finura del agregado fino de 3.12 y para un TMN=3/4’’, haciendo uso de la tabla 16.2.2 e interpolando: 3.20------------0.58 3.12------------ X 3.00------------0.60

3.20−3.00 0.58−0.60 = 3.20−3.12 0.58−x 0.20 −0.02 = 0.08 0.58−x De donde X= 0.588.

b Kg 3 =0.588 →b=0.588∗1520.61 3 =894.45 K g /m bo m Donde: Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo”-Facultad de Ingeniería Civil Sistemas y Arquitectura. Hoyos Quiroz. Pág. 33

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b= PUV del agregado grueso suelto seco. b0= PUV del agregado grueso seco compactado. 9.

CÁLCULOS DE VOLUMENES ABSOLUTOS (Cemento, agua, aire). Cemento

—

=

363.64 3.15∗1000

=

200 1000

= 0.115 m3 Agua de mezcla

—

= 0.20 m3

—

Aire = 0.020 m3

—

Agregado Grueso

894.118 2.67∗1000

=

2.0 %

=

=0.335 m3 -----------V absolutos = 0.670 m3

10. CÁLCULO DEL PESO DEL AGREGADO FINO: 1-0.676 m 3=0.33 m 3 Peso del Agregado Fino=0.33 m3*(2.62*1000)=846.60

Kg m3

11. VALORES DE DISEÑO   

CEMENTO: 363.64 Kg/m 3 AGUA= 200 l / m 3 AIRE: 2.00%


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 

AGREGADO GRUESO: 894.45 Kg /m3 AGREGADO FINO: 846.26 Kg/ m 3

12. CORRECCIÓN POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS. Utilizando el contenido de humedad en el momento en que se realiza el ensayo, puesto que como sabemos tanto la absorción como el contenido de humedad son parámetros que cambian, y se tiene que corregir tomando en cuenta estos factores en el momento de realización de la práctica. AGREGADO FINO : 846.26*((2.65/100)+1)=887.51 Kg/ m 3 AGREGADO GRUESO: 894.45* ((1.21/100)+1)=905.31 Kg/ m 3 13. HUMEDAD SUPERFICIAL: (W- % Abs). AGREGADO FINO: 2.65-2.46 AGREGADO GRUESO: 1.21-1.13

= +0.19 = +0.08 --------------+ 0.27 APORTE DE AGUA A LA MEZCLA: (W- % Abs)*Peso Seco /100

AGREGADO FINO:

887.51∗0.19 lts =+1.68 3 100 m

AGREGADO GRUESO:

905.31∗0.08 lts =+0.724 3 100 m ------------------

APORTE DE AGUA:

+ 2.40 l/ m 3

14. AGUA EFECTIVA: 200 l/ m 3 -(2.40 l/ m 3 )=197.60 l/ m 3 15. PROPORCIONAMIENTO EN PESO DE DISEÑO: Cemento: A. Fino: A. Grueso: Agua

363.64 887.51 905.31 . . : : →1 :2.44 :2.49 363.64 363.64 363.64 197.60 23.10 8.56


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COMENTARIOS A LOS RESULTADOS. Durante los ensayos realizados a los agregados de la cantera Cruce Chanango, esta, no ha cumplido con los requerimientos mínimos establecidos por las Normas citadas, así tenemos que no cumplió: 

Para el agregado grueso, lo hemos definido como una grava mal graduada. Para el agregado fino, no cumple con los porcentajes retenidos en la malla N° 4 y la malla N°8. Las mismas normas citadas, mencionan que los agregados pueden ser usados a pesar de no cumplir con lo solicitado, pero siempre y cuando se demuestre mediante pruebas que el concreto es de buena calidad, y cumple con los requerimientos establecidos: A lo cual, se ha ensayado probetas con diferente relación agua cemento, obteniéndose los siguientes resultados (ver procedimiento en anexo N°…..):  RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C= 0.50.

 RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C= 0.55.

 RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C= 0.60.


Bach. Edgar


 EXPRESIÓN DE RESULTADOS. Luego de realizar el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados:


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ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS: Tomaremos la tabla de resistencia a la comprensión simple del concreto (cemento Tipo I), como referencia para poder obtener la relación agua cemento más óptimo para los agregados de la cantera en estudio.


Bach. Edgar


De la tabla anterior, sabemos que la resistencia a la comprensión de las probetas a los 07 días es de fć= 142.80 kg/cm2 adquiriendo una resistencia del 68%, analicemos primero suponiendo que solamente queremos adquirir el fć= 210 kg/cm2. Entonces de la tabla que se obtuvo de las muestras realizadas laboratorio, encontramos la fórmula que define la curva y estampamos para diferentes valores de la relación Agua-Cemento como sigue. y = 58.82x-1.96 RESISTENCIA A DIFERENTES RELACIÓN AGUA/CEMENTO.


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La relación agua-cemento, que buscamos será a la que corresponda f ć= 142.80 kg/cm2, por lo tanto interpolando tenemos que la relación agua cemento más óptima será de A/C= 0.6059, luego para los diseños se sugiere que la relación óptima de agua cemento será de A/C= 0.60.

CAPÍTULO VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. CONCLUSIONES: 

Mediante la clasificación de las rocas de la cantera, se determinó que en su mayoría son de naturaleza Magmáticas (Rocas Ígneas), las cuales por su procedencia tienen dureza; lo que demostró con el ensayo de Abrasión de los Ángeles, una textura granular y áspera, que es lo que


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caracteriza a las rocas ígneas, que ha dado a una buena adherencia entre la pasta de cemento y los agregados. Estas propiedades han sido determinantes para poder obtener un concreto con la resistencia que ha superado en más de 30% a la resistencia que se espera en concretos diseñados con otros agregados a los 07 días. 

Se determinó las propiedades físicas y mecánicas de los agregados de la cantera Cruce Chanango, obteniendo resultados que no se encuentran dentro de las especificaciones de las normas citadas, como por ejemplo la granulometría del agregado grueso, que se encontraba fuera de los lineamientos que establece ASTM C 136, y el agregado fino con cierto desfasamiento en su composición. Pero las mismas normas establecen que no se restringe su uso siempre y cuando se demuestre que si pueden ser usados para la fabricación de un concreto con las propiedades que cada diseñador requiera.



Luego de realizar los diseños de mezclas con las relaciones agua cemento ( a/c=0.50, a/c=0.55, a/c=0.60), y la ruptura de probetas, hemos notado que las propiedades físico mecánicas si han sido determinantes en la resistencia a la comprensión de concreto, puesto que hemos sobre pasado lo que se espera de resistencia de concretos fabricados con materiales de otras canteras. Es así que se generó una tabla que se podría usar

para la presente cantera, en el diseño de mezclas para

diferentes resistencias, para nuestro caso obtuvimos que la relación agua cemento mas óptima para la presente cantera es de A/C= 0.60, con un contenido de cemento en bolsas de 7.90 bls aproximadamente por metro cúbico de concreto.

RECOMENDACIONES: Con las conclusiones expuestas y en función a lo estudiado en el presente informe se recomienda: 

Un análisis de las características físicas y mecánicas de los agregados también forman parte del diseño de las mezclas de concreto, y que disminuyen el costo del mismo, por lo que se recomienda cada vez que


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se quiera diseñar un concreto se analice los agregados a usar, tanto como para reducir los costos o para determinar si su uso en el concreto es adecuado. 

En la ciudad de Jaén, lugar donde se consume este agregado se llega a usar una dosificación de concreto que hasta llega a 9.5 bls de cemento por metro cúbico de concreto, que eleva el costo de

las

construcciones y no se optimiza los recursos, esto principalmente de debería de tener en cuenta en las obras públicas donde es determinantes disminuir costos de producción y aumentar las metas de las obras.


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