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1CURSO: PAVIMENTOS UNIVERSIDAD RICARDO PALMAAlumno: Munayco Pineda Hernando Luis
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“AÑO DE LA PROMOCIÓN DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y COMPROMISO CLIMÁTICO”
UNIVERSIDAD RICARDO PALMA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
CURSO
: PAVIMENTOS
DOCENTE : M.Sc. Ing. NÉSTOR HUAMÁN
ALUMNO : Munayco Pineda Hernando Luis
CÓDIGO : 201110438
GRUPO : 01
SUBGRUPO : 02
2015 - I
CURSO: PAVIMENTOS UNIVERSIDAD RICARDO PALMAAlumno: Munayco Pineda Hernando Luis
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DEDICATORIA:
Agradecer hoy y siempre a mi familia por el esfuerzo realizado por ellos. El apoyo en mis
estudios, de ser así no hubiese sido posible. A mis padres y demás familiares ya que me
brindan el apoyo, la alegría y me dan la fortaleza necesaria para seguir adelante.
CURSO: PAVIMENTOS UNIVERSIDAD RICARDO PALMAAlumno: Munayco Pineda Hernando Luis
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ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
1 EXPLOTACIÓN Y EXPLORACIÓN DE CANTERAS
1.1 Canteras 6
1.1.1 Selección de canteras 6
1.1.2 Clasificación de canteras 7
1.2 Exploración de canteras 10
1.2.1 Identificación de posible zona 10
1.3 Explotación de canteras 15
1.3.1 Maquinarias 15
1.3.2 Como se explota una cantera 19
2 DEFINICIONES
2.1 Peso específico 21
2.2 Análisis granulométrico 21
2.3 Límites de consistencia 23
2.4 Permeabilidad 25
2.5 Capilaridad 26
2.6 Contenido de humedad 26
2.7 Óptimo contenido de humedad 27
2.8 Máxima densidad seca 27
3 ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR
3.1 Ensayo Proctor standard 28
3.2 Ensayo Proctor Modificado 28
4 CONCLUSIONES 33
5 BIBLIOGRAFÍA 34
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INTRODUCCIÓN
El estudio de la mecánica de suelos es muy importante para el diseño óptimo de
cualquier obra de ingeniería civil, así también la extracción de materiales pétreos para
la construcción, ya que de esta actividad depende el buen desarrollo de las obras de
infraestructura que impulsan el crecimiento de un país.
Podemos definir a una cantera, como el lugar geográfico de donde se extraen o
explotan agregados pétreos para la industria de la construcción o para toda obra civil,
utilizando diferentes procesos de extracción dependiendo del tipo y origen de los
materiales, donde se puede presentar desde extracción con dragas en lechos de ríos
hasta utilizar explosivos en laderas de montañas y cámaras de explotación.
Previamente a su explotación hay que realizar sondeos, pozos, análisis para
cerciorarse de las propiedades y disposiciones de los yacimientos y bancos para su
mejor extracción.
Los ensayos de laboratorio de mecánica de suelos; ensayo de compactación, ensayo de
contenido de humedad, ensayo granulométrico, ensayo de limites se consistencia, son
muy importantes para determinar las características y propiedades del suelo de
fundación.
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1.- EXPLOTACIÓN Y EXPLORACIÓN DE CANTERAS
1.1 CANTERA
Se define como el lugar geográfico de donde se extraen o explotan agregados pétreos
para la industria de la construcción o para toda obra civil, utilizando diferentes
procesos de extracción dependiendo del tipo y origen de los materiales, donde se
puede presentar desde extracción con dragas en lechos de ríos hasta utilizar explosivos
en laderas de montañas y cámaras de explotación. Previamente a su explotación hay
que realizar sondeos, pozos, análisis para cerciorarse de las propiedades y
disposiciones de los yacimientos y bancos para su mejor extracción.
Toda cantera tiene una vida útil, y una vez agotada, el abandono de la actividad suele
originar serios problemas de carácter ambiental principalmente con la destrucción del
paisaje.
1.1.1 SELECCIÓN DE CANTERAS
Ubicación: del empleo de fotografías
aérea, de métodos geofísicos, llamados
también de explosión indirecta, como
gravímetro, sísmico, magnético,
eléctrico, radioactivo obtenemos la
descripción petrográfica, morfológica,
grado de meteorización, etc. del material.
Exploración: Se recurre a planos de
estratigrafía, las diaclasas y los planos de
fractura.
Muestreo: Recolección del agregado de acuerdo a como se encuentra en la cantera.
La muestra a recolectar 100 – 120 kg.
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Análisis de perfiles estratigráficos: Se evalúa la potencia bruta (volumen), evaluar
potencia útil (volumen utilizable) y nivel freático.
1.1.2 CLASIFICACIÓN DE CANTERAS
CANTERAS A CIELO ABIERTO
Método más usado en nuestro tiempos, comienza con la limpieza de la zona
donde se realizarán los trabajos es decir se eliminaran materias que son
distintas al material a extraer de la cantera.
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CANTERAS SUBTERRANEAS
El sistema de explotación que se llevó a cabo en la cantera fue el método de
sostenimiento natural con el uso de enormes pilares desbastados como sostén
del elemento horizontal y la explotación en caja de las fossae o galerías de la
cantera, para evitar derrumbes.
A estas canteras subterráneas se les conoce como del tipo fossae:
explotaciones en galerías con grandes salas para un mayor beneficio de la masa
rocosa. La recolección de datos y su adecuado estudio determinarán los
parámetros requeridos para definir los métodos de explotación; estos conceptos
deben incluir, entre otros:
Clasificación del suelo, roca o macizo rocoso.
Selección de la forma de la excavación (herradura, circular).
Análisis de estabilidad.
Selección de sistemas de sostenimiento.
Predicción del comportamiento del agua subterránea.
Requerimientos de recubrimientos.
Localización y configuración de portales.
Localización y adaptación del terreno para una planta de procesamiento
interna.
Definición y selección de equipos.
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CANTERAS ALUVIALES
Las de formación de aluvión,
llamadas también canteras
fluviales, en las cuales los ríos
como agentes naturales de
erosión, transportan durante
grandes recorridos las rocas
aprovechando su energía
cinética para depositarlas en
zonas de menor potencialidad formando grandes depósitos de estos materiales
entre los cuales se encuentran desde cantos rodados y gravas hasta arena, limos
y arcillas; la dinámica propia de las corrientes de agua permite que
aparentemente estas canteras tengan ciclos de autoabastecimiento, lo cual
implica una explotación económica, pero de gran afectación a los cuerpos de
agua y a su dinámica natural. Dentro del entorno ambiental una cantera de
aluvión tiene mayor aceptación en terrazas alejadas del área de influencia del
cauce que directamente sobre él.
En las canteras de río, los materiales granulares que se encuentran son muy
competentes en obras civiles, debido a que el continuo paso y transporte del
agua desgasta los materiales quedando al final aquellos que tiene mayor dureza
y además con características geométricas típicas como sus aristas redondeadas.
Estos materiales son extraídos con palas mecánicas y cargadores de las riberas
y cauces de los ríos.
CANTERAS DE ROCA
Otro tipo de canteras son las denominadas de roca, más conocidas como
canteras de peña, las cuales tienen su origen en la formación geológica de una
zona determinada, donde pueden ser sedimentarias, ígneas o metamórficas;
estas canteras por su condición estática, no presentan esa característica de
autoabastecimiento lo cual las hace fuentes limitadas de materiales.
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Las canteras de peña, están ubicadas
en formaciones rocosas, montañas,
con materiales de menor dureza,
generalmente, que los materiales de
ríos debido a que no sufren ningún
proceso de clasificación; estas
canteras se explotan haciendo cortes
o excavaciones en los depósitos.
1.2 EXPLORACIÓN DE CANTERAS
La exploración de canteras estará orientada a ubicar la calidad, distancias y volumen
de los tipos de materiales necesarios como: suelos impermeables, suelos poco
permeables para zonas de recarga, arenas para filtros, suelos granulares para
transiciones y enrocamiento para protección. El consultor deberá ubicar y definir las
canteras más convenientes por cada tipo de material.
Se ejecutarán calicatas en las canteras
por cada tipo de material, como de
material impermeable y calicatas de
comprobación de las canteras existentes.
Además se ejecutará trincheras o
calicatas en las canteras de piedra para
examinar su calidad y tomar muestras
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para ensayos.
1.2.1 IDENTIFICAR POSIBLE ZONA
Documentación sobre posibles zonas.
Estudios geológicos.
Antiguas labores mineras.
Proximidad de otras canteras.
Zanjas y calicatas.
Sondeos con y sin recuperación de testigo.
En resumen consiste en la identificación de las posibles canteras a utilizarse para la
producción de agregados; una vez identificadas las canteras se procede a realizar las
exploraciones hasta una profundidad de 3.00 m describiendo el material encontrado en
cada una de ellas, las cuales se muestran en los registros de perforación.
Las muestras se deben de obtener como lo dicen las normas de la NTP y ASTM, y de
igual manera realizar las pruebas requeridas. Se tiene los siguientes datos:
NORMA TÉCNICA PERUANA 2001 NTP 400.010: AGREGADOS.
Extracción y preparación de las muestras.
I. Objetivo
La presente Norma Técnica Peruana establece los procedimientos
del muestreo del agregado grueso, fino y global, para los
propósitos siguientes:
Investigación preliminar de la fuente potencial de abastecimiento
Control en la fuente de abastecimiento.
Control de las operaciones en el sitio de su utilización.
Aceptación o rechazo de los materiales
II. Referencias normativas
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NORMAS TÉCNICAS PERUANAS
NTP 339.047:1979 HORMIGÓN (CONCRETO). Definiciones y
terminología relativas al hormigón
NTP 400.011:1976 AGREGADOS. Definiciones y clasificación de
agregados para uso en morteros y concretos
NTP 400.037:2000 AGREGADOS. Requisitos
NORMAS TÉCNICAS DE ASOCIACIÓN
ASTM C 702:1998 Standard Practices for Reducing Field Samples
of Aggregates to Testing Size.
ASTM D 2234:1999 Standard Practice for Test Method for
Collection of a Gross Sample of Coal.
ASTM D-3665:1999 Standard Practice for Random Sampling of
Construction Materials.
ASTM E 105-58:1996 Standard Practice for Probability Sampling
of Materials.
ASTM E 122:1999 Standard Practice for Choice of Sample Size to
Estimate the Average Quality of a Lot of Process.
ASTM E 141-91:1997 Standard Practice for Acceptance of
Evidence Based on the Results of Probability Sampling
III. Muestras confiables
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 tal que requiera reducción posterior para los propósitos
del ensayo.
Inspección: El material será inspeccionado para determinar variaciones
perceptibles. El vendedor proveerá el equipo conveniente y necesario para la
inspección y el muestreo.
IV. Procedimiento
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Muestreo de carreteras (bases y
sub-bases): Seleccionar las
muestras al azar, tal como se
indica en la práctica normalizada
ASTM D 3665. Obtener por lo
menos tres incrementos iguales,
seleccionados al azar de la unidad
que está siendo muestreada y
combinarlos para formar una
muestra de campo, con una masa igual o mayor que la mínima recomendada en
el apartado 4.4.2. Tomar todos los incrementos de la profundidad total del
vagón, teniendo cuidado de excluir el material subyacente, marcar claramente
las áreas específicas de las que se tomó las muestras: un separador metálico
para delimitar el área podrá asegurar incrementos de masa iguales.
Número y masa de las muestras de campo: El número de las muestras de
campo (obtenidas por uno de los métodos descritos en el apartado requeridas
depende del estado y variación de
la propiedad a medirse. Designar
cada unidad de la que se obtuvo
la muestra de campo, previa al
muestreo. El número de muestras
de la producción deberá ser
suficiente como para otorgar la
confianza deseada en los
resultados de los ensayos.
Para agregado procesado, el
tamaño máximo nominal es la menor malla donde se produce el primer
retenido. Para agregado global (por ejemplo base o sub-base) la masa mínima
requerida será las muestras. Las masas de las muestras de campo citadas son
tentativas. Las masas deberán ser previstas para el tipo y cantidad de ensayos a
los cuales el material va a estar la mínima del agregado grueso más 10 kg.
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Sujeto y obtener material suficiente para ejecutar los mismos. La norma de
aceptación y ensayos de control están cubiertas por las NTP, donde se
especifica la porción de la muestra de campo requerida para cada ensayo.
V. Envío de las muestras
Transportar los agregados en bolsas u otros contenedores construidos como
para prevenir pérdidas o contaminación de alguna parte de la muestra; o daños
al contenido por el manipuleo durante el transporte. La identificación
individual de los contenedores de embarque para muestras de agregado estará
anexa o incluida tanto en el reporte de campo, en el parte de laboratorio y en el
reporte de ensayo.
De ellas se extraen muestras representativas para realizar los ensayos
respectivos verificando su calidad.
Con las muestras obtenidas de las perforaciones, se le realizaron los siguientes
ensayos de laboratorio:
Análisis Granulométrico por tamizado.
Contenido de Humedad
Límite Líquido y Límite Plástico.
Equivalente de Arena
Partículas chatas y alargadas.
Caras fracturadas.
Durabilidad con Sulfato de Sodio.
Ensayo Riedel Weber.
Adherencia del Agregado Grueso.
Sales solubles.
Abrasión.
Proctor.
C.B.R.
Los resultados de los ensayos efectuados tuvieron un carácter de verificación,
debido a que estas canteras han sido utilizadas anteriormente para la
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producción de agregados para mezcla asfáltica, base granular, tratamiento
superficial, relleno y concreto de cemento Portland; obteniéndose buenos
resultados durante la ejecución de la obra.
1.3 EXPLOTACIÓN DE CANTERAS
Dentro de las actividades propias de la extracción de materia prima de una cantera,
hay que considerar que esta se realiza por medio de métodos mecánicos, con la ayuda
de cierto tipo de maquinaria diseñada para este fin.
Actualmente se cuenta con una diversidad de equipo de última tecnología, encargado
de realizar este tipo de labores, de las cuales describiremos a continuación y
brevemente algunas funciones de las mismas:
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1.3.1 MAQUINARIAS
Excavadora
Se cuenta con excavadoras de 20 - 22 toneladas con capacidades de cucharon de 1
mt3. Esta es una de las maquinas más versátiles que hay en el mercado, ya que con la
misma podemos realizar diversas actividades, como ser: Carga de material, Arranque
de material en banco y la utilización en un aspecto más especializado que es en el
acople de un martillo hidráulico para quebrar piedras de gran tamaño.
Es una máquina de alta eficiencia, la cual tiene como objetivo primordial el cargar
material suelto de la cantera o del centro de acopio a cada uno de los vehículos
destinados para trasladar este material.
Cargadora sobre Ruedas
Su objetivo es muy parecido al de
la excavadora, solo que esta se
encuentra enmarcada a realizar
labores de carga de material a los
vehículos y alimentación de
tolvas. En algunas oportunidades y
según sea el tipo de actividad a
desempeñar esta es utilizada para
colocar en un patio de acopio las
piedras sobre tamaño que resultan de las voladuras primarias realizadas en la cantera.
Las capacidades del cucharon de esta cargadora es de 1.8 - 1.9 mt3
Tractor sobre Orugas
Esta máquina se puede considerar
como la herramienta principal de
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la operación de una cantera, ya que es la maquina encargada de arrancar por medio de
un desgarrador todo el material de la cantera, que luego con la ayuda de las otras
máquinas mencionadas anteriormente, será cargado y trasladado a los centros.
Luego de desgarrado el material se procede a acumularlo en un punto específico de la
cantera con el fin de apilarlo y compactarlo de manera que no se humedezca cuando
caen lluvias en la zona. Dependiendo del Plan de Explotación que se esté
desarrollando, esta máquina va definiendo los frentes de trabajo, con el objetivo de
dejar taludes estables y sin ningún riesgo de derrumbe.
Martillo Hidráulico
Esta es una herramienta que se
puede acoplar a una cargadora o en
su defecto a una excavadora, la cual
se utiliza primordialmente para
quebrar piedras cuyas dimensiones
no son las adecuadas para ser
alimentadas a una trituradora.
Con este martillo y mediante una
serie de golpes transmitidos a través de una punta se logra quebrar la piedra y
reducirla al tamaño que se desea o solicita.
Trailetas
Son las unidades encargadas de trasladar el material suelto de la cantera a los centros
de acopio de los diferentes clientes, cuyas capacidades están dentro de los rangos de
18 - 22 mt3, con pesos que oscilan y dependiendo de la densidad del material entre las
14 - 30 toneladas.
Estas unidades cuentan con pailas de grandes dimensiones las cuales son accionadas
por medio de una bomba hidráulica, que acciona un pistón de levante, que ayuda a
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descargar el material donde nuestro cliente lo especifique. Se tiene el cuidado que la
zona en la cual se descargara deberá de estar firme y nivelado, evitando con esto
volcaduras del vehículo.
Perforadora Neumática (Dril)
Se utiliza exclusivamente en la perforación de agujeros en un área destinada a ser
volada con la ayuda de explosivos. La ubicación de estos agujeros sigue el patrón
estipulado por el diseño de la voladura, lo cual determina también la profundidad a la
cual deben llegar los mismos.
Este tipo de máquinas pueden perforar diámetros de 2 1/2" hasta las 5", los cuales
después de realizados son cargados con explosivos, que por medio de un iniciador de
alta potencia son activados, generando energías que dan como resultado que el
material se pulverice.
Camión Mielero
Esta es la unidad es la encargada de realizar todos los abastecimientos de combustible
y lubricantes que necesitan las máquinas para su correcto funcionamiento.
Periódicamente y como parte de sus actividades está el brindar mantenimientos
preventivos a cada uno de los equipos.
Plantas Móviles de Trituración
Plantas Móviles de Trituración ofrece
las nuevas oportunidades de negocio
para los contratistas, los operadores de
cantera, el reciclado y la minería etc. Se
ofrece un perfecto plan de proyecto sin
contaminar el medio ambiente con alta
eficiencia y bajo costo.
Camiones Dumper
Se denomina Camión Dúmper al vehículo
autopropulsado sobre grandes ruedas, con caja abierta y muy resistente. Se utiliza para
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transporte de grandes volúmenes de acarreo de tierra o roca. A diferencia del Camión
Volquete, el bastidor, motor y caja de carga se diseñan conjuntamente y forman una
unidad completa e indivisible. Transporta en torno a 180 Tm. Supera importantes
pendientes y la carga se realiza por medios externos.
1.3.2 ¿CÓMO SE EXPLOTA UNA CANTERA?
Aprovechando de la pendiente, el depósito de material pétreo, se divide en capas
horizontales, con la finalidad de explotar varias capas (Bancos) simultáneamente. De
esta manera, la cantera va adquiriendo la forma escalonada.
FORMA DE EXPLOTACIÓN ESCALONADA.
Elementos de una Cantera
a) Altura de la cantera (H): Es la distancia vertical comprendida entre la
superficie de cobertura y el fondo de la misma.
b) Angulo de Extinción de la Cantera (β): Angulo formado por la línea de
borde de extinción respecto al plano horizontal. Toma en cuenta la
profundidad máxima de la cantera.
c) Borde Explotado (α1): Angulo de pendiente del terreno que queda
después del arranque del material. Debe mantener la armonía con la
naturaleza.
Elementos de un Banco
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a) Plataforma de trabajo (1-2): Se denomina así a la superficie horizontal
limitada por la altura del banco.
b) Talud del Banco (3): Se denomina así a la superficie inclinada del banco
delimitada por un lado con el espacio explotado y por el otro por la
planta superior e inferior.
c) Angulo de talud del Banco (α): Es el ángulo que forma el talud del banco
con el plano horizontal.
d) Altura del Banco (h): Es la distancia vertical comprendida entre la
plataforma superior e inferior.
Dirección de Avance del Frente de Trabajo
Franja de explotación: Se denomina a “La parte del banco a cuyo ancho,
se explota sin cambiar de posición el transporte”.
Borde de Transporte: Sirve para z disponer en ellos vías de transporte,
sus dimensiones varían en dependencia del tipo de transporte rodante y el
número de vías.
Borde de Seguridad: Cumple con la misión de prevenir accidentes,
deteniéndose en ellas los trozos de roca que se desprenden del talud del
banco. El ancho de esta explanada nunca es inferior a 1/3 de la distancia
vertical entre ellas.
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2.- DEFINICIONES
2.1 PESO ESPECÍFICO
Definición: El peso específico relativo de las
partículas sólidas de un suelo, G, es definido
como la relación entre el peso en el aire de un
volumen dado de partículas sólidas y el peso en
el aire de un volumen igual de agua destilada a
4° C y sometida a una atmósfera de presión.
Significado y uso:
El peso específico relativo de solidos es empleado en casi todas las
ecuaciones que relacionan las fases sólida, líquida y gaseosa presentes
en un volumen dado de material.
El término “partículas sólidas” utilizado en la ingeniería Geotécnica se
refiere a las partículas minerales que no son solubles en agua.
2.2 ANALISIS GRANOLUMETRICO
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Definición: El análisis granulométrico
comprende la determinación cuantitativa del
tamaño de las partículas en los suelos. La
distribución de tamaños de partículas mayores
que 0.74 mm (74µm) (fracción retenida en la
malla N°200) es determinada por tamizado,
mientras que la distribución de tamaños de
partículas menores que 74 µm es determinada
mediante un proceso de sedimentación utilizando
un hidrómetro.
Significado y uso:
El análisis granulométrico consiste en separar y clasificar por tamaños las
partículas que conforman un suelo, para poder determinar las proporciones
relativas de los diferentes tamaños de partículas o granos. Es fundamental
para clasificar los suelos.
El análisis granulométrico por tamizado se realiza haciendo pasar una
muestra de suelo a través de una serie de mallas o tamices y pesando la
cantidad de material que queda retenida en cada tamiz.
La información obtenida del ensayo se presenta en forma de curva
semilogarítmica (curva granulométrica) donde las aberturas de las mallas
son las abscisas en escala logarítmica y el “porcentaje acumulado que
pasa” son las ordenadas en escala aritmética.
A partir de la curva granulométrica se puede determinar si el suelo
ensayado es un suelo bien graduado o si por el contrario se trata de un
suelo uniforme o pobremente graduado.
Errores posibles.
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Estado defectuoso de las mallas. Es frecuente que las mallas presenten
deformaciones y roturas que las hace inadecuadas para la prueba, por lo
que deben revisarse antes de ser usadas.
Sobrecarga de las mallas. Éste es el error más común y serio en el análisis
por mallas; es la causa de que el material parezca más grueso de lo que
realmente es. Las muestras grandes deben cribarse en varias porciones.
Tiempo insuficiente de agitado de las mallas. Los materiales angulares
requieren de un tiempo de agitado largo que debe determinarse
experimentalmente.
Pérdida de agua de lavado con finos, por manipulación descuidada.
Arrastre de arena gruesa por el agua de lavado durante el proceso de
decantación sucesiva. Puede ser conveniente cribar el residuo de la prueba
del hidrómetro si se sospecha que esto ha ocurrido
Recomendaciones
Las muestras deben de estar completamente seca para su respectiva
granulometría
Las balanzas deben de estar bien calibradas al inicia la practica
El tamizado debe de realizarse por un lapso de 10min en forma individual
con movimientos circulares acenso ríales
No debe de exceder la muestra a cada tamiz por el método manual debido
a que daña el tamiz (sobre carga de la malla)
No se debe golpear los tamices con la mesa, se golpeara en forma suave
sobre un superficie blandas como periódicos
Las bandejas antes y después de la práctica han de estar limpias como
también los tamices (limpiar con la brochas)
2.3 LIMITES DE CONSISTENCIA
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Definición: Los estados de consistencia son
fases generales por las que pasa el suelo al
irse secando y no existen criterios estrictos
para distinguir fronteras. El establecimiento
de éstas ha de hacerse en forma puramente
convencional, Atterberg estableció las
primeras convenciones para ello, y les dio el
nombre de límites de consistencia. Los
límites de consistencia propuestos por
Atterberg son los siguientes:
Límite líquido (LL): Es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se
comporta plásticamente. Es el límite entre el estado plástico y líquido.
Limite plástico (LP): Es el contenido de humedad por debajo del cual se puede
considerar al suelo como un material no plástico. Es el límite entre los estados
semi-sólido y plástico.
Límite de retracción o contracción: Cuando el suelo pasa de un estado
semisólido a un estado sólido y deja de contraerse al perder humedad.
Relacionados con estos límites, se definen los siguientes índices:
Errores posibles:
Límite líquido.
Dispositivo para determinar el límite mal construido ó mal ajustado
(Copa de Casagrande). Punto de percusión gastado. Restitución
dinámica de la base insuficiente.
Ranurador con punta gastada, lo que ocasiona que la ranura formada
en el suelo tenga más de dos milímetros de ancho en el fondo.
Corte incorrecto de la ranura. En suelos arenosos ocurre que el
material se desliza sobre la superficie de la copa al labrar la ranura. En
este caso, se subestima el límite líquido.
Pérdidas de agua durante la prueba. Para ciertos suelos, los resultados
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obtenidos son muy variables, a menos que se realice la prueba en un
cuarto húmedo.
Límite plástico.
Rodado del cilindro con los dedos. Los dedos rompen el cilindro antes
de que el material llegue al límite plástico.
Diámetro final del cilindro incorrecto.
Detener la operación de rodado antes de tiempo. Si existe alguna duda
en cuanto a saber siya se ha llegado al límite plástico, es mejor volver
a rodar una vez más el cilindro que detener el proceso antes de lo
debido.
Límite de contracción.
Cápsula (ó anillo), no lubricada. Si el suelo se adhiere al recipiente,
la pastilla puede agrietarse durante el secado.
Pastilla sometida a secado demasiado intenso. La pastilla debe
secarse primero en el cuarto húmedo y después al aire en el
laboratorio, hasta observar un marcado cambio de color. Sólo
entonces puede meterse al horno.
Burbujas de aire entrampadas en el material.
Burbujas de aire entrampadas abajo de la pastilla del suelo o del
dispositivo para hundir la muestra en el mercurio.
2.4 PERMEABILIDAD
Definición: la permeabilidad es la capacidad que tiene un material de permitirle a
un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un
material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de
fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.
La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores
básicos:
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la porosidad del material;
la densidad del fluido considerado,
afectada por su temperatura;
la presión a que está sometido el fluido.
Para ser permeable, un material debe ser
poroso, es decir, debe contener espacios
vacíos o poros que le permitan absorber
fluido. A su vez, tales espacios deben
estar interconectados para que el fluido
disponga de caminos para pasar a través
del material.
2.5 CAPILARIDAD
Definición: La capilaridad es un proceso de los fluidos que depende de
su tensión superficial la cual, a su vez, depende de la cohesión del líquido y que le
confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.
Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza
intermolecular o cohesión intermolecular entre sus moléculas es menor que
la adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja.
El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el
peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y esta propiedad es la
que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para
vencer la gravedad.
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2.6 CONTENIDO DE HUMEDAD
Definición: es la determinación de peso del agua contenida en los poros de una
muestra de suelo, mediante secado de ésta en un horno a una temperatura
constante de 110° C, hasta alcanzar el peso constante. El peso del agua evaporada
se considera como el peso del agua contenida en la muestra, y el peso del suelo
seco se considera como el peso de las partículas sólidas.
Significado y uso:
En muchos tipos de suelos, el contenido de humedad es una de las
propiedades índices más empleadas en la determinación del
comportamiento del suelo.
El contenido de humedad es usado en casi todas las ecuaciones que
expresan las relaciones entre las fases de aire, agua y sólidos presentes
en un volumen dado de un suelo. En los suelos cohesivos, su
consistencia depende del contenido de humedad que posean.
2.7 ÓPTIMO CONTENIDO DE HUMEDAD
Definición: cada suelo tiene un contenido de humedad con el cual alcanza su
densidad máxima bajo un esfuerzo de compactación dado. Este contenido de
humedad es el óptimo contenido de humedad (OCH).
Esta propiedad, que establece por primera vez R. PROCTOR en una serie de
artículos publicados en 1933, es la base de los procesos modernos de compactación
que se utilizan en la construcción de terraplenes, bases, presas de tierra, diques y
estructuras similares.
2.8 MÁXIMA DENSIDAD SECA Y ÓPTIMO CONTENIDO DE HUMEDAD
De la curva de compactación se obtiene la máxima densidad seca (M.D.S) y el
óptimo contenido de humedad (O.C.H). La máxima densidad seca es igual a la
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máxima ordenada de la curva y el óptimo contenido de Humedad es igual a la
abscisa del punto de ordenada máxima.
Curva de compactación
3.
ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR
La compactación de suelos es el proceso artificial por el cual las partículas de suelo
son obligadas a estar más en contacto las unas con las otras, mediante una
reducción del índice de vacíos, empleando medios mecánicos, lo cual se traduce en
un mejoramiento de sus propiedades ingenieriles.
La importancia de la compactación
de suelos estriba en el aumento de la
resistencia y disminución de la
capacidad de deformación que se
obtiene al someter el suelo a técnicas
convenientes, que aumentan el peso
específico seco, disminuyendo sus
vacíos. Por lo general, las técnicas de
compactación se aplican a rellenos
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artificiales tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos
y ferrocarriles, bordes de defensas, muelles, pavimentos, etc.
Los métodos empleados para la compactación de suelos dependen del tipo de
materiales con que se trabaje en cada caso; en los materiales puramente
friccionantes como la arena, los métodos vibratorios son los más eficientes, en
tanto que en suelos plásticos el procedimiento de carga estática resulta el más
ventajoso. En la práctica, estas características se reflejan en el equipo disponible
para el trabajo, tales como: plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos o
patas de cabra.
3.1.- ENSAYO PROCTOR STANDARD
Es aplicable sólo a aquellos suelos que tienen un
30% o menos (en peso) de partículas retenidas en
la malla de ¾” (19 mm).
La compactación del suelo se realiza en tres capas,
empleando un martillo de 5.5 lbs. (2.49kg), que
cae a una altura de 12” (305 mm), siendo la
energía de compactación aplicada de 12400 lb-
pie/pie3 (61 ton-m/m3).
Método A
- Es aplicable al material que pasa la malla #4.
- Se puede emplear si más del 20% o menos (en
peso) del material es retenido en la malla #4
- Se utiliza molde de #4 (101.6mm) de diámetro.
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- La compactación se realiza con 25 golpes por capa.
Método B
- Es aplicable al material que pasa la malla de 3/8”
(9.5mm). Debe emplearse si más del 20% en peso
del material es retenido en la malla #4 y 20% ó
menos es retenido en la malla de 3/8”.
- Se utiliza el molde de 4” de diámetro.
- se realiza con 25 golpes por capa.
Método C
- Es aplicable al material que pasa la malla de ¾”
(19.1 mm), Debe emplearse si más del 20% en peso del material es retenido en
la malla de 3/8” y menos del 30% es retenido en la malla de ¾”.
- Se emplea el molde de 6” (152.4 mm) de diámetro, La compactación se realiza
con 56 golpes por capa.
3.2.- ENSAYO PROCTOR MÓDIFICADO
Es aplicable sólo a aquello suelos que tienen
30% o menos (en peso) de partículas retenidas
en la malla de ¾” (19 mm).
La compactación del suelo se realiza en tres
capas, empleando un martillo de 10 lbs. (4.54
kg), que cae desde una altura de 18” (457 mm),
siendo la energía de compactación aplicada de
56000 lb-pie/pie3 (275 ton-m/m3).
Existen tres métodos diferentes para realizar el ensayo:
Método A
- Es aplicable al material que pasa la malla #4.
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- Se puede emplear si 20% o menos (en peso) del material es retenido en la malla
#4.
- Se utiliza el molde de 4” (101.6 mm) de diámetro.
- La compactación se realiza con 25 golpes por capa.
Método B
- Es aplicable al material que pasa la malla de
3/8” (9.5mm).
- Debe emplearse si más del 20% en peso del
material es retenido en la malla #4 y 20% ó
menos es retenido en la malla de 3/8”
- Se utiliza el molde de 4” (101.6 mm) de
diámetro.
- La compactación se realiza con 25 golpes por capa.
Método C
Es aplicable al material que pasa la malla de ¾” (19.1 mm).
Debe emplearse si más del 20% en peso del material es retenido en la malla
de 3/8” y menos del 30% es retenido en la malla de ¾”
Se emplea el molde de 6” (152.4 mm).
La compactación se realiza con 56 golpes por capa.
SIGNIFICADO Y USO
El suelo colocado como material de relleno en terraplenes, bases de carreteras,
etc. Se compacta para alcanzar un estado más denso, para mejorar sus
propiedades. Eventualmente los suelos de las cimentaciones pueden ser
compactados para mejorar sus propiedades, entonces depende mucho de su O.C.H
para así tener una densidad máxima.
Con la compactación de los suelos se logra:
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Un incremento de la resistencia al corte, la cual es función de la densidad.
Un incremento del potencial de expansión.
Un aumento de la densidad.
Una disminución de la contracción
Una disminución de la permeabilidad.
Una disminución de la comprensibilidad.
De este listado se ve claramente que el problema de especificar la compactación
es algo más que el requerimiento simple de aumentar la densidad del suelo,
también es importante considerar los cambios colaterales, por lo que es muy
importante especificar el tipo de suelo al cual se aplican los criterios de
compactación en un proyecto determinado, con el fin de eliminar, por ejemplo,
problemas de cambio de volumen.
Los ensayos de compactación del laboratorio proporcionan las bases para
determinar el porcentaje de compactación y contenido de humedad necesario para
lograr las propiedades ingenieriles requeridas y para controlar la construcción a
fin de asegurar que se están alcanzando las especificaciones del proyecto.
Influencia de la energía de compactación
Curva de compactación
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4. CONCLUSIONES
Son sumamente importantes los estudios de Geotecnia tanto en los laboratorios
como en el campo (insitu).
El material extraído de las canteras para el mejoramiento de la Subrasante,
base y sub-base del pavimento, debe ser cuidadosamente analizado y revisado,
debido a la importancia que tiene ésta para los esfuerzos compresionales que
se trasmiten en el pavimento.
De la explicación de los ensayos podemos tener un buen resultado siempre y
cuando se realice de manera correcta el procedimiento y así se evitara errores
en los cálculos.
Tener en cuenta el impacto ambiental al momento de explotar una zona, ya que
ocasiona alteraciones del suelo y modificación de sus propiedades.
De los ensayos de compactación podemos obtener la curva de compactación,
la cual nos permitirá determinar La máxima densidad seca y el óptimo
contenido de Humedad.
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5. BIBLIOGRAFÍA
1. Carla Insua Sharps (2009a). Guía de ensayo: Ensayo Proctor Modificado,
Ensayo Proctor Stantard. Lima: Laboratorio de Mecánica de Suelos,
Universidad Ricardo Palma (inédito).
2. Carla Insua Sharps (2009b). Guía de ensayo: Límite líquido, Límte plástico,
Limite de contracción. Lima: Laboratorio de Mecánica de Suelos, Universidad
Ricardo Palma (inédito).
3. Carla Insua Sharps (2009c). Guía de ensayo: Análisis granulométrico por
tamizado. Lima: Laboratorio de Mecánica de Suelos, Universidad Ricardo
Palma (inédito).
4. Braja, M. Das (2010). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. México:
Thomson editores.
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5. Wikipedia, explotación de canteras. Recuperado de
http://es.wikipedia.org/wiki/Cantera
6. Exploración y explotación de canteras, del Ing. Americo Montañez Tupayachi
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