PRACTICAS PARA MECANICA DE ROCAS

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANNLABORATORIO DE MECANICA DE ROCAS – CONCRETO

Curso: Mecánica de Rocas

PRACTICA No1

DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD Y DENSIDAD

Referencias

ASTM D2216-71 (Normas ASTM parte 19)

OBJETIVOEsta práctica tiene como propósito:

1.- Enseñar al estudiante métodos para la obtención de la humedad natural y densidad de los materiales.2.- Capacitar al estudiante en el manejo y cuidado de los equipos utilizados

EQUIPOS- Balanza Mecánica y electrónica- Vernier- Probetas- Cápsulas normalizadas- Horno electrico- Cocina eléctrica- Matraz- Otros

EXPOSICIÓN GENERAL

a) Determinación de la HumedadLa determinación de contenido de humedad es un ensayo rutinario de laboratorio para determinar la cantidad de agua presente en una muestra de roca en términos de su peso en seco se define como:

b) Determinación de la Densidad

La determinación de la densidad esta representada por:

b.1) Determinación de la densidad a partir de una muestra de figura geométrica definidab.2) Determinación de la densidad a partir de una muestra de figura irregular o granularb.3) Determinación de la densidad a partir de una muestra de figura triturada

PROCEDIMIENTOVer Manual de práctica de laboratorio

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Donde:-WW es la diferencia entre peso húmedo – peso seco -WS es el peso seco del material



TABULACION DE DATOS

1. Determinación de la Humedad

No Características Muestra 1 Muestra 2 Muestra 31 Peso recipiente 2 Peso recipiente +muestra húmeda 3 Peso recipiente +muestra seca 4 Peso muestra húmeda (2-1)5 Peso muestra seca (3-1)9 Humedad %7 Humedad Promedio de la Roca %

2. Determinación de la Densidad

2.1) Figura Regular

No Características Muestra 1 Muestra 2 Muestra31 Peso de la muestra seca en gramos2 Volumen de la muestra en cm3 3 Densidad ( ) gr/cm3 ( 1 / 2 )4 Densidad Promedio de Roca ( gr/cm3)

2.2) Figura Irregular

No Características Muestra 1 Muestra 2 Muestra31 Peso de la muestra seca en gramos 2 Volumen agua desplazado cm3

3 Densidad () gr/cm3 ( 1 / 2 )4 Densidad Promedio de Roca ( gr/cm3)

CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS

BIBLIOGRAFIA

PRACTICA No2

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DETERMINACION DE VOLUMEN DE POROS, POROSIDAD Y ABSORCIÓN

Referencias

Manual de ensayos de mecánica de rocas

OBJETIVOEsta práctica tiene como propósito:

1.- Enseñar al estudiante el método para la obtención de la porosidad de una muestra rocosa.2.- Capacitar al estudiante en el manejo y cuidado de los equipos utilizados

EQUIPOS- Balanza Mecánica y/o electrónica- Horno eléctrico- Vernier- Secador de muestras - Otros

EXPOSICIÓN GENERAL

a) Determinación del Volumen de Poros y Porosidad de una Muestra RocosaLa porosidad es un conjunto de superficies huecas o poros de la fase coherente fundamentalmente del tipo volcánico ya que estas rocas tienen la más alta porosidad.Esta porosidad se divide en:.

a.1) Súper capilares, cuando los poros tiene un diámetro mayor a 0,1 mma.2) Capilares, cuando los poros tienen un diámetro entre 0,1 y 0,002mm

FORMULAS

Volumen de Poros

Porosidad

b) Porcentaje de Absorción Es la cantidad de agua que los poros de la roca pueden absorber expresado en porcentaje.

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Donde:

Msat, es el peso de la muestra saturada MS, es el peso de la muestra seca

, es la densidad del agua

Donde:

, volumen de poros, volumen de la muestra

Donde:

Msat, es el peso de la muestra saturada Ms, es el peso de la muestra seca



PROCEDIMIENTO

Se tornean 3 probetas representativas del material en forma de cilindros rectos. El tamaño mínimo de cada probeta debe ser tal que éste pese por lo menos 50 g.

El volumen V del cilindro se calcula promediando varias medidas realizadas con el vernier. La muestra se satura mediante inmersión de agua en vació de menos 800 Pa durante una hora

agitando periódicamente para quitar el aire atrapado. A continuación se seca la superficie de la probeta, utilizando un trapo húmedo. En este momento se

determina el peso de la muestra saturada MSAT. Después se seca la probeta a 105C y se refrigera durante 30minutos en un secador, determinando el

peso de la muestra seca, MS. Si la roca es friable, habrá que utilizar fundas para que no se deshaga durante el ensayo.

TABULACION DE DATOS

No Características Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Promedio1 Peso de la muestra saturada (gr)2 Peso muestra seca (gr)3 Densidad de agua (gr/cm3)

4 Volumen del cilindro (cm3)

5 Volumen de Poros ((1-2)/3)6 Porosidad ((5/4)*100)7 Absorción % (((1-2)/2)*100)

CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS

BIBLIOGRAFIA

PRACTICA N° 3

DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LAS ROCAS, MEDIANTE METODOS INDIRECTOS:

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Curso: Mecánica de RocasENSAYOS DE TRACCIÓN: METODO BRASILEÑO

Referencias


OBJETIVOEsta práctica tiene como propósito:1.- Enseñar al estudiante los diferentes métodos para obtener y determinar las propiedades mecánicas

de las rocas.2.- Determinar la resistencia a la tracción y a la compresión de una manera indirecta pero muy simple.3.- Capacitar al estudiante en el manejo y cuidado de los equipos utilizados

EQUIPOS- Equipo de carga puntual- Prensa hidráulica- Máquina cortadora de roca- Vernier- Horno eléctrico- Otros

EXPOSICIÓN GENERALa) Ensayos de tracción

Existen dos maneras de realizar este ensayo y son:

a.1) Ensayo de tracción indirecta o Método BrasileñoConsiste en obtener muestras cilíndricas en forma de discos, en el cual se aplica una fuerza con el fin de determinar el corte axial.

PROCEDIMIENTO

Ver Manual de práctica de laboratorio

TOMA DE DATOSCaracterísticas Muestra 1 Muestra 2 Muestra3

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Donde:-t = Esfuerzo de tracción Kg/cm2 -P = Carga aplicada Kilos-L = Altura en cm -D = Diámetro en cm

P

P

D

L

2LD



1 2 3 Prom 1 2 3 Prom 1 2 3 Prom

Diámetro (cm)Altura (cm)Carga Aplicada (Kg/)Esfuerzo de tracción

TABULACION DE DATOSNºDESCRIPCION DIAMETRO

CmLONGITUD

CmFECHA ROTURA

CARGAKg

RESISTENCIA

Kg/cm2 Mpa

PROMEDIO

GRAFICA DEL ESFUERZO DE TRACCION

CONCLUSIONES Y SUGERENCIASBIBLIOGRAFIA

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t



PRACTICA No 4

DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LAS ROCAS, MEDIANTE METODOS INDIRECTOS:

ENSAYO: INDICE DE CARGA PUNTUAL

Referencias


OBJETIVO

Esta práctica tiene como propósito:

1.- Enseñar al estudiante los diferentes métodos para obtener y determinar las propiedades mecánicas de las rocas.

2.- Determinar el índice de carga puntual de la roca.

3.- Determinar la resistencia a la compresión de una manera indirecta pero muy simple.

EQUIPOS

- Equipo de carga puntual- Prensa hidráulica- Maquina cortadora de roca- Vernier- Otros

EXPOSICIÓN GENERAL

a) Ensayos de Carga Puntual

Existen cuatro maneras de realizar este ensayo dependiendo de la forma de la muestra y son:

a.1) Prueba Diametral (FRANKLIN)

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Curso: Mecánica de Rocasa.2) Prueba Axial (LOUIS)a.3) Prueba de bloque regulara.4) Prueba de trozo irregular

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a.1) Prueba Diametral (FRANKLIN)

Características :

L/D = 1.4

D

D

F

F

a.2) Prueba Axial (LOUIS)

Características :

L/D = 1

Donde:

Is = Índice de carga puntual Louis ( Kg/cm2)

F = Carga de rotura (Kg)S = Área de rotura (cm2)

Is = F/S

F

F

D

Ll



9

L

D

D

D

F IS=----- , c = 24 IS

D2

W

L

W1

F IS=----- , c = 24 IS

D2

a.4) Prueba de Trozo Irregular Características :

L > 0.5 D 0.3 W < D > W

F

F

a.3) Prueba de Bloque regular Características :

L > 0.5 D 0.3 W < D > W

F F

LL



ÍNDICE DE CARGA PUNTUAL

OBTENCION DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION

Is en Kg/cm2 (LOUIS)

(FRANKLIN)Dónde:

D en mmIs en Kg/cm2 σc en Kg/cm2


TOMA DE DATOSCaracterísticas Muestra 1

1 2 3 PromMuestra 2

1 2 3 Prom

Muestra3 1 2 3 Prom

Diámetro (cm)Altura(cm)Carga Aplicada F (Kg)Índice de carga Is (Kg/cm2)Esfuerzo de compresión c

(Kg/cm2)

TABULACION DE DATOSN° DESCRIPCION DIAMETRO

CmLONGITUD

CmCARGAKg

INDICE DE CARGA Is c

Kg/cm2 Mpa Kg/cm2 Mpa

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Dónde:

Is = Índice de carga (Kg/cm2) F = Carga aplicada KilosD = Diámetro en cm

W2

D

FF



PROMEDIO

CONCLUSIONES Y SUGERENCIASBIBLIOGRAFIA

PRACTICA No 6

DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LAS ROCAS, MEDIANTE METODOS DIRECTOS:

ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE

Referencias


OBJETIVO

1.- Determinar la resistencia a la compresión de una manera directa.

EQUIPOS

- Prensa Universal- Perforadora Diamantina- Maquina cortadora de roca- Vernier- Horno eléctrico

EXPOSICIÓN GENERAL

a) Ensayos de Compresión simple

La forma es la siguiente:

Se realiza extracciones diamantinas a cada muestra con el fin de obtener 03 probetas por cada muestra.

Se corta cada lado de las probetas y se pone a secar en un horno a 105 oC.

Luego se mide el diámetro de la probeta y se aplica la siguiente regla:

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TOMA DE DATOSCaracterísticas Muestra 1

1 2 3 PromMuestra 2

1 2 3 PromMuestra3

1 2 3 Prom

Diámetro (cm)Altura (cm)Carga Aplicada (Kg)Compresión c (Kg/cm2)

GRAFICA DEL ESFUERZO DE COMPRESIÓN

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C

b) Regla Características :

L / D = 2

Dónde:-c = Esfuerzo de Compresión -F = Carga aplicada Kilos-D = Diámetro en cm

L

c = F/ A

D

F



CONCLUSIONESBIBLIOGRAFIA

PRÁCTICA Nº 7

ENSAYO DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS ABRASIÓN ASTM C-535

OBJETIVOS

Saber que tan resistente es el agregado que se va a utilizar ya sea para base, sub-base o carpeta asfáltica; ya que este material estará expuesto a una constante agresión física.

Determinar la dureza utilizando un método indirecto cuyo procedimiento se encuentra descrito en las Normas de Ensayo de Materiales para los agregados gruesos.

FUNDAMENTO TEÓRICO

La resistencia a la abrasión, desgaste, o dureza de un agregado, es una propiedad que depende principalmente de las características de la roca madre. Este factor cobra importancia cuando las partículas van a estar sometidas a un roce continuo como es el caso de pisos y pavimentos, para lo cual los agregados que se utilizan deben estar duros.

La Máquina de los Ángeles

La Máquina de los Ángeles. Este es un aparato constituido por un tambor cilíndrico hueco de acero de 500 mm de longitud y 700 mm de diámetro aproximadamente, con su eje horizontal fijado a un dispositivo exterior que puede transmitirle un movimiento de rotación alrededor del eje. El tambor tiene una abertura para la introducción del material de ensayo y de la carga abrasiva; dicha abertura está provista de una tapa que debe reunir las siguientes condiciones:

Asegurar un cierre hermético que impida la pérdida del material y del polvo.

Tener la forma de la pared interna del tambor, excepto en el caso de que por la disposición de la pestaña que se menciona más abajo, se tenga certeza de que el material no puede tener contacto con la tapa durante el ensayo.

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Tener un dispositivo de sujeción que asegure al mismo tiempo la fijación rígida de la tapa al tambor y su remoción fácil.

Para determinar la dureza se utiliza un método indirecto cuyo procedimiento se encuentra descrito en las Normas de Ensayo de Materiales para los agregados gruesos, consiste básicamente en colocar una cantidad especificada de agregado dentro de la Máquina de los Ángeles. Se añade una carga de bolas de acero y se le aplica un número determinado de revoluciones.

El choque entre el agregado y las bolas da por resultado la abrasión y los efectos se miden por la diferencia entre la masa inicial de la muestra seca y la masa del material desgastado expresándolo como porcentaje inicial.

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO

Máquina de los Ángeles Tamices Balanza.- Una balanza con una aproximación a 1gr. Carga abrasiva.- Consiste en esferas de acero o de fundición de diámetros

entre 46.38 mm y 47.63 mm y un peso comprendido entre 390g y 445g.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

Abrasión

Determinar la granulometría en % retenidos de la muestra, a fin de elegir el método de acuerdo a los tamices que tiene el mayor porcentaje de retenidos.

Preparar el material (10kg), la muestra de agregados es mayor a 2”( ver tabla 1).

Material > 2” → ASTM C-535 (10 kg)

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Revisar si la máquina de los ángeles está en buen estado, ya que si esta contiene residuos mayores a 2mm se requiere limpiarla; luego se coloca la muestra, luego colocar la muestra abrasiva (12 esferas), para finalmente hacer girar la máquina a 30-33 rpm, durante 1000 revoluciones.

Luego el material es retirado y tamizado por la malla # 12

TABULACIÓN DE DATOS

ABRASION LOS ANGELESASTM C-535

MATERIAL: ROCA MUESTRA Nº ……

METODO “E”MALLA PESO RETENIDO

(gr) % RETENIDO % RETENIDOACUMULADO

% ACUMULADO QUE PASA

DESGASTE1000 Rev.PASA RETENIDO

3" 2 1/2"

2 1/2" 2"2" 1 1/2"

1 1/2" 1"1" 3/4"

TOTAL% DE DESGASTE

TIPO DE GRADACION METODO "E"Peso muestra al comenzar el ensayo Peso material retenido en el tamiz Nº 12 Peso material que pasa el tamiz Nº 12 Porcentaje de desgaste (%)

CONCLUSIONESBIBLIOGRAFIA

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PRACTICAS PARA MECANICA DE ROCAS

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