CARACTERIZACIÓN FISICO-MECANICA DE LOS AGREGADOS PÉTREOS PROCEDENTES DEL RÍO GUACAVIA, PUENTE DE LA RUTA 6510, ENTRE LOS MUNICIPIOS DE RESTREPO Y CUMARAL, META.
GUILLERMO ESNEYDER GONZALEZ OVALLE NELSON ALBERTO HERNANDEZ VANEGAS HECTOR ANDRES GUTIERREZ BOHORQUEZ
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍAS VILLAVICENCIO 2014
CARACTERIZACIÓN FISICO-MECANICA DE LOS AGREGADOS PÉTREOS PROCEDENTES DEL RÍO GUACAVIA, PUENTE DE LA RUTA 6510, ENTRE LOS MUNICIPIOS DE RESTREPO Y CUMARAL, META.
GUILLERMO ESNEYDER GONZALEZ OVALLE NELSON ALBERTO HERNANDEZ VANEGAS HECTOR ANDRES GUTIERREZ BOHORQUEZ
Trabajo de investigación aplicado como requisito de grado para optar el título de Ingenieros Civiles
ASESORA METODOLÓGICA MSc. MYRIAM CRISTINA REYES ORTIZ
ASESORA TÉCNICA ING. CLAUDIA XIMENA GRANADOS MUÑOZ
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍAS MODALIDAD DE GRADO VILLAVICENCIO 2014
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA
Directivos Nacionales
Dr. CÉSAR AUGUSTO PÉREZ GONZÁLEZ Rector
Directivos Villavicencio
Dr. César Augusto Pérez Londoño Director Sede Villavicencio
Ing. Raúl Alarcón Bermúdez Decano Facultad de Ingenierías
Ing. José Gabriel Calvo Castro Coordinador Comité de Investigaciones
Septiembre 18 de 2014 Villavicencio
3
Nota de aceptación:
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______Firma del Jurado
______Firma del Jurado
Villavicencio, 18 de septiembre de 2014
4
“Las opiniones expresadas en este trabajo son responsabilidad de los autores; la Facultad de Ingenierías de la Universidad Cooperativa de Colombia verificará el cumplimiento de las condiciones mínimas requeridas científicamente y de manejo ético”.
5
DEDICATORIAS
A Dios y La Virgen María por estar en cada momento de mi vida y permitirme concluir esta etapa y compartirla con las personas que quiero y aprecio, a mis padres Guillermo y Hermilia, quienes siempre me apoyaron a no desfallecer en el camino y que fueron impulso para desarrollar esta meta, a mi prometida Katherine por su bondad y apoyo incondicional, a mi amigo José Vanegas por sus concejos, por motivarme y darme la mano cuando sentía que el camino se terminaba.
Guillermo Esneyder González Ovalle
A ti mi SEÑOR, por siempre guiarme y llenarme de sabiduría y bendiciones, por hacer de mi cada día una excelente persona, por darme los padres, el hermano, la familia y los docentes que pusiste en esta etapa de mi vida y que siempre estuvieron presentes en cada uno de los errores y alegrías, enseñándome a superar cada uno de las pruebas. A ti mi SEÑOR mil y mil gracias por mostrarme el camino de la vida y permitirme llegar hasta aquí.
Nelson Alberto Hernández Vanegas
Este trabajo lo quiero dedicar a Dios porque con su ayuda pude alcanzar este logro con mucho esfuerzo y sacrificio, también quiero dedicárselo a mi madre Olga Bohórquez Rubio porque ella fue la que me dio las fuerzas y el ánimo que se requieren para este tipo de sacrificios, a mi hermana Mariana que gracias a su apoyo agrego gran parte de este logro y por supuesto mi esposa Sandra Milena por su incondicional amor y su virtuosa paciencia, y mi hija que es mi fuente de inspiración.
Héctor Andrés Gutiérrez Bohórquez
6
AGRADECIMIENTOS
A Dios, por habernos acompañado y guiado a lo largo de nuestra carrera, por ser nuestra fortaleza en los momentos de debilidad y por brindarnos una vida llena de aprendizajes y experiencias.
A la UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA, por brindarnos la oportunidad de acceder a los conocimientos.
A nuestra Asesora Metodológica, MSc. Myriam Cristina Reyes Ortiz, por sus aportes y colaboración en el desarrollo de esta investigación.
A nuestra Asesora Técnica, Ing. Claudia Ximena Granados Muñoz, por sus aportes y colaboración en el desarrollo de esta investigación.
Al Ing. José Gabriel Calvo Castro, Coordinador del Comité de investigación, por sus aportes y colaboración en el desarrollo de esta investigación.
Al cuerpo de docentes, por su entrega en la formación profesional e incluso personal.
Al equipo de trabajo del Laboratorio INGEGAR INGENIERIA y CSA, por sus aportes y colaboración en el desarrollo de esta investigación.
Y a todas aquellas personas que de una u otra manera contribuyeron a la realización de este trabajo.
Los Autores
7
CONTENIDO
pág.
INTRODUCCIÓN 25
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 27
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 28
JUSTIFICACIÓN 29
OBJETIVOS 30
OBJETIVO GENERAL 30
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 30
ANTECEDENTES 31
1. MARCO REFERENCIAL 37
1.1 MARCO ESPACIAL 37
1.1.1 Departamento del Meta 37
1.1.2 Municipio de Cumaral 38
1.1.3 Río Guacavia 39
1.2 MARCO TEÓRICO 40
1.2.1 Origen 41
1.2.2 Clasificación 43
1.2.3 Comportamiento de las rocas 43
1.2.4 Propiedades físicas hídricas de los materiales pétreos 44
1.2.5 Comportamiento térmico 45
8
1.2.6 Comportamiento acústico 45
1.2.6.1 Transmision de sonidos 45
1.2.6.2 Absorcion de sonidos 46
1.2.7 Propiedades físico - mecánicas 46
1.2.7.1 Resistencia a la compresión 46
1.2.7.3 Resistencia a la flexion 47
1.2.7.4 Resistencia al desgaste 47
1.2.7.5 Resistencia al choque 47
1.2.8 Durabilidad 47
1.2.9 Rocas ígneas o eruptivas 48
1.2.9.1 Caracteristicas de las rocas igneas 48
1.2.9.2 Variedades mas importantes de las rocas eruptias 48
1.2.9.3 Granito 48
1.2.9.4 Otras rocas 49
1.2.10 Rocas sedimentarias 49
1.2.11 Rocas metamórficas 49
1.2.12 Características de los elementos constructivos de piedra natural más utilizados en la construcción 49
1.2.13 Acabados superficiales de las rocas 50
1.3 MARCO LEGAL 50
2. DISEÑO METODOLÓGICO 52
2.1 TIPO DE ESTUDIO 52
2.2. FUENTES Y TÉCNICAS PARA LA RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 52
9
2.2.1 Primera fase: exploratoria 52
2.2.2 Segunda fase: diagnóstica 52
2.2.3 Tercera fase: evaluativa 81
2.2.4 Cuarta fase: socialización 81
3. RESULTADOS Y ANÁLISIS 82
3.1 MATERIAL: AGREGADO FINO - ARENA CLASIFICADA 82
3.2 MATERIAL: AGREGADO FINO - ARENA LAVADA DE RÍO 82
3.3 MATERIAL: AGREGADO GRUESO - TRITURADO DE 1/2" 98
3.4 MATERIAL: AGREGADO GRUESO - TRITURADO DE 3/4" 106
4. CONCLUSIONES 121
5. RECOMENDACIONES 123
BIBLIOGRAFÍA 124
ANEXOS 125
10
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Composición química elemental de la corteza terrestre 42
Tabla 2. Determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables en 82 los agregados I.N.V. E-211
Tabla 3. Cantidad de partículas livianas en los agregados pétreos I.N.V. E- 83 221
Tabla 4. Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V. E-133 83
Tabla 5. Contenido aproximado de materia orgánica en arenas usadas en la 84 preparación de morteros o concretos I.N.V. E-212
Tabla 6. Gravedad específica y absorción de agregados finosI.N.V. E-222 85
Tabla 7. Análisis granulométrico de agregados finos y gruesosI.N.V. E-213 86
Tabla 8. Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los 88 agregados compactados o sueltos I.N.V. E-217
Tabla 9. Determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables en 89 los agregados I.N.V. E-211
Tabla 10. Cantidad de partículas livianas en los agregados pétreos I.N.V. E- 90 221
Tabla 11. Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V. E-133 90
Tabla 12. Contenido aproximado de materia orgánica en arenas usadas en 91 la preparación de morteros o concretos I.N.V. E-212
Tabla 13. Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de 92 sulfato de sodio o de magnesio I.N.V. E-220
Tabla 14. Gravedad específica y absorción de agregados finos I.N.V. E-222 93
Tabla 15. Análisis granulométrico de agregados finos y gruesos I.N.V. E- 94 213
11
Tabla 16. Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los 95 agregados compactados o sueltos I.N.V. E-217
Tabla 17. Incumplimiento de la granulometría para la arena clasificada 98
Tabla 18. Incumplimiento de la granulometría para la arena lavada de río 98
Tabla 19. Determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables en 101 los agregados I.N.V. E-211
Tabla 20. Cantidad de partículas livianas en los agregados pétreos I.N.V. E- 102 221
Tabla 21. Índice de aplanamiento y de alargamiento de los agregados I.N.V. 102 E-230
Tabla 22. Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos I.N.V. E- 104 213
Tabla 23. Porcentaje de caras fracturadas en los agregados I.N.V. E-227 105
Tabla 24. Gravedad específica y absorción de agregados gruesos I.N.V. E- 106 223
Tabla 25. Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los 107 agregados compactados o sueltos I.N.V. E-217
Tabla 26. Determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables en 108 los agregados I.N.V. E-211
Tabla 27. Cantidad de partículas livianas en los agregados pétreos I.N.V. E- 109 221
Tabla 28. Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de 109 sulfato de sodio o de magnesio I.N.V. E-220
Tabla 29. Determinación de la resistencia del agregado grueso al desgaste 110 por abrasión utilizando el aparato micro deval I.N.V. E-238
Tabla 30. Índice de aplanamiento y de alargamiento de los agregados I.N.V. 111 E-230
Tabla 31. Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos I.N.V. E- 113 213
12
Tabla 32. Porcentaje de caras fracturadas en los agregados I.N.V. E-227 114
Tabla 33. Gravedad específica y absorción de agregados gruesos I.N.V. E- 115 223
Tabla 34. Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los 116 agregados compactados o sueltos I.N.V. E-217
Tabla 35. Evaluación de la resistencia mecánica de los agregados gruesos 117 por el método de 10% de finos I.N.V. E-224
Tabla 36. Índice de alargamiento y aplanamiento de la muestra 118
Tabla 37. Incumplimiento de la granulometría para el triturado de ½” 119
Tabla 38. Incumplimiento de la granulometría para el triturado de ¾” 119
Tabla 39. Cemento Portland compuesto (reacción álcali-agregados) 126
Tabla 40. Granulometría del material de río crudo 127
Tabla 41. Desgaste en la máquina de los ángeles 129
Tabla 42. Ensayo de compactación proctor modificado 130
Tabla 43. Ensayo método C.B.R. primer punto 131
Tabla 44. Ensayo método C.B.R. segundo punto 132
Tabla 45. Ensayo método C.B.R. tercer punto 133
13
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Ubicación geográfica del departamento del Meta 37
Figura 2. Municipio de Cumaral 38
Figura 3. Curva granulométrica para la arena clasificada 100
Figura 4. Curva granulométrica para la arena lavada de río 100
Figura 5. Curva granulométrica para el triturado de ½” 120
Figura 6. Curva granulométrica para el triturado de ¾” 120
Figura 7. Curva granulométrica para el material de río crudo 128
Figura 8. Curva de compactación 130
Figura 9. Grafico para el cálculo de C.B.R. primer punto 131
Figura 10. Grafico para el cálculo de C.B.R. segundo punto 132
Figura 11. Grafico para el cálculo de C.B.R. tercer punto 133
Figura 12. Grafico para el cálculo de C.B.R. tres puntos 134
14
LISTA DE FOTOS
pág.
Foto 1. Río Guacavia 39
Foto 2. Solución Floculante 40
Foto 3. Cilindro de plástico 53
Foto 4. Muestra 53
Foto 5. Muestra lista para ensayo 53
Foto 6. Introcucción de la muestra 53
Foto 7. 90 ciclos de agitación 54
Foto 8. Llenado del recipiente 54
Foto 9. Sifonamiento 54
Foto 10. Estado de reposo 54
Foto 11. Periódo de sedimentación 54
Foto 12. Equivalente de arena 54
Foto 13. Lectura de la arcilla 55
Foto 14. Introducción de la barra 55
Foto 15. Lectura de la arena 55
Foto 16. Material 55
Foto 17. Pesaje del material 56
Foto 18. Secado del material 56
Foto 19. Remojo durante 24 horas 57
15
Foto 20. Equipo 57
Foto 21. Solución de soda cáustica 58
Foto 22. Recipientes de ensayo 58
Foto 23. Vaciado del material 58
Foto 25. Vaciado de la soda cáustica 58
Foto 26. Tapado del recipiente 58
Foto 27. Agitación 59
Foto 28. Estado de reposo 59
Foto 29. Escala de colorimetría 59
Foto 30. Lectura C. materia orgánica 59
Foto 31. Juego de tamices 60
Foto 32. Material que retiene 3/8” 60
Foto 33. Material que retiene ¼” 60
Foto 34. Material que retiene N° 4 60
Foto 35. Material que retiene N° 8 61
Foto 36. Material que retiene N° 16 61
Foto 37. Material que retiene N° 30 61
Foto 38. Material que retiene N° 50 61
Foto 39. Material que retiene N° 100 61
Foto 40. Material que retiene N° 200 61
Foto 41. Material que retiene 1” 62
Foto 42. Material que retiene ¾” 62
Foto 43. Material que retiene 3/8” 62
16
Foto 44. Material que retiene ¼” 62
Foto 45. Material que retiene N° 4 62
Foto 46. Material que retiene N° 8 62
Foto 47. Material 64
Foto 48. Vaciado del material 64
Foto 49. Apisonado primera capa 64
Foto 50. Apisonado segunda capa 64
Foto 51. Apisonado tercera capa 64
Foto 52. Enrasado 64
Foto 53. Limpieza de bordes 65
Foto 54. Pesaje 65
Foto 55. Lavado del material 66
Foto 56.Secado del material 66
Foto 57. Material que retiene N° 4 66
Foto 58. Material que retiene N° 8 66
Foto 59. Material que retiene N° 16 67
Foto 60. Material que retiene N° 30 67
Foto 61. Material que retiene N° 50 67
Foto 62. Peso de la muestra 67
Foto 63. Secado de la muestra 68
Foto 64. Material que retiene N° 50 68
Foto 65. Tamizado por malla N° 4 69
Foto 66. Lavado de la muestra 69
17
Foto 67. Inmersión de la muestra 69
Foto 68. Peso de la muestra 69
Foto 69. Período de inmersión 70
Foto 70. Secado del material 70
Foto 71. Peso de la muestra 70
Foto 72. Llenado del picnómetro 70
Foto 73. Vaciado del material 71
Foto 74. Picnómetro 71
Foto 75. Adición de agua 71
Foto 76. Agitación del picnómetro 71
Foto 77. Peso de la muestra 71
Foto 78. Lavado del equipo 71
Foto 79. Peso de la muestra 72
Foto 80. Lavado del material 72
Foto 81. Secado de la muestra 72
Foto 82. Inmersión de la muestra 72
Foto 83. Secado de las partículas 73
Foto 84. Muestra sumergida en agua 73
Foto 85. Recipiente cilíndrico 74
Foto 86. Vaciado del material 74
Foto 87. Apisonado primera capa 74
Foto 88. Apisonado segunda capa 74
Foto 89. Apisonado tercera capa 74
18
Foto 90. Enrasado 74
Foto 91. Dispositivo de compresión 75
Foto 92. Penetración 75
Foto 93. Valor de la carga 75
Foto 94. Material después del ensayo 75
Foto 95. Caras fracturadas 76
Foto 96. Partículas no fracturadas 76
Foto 97. Partículas frontera 77
Foto 98. Partículas fracturadas 77
Foto 99. Calibrador de aplanamiento 78
Foto 100. Partículas que pasan 78
Foto 101. Calibrador de alargamiento 78
Foto 102. Partículas retenidas 78
Foto 103. Esferas de acero 79
Foto 104. Cilindro 79
Foto 105. Muestra y esferas 80
Foto 106. Remoción esferas de acero 80
Foto 107. Secado de la muestra 80
Foto 108. Peso de la muestra seca 80
Foto 109. Recolección de muestras 141
Foto 110. Material crudo de rio 141
Foto 111. Homogenización y cuarteo 141
Foto 112. Homogenización y cuarteo 141
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LISTA DE ANEXOS
pág.
Anexo A. Reacción álcali agregados en el concreto 125
Anexo B. Granulometría del material de río crudo 128
Anexo C. Normas para la caracterización de materiales pétreos 135
Anexo D. Toma de muestras 141
20
GLOSARIO
ABSORCIÓN: masa del agua que llena los poros permeables de las partículas de agregado sin incluir el agua adherida a la superficie de las mismas, expresada como porcentaje de la masa seca del agregado.
AGREGADO FINO: cantidad del material que pasa el tamiz N°4 y queda retenido el 100% en el tamiz N°200.
AGREGADO GRUESO: material cuyos granos son retenidos el 100% en el tamiz N°4 y proviene de la desintegración de las rocas.
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO: distribución de los tamaños de las partículas de agregados gruesos y finos de un material, por medio de tamices de abertura cuadrada progresivamente decreciente.
CARAS FRACTURADAS: superficie angular, áspera o quebrada de una partícula de agregado, formada por trituración por medios artificiales o por la naturaleza.
CONTENIDO DE MATERIA ORGÁNICA: cantidades de impurezas orgánicas que puedan estar presentes en el material.
EQUIVALENTE DE ARENA: proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo, o material arcilloso, en los suelos o agregados finos.
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK APARENTE: relación entre el peso en el aire del volumen de la porción impermeable del agregado a una determinada temperatura y el peso en el aire de un volumen igual de agua destilada, libre de gas, a la misma temperatura.
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK EN CONDICIÓN SATURADA Y SUPERFICIALMENTE SECA (SSS): relación entre el peso en el aire en condición saturada y superficialmente seca, incluyendo el peso del agua que ocupa los vacíos de las partículas luego inmersión durante 15 horas (pero sin incluir los vacíos entre partículas) y el peso en el aire de un volumen igual de agua destilada, libre de gas, a la misma temperatura.
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK: relación entre el peso en el aire del volumen de agregado (incluyendo los vacíos permeables e impermeables de sus partículas pero no los vacíos entre partículas) a una determinada temperatura y el peso en el aire de un volumen igual de agua destilada, libre de gas, a la misma temperatura.
GRAVEDAD ESPECÍFICA: relación entre la masa (o peso en el aire) de un volumen de sólidos y la masa de un volumen igual de agua a una temperatura establecida. Su valor es adimensional.
21
ÍNDICE DE ALARGAMIENTO DE UNA FRACCIÓN: porcentaje en masa de las partículas largas de la fracción.
ÍNDICE DE ALARGAMIENTO GLOBAL: masa total de las partículas largas expresada como porcentaje del total de la masa seca de las partículas sometidas al ensayo.
ÍNDICE DE APLANAMIENTO DE UNA FRACCIÓN: porcentaje en masa de las partículas planas de la fracción.
ÍNDICE DE APLANAMIENTO GLOBAL: masa del total de las partículas planas expresada como porcentaje del total de la masa seca de las partículas sometidas al ensayo.
PARTÍCULA LARGA: partícula cuya dimensión máxima (largo) es superior a 9/5 de la dimensión media de la fracción.
PARTÍCULA PLANA: partícula cuya dimensión mínima (espesor) es inferior a 3/5 de la dimensión media de la fracción.
PARTÍCULAS DELEZNABLES: partículas que se rompen o deshacen fácilmente.
PARTÍCULAS FRACTURADAS: partícula de agregado que tenga al menos el mínimo número de caras fracturadas especificadas (generalmente una o dos).
REACTIVO:toda sustancia que interactúa con otra en una reacción química y que da lugar a otras sustancias de propiedades, características y conformación distinta, denominadas productos de reacción o simplemente productos.
TAMAÑO MÁXIMO: abertura del menor tamiz de la serie o de menor abertura, por el que pasa todo el material.
TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL: abertura en milímetros de la malla cuadrada del menor tamiz que retiene como máximo el 5% del peso total del agregado seco.
VACÍOS: en un volumen unitario de agregados, es el espacio entre partículas en una masa de agregado no ocupado por materiales minerales sólidos.
22
RESUMEN
En la siguiente investigación se presentan los resultados de la caracterización del material pétreo procedente del río Guacavia. Así mismo contiene el análisis realizado a este material y su uso frente al concreto y a la instalación en vias, para el cual se busca determinar las propiedades físicas, químicas y mecánicas, mediante ensayos de laboratorio tales como el análisis granulométrico de agregados gruesos y finos, densidad bulk y porcentaje de vacíos de los agregados compactados o sueltos, sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio, cantidad de partículas livianas en los agregados pétreos, gravedad específica y absorción de agregados gruesos y finos, porcentaje de caras fracturadas en los agregados, índice de aplanamiento y de alargamiento de los agregados, determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables en los agregados, contenido aproximado de materia orgánica en arenas usadas en la preparación de morteros o concretos, entre otros cuantos que sirven para determinar, tanto su limpieza como el contenido de sustancias perjudiciales, su durabilidad, absorción, granulometría y geometría de las partículas, lo que facilita el alcance y la caracterización de este estudio; basándose las pruebas anteriores en las normas INVIAS-2007. Los resultados de cada una de las pruebas a la que el material se somete permite establecer ventajas y limitaciones de los agregados para la realización de diseños de mezcla de concreto y como instalación de base o subbase granular, determinando la calidad y la pertinencia de su uso en lo que se refiere a las condiciones estipuladas en la NTC-174 y el Artículo 630-07 de las especificaciones INVIAS.
23
TITULO
CARACTERIZACIÓN FISICO-MECANICA DE LOS AGREGADOS PÉTREOS PROCEDENTES DEL RÍO GUACAVIA, PUENTE DE LA RUTA 6510, ENTRE LOS MUNICIPIOS DE RESTREPO Y CUMARAL, META.
24
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo de grado tiene como objetivo la caracterización y determinación de las propiedades físicas y mecánicas del material del rio Guacavia, con el fin de establecer si cumplen con los criterios de aceptación del Instituto Nacional de Vías, lo cual servirá como soporte técnico para realizar construcción de obras civiles en el departamento del Meta.
Durante muchos años los agregados han sido utilizados internacionalmente para la elaboración de concreto, ocupando entre 60% y 83% del volumen total del concreto, que junto con la pasta de cemento dan forma a un espacio y proporcionan resistencia mecánica a este en estado endurecido.
Se componen de un agregado fino como la arena y un agregado grueso como el triturado, poseen propiedades físicas, químicas y mecánicas, algunas características como la sanidad, la limpieza y la geometría de las partículas son sumamente importantes para cada uno de estos, debido al efecto producido en la trabajabilidad, dureza, porosidad y resistencia del concreto.
Así mismo debido a factores de exposición a los que se encuentran los agregados existen ciertos contenidos de sustancias dañinas como impurezas orgánicas, reacciones con distintos tipos de materiales, que pueden causar efectos secundarios tanto a corto como largo plazo, aunque no siempre sucede, contribuyendo al deterioro de las estructuras y por ende a la seguridad de las personas, el prestigio de las constructoras y de sus obras en general.
El departamento del Meta, productor de agregados posee varias fuentes de extracción una de ellas es el río Guacavia, de donde varias empresas extraen el material y lo comercializan para las distintas obras regionales y nacionales, por lo que es de vital importancia caracterizar el material del rio Guacavia con el fin de establecer la calidad de este y su uso frente la utilización en vías y concreto, hecho que determina el alcance de esta investigación.
Para determinar la calidad de los agregados, existen una serie de ensayos estipulados en las normas INVIAS-2007, que permiten saber el tipo de material pétreo que se va a utilizar y su comportamiento a largo plazo.
Para la realización de esta investigación el material que se analiza se extrae del río Guacavia.
25
A los cuales se les realizan los ensayos adecuados para su caracterización y se tiene en cuenta lo establecido en la NTC -174 y el Art 630 – 07 de las especificaciones INVIAS, en cuanto a calidad de los agregados para el uso en concretos.
26
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El desarrollo que vive la región de la Orinoquia, preponderantemente en Villavicencio y sus alrededores, requiere de fuentes de material certificados técnicamente para ser usados en la infraestructura que requiere tal desarrollo, no ajenos a esta premisa están los materiales pétreos, materiales granulares que se utilizan en la industria de la construcción y que por tanto se requiere la identificación de las características y propiedades físicas y mecánicas, que permitan prever la calidad, durabilidad y seguridad que brinda el uso de ellos como materias primas de la construcción.
Dada la importancia de su producción y la cantidad de obras que se realizan en el Meta, se ha querido conocer si estos materiales pétreos, cumplen con las Normas Técnicas Colombianas para la elaboración de concretos, en lo que respecta a sus propiedades físicas, químicas y mecánicas.
Las obras civiles que se vienen desarrollando en el departamento, son estructuras y construcciones de infraestructura vial y edificaciones, donde tiene una muy buena acogida esta clase de materiales, los que necesariamente deben cumplir con una normatividad establecida a nivel nacional para que tengan una durabilidad que beneficie el presupuesto público y especialmente a las comunidades donde se van o se están realizando y lo mejor es que sus materias primas sean compradas directamente a empresas de la región, porque es a través de ellas que se genera empleo directo para sus habitantes; esta es una de las inquietudes que ha llevado a plantear esta investigación con el conocer si se le está dando el uso adecuado en la elaboración de concretos al material que se extrae, esto con el fin de generar confianza en los materiales pétreos de la región, seguridad de la población metense hacia las obras de ingeniería civil y exaltación de las empresas que generan beneficios al departamento por medio de esta labor.
27
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Las características físicas y mecánicas del agregado pétreo extraído del río Guacavía cumple con las especificaciones según el INVIAS para los diferentes usos en obras civiles?
28
JUSTIFICACIÓN
Se hace necesario conocer la calidad de los materiales de uso ingenieril en las diferentes obras que se realizan en el país, porque de ellos, entre otras cosas depende su estabilidad, durabilidad y afectación a las comunidades donde son realizadas; para evitar situaciones que conlleven a la pérdida de confiabilidad en los profesionales de la ingeniería.
Por lo cual es necesario realizar esta clase de investigación donde se busca conocer si los materiales pétreos extraídos del río Guacavia, cumplen con las Normas Técnicas Colombianas, en cuanto a sus propiedades físicas, químicas y mecánicas, que son las que influyen en su compactación y por tanto estabilidad y durabilidad, esto en consideración a que la empresa que allí labora tiene un buen volumen de producción de materia prima, que se distribuye, no solo a nivel municipal, departamental, sino también a nivel nacional, por ser la surtidora de material pétreo, tanto para empresas que fabrican cemento, como para la elaboración de estructuras y construcciones de infraestructura vial y edificaciones.
Además, deja su aporte a nivel práctico para la empresa y la región, que hoy por hoy y gracias al desarrollo que tiene el departamento, se necesita una buena producción de materiales pétreos para ser utilizados en las obras que se adelantan y en las que empezarán a construirse. Por ejemplo, si es una infraestructura vial, ¿qué tipo de material se encuentra allí y cuál es su principal uso en la obra civil? Porque de lo contrario al utilizar material de cualquier fuente de extracción sin tener en cuenta si es el apropiado o no, se pueden generar deficiencias en las obras civiles, tanto a largo y a corto plazo.
También es cierto, que a través de esta clase de exploración, la Universidad Cooperativa de Colombia, sede Villavicencio, estará cumpliendo con su objetivo social de investigación para mejorar la calidad de vida de los habitantes de la ciudad y se dejará un documento que podrá ser consultado y que posibilita el desarrollo de otros trabajos, demostrando si los materiales pétreos con uso ingenieril que se extraen de otros afluentes del municipio, tienen las características idóneas para ser utilizados confiablemente en el desarrollo de las diferentes obras de ingeniería.
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Determinar las características físico – mecánicas de los agregados pétreos extraídos del rio Guacavia, según las normas INVIAS, vigentes en Colombia para uso en construcción de obras civiles.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar las características físicas y mecánicas del material de arrastre del rio Guacavia, a la altura del puente sobre dicho rio de la ruta 6510 Villavicencio – Barranca de Upia.
Evaluar los resultados obtenidos de la identificación del material pétreo según lo estipulado en las Normas Técnicas Colombianas de ingeniería.
Determinar el uso que se puede dar al material pétreo en la construcción de obras de concreto y estructuras viales.
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ANTECEDENTES
El primer material pétreo utilizado por el hombre fue la roca, especialmente en los períodos Paleolítico y Neolítico – Paleolítico, como deja ver el registro arqueológico mundial; es con la roca que se empiezan a elaborar las primeras herramientas. Fue así como el Homo sapiens llega a su apogeo y practica cada vez más las técnicas de tallar en hueso, marfil y resina.
Ya en el período Neolítico se incorporan otros materiales, como las fibras vegetales, pero sin embargo se continúa utilizando la piedra para la realización de las herramientas y se inventa la cerámica para la preparación de los alimentos. .
Al realizar un recorrido por la historia del hombre se encuentra que está ligada a los materiales que en cada etapa han sido los que le han servido para satisfacer sus necesidades de utensilios, vivienda e incluso diversión y arte. Un ejemplo de esto son los grandes monumentos históricos realizados en piedra, y que a pesar de su antigüedad se conservan como testigos de los avances de la humanidad.
A continuación se hace una pequeña relación de los estudios encontrados en el desarrollo de la investigación:
1. ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL PARA LA EXTRACCIÓN Y BENEFICIO DE MATERIAL DE ARRASTRE, VILLANUEVA – CASANARE CONTRATO DE CONCESIÓN HC9-092
AUTOR: Oscar Huertas Huertas.
Corporinoquia, diciembre de 2006.
Aspecto general del proyecto:
De acuerdo con el espectro del carácter geo mecánico del material buscado para la conformación de sub-base, base y carpeta asfáltica, se determinó que el material de extracción de arrastre del caño Agua Clara cumple con algunas especificaciones requeridas por el Instituto Nacional de Vías INVIAS, con base en lo anterior se planteó la generación del proyecto minero y la adecuación de la planta de beneficio, y producción de material triturado a partir dl material extraído de las fuentes, generando una alternativa de mercado en la comercialización de material crudo y triturado, (sub-base y base granular) para proyectos viales y construcción de obras civiles.
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Conclusiones:
La síntesis de la matriz de evaluación global con proyecto, deja ver que los elementos suelo y uso del suelo es uno de los más afectados por el impacto negativo que producen las actividades con miras a la explotación de materiales de arrastre, las de mayor importancia son la transformación del terreno y la alteración del terreno, con impactos originados por la adecuación e implementación de la planta y la infraestructura operativa.
El agua superficial cuenta con un impacto relevante positivo en la etapa de renovación del recurso, se da por la conservación de los recursos con la reforestación, la cual de forma indirecta mejora este elemento; también las transformaciones del suelo y extracción de recursos generan un impacto, esta vez negativo, porque aumentan sobre el caudal las partículas en suspensión (mayor turbidez).
La generación de ruido, emisión de gases, adecuación e implementación de la infraestructura operativa, la extracción de los recursos, el aumento de tráfico vehicular, almacenamiento de residuos y sobretamaños, fallos operacionales y derrames de combustible y/o lubricantes accidentalmente genera impactos negativos en modificación del paisaje. Además recibe un impacto positivo al desarrollarse nuevas reforestaciones de árboles y arbustos; en las demás actividades.
El agua superficial sufre impactos negativos manejables en las etapas de modificación el régimen, transformación del suelo, extracción de recursos y producción en la cual los criterios como duración, reversibilidad, manifestación y periodicidad, recibieron su máxima calificación por los efectos que produce la agricultura, la ganadería y la extracción de materiales y de madera.
El paisaje solo es afectado negativamente (sin proyecto minero) por la extracción de recursos y la producción, por actividades de la agricultura principalmente; los positivos son la reforestación en las etapas de transformación del suelo, renovación de los recursos y la alteración del terreno, principalmente en la construcción de vías, tendidos eléctricos y obras de control para la erosión.
Viendo ambas síntesis de matrices con proyecto y sin proyecto se observa la igualdad en la evaluación al cambiar la ejecución de actividades negativas sin proyecto y que serían suspendidas a la hora de cambiar su uso del suelo sobre el área que se quiere entrar a explotar; sin embargo la entrada del proyecto también causaría algunos impactos de carácter negativo que comenzarían a ser manejados, mitigados o compensados de acuerdo con su importancia.
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2. EL SECTOR DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN EN BOGOTÁ-CUNDINAMARCA
AUTORES: Camila Aguilar, Nicolás León, Marcela Meléndez.
Fedesarrollo, marzo de 2006.
Conclusiones:
El estudio señala la importancia de la minería de materiales de construcción en la construcción de obras civiles y el peso que tiene la minería de la Sabana en la oferta de estos maateriales. La legislación ambiental al definir las zonas compatibles tiene un impacto importante sobre el sector que se puede reflejar en el mediano y largo plazo en desabastecimiento, precios más altos y finalmente en mayor informalidad. Es previsible que con el paso del tiempo estos efectos aumenten, se hagan más visibles y empiecen a generar presiones para un nuevo cambio de legislación. Si esto se prevé, dado que es deseable tener estabilidad jurídica y mantener claridad en las reglas del juego, es conveniente generar, de una vez, un marco jurídico para el sector que sea viable en el largo plazo y que no condicione las reservas futuras de materiales.
Esto se logra definiendo zonas incompatibles con la minería (y no zonas compatibles) e imponiendo normas ambientales clars, y si es necesario, más estrictas. Es importante anotar que la legislación motiva la informalidad, por lo que es imprescindible mejorar las herramientas para controlar la explotación ilegal, que es la que tiene mayores efectos ambientales.
Desde el punto de vista de la política pública, otra alternativa que debe considerarse es la de tomar medidad para disminuir los costos de transporte. En algunos países el sistema férreo ha facilitado este próposito.
Finalmente es importante recalcar la importancia de poder contar con mejores cifras para el sector, en especial para la Sabana de Bogotá, que es previsible por haber sido declarada por la legislación ambiental como zona de interés ecológico, va a estar sujeta a alta regulación. En particular, para poder hacer una adecuada medición de la necesidad futura de acudir a municipios por fuera de la Sabana, es necesario contar con una medida de las reservas no tituladas en las zonas compatibles.
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3. ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD DEL CORREDOR VIAL, QUE CONDUCE DEL PUENTE SOBRE EL RÍO GUAYURIBA (K0+000) A LA INSPECCIÓN DEL BAJO POMPEYA (K8+000) EN EL MUNICIPIO DE VILLAVICENCIO DEPARTAMENTO DEL META
AUTOR: Luis Carlos Santana Gutiérrez.
Trabajo de grado (Ingeniería Civil). Universidad Cooperativa de Colombia, 2009.
Este proyecto nació a la necesidad que tiene la región de mantener una comunicación digna con su exterior para poder comercializar en su aspecto económico la palma africana, la ganadería y el arroz. Este proyecto se inicia con el levantamiento topográfico continuando con los estudios geotécnicos, geológicos, determinación del N de diseño y se termina con el diseño para la construcción de la vía.
4. PROPUESTA DEL PLAN DE MANEJO AMBIENTAL Y ESTUDIO DE PRE FACTIBILIDAD DEL CORREDOR VIAL, QUE CONDUCE DEL ALTO DE POMPEYA AL MUNICIPIO DE SAN CARLOS DE GUAROA SECTOR K20+200 (PUENTE NUEVO SOBRE EL RÍO GUAYURIBA) HASTA EL K28+000, EN DIRECCIÓN AL MUNICIPIO DE SAN CARLOS DE GUAROA
AUTORES: Jhon Nicacio Salazar Tobón, Adriana Ordoñez Lagos, Ana Victoria Ardila Tovar.
Trabajo de grado (Ingeniería Civil). Universidad Cooperativa de Colombia, 2009.
El presente documento contiene la propuesta del plan de manejo ambiental, y el estudio de pre-factibildad del corredor vial, que conduce del Alto de Pompeya al municipio de San Carlos de Guaroa desde el puente nuevo sobre el río Guayuriba.
5. ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD DEL CORREDOR VIAL, QUE CONDUCE DEL PUENTE SOBRE EL RÍO GUAYURIBA (K8+000) A LA INSPECCIÓN DEL ALTO POMPEYA (K20+000) EN EL MUNICIPIO DE VILLAVICENCIO
AUTORES: Rafael Eduardo Guerrero Bustacara, Cesar Augusto Prieto Baquero, Hector Hernando Rincón Parrado.
Trabajo de grado (Ingeniería Civil). Universidad Cooperativa de Colombia, 2009.
El presente documento contiene una propuesta para el estudio de pre factibilidad del corredor vial, que conduce del puente sobre el río Guayuriba (K8+000) a la inspección del Alto Pompeya (K20+000) en el municipio de Villavicencio. El
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proyecto se dirige específicamente hacia el beneficio de la población que habita en la inspección del Bajo y Alto Pompeya.
6. VERIFICACIÓN DEL MÉTODO BAILEY POR MEDIO DE LA METODOLOGÍA MARSHALL SOLICITADO POR LAS ESPECIFICACIONES INVIAS 2007 EN SU ARTÍCULO 450
AUTORA: Jisset Lorena Olivares Aristizbal.
Trabajo de grado (Ingeniería Civil). Universidad Cooperativa de Colombia, 2010.
El presente trabajo de grado trata de aplicar el método Bailey a una mezcla asfáltica en caliente con agregados del río Guayuriba para determinar la variación en las condiciones volumétricas con respecto a los VMA (Vacios en el Agredado Mineral), por medio de la metodología Marshall exigido por las actuales especificaciones INVIAS 2007.
7. ESTUDIO DE NUEVOS MATERIALES PÉTREOS DE ORIGEN ALUVIAL DEL RÍO GUATIQUÍA COMO ALTERNATIVA EN LA CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS
AUTORES:Gloria Viviana Martínez Ramírez, Juan Carlos Moreno Velásquez, Miller Audeniz Maldonado Salcedo.
Trabajo de grado (Ingeniería Civil). Universidad Cooperativa de Colombia, 2010.
El presente trabajo de grado trata de la viabilidad del material pétreo de origen aluvial para la utilización en estructuras de pavimentos mediante ensayos de laboratorio según la norma y especificaciones del INVIAS y además proponer alternativas de solución a través de combinaciones de bases granuladas y sub-bases de diferentes fuentes aluviales (Río Ocoa, Río Guayuriba y Río Caney) y que los resultados se ajusten a los requerimientos de la norma INVIAS.
8. CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES GRANULARES MEDIANTE EL ENSAYO DE AZUL DE METILENO Y SU CORRELACIÓN CON EL ÍNDICE DE PLASTICIDAD PROVENIENTES DEL RÍO GUAYURIBA Y GUATIQUÍA QUE SON EMPLEADOS PARA SUB-BASE Y BASE GRANULAR DE CANTERA MURCIA-MURCIA Y LA CAROLINA EN EL MUNICIPIO DE VILLAVICENCIO META
AUTORES:Yenny Carolina Cabanzo Pérez, Felix Andrés Ramírez Castañeda.
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Trabajo de grado (Ingeniería Civil). Universidad Cooperativa de Colombia, 2011.
El presente trabajo de grado es determinar la equivalencia entre el ensayo de azul de metileno y el índice de plasticidad (I.N.V.E), en materiales granulares de las canteras del río Guayuriba y Guatiquía, las características físicas de las diferentes muestras de suelo, el valor azul de metileno (método de la mancha). Y así identificar la relación existente entre el índice de plasticidad y el contenido de finos con el ensayo de azul de metileno.
9. DOCUMENTACIÓN DEL PROCESO DE EXTRACCIÓN, PRODUCCIÓN DE AGREGADOS PÉTREOS, EXTENSIÓN DE MEZCLA ASFÁLTICA EN OBRA Y ENSAYOS DE LABORATRIO EN LA EMPRESA ECOBRAS VILLAVICENCIO-META
AUTORES: Dalseir Fabian Rey Ramirez, Jose Andres Agudelo Trujillo, Sonia Alexandra Hernandez Riveros.
Trabajo de grado (Ingeniería Civil). Universidad Cooperativa de Colombia, 2014.
10. CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES PÉTREOS PROCEDENTES DEL RÍO GUAYURIBA DEL MUNICIPIO DE VILLAVICENCIO (META).
AUTORES: Angela marcela chaparro riaño,Maria fernandea velez rios
Trabajo de grado (Ingeniería Civil). Universidad Cooperativa de Colombia, 2014.
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1. MARCO REFERENCIAL
En este capítulo se contextualiza la investigación, ubicando el problema dentro de una óptica concreta y un momento específico, así como también contiene los antecedentes teóricos, históricos y legales que permiten sustentar el estudio.
1.1 MARCO ESPACIAL
En esta parte de la investigación se determina la zona geográfica en la cual se encuentra la empresa en estudio.
1.1.1 Departamento del Meta. El Meta es uno de los 32 departamentos de Colombia, su capital es la Ciudad de Villavicencio, ubicado sobre la cordillera Oriental y caracterizado en la zona central del país pues Puerto López, ombligo de Colombia es parte de este departamento, lo que permite que sea muy prestigioso para sus habitantes y turistas por su cercanía con la ciudad capital y demás departamentos; además posee con la fortuna de tener numerosos afluentes del río Orinoco que atraviesan el departamento y que brotan en la Cordillera Oriental, entre los cuales encontramos el río Guayuriba; lo que lo hace importante para las diferentes empresas constructoras de obras civiles, pues de estos ríos se extrae gran cantidad de los materiales utilizados para la construcción. (Ver Figura 1).
Figura 1. Ubicación geográfica del departamento del Meta
Fuente: TURISMO POR COLOMBIA META Consultado en: http://www.deturismoporcolombia.com/Fincas/meta/mapa/mapa.php., el 18 de Septiembre del 2014.
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1.1.2 Municipio de Cumaral. Este bello municipio está a Veintiséis kilómetros por una agradable y confortable autopista llevan al turista de Villavicencio hasta la pujante ciudad de Cumaral. Esta prospera y atractiva población llanera está situada en el piedemonte de la cordillera Oriental, en la parte noroccidental del Departamento del Meta, cerca del Río Guacavía, límite con el Departamento de Cundinamarca y brinda uno de los mejores atractivos turísticos su baño de fresca y abundante agua. Poco a poco la vía se aleja del pie de monte y encuentra a Cumaral al inicio de una pequeña serranía adornada de fascinantes paisajes 1 llaneros.”. (Ver Figura 2).
Se encuentra localizado en la parte Noroccidental del Departamento del Meta, sus coordenadas son 4 grados 16´08” latitud norte y 73 grados 28´59” de longitud oeste. Zona del Piedemonte llanero. La altura sobre el nivel del mar, es de 452 metros.Límites del municipio:POSICIÓN GEOGRÁFICA: NorOccidente del rtamento del Meta. COORDENADAS: 4 Grados 15' 59'' Latitud Norte 73 Grados 28' 59''. De longitud Oeste Altura sobre el Nivel del Mar 452 Mts. CUMARAL TIENE LOS SIGUIENTES LÍMITES:Norte con el departamento de Cundinamarca y el municipio de San Juanito, al Suroeste con el municipio de Restrepo al Este con los municipios de Puerto López y Cabuyaro.Extensión total:580 Km2 Altitud de la cabecera municipal (metros sobre el nivel del mar): 452 Temperatura media: 21º C
Figura 2. Municipio de Cumaral
1 Fuente:http://cumaral-meta.gov.co/apc-aa-files/38396139373465346434633430306234 /veredal_001.jpg
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“Cumaral cuenta con reservas naturales como es CAÑO PECUCA , Ubicado en la parte nor-oriente del municipio en la Inspección de Veracruz en una extensión aproximada de 10 kilómetros. CUATRO TUBOS , Ubicado en la parte noroccidental del municipio en el nacimiento del caño El Caibe, vía vereda San Antonio a tres kilómetros de la cabecera municipal, siendo este un atractivo para propios y visitantes. EL PUENTE GUACAVIA , Ubicado por la vía marginal de la selva, que de Cumaral conduce al municipio de Paratebueno a 12 Kilómetros de la cabecera municipal, en este lugar se forman remansos en donde muchos de nuestros visitantes pasan tardes enteras disfrutando del sol llanero y sus calidas tardes. EL RIO GUACAVIA , Ubicado en la parte norte del municipio y cubre un área de 15 kilómetros aproximadamente desde el poblado denominado Guacavia 2 hasta el puente Guacavia sobre la vía marginal de la selva”.
1.1.3 Río Guacavia. Rio Guacavia es una corriente en el Departamento del Meta. Se encuentra a una altitud de 217 metros sobre el nivel del mar.
Nace cerca del cerro de Gaque, en la cordillera Oriental, entre los límites del departamento del Meta y Cundinamarca, Presenta corrientes efímeras y con baja densidad de drenaje, corre en sentido occidente – oriente. El principal modelado de este río es de tipo fluvial, destacándose por presentar amplios depósitos antiguos y recientes, donde son comunes los cauces abandonados en el sector de la llanura de inundación, el cauces de este río se caracteriza por poseer gran variabilidad de tamaño de materiales, compuestos por clastos, gravas y cantos de areniscas y arcillolitas principalmente . Sus principales afluentes son Borrachero, Guajarito, Guajaray, Piri, Caños Nancuya, Pecuca, Carniceria, y Mayuga. Recibe las subcuencas ubicadas en la parte sur del municipio y que nace la Serranía de Palomas. Desemboca en el río Humea
Foto 1. Río Guacavia
2 http://www.oocities.org/espanol/mundo_digital_co/turismo.html.
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Fuente: propia.
En esta fotografia se muestra una panoramica del rio guacavia.
Foto 2. Ubicación geográfica rio Guacavia.
Fuente Google Maps.
En esta imagen se muestra la ubicación del rio guacavia, mas exactamente sobre el puente de la ruta que conduce de cumaral a barranca de upia.
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1.2 MARCO TEÓRICO
Los materiales pétreos son provenientes de piedras o rocas y por muchos años hasta en la actualidad el hombre los ha venido manipulando y les ha dado diversas aplicaciones, tanto para la construcción de edificaciones, como para su propio beneficio social y económico. Entre las clases de este tipo de material se encuentran los pétreos naturales y los pétreos artificiales; la piedra, la arena, el mármol y el granito hacen parte de los materiales pétreos naturales, la piedra y los bloques de piedra son utilizados en la construcción de muros para estructuras, la arena indispensable en la elaboración de concretos y morteros para la unión de ladrillos y demás partes de la construcción; el mármol y el granito, utilizados en diseño de interiores; y dentro de los materiales pétreos artificiales se encuentran el vidrío y la cerámica, que dan un toque esencial en toda edificación.
Ante la necesidad de contar con material de calidad en las construcciones hace indispensable conocer sus componentes, ya que su resistencia y durabilidad dependen especialmente de las propiedades físicas, químicas y mecánicas de los agregados, el no saber caracterizarlos y utilizarlos hace que los resultados muchas veces no sean los esperados.
“En general, siempre tienen algunas ventajas entre otras, que permiten justificar la preferencia en la elección de materiales pétreos naturales frente a otros de naturaleza artificial o sintética. En primer lugar, los materiales naturales mantienen sus propiedades constitutivas, a pesar de los tratamientos posteriores a los que deben someterse, y además ofrecen un mayor atractivo estéticamente hablando, frente a otros materiales de origen no natural. En segundo lugar, las rocas no exigen ser objeto de grandes transformaciones industriales para obtener los productos que serán utilizados finalmente en obra, aunque si hay que aplicar las correspondientes técnicas de extracción en canteras, y efectuar los trabajos de manipulación y acabado que cada variedad de roca exija o necesite en función de su posterior uso en obra. Los pétreos naturales se presentan comercialmente bajo formas distintas y dimensiones muy diferentes (placas, baldosas, adoquines, etc…), que dependen por una parte de las características intrínsecas del propio material y por tanto de las operaciones de manipulación que admitan, y por otra, 3 de su empleo en la construcción arquitectónica”.
1.2.1 Origen. El origen de las rocas data de millones de años, tantos como tiene la
3 SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de enero de 2012]. En:
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corteza terrestre, que es la envoltura o capa externa de la tierra. La formación de las rocas se explica a través de diferentes fenómenos geológicos de naturaleza interna y externa que han sucedido y siguen produciéndose, lo que genera modificaciones en la corteza terrestre, tanto a nivel estructural como desde el punto de vista de su composición química y mineralógica. Estos fenómenos, comprenden desde aquellos que se generan a determinadas profundidades en el interior de la corteza terrestre, hasta otros que son provocados por agentes ambientales atmosféricos.
La corteza terrestre, y por tanto las rocas están constituidas en primer término por elementos químicos. En la Tabla 1 se presenta esta composición química elemental, con los porcentajes aproximados en cada caso.
Tabla 1. Composición química elemental de la corteza terrestre
Elemento químico Símbolo Porcentajes
Oxígeno 0 47% Silicio Sí 28% Aluminio Al 8% Hierro Fe 5% Calcio Ca 4%
Sodio Na 3% Potasio K 2% Magnesio Mg 2% Otros 1% Fuente: www.slideshare.net
“El elemento químico más representativo en la corteza terrestre es el oxígeno con un 47%, seguido de un 28% de Silicio. Los elementos químicos silicio, hierro, aluminio, calcio, etc., en la naturaleza se encuentran combinados con el oxígeno, dando lugar a unos compuestos químicos que se denominan óxidos. Por tanto, la composición de la corteza terrestre también se puede expresar considerando la 4 participación de cada uno de estos compuestos óxidos mayoritarios”.
“Estos datos que refleja la tabla, permite deducir que solo un grupo reducido de elementos químicos son los componentes mayoritarios de la corteza terrestre y en definitiva de las rocas. Por otra parte, los elementos químicos no solo se combinan para formar óxidos. También lo hacen formando asociaciones más complejas,
4 Ibid., p. 3
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siendo algunas de ellas constituidas por los óxidos en parte o totalmente. Estas asociaciones o agrupaciones de elementos químicos, dan lugar a compuestos o grupos de compuestos químicos que a su vez constituyen los minerales. Minerales son sustancias naturales sólidas, casi siempre de naturaleza inorgánica, físicamente homogéneas, con composición química característica, formadas a partir de procesos físico-químicos que se producen entre los elementos químicos que constituyen la corteza terrestre. Los átomos de los elementos químicos que componen los minerales, se distribuyen espacialmente ocupando posiciones geométricamente ordenadas, lo que da lugar a cristales. La perfección de estos cristales y los posibles defectos que puedan presentarse en los mismos, 5 dependerán de las condiciones presentes durante su formación”.
1.2.2 Clasificación. “Los pétreos naturales pueden clasificarse en rocas: eruptivas, sedimentarias y metamórficas. El origen de las rocas eruptivas está en la consolidación del magma, que es una masa fundida de minerales que se encuentra a cierta profundidad en el seno de la corteza terrestre. El origen de las rocas sedimentarias se encuentra en el asentamiento de restos de otras rocas ya existentes. El origen de las rocas metamórficas se explica debido a la transformación o cambio sufrido por rocas ya existentes. Este cambio muy profundo, se manifiesta principalmente porque se produce una evolución posterior 6 de la composición mineralógica y en la estructura de las rocas”.
1.2.3 Comportamiento de las rocas. “La constitución de las rocas se estudia determinando características estructurales observables desde el punto de vista tanto macroscópico como microscópico. Las características macro estructurales son las que pueden observarse a simple vista, y definen fundamentalmente:
Carácter Agregado: Los minerales forman un conjunto con cohesión. Carácter Disgregado: No hay cohesión entre las partículas que las forman. Carácter Masivo: Distribución homogénea de los minerales. Carácter No Masivo: Agrupación de minerales de forma heterogénea.
Con respecto a las características micro estructurales se pueden diferenciar cuatro tipos fundamentales de microestructuras o texturas:
Estructura Holocristalina: Constituida por granos cristalinos con tamaños relativos similares o diferentes.
5 SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de enero de 2012]. En:
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Estructura Hipocristalina: Constituidas por granos cristalinos que arman en una base compuesta por materia amorfa.
Estructura Vítrea: Constituida esencialmente por materia en estado amorfo (no cristalino). Estructura clástica o detrítica: agregado de fragmento de rocas o detritus de otras rocas anteriormente destruidas, acarreadas por el agua o viento y depositadas posteriormente donde se consolidan.
Sin embargo, es muy posible encontrar estructuras en las rocas que no responden rigurosamente a las descripciones dadas anteriormente, aunque se asemejen en algunos aspectos. Esto es debido fundamentalmente a la complejidad de los fenómenos de formación y transformación de las rocas que se desarrollan bajo 7 condiciones muy varíopintas”.
“La estructura de las rocas, no solo permite conocer la ordenación de los minerales, sino que también aporta información sobre el posible comportamiento mecánico resistente de las mismas. De hecho, las rocas al ser sometidas a esfuerzo mecánico, una vez llegan al límite máximo de resistencia admitido, se quiebran mostrando diferentes tipos de fracturas según su constitución:
− Fractura Plana: Estructura Granitoidea, compacta. − Fractura Inclinada o escalonada: Estructura pizarrosa, hojosa. − Fractura astillosa: Estructura fibrosa.
1.2.4 Propiedades físicas hídricas de los materiales pétreos.
1.2.4.1 Densidad aparente y densidad real. La densidad aparente se define como el cociente entre la masa y el volumen aparente siendo el volumen aparente el limitado por la superficie exterior de la probeta (incluyendo el volumen ocupado por los poros). La densidad real DR se define como el cociente entre la masa y el volumen real Vr. Los valores de densidad aparente y densidad real suelen ser próximos si el material pétreo es poco poroso, pero son muy distantes si este volumen de poros es alto.
7 SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de enero de 2012]. En:
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1.2.4.2 Porosidad Accesible. Las piedras naturales pueden presentar en su masa poros accesibles (poros exteriores) al agua y/o poros interiores o inaccesibles. Esta propiedad puede modificar la durabilidad de las rocas. Algunos procesos de alteración provocan su aumento mientras que ciertos tratamientos de la piedra la disminuyen.
1.2.4.3 Humedad de Saturación. Se define como el volumen de agua retenida en los poros del material después de una inmersión en agua durante un tiempo definido a presión atmosférica. Se expresa en tantos por ciento con respecto al peso en seco del material. Su valor indica la capacidad natural de absorción de agua por parte de la piedra. Una humedad de saturación alta advierte sobre el posible deterioro del material si va a estar expuesto a un clima riguroso con ciclos de hielo-deshielo.
1.2.4.4 Absorción de agua por capilaridad. Es la cantidad de agua que se introduce en los poros del material por succión capilar.
1.2.4.5 Permeabilidad al vapor de agua. Esta propiedad se define como la cantidad de vapor de agua que en una unidad de tiempo y por unidad de superficie, atraviesa un cuerpo de espesor determinado por efecto de una diferencia de presión parcial de vapor de agua entre las dos superficies.
1.2.5 Comportamiento térmico. Cuando un elemento material (pared), separa dos recintos que se encuentran a distintas temperaturas, se establece debido a este gradiente, una transferencia de calor desde el más caliente al más frío. La cantidad de calor que traspasa la pared depende de:
− Espesor de la pared. − Superficie de la pared. − Diferencias de temperaturas entre ambas superficies de la pared. − Tiempo transcurrido. 8 − Propiedades intrínsecas del material que constituye la pared”.
1.2.6 Comportamiento acústico.
1.2.6.1 Transmisión de sonidos. “En general los materiales compactos son
8 SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de enero de 2012]. En:
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buenos aislantes acústicos, ya que se puede decir que el aislamiento crece con la densidad del material atravesado, mientras que los materiales porosos nunca deben ser utilizados para aislamiento acústico.
1.2.6.2 Absorción de sonidos. El tiempo de reverberación es uno de los parámetros que permite definir la calidad acústica de un recinto y se define como el intervalo que transcurre entre el instante en el que se deja de emitir un sonido y aquel en el que su intensidad se ha hecho 106 veces menor. El tiempo óptimo de reverberación varía en función del uso del recinto; de ahí que se deba considerar las cualidades absorbentes o reflectantes de los materiales de revestimiento, decoración, etc., de un local, en función de sus usos, para obtener unas condiciones acústicas adecuadas en el mismo. Algunos pétreos naturales (Travertinos), en función de su porosidad abierta, pueden ser utilizados como materiales de revestimiento interior en ciertos recintos, contribuyendo así en la absorción de sonidos y en mejorar la calidad acústica del recinto.
1.2.7 Propiedades físico – mecánicas.
1.2.7.1 Dureza. Se define como la resistencia superficial que opone un material a la deformación. Para los materiales pétreos naturales, según el método de ensayo que se utilice, la dureza se determina a partir de: La resistencia del material a ser rayado (Dureza mineralógica) La dureza mineralógica se determina tratando de rayar la superficie del pétreo natural con cada uno de los minerales, se ordenan según la Escala de Dureza de Móhs. Cuando uno de estos minerales logra rayar la superficie del material ensayado, se expresa la dureza mineralógica de dicho material indicando el número que le corresponde al mineral que ha logrado 9 marcarlo”. “La resistencia que oponen los materiales a ser penetrados por otros más duros (Microdureza KNOOP): La Microdureza Knoop indica la resistencia a la penetración que opone un material pétreo, cuando se le aplica sobre su superficie un penetrador en forma de pirámide. Este penetrador actúa bajo cargas diferentes (1000 o 200 gramos) según la magnitud del intervalo de durezas que se midan. Este accesorio al penetrar deja huellas rómbicas alargadas de cierta longitud sobre la superficie de la probeta del material.
1.2.7.2 Resistencia a la Compresión. Módulo elástico. Se denomina así a la carga máxima por unidad de superficie que es capaz de soportar una probeta hasta que se produce la rotura. Es decir, se trata de la respuesta del material al ser sometido a un esfuerzo de compresión, que consiste en la aplicación de una
9 SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de enero de 2012]. En:
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carga creciente y centrada sobre la cara superior de la probeta y perpendicularmente a ella. La cohesión y dureza de los materiales determinan el tipo de fractura que se obtiene al realizar el ensayo, ya que la capacidad de deformación del material puede ser muy diferente. Las rocas muy duras y compactas al alcanzarse la carga máxima, se fracturan produciéndose grietas paralelas a la dirección del esfuerzo, mientras que para las más blandas, se produce un desprendimiento de material, que origina dos prismas de base truncada unidos por una cara, pero solo unos instantes antes de llegar al aplastamiento total.
1.2.7.3 Resistencia a la flexión. Es la resistencia hasta la rotura que opone la probeta de un material al aplicarle una fuerza transversal con respecto a su eje longitudinal. La pieza sometida al ensayo debe está apoyada sobre dos puntos o 10 apoyos equidistantes de la zona central de aplicación de la carga”.
1.2.7.4 Resistencia al desgaste. “Se define como la resistencia que opone la superficie de un material cuando se le somete a la acción de un producto abrasivo. Se determina calculando el desgaste lineal que experimenta la cara de una probeta bajo cierta carga, durante un recorrido de1000 metros en una pista de rozamiento, sobre la que se vierte el abrasivo (carborundo).
1.2.7.5 Resistencia al choque (al impacto). Se define como la resistencia que ofrece un material sobre el que cae una bola de acero de cierto peso y desde una altura determinada.
1.2.8 Durabilidad. La valoración de la durabilidad de las rocas o la resistencia que oponen a su alteración y degradación, se realiza considerando la incidencia de ciertos factores climáticos sobre su comportamiento. Se determina esta influencia observando si tras realizar ensayos de envejecimiento artificial acelerado, los materiales presentan síntomas de alteración. Los agentes ambientales (naturales o artificiales) que pueden afectar a las rocas son fundamentalmente los siguientes:
- La humedad. - La cristalización de sales (salinidad en el ambiente) - Un medio ácido 11 - Los cambios térmicos”.
10 SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de enero de 2012]. En:
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1.2.9 Rocas ígneas o eruptivas.
1.2.9.1 Características de las rocas ígneas. “Las rocas eruptivas, que constituyen entre el 80-90 % de la corteza terrestre, tienen su origen en la consolidación del magma fluido, por enfriamiento de las masas de mineral es fundidos, gases y vapores existentes a una cierta profundidad en el seno de la corteza terrestre. Precisamente es la diferente profundidad a la que se puede producir este enfriamiento – consolidación, lo que permite diferenciar y clasificar 12 las rocas eruptivas en rocas plutónicas, filoneanas y volcánicas”.
1.2.9.2 Variedades más importantes de las rocas eruptivas.
- Rocas plutónicas. “Se deben citar el gabro, la sienita, la diorita el peridoto, serpentina, y sobre todo el granito. Las características más destacables son las siguientes: valores de porosidad y coeficiente de absorción bajos. Su comportamiento en la intemperie es bueno; su conductividad térmica es alta, pero son materiales que proporcionan un buen aislamiento acústico; en general la resistencia a compresión es alta y también es buena la resistencia al desgaste; su labra es difícil porque son rocas duras, pero admiten el pulido y también lo mantienen.
- Rocas filoneanas. Composición similar a las rocas plutónicas. Entre las propiedades más importantes cabe destacar que se trata de rocas duras, compactas, duraderas, presentan buen pulimento y son decorativas. Estas rocas son los Pórfidos Graníticos, Sieníticos y Dioríticos, las Aplitas y lasPegmatitas.
- Rocas volcánicas. Son rocas pertenecientes a este grupo, las variedades 13 denominadas traquita, ríolita ybasalto entre otras”.
1.2.9.3 Granito. “El granito es una roca eruptiva plutónica que presenta estructura granito idea. La composición mineralógica del granito es: Cuarzo, Feldespatos (plagioclasas, ortosa) y Mica (biotita), como minerales esenciales. En la construcción de obras, el granito se emplea para revestimiento de paramentos
12 SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de enero de 2012]. En:
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14 verticales (placas) y de suelos (baldosas, losas, adoquines”.
1.2.9.4 Otras rocas eruptivas. “Algunas rocas eruptivas, desde el punto de vista comercial, son a menudo confundidas por variedades de granito debido a la semejanza de propiedades y por su similar aspecto, entre ellas: sienita, diorita, 15 gabro, serpentina, pórfidos, basaltos”.
1.2.10 Rocas sedimentarias. “Se diferencian en muchos aspectos de las eruptivas ya que no proceden del magma de forma directa, siendo su formación una consecuencia de la destrucción de rocas existentes anteriormente, del transporte de los fragmentos y del depósito de los mismos. Presentan estructura clástica con carácter agregado o disgregado según su proceso de formación y en general se puede decir que con respecto a las rocas eruptivas ofrecen, peor es resistencias mecánicas, menor durabilidad y peor aspecto decorativo si se comparan las superficies una vez pulidas. No se les puede asignar unos colores característicos ya que estos dependen de sus minerales constituyentes y en las 16 rocas sedimentarias su origen es muy diverso”.
1.2.11 Rocas metamórficas. “Las rocas metamórficas se originan a partir de rocas sedimentarias (10 %) y de rocas ígneas (90%), al sufrir éstas, profundas transformaciones químicas, mineralógicas y estructurales en el interior de la corteza terrestre. Fundamentalmente la intensidad del metamorfismo se determina en función de la presión y temperatura de los procesos de transformación. Las rocas metamórficas aunque pueden presentar aparentemente un aspecto muy diferente, casi todas tienen algunas propiedades comunes, debido a las 17 condiciones en las que se lleva a cabo su proceso de formación”.
1.2.12 Características de los elementos constructivos de piedra natural más utilizados en la construcción. “Los elementos constructivos elaborados a partir de piedra natural exigen formas y dimensiones diferentes (sillares, mampuestos, placas, lajas, adoquines, etc….), según las distintas aplicaciones constructivas (fábricas de piedra, revestimientos, pavimentación, cubiertas, etc…). Sin embargo, no todas las rocas pueden ser transformadas en piezas con características similares, debido a las diferentes propiedades intrínsecas de los materiales
14SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de enero de 2012]. En:
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18 pétreos naturales y la propia constitución de las rocas”.
1.2.13 Acabados superficiales de las rocas. “Tras la extracción de las rocas en las canteras, se llevan a cabo operaciones que reducen los grandes bloques en piezas de tamaño más reducido, con vistas a la obtención de unos elementos constructivos de formas y dimensiones adecuadas a los requisitos que exigirá supuesta en obra. Estos elementos, pueden presentar en sus caras vistas, determinados acabados, que se caracterizan por las texturas que se obtienen, tras 19 tratar la piedra con distintos trabajos de terminación”.
1.3 MARCO LEGAL
Para el alcance de esta investigación es de vital importancia seguir el procedimiento que se encuentra en las siguientes normas:
I.N.V E-133. Equivalente de arena de suelos y agregados finos. I.N.V E-202. Reducción del tamaño de las muestras transportadas. I.N.V E-211. Determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables en los agregados. I.N.V E-212. Contenido aproximado de materia orgánica en arenas usadas en la preparación de morteros o concretos. I.N.V E-213. Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos. I.N.V E-214. Cantidad material fino que pasa tamiz N°200 en los agregados. I.N.V E-217. Densidad bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados compactados o sueltos. I.N.V E-220. Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio. I.N.V E-221. Cantidad de partículas livianas en los agregados pétreos. I.N.V E-222. Gravedad específica y absorción de agregados finos. I.N.V E-223. Gravedad específico y absorción de agregados gruesos. I.N.V E-224. Evaluación de la resistencia mecánica de los agregados gruesos por el método de 10% de finos. I.N.V E-227. Porcentaje de caras fracturadas en los agregados. I.N.V E-230. Índice de aplanamiento y de alargamiento de los agregados. I.N.V E-234 Determinación de la reactividad potencial álcali – sílice de agregados. I.N.V E-238. Determinación de la resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión utilizando el aparato MICRO-DEVAL.
18 SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de enero de 2012]. En:
NTC 174. Especificaciones de los agregados para concretos. ARTÍCULO 630-07 de las especificaciones INVIAS.
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2. DISEÑO METODOLÓGICO
En este capítulo se menciona el tipo de estudio y las fuentes y técnicas para la recolección de información que se va a utilizar durante el desarrollo de esta investigación.
2.1 TIPO DE ESTUDIO
El tipo de investigaciónutilizado es el cuantitativo con un enfoque descriptivo, necesario para realizar la identificación de las propiedades físicas y químicas del material de arrastre extraído del río Guacavia del municipio de Cumaral -Meta, para comprobar si cumple con las Normas Técnicas Colombianas.
A través del enfoque descriptivo se detallan las características de los materiales pétreos y su uso en la elaboración de concretos.
2.2 FUENTES Y TÉCNICAS PARA LA RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN
Esta investigación se plantea por fases:
2.2.1Primera fase: exploratoria. Consulta bibliográfica de normas para la caracterización de los materiales pétreos en la elaboración de concretos, ver anexo C (Tabla 39. Normas para la caracterización de materiales pétreos).
2.2.2 Segunda fase: diagnóstica. Se realiza una visita al rio Guacavia para la extracción de las muestras (triturados y arenas) de los materiales pétreos con destino al análisis que se llevó a cabo en el Laboratorio INGEGAR INGENIERIA Y CSA, con el fin de identificar sus propiedades físicas, químicas y mecánicas. (Ver Anexo D)
Los ensayos y procedimientos que se realizaron a cada una de las muestras fueron con respecto a las normas INVIAS (Ver Anexo E).
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2.2.2.1 EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS FINOS I.N.V. E – 133 – 07.
Este ensayo se realiza con materiales de agregado fino gradado que pasan por el tamiz No.4, se cuartea una cantidad suficiente de la muestra original para obtener una porción representativa de dicha muestra.
A un volumen determinado del agregado fino se le adiciona una pequeña cantidad de solución floculante, se mezclan y se agitan manualmente en un cilindro de plástico graduado por 90 ciclos, para que las partículas de arena pierdan la cobertura arcillosa y queden en suspensión encima de la arena. Después de un período de sedimentación, se determina las alturas de la arcilla floculada y de la arena en el cilindro.
Foto 3. Solución Floculante Foto 4. Cilindro de plástico
Fuente: propia. Fuente: propia. Foto 5. Muestra Foto 6. Muestra lista para ensayo
Fuente: propia. Fuente: propia.
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Foto 7. Introcucción de la muestra Foto 8. 90 ciclos de agitación
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 9. Llenado del recipiente Foto 10. Sifonamiento
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 11. Estado de reposo Foto 12. Período de sedimentación
Fuente: propia. Fuente: propia.
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Foto 13. Equivalente de arena Foto 14. Lectura de la arcilla
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 15. Introducción de la barra Foto 16. Lectura de la arena
Fuente: propia. Fuente: propia.
2.2.2.2 REDUCCIÓN DEL TAMAÑO DE LAS MUESTRAS TRANSPORTADAS I.N.V. E – 202 – 07 MÉTODO B
Se coloca la muestra original sobre una superficie dura, limpia y nivelada para evitar pérdidas de material o adición accidental de otros materiales, luego se mezcla el material completamente, volteando la totalidad de la muestra y con la
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última vuelta se forma una pila cónica depositando cada palada encima de la anterior, para luego aplanar cuidadosamente la pila cónica, hasta conseguir un espesor y un diámetro uniforme, con el fin de que cada cuarto de la pila resultante contenga el material original del mismo; este diámetro deberá ser aproximadamente de cuatro a ocho veces su espesor. Y por último se divide la muestra aplanada en cuatro cuartos iguales usando una pala de extremo plano y se retiran dos cuartos diagonalmente opuestos incluyendo todo el material fino. La anterior operación se repite hasta que la muestra quede reducida al tamaño deseado.
Foto 17. Material Foto 18. Pesaje del material
Fuente: propia. Fuente: propia.
2.2.2.3DETERMINACIÓN DE TERRONES DE ARCILLA Y PARTÍCULAS DELEZNABLES EN LOS AGREGADOSI.N.V. E – 211 – 07
Este ensayo se realiza con agregado fino gradado que pasa el tamiz No.4, se cuartea una cantidad suficiente de la muestra original hasta obtener 3000g, el agregado se seca de forma natural hasta obtener una masa constante y se extiende en una capa delgada sobre el fondo de un recipiente, cubriéndolo con agua destilada y dejándolo en reposo durante 24 horas, después de transcurrido este tiempo, se comprimen individualmente las partículas, entre el pulgar y el índice, para tratar de romperlas en tamaños más pequeños; después que todas las
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Partículas identificables como terrones de arcilla y partículas deleznables se destrozan, se separa el material de menor tamaño de la parte restante mediante tamizado en húmedo, usando el tamiz N°4 y haciendo circular agua sobre la muestra a través del tamiz mientras se agita manualmente, para eliminar el material más pequeño, y finalmente se sacan cuidadosamente del tamiz las partículas retenidas y se secan hasta obtener una masa constante para finalmente pesar y determinar su masa.
Foto 19. Secado del material Foto 20. Remojo durante 24 horas
Fuente: propia. Fuente: propia.
2.2.2.4 CONTENIDO APROXIMADO DE MATERIA ORGÁNICA EN ARENAS USADAS EN LA PREPARACIÓN DE MORTEROS O CONCRETOS I.N.V. E – 212 – 07
Este ensayo se realiza con 450g de agregado fino gradado que pasa por el tamiz No. 4, se seca a temperatura ambiente, y luego se coloca en el recipiente de ensayo hasta completar un volumen aproximado de 130ml, se añade la solución de soda caustica, hasta que el volumen total de arena y líquido sea aproximadamente 200 ml, inmediatamente se tapa el frasco, se agita vigorosamente y se deja reposar durante 24 horas, en un lugar donde permanezca totalmente quieto. La determinación de color se realiza por el método de colorimetría, para definir con mayor precisión el color del líquido de la muestra de ensayo y así determinar el contenido de materia orgánica de esta. .
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Foto 21. Equipo Foto 22. Solución de soda cáustica
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 23. Recipientes de ensayo Foto 24. Vaciado del material
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 25. Vaciado de la soda cáustica Foto 26. Tapado del recipiente
Fuente: propia. Fuente: propia.
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Foto 27. Agitación Foto 28. Estado de reposo
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 29. Escala de colorimetría Foto 30. Lectura C. materia orgánica
Fuente: propia. Fuente: propia.
2.2.2.5 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS I.N.V. E – 213 – 07
Agregado fino: Las muestras de agregado fino para el análisis granulométrico, después de secadas, deberán tener una masa mínima de 300 g, para este ensayo se toman 500 g.
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Agregado grueso: Las muestras de agregado grueso para el análisis granulométrico, después de secadas, deberán tener aproximadamente las siguientes masas, ½” 2 kg y la ¾” 5 kg; para los dos agregados se utiliza una masa de 5000 g.
Se secan las muestras hasta obtener una masa constante y se selecciona un grupo de tamices de tamaños adecuados para el material, luego se encajan los tamices en orden decreciente, por tamaño de abertura y se coloca la muestra sobre el tamiz superior, inmediatamente se agitan los tamices manualmente, durante un período adecuado y se determina la masa de la muestra retenida en cadatamiz, con una balanza.
Foto 31. Juego de tamices Foto 32. Material que retiene 3/8”
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 33. Material que retiene ¼” Foto 34. Material que retiene N° 4
Fuente: propia. Fuente: propia.
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Foto 35. Material que retiene N° 8 Foto 36. Material que retiene N° 16
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 37. Material que retiene N° 30 Foto 38. Material que retiene N° 50
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 39. Material que retiene N° 100 Foto 40. Material que retiene N° 200
Fuente: propia. Fuente: propia.
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Foto 41. Material que retiene 1” Foto 42. Material que retiene ¾”
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 43. Material que retiene 3/8” Foto 44. Material que retiene ¼”
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 45. Material que retiene N° 4 Foto 46. Material que retiene N° 8
Fuente: propia. Fuente: propia.
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2.2.2.6 CANTIDAD DE MATERIAL FINO QUE PASA EL TAMIZ N° 200 EN LOS AGREGADOS I.N.V. E – 214 – 07
Este ensayo se realiza con 2500g de material; se seca la muestra de ensayo hasta obtener una masa constante y se usa esta masa como la masa seca original de la muestra de prueba, después de esto, se coloca la muestra de ensayo en el recipiente y se agrega suficiente cantidad de agua para cubrirla, se agita vigorosamente el contenido del recipiente para separar las partículas finas de las gruesas y dejar el material fino en suspensión y de inmediato se vierte el agua de lavado sobre el juego de tamices armado con el de mayor abertura encima; seguidamente se efectúa un segundo lavado de la muestra en el recipiente, después se agita y se decanta. La operación se repite hasta que el agua de lavado sea clara y el agregado se seca hasta obtener una masa constante y determinar su peso.
2.2.2.7 DENSIDAD BULK (PESO UNITARIO) Y PORCENTAJE DE VACÍOS DE LOS AGREGADOS COMPACTADOS O SUELTOS I.N.V. E – 217 – 07
Densidad bulk del agregado compactado: se utiliza el método del apisonado o varillado, que consiste en agregarel material en el cilindro, en tres capas de igual volumen aproximadamente, hasta llenarlo, cada una de las capas se apisona con 25 golpes de varilla, distribuidos uniformemente sobre la superficie, utilizando el extremo semiesférico de la varilla, al apisonar la primera capa, se debe evitar que la varilla golpee el fondo del recipiente y al apisonar las capas superiores, se aplica la fuerza necesaria para que la varilla solamente atraviese la capa respectiva, después se enrasa la superficie del agregado con la varilla, de modo que las partes salientes se compensen con las depresiones en relación al plano de enrase, y se pesa la muestra del recipiente lleno. Este procedimiento se realiza tres veces.
Densidad bulk del agregado suelto: se llena el recipiente de forma manual, de modo que el agregado se descargue a una altura no mayor de 50 mm (2”) por encima del borde del recipiente hasta colmarlo, se enrasa la superficie del agregado con una varilla, de modo que las partes salientes se compensen con las depresiones en relación con el plano de enrase y se pesa la masa del recipiente lleno. Este procedimiento se realiza tres veces.
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Foto 47. Material Foto 48. Vaciado del material
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 49. Apisonado primera capa Foto 50. Apisonado segunda capa
Fuente: propia Fuente: propia.
Foto 51. Apisonado tercera capa Foto 52. Enrasado
Fuente: propia. Fuente: propia.
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Foto 53. Limpieza de bordes Foto 54. Pesaje
Fuente: propia. Fuente: propia.
2.2.2.8SANIDAD DE LOS AGREGADOS FRENTE A LA ACCIÓN DE LAS SOLUCIONES DE SULFATO DE SODIO O DE MAGNESIO I.N.V. E – 220 – 07
Agregado fino: la muestra del agregado fino debe pasar toda por el tamiz de 3/8” y es de 100g de cada una de las fracciones que se indican a continuación: material que pasa por el tamiz 3/8”, N°4, N°8, N°16, N°30 y material retenido por el tamiz N°4, N°8, N°16, N°30, N°50.
La muestra de agregado fino se lava sobre el tamiz N°50, se seca hasta obtener una masa constante y se separa en las diferentes fracciones por medio de un tamizado realizado de la siguiente manera: se tamiza para separar la muestra en sus respectivos tamaños, de cada una de las fracciones obtenidas, se separa la suficiente cantidad de muestra para poder obtener 100g; después del tamizado final, se pesan y se colocan por separado en los recipientes para ensayo.
Agregado grueso: se toman 2000g de ¾” y 1000g de ½” de toda la muestra del agregado grueso del que se han eliminado todas las fracciones inferiores al tamiz No.4. Estos tamaños eliminados se ensayan de acuerdo con el procedimiento para el agregado fino. La muestra de agregado grueso se lava, se secahasta peso constante y se separa en las diferentes fracciones indicadas en la Sección 5.2 de la presente norma, por tamizado hasta que no pase material. La cantidad requerida de cada una de estas fracciones, se pesa y se coloca, por separado, en los recipientes para ensayo.
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Inmersión de las muestras en la solución: las muestras se sumergen en la solución de sulfato de sodio o de magnesio, durante un período de 17 horas, de manera que el nivel de la solución quede por lo menos 12.5 mm (1/2”) por encima de la muestra. El recipiente se cubre para evitar la evaporación y la contaminación con sustancias extrañas.
Secado de las muestras: después del período de inmersión, la muestra se saca de la solución dejándola escurrir durante 15 minutos y se introduce en el horno, donde se secan hasta masa constante, y posteriormente se deja enfriar la muestra y se sumerge nuevamente en la solución.
Foto 55. Lavado del material Foto 56.Secado del material
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 57. Material que retiene N° 4 Foto 58. Material que retiene N° 8
Fuente: propia. Fuente: propia.
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Foto 59. Material que retiene N° 16 Foto 60. Material que retiene N° 30
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 61. Material que retiene N° 50 Foto 62. Peso de la muestra
Fuente: propia. Fuente: propia.
2.2.2.9CANTIDAD DE PARTÍCULAS LIVIANAS EN LOS AGREGADOS PÉTREOSI.N.V. E – 221 – 07
Este ensayo se realiza con 3000g de muestra para agregado grueso y 100 g para agregado fino y se seca el material hasta obtener una masa constante.
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Agregado fino: se deja enfriar la muestra a temperatura ambiente, se pasa por el tamiz No. 50 y se pesa el material retenido, después se somete al proceso descrito en la norma I.N.V. E–222, hasta cuando el agregado alcance la condición de saturado con superficie seca (S.S.S).
Se coloca la muestra dentro del recipiente con el líquido de gravedad específica alta, cuyo volumen mínimo debe ser tres veces el del agregado. El líquido que rebosa se vierte en otro recipiente, pasándolo a través del tamiz, teniendo el cuidado de que solamente las partículas que floten, se viertan en el tamiz. Se devuelve el líquido recogido en el segundo recipiente al primero; después de agitar la muestra vigorosamente, se repite la operación anterior, hasta que la muestra quede libre de partículas flotantes, inmediatamente se lavan las partículas decantadas contenidas en el colador en un solvente apropiado para quitar el líquido pesado y se dejan secar para luego determinar su masa.
Agregado grueso: se deja enfriar la muestra a temperatura ambiente y se pasa sobre el tamiz No.4, luego se determina la masa del material retenido y se somete al proceso descrito en la norma I.N.V. E –223, hasta cuando el agregado alcance la condición de saturado con superficie seca (S.S.S).
Se coloca la muestra dentro del recipiente con el líquido de gravedad específica alta, cuyo volumen mínimo debe ser tres veces el del agregado. Se retiran las partículas que subieron a la superficie, usando el colador y se colocan en otro recipiente, se agita la muestra repetidamente y se retiran las partículas que flotan, hasta cuando ninguna suba a la superficie del líquido, luego se lavan las partículas que han sido retiradas, hasta remover de ellas el líquido de gravedad específica alta y se dejan secar para tomar su peso.
Foto 63. Secado de la muestra Foto 64. Material que retiene N° 50
Fuente: propia. Fuente: propia.
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Foto 65. Tamizado por malla N° 4 Foto 66. Lavado de la muestra
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 67. Inmersión de la muestra Foto 68. Peso de la muestra
Fuente: propia. Fuente: propia.
2.2.2.10 GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS FINOS I.N.V. E – 222 – 07
Se toma una muestra de agregado fino de aproximadamente 1000 g, aplicandolos procedimientos descritos en la norma I.N.V. E- 202. Se seca el espécimen de prueba en un recipiente adecuado hasta masa constante y se deja enfriar hasta temperatura en la que sea manejable, luego se cubre con suficiente agua y se mantiene en ese estado durante 17 horas.
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Después del período de inmersión, se decanta cuidadosamente el agua para evitar la pérdida de finos y se extiende la muestra sobre una superficie plana no absorbente y se inicia la operación de secar la superficie de las partículas, para luegorealizar la prueba del cono para chequear la condición saturada y superficialmente seca.
Seguidamente se llena parcialmente el picnómetro con agua, e inmediatamente se introduce en el picnómetro 500g del agregado fino saturado y superficialmente seco, preparado como se describe en la sección 3 de esta norma, y se le añade agua hasta aproximadamente un 90% de su capacidad. Para eliminar el aire atrapado manualmente se gira el picnómetro sobre una superficie plana, agitándolo para eliminar todos los vacíos, luego se introduce en un baño de agua, se secó rápidamente su superficie y se determina su masa.
Foto 69. Periódo de inmersión Foto 70. Secado del material
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 71. Peso de la muestra Foto 72. Llenado del picnómetro
Fuente: propia. Fuente: propia.
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Foto 73. Vaciado del material Foto 74. Picnómetro
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 75. Adición de agua Foto 76. Agitación del picnómetro
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 77. Peso de la muestra Foto 78. Lavado del equipo
Fuente: propia. Fuente: propia.
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2.2.2.1.1 GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS GRUESOSI.N.V. E – 223 – 07
Se utilizan 500g del agregado, se realiza un cuarteo, se tamiza en seco y se procede a lavar el material, donde se elimina todo el material inferior al tamiz N°4 y se seca la muestra hasta obtener una masa constante, se deja enfriar a temperatura ambiente y posteriormente se sumerge en agua durante 24 horas, luego se saca la muestra del agua y se secan las partículas rodándolas sobre una toalla absorbente, hasta eliminar el agua superficial visible, y se pesa todo el material para obtener la muestra en estado saturada con superficie seca.
Seguido de esto se coloca la muestra en el interior de una canastilla metálica y se determina su masa sumergida en el agua, luego se seca hasta obtener masa constante, se deja enfriar a temperatura ambiente y se determina su masa.
Foto 79. Peso de la muestra Foto 80. Lavado del material
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 81. Secado de la muestra Foto 82. Inmersión de la muestra
Fuente: propia. Fuente: propia.
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Foto 83. Secado de las partículas Foto 84. Muestra sumergida en agua
Fuente: propia. Fuente: propia.
2.2.2.12EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA MECÁNICA DE LOS AGREGADOSGRUESOS POR EL MÉTODO DE 10% DE FINOS I.N.V. E – 224 – 07
La muestra de agregado para realizar este ensayo, se seca a temperatura ambiente, se tamiza por las mallas de 1/2” y de 3/8”, y se utiliza el material comprendido entre estos dos tamaños.
Se utiliza un cilindro con las especificaciones de la presente norma, se llena en tres capas sucesivas de una misma altura, aplicando en cada capa 25 golpes con la varilla adecuada, se enrasa con la varilla y se determina la masa del agregado que contiene el recipiente cilíndrico.
Luego esta muestra se pasa a otro cilindro cumpliendo con las especificaciones de la presente norma, y nuevamente se llena en tres capas sucesivas de una misma altura, aplicando en cada capa 25 golpes con la varilla adecuada, se procede a introducir el pistón de carga nivelando la superficie del material con este mismo, el cilindro junto con el plato inferior se introducen en la máquina que aplicara la carga necesaria de compresión para que el pistón alcance una penetración de 20 mm. Según la tabla 1 de la presente norma, se anota el valor de la carga aplicada y se procede a sacar todo el material del cilindro de ensayo, y finalmente se pasa por el tamiz N°8 y se determina la masa del material retenido.
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Foto 85. Recipiente cilíndrico Foto 86. Vaciado del material
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 87. Apisonado primera capa Foto 88. Apisonado segunda capa
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 89. Apisonado tercera capa Foto 90. Enrasado
Fuente: propia. Fuente: propia.
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Foto 91. Dispositivo de compresión Foto 92. Penetración
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 93. Valor de la carga Foto 94. Material después del ensayo
Fuente: propia. Fuente: propia.
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2.2.2.1.3 PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS I.N.V. E – 227 – 07
Se maneja una masa de 2500g que se lava sobre el tamiz N° 200 y se seca. Después se tamiza, se separa y se pesa el material retenido en cada tamiz. Para el triturado de ½” este ensayo se le hizo a una muestra representativa de los tamices ½”, 3/8” y ¼”, mientras para el triturado de ¾” este ensayo se le hizo a una muestra representativa de los tamices 1”, ¾”, ½”, 3/8” y ¼”.
Para cada tamiz seleccionado, se le realiza el siguiente procedimiento, después de pesar la masa retenida en cada tamiz se esparcen las partículas de tal manera que se puedan observar individualmente y determinar el tipo de fractura (no fracturada, frontera y fracturada), según las especificaciones de la norma.
Foto 95. Caras fracturadas Foto 96. Partículas no fracturadas
Fuente: propia. Fuente: propia.
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Foto 97. Partículas fronteras Foto 98. Partículas fracuradas
Fuente: propia. Fuente: propia.
2.2.2.14ÍNDICE DE APLANAMIENTO Y DE ALARGAMIENTO DE LOS AGREGADOSI.N.V. E – 230 – 07
La toma de muestra es la misma para la I.N.V. E- 227, el procedimiento que se realiza es el siguiente:
Índice de aplanamiento: para la muestra de cada tamiz seleccionado se analiza la mayor dimensión de cada partícula en el calibrador de aplanamiento por la ranura cuya abertura corresponda a la fracción que se ensaya y se determina la masa de las partículas que pasan por la ranura respectiva del calibrador, oséa las planas.
Índice de alargamiento: se hace pasar cada partícula de la fracción en el calibrador de alargamiento por la separación entre barras correspondiente a la fracción que se ensaya y se determina la masa de las partículas de cada fracción retenidas en el calibrador de longitud, o sea las largas.
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Foto 99. Calibrador de aplanamiento Foto 100. Partículas que pasan
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 101. Calibrador de alargamiento Foto 102. Partículas retenidas
Fuente: propia. Fuente: propia.
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2.2.2.15 DETERMINACIÓN DE LA REACTIVIDAD POTENCIAL ÁLCALI – SÍLICE DE AGREGADOS I.N.V. E 234 – 07
Este ensayo no se realiza en esta investigación, debido a diversos factores externos, pues en la trituradora se tienen registros sobre este ensayo, donde se demuestra que dicho material no reacciona con los álcalis del cemento Pórtland utilizado en la fabricación de concreto; además suele decirse que este ensayo, es propio de las cementeras. (Ver Anexo A)
2.2.2.16DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO ALDESGASTE POR ABRASIÓN UTILIZANDO EL APARATO MICRO–DEVAL I.N.V. E – 238 – 07
Este ensayo se realiza al agregado grueso de ¾”, para determinar la resistencia a la abrasión y durabilidad de agregados pétreos que han sido sometidos a la acción combinada de abrasión y molienda con bolas de acero en presencia de agua. La muestra con graduación normalizada se sumerge en agua durante 24 horas, se coloca en un recipiente de acero con 2 litros de agua y una carga abrasiva consistente en 5000g de bolas de acero de 9.5 mm de diámetro. El recipiente, agregado, agua y carga se rotan a 100 rpm durante 2 horas en la máquina, seguido se extrae la muestra de la máquina, se lava y se separa de las bolas de acero hasta que el agua salga prácticamente clara, se seca y se pasa por el tamiz N°16 y se pesa el material que pasa este tamiz.
Foto 103. Esferas de acero Foto 104. Cilindro de prueba
Fuente: propia. Fuente: propia.
79
Foto 105. Muestra y esferas Foto 106. Remoción esferas de acero
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 107. Secado de la muestra Foto 108. Peso de la muestra seca
Fuente: propia. Fuente: propia.
80
2.2.3 Tercera fase: evaluativa. Una vez obtenidos los resultados de laboratorio se procede a evaluar los diferentes materiales, para saber si cumplen con las Normas Técnicas Colombianas en la elaboración de concretos, con respecto a la NTC 174 y al artículo 630-07 de las especificaciones INVIAS.
Con las muestras identificadas y de acuerdo con la normatividad, se determina si el material es de buena calidad en cuanto a concretos para la construcción de estructuras, según sus características y las necesidades departamentales y nacionales.
2.2.4 Cuarta fase: socialización. Se dan a conocer los resultados obtenidos a la comunidad educativa de la facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Cooperativa de Colombia y se aclaran las dudas del proceso.
81
3. RESULTADOS Y ANÁLISIS
De los resultados obtenidos de cada ensayo realizado a los agregados se puede observar y analizar:
3.1 MATERIAL: AGREGADO FINO – ARENA CLASIFICADA
A continuación se presentan los resultados para el agregado fino, desde la tabla 2 hasta la tabla 16.
Tabla 2. Determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables en los agregados I.N.V. E-211
DETERMINACIÓN DE TERRONES DE ARCILLA Y PARTÍCULAS DELEZNABLES EN LOS AGREGADOS I.N.V. E-211
Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes PROYECTO: del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Arena Clasificada rio guacavia FECHA DE Septiembre 13 de 2014 MUESTREO: FECHA DE septiembre 15 de 2014 ENSAYO: FUENTE DE Río Guacavia MATERIAL:
AGREGADO FINO
MASA MATERIAL RETIENE 200,00 TAMIZ N° 16 (g) RETENIDO EN 198,2 TAMIZ N° 20 (g) % PORCENTAJE DE TERRONES DE ARCILLA Y PARTÍCULAS 0,91
DELEZNABLES
ART 630-07 E-211 % MÁXIMO 1%
Fuente: propia.
82
Tabla 3. Cantidad de partículas livianas en los agregados pétreos I.N.V. E-221
CANTIDAD DE PARTÍCULAS LIVIANAS EN LOS AGREGADOS PÉTREOS I.N.V. E-221
Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río PROYECTO: Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Arena Clasificada rio Guacavia FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: septiembre 15 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia AGREGADO FINO PESO DE LA MUESTRA SECA RETENIDA EN EL 200,00 TAMIZ N° 50 (g) PESO SECO DE LAS PARTÍCULAS RETENIDAS EN 0,80 EL COLADOR (g)
% PORCENTAJE DE PARTÍCULAS LIVIANAS 0,40
ART 630-07 E-221 % MÁXIMO 0,50%
Fuente: propia.
Tabla 4. Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V. E-133
83
EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS FINOS I.N.V. E-133 Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la ruta PROYECTO: 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Arena Clasificada rio Guacavia FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: septiembre 15 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia AGREGADO FINO Lectura de Arcilla (ml) 109 Lectura de Arena (ml) 95 EQUIVALENTE DE ARENA (%) 87,15 ART 630-07 E-133 % MÍNIMO 60% Fuente: propia.
Tabla 5. Contenido aproximado de materia orgánica en arenas usadas en la preparación de morteros o concretos I.N.V. E-212
CONTENIDO APROXIMADO DE MATERIA ORGÁNICA EN ARENAS USADAS EN LA PREPARACIÓN DE MORTEROS O CONCRETOS I.N.V. E-212
Caracterización fisico-mecanica de los agregados PROYECTO: pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta.
TIPO MATERIAL: Arena Clasificada rio Guacavia FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: septiembre 15 de 2014
FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
MÉTODO DE LA COLORIMETRÍA
83
COLOR GARDNER PLACA ORGANICA DESCRIPCION DEL COLOR ESTANDAR No. Color de la solución 5 1 Amarillo Claro 8 2 Amarillo 11 3 (ESTANDAR) Amarillo Oscuro 14 4 Ambar 16 5 VALOR DEL ENSAYO EN LABORATORIO 11 3 (ESTANDAR)
Fuente: propia.
Tabla 6. Gravedad específico y absorción de agregados finos I.N.V E-222
GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS FINOS I.N.V. E-222
Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes PROYECTO: del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta.
TIPO Arena Clasificada MATERIAL: FECHA DE Septiembre 13 de 2014 MUESTREO: FECHA DE septiembre 15 de 2014 ENSAYO: FUENTE DE Río Guacavia MATERIAL:
AGREGADO FINO MUESTRA No. 1
MASA DEL 1 - 117,2 RECIPIENTE (g)
85
MASA DEL RECIPIENTE + 2 - 622,3 MUESTRA SECA
AL HORNO (g)
MASA AL AIRE DE A LA MUESTRA - 492,3 SECA (g) MASA DEL 3 - 184,5 PICNÓMETRO (g)
MASA DE LA MUESTRA S SATURADA Y - 500 SUPERCIALMENT E SECA (g)
MASA DEL B PICNÓMETRO + - 671,3 AGUA (g)
MASA TOTAL DEL
PICNÓMETRO + C - 989,7 MUESTRA + AGUA(g) PESO ESPECÍFICO APARENTE A/(B+S-C) 2,63 PESO ESPECÍFICO APARENTE S/(B+S-C) 2,71 S.S.S. PESO ESPECÍFICO NOMINAL A/(B+A-C) 2,81 ABSORCIÓN (%) 100*(S-A)/A 2,1
ART 630 – 07 E-222 4% % MÁXIMO
Fuente: propia.
Tabla 7. Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos I.N.V. E-213
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS
I.N.V. E-213
PROYECTO: Caracterización fisico-mecanica de los
agregados pétreos procedentes del río
Guacavia, puente de la ruta 6510, entre
86
los municipios de Restrepo y cumaral, meta. MUESTRA Nº 1 Arena Clasificada FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: septiembre 15 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
Lavado sobre malla No. 200 Wr+Wms Ant. Lav. 3560 Wr+Wms Des. Lav. 3450 W. Recipiente 247 W. Muestra An. Lav. 3313 W. M. pasa 200 110
GRANULOMETRIA TAMIZ PESO RET. % RETEN. % RET. ACUM. % PASA
1 1/2" 470,0 14,19 14,19 85,81 1" 160,0 4,83 19,02 80,98 1/2" 365,0 11,02 30,03 69,97 3/8" 150,0 4,53 34,56 65,44 Nº 4 210,0 6,34 40,90 59,10 Nº 8 125,0 3,77 44,67 55,33 Nº 40 1080,0 32,60 77,27 22,73 Nº 100 550,0 16,60 93,87 6,13 Nº 200 93,0 2,81 96,68 3,32 FONDO 110,0 3,32 100,00 0,00 SUMAS 3313,0 100,00
Humedad Natural P1 136,83 P2 134,59 P3 5,4 w % 1,73%
87
Porcentajes de material GRAVA 40,90 % Tamaños ARENA 55,78 % T.M. 2" FINOS 3,32 % T.N. 1 1/2" ART630-07 E-214 MAX 5,0 % M.F. 3,53 Fuente: propia.
Tabla 8. Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados compactados o sueltos I.N.V. E-217
DENSIDAD BULK (PESO UNITARIO) Y PORCENTAJE DE VACÍOS DE LOS AGREGADOS COMPACTADOS O SUELTOS I.N.V. E-217
Caracterización fisico-mecanica de los agregados PROYECTO: pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta.
TIPO MATERIAL: Arena Clasificada
FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014
FECHA DE ENSAYO: septiembre 16 de 2014
FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
MASA UNITARIA PESO MOLDE (g) 4754,00 DIÁMETRO (cm) 14,90
VOLUMEN (cm3) 5353,00 ALTURA (cm) 14,90
MASA UNITARIA SUELTA
DATOS 1 2 3
PESO MUESTRA (g) 14050,00 14109,00 14214,00 PESO UNITARIO SUELTO (g) 9296,00 9355,00 9460,00 DENSIDAD (g/cm3) 1,73 1,74 1,76
PROMEDIO 1,75
MASA UNITARIA APISONADA
DATOS 1 2 3
88
PESO MUESTRA (g) 15000,00 15071,00 15106,00 PESO UNITARIO APISONADO 10251,00 10317,00 10351,00 (g) DENSIDAD (g/cm3) 1,91 1,92 1,92 PROMEDIO 1,92 PORCENTAJE DE VACÍOS Masa Unitaria Suelta (g/cm3) 1,75 Masa Unitaria Apisonada 1,92 (g/cm3) % VACÍOS MASA UNITARIA 0,03 SUELTA % VACÍOS MASA UNITARIA 0,02 APISONADA Fuente: propia.
3.2 MATERIAL: AGREGADO FINO – ARENA LAVADA DE RÍO
Tabla 9. Determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables en los agregados I.N.V. E-211
DETERMINACIÓN DE TERRONES DE ARCILLA Y PARTÍCULAS
DELEZNABLES EN LOS AGREGADOS I.N.V. E-211
Caracterización fisico-mecanica de los PROYECTO: agregados pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Arena Lavada de Río FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014
FECHA DE ENSAYO: septiembre 16 de 2014
FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
AGREGADO FINO MASA MATERIAL RETIENE 200,00 TAMIZ N° 16 (G) RETENIDO EN TAMIZ N° 20 (G) 199,20
% porcentaje de terrones de arcilla y 0,40 partículas deleznables
ART 630-07 E-211 % MÁXIMO 1%
Fuente: propia.
89
Tabla 10. Cantidad de partículas livianas en los agregados pétreos I.N.V. E- 221
CANTIDAD DE PARTÍCULAS LIVIANAS EN LOS AGREGADOS PÉTREOS I.N.V. E-221 Caracterización fisico-mecanica de los
PROYECTO: agregados pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta.
TIPO MATERIAL: Arena Lavada de Río
FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
AGREGADO FINO PESO DE LA MUESTRA SECA RETENIDA EN EL TAMIZ 200,00 N° 50 (g)
PESO SECO DE LAS PARTÍCULAS RETENIDAS EN EL 0,40 COLADOR (g) % porcentaje de partículas livianas 0,20
ART 630-07 E-221 % MÁXIMO 0,50% Fuente: propia. Tabla 11. Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V. E-133
EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS FINOSI.N.V. E- 133
Caracterización fisico-mecanica de los
agregados pétreos procedentes del río PROYECTO: Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Arena Lavada de Río FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014
septiembre 16 de 2014 septiembre 16 de 2014
FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
AGREGADO FINO Lectura de Arcilla (ml) 81,00 Lectura de Arena (ml) 76,00
EQUIVALENTE DE ARENA (%) 93,82 ART 630-07 E-133 % MÍNIMO 60% Fuente: propia
90
.
Tabla 12. Contenido aproximado de materia orgánica en arenas usadas en la preparación de morteros o concretos I.N.V. E-212
CONTENIDO APROXIMADO DE MATERIA ORGÁNICA EN ARENAS USADAS EN LA PREPARACIÓN DE MORTEROS O CONCRETOS I.N.V.
E-212
Caracterización fisico-mecanica de los agregados PROYECTO: pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta.
TIPO MATERIAL: Arena Clasificada rio Guacavia
FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: septiembre 15 de 2014
FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
MÉTODO DE LA COLORIMETRÍA
COLOR GARDNER PLACA ORGANICA DESCRIPCION DEL COLOR ESTANDAR No.
Color de la solución 5 1 Amarillo Claro 8 2
Amarillo 11 3 (ESTANDAR) Amarillo Oscuro 14 4 Ambar 16 5
VALOR DEL ENSAYO EN LABORATORIO 11 3 (ESTANDAR)
91
Tabla 13. Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio I.N.V E-220
SANIDAD DE LOS AGREGADOS FRENTE A LA ACCIÓN DE LAS SOLUCIONES DE SULFATO DE SODIO O DE MAGNESIOI.N.V. E-220
Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos PROYECTO: procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta.
TIPO MATERIAL: Arena Lavada de Río
FECHA DE Septiembre 13 de 2014 MUESTREO: septiembre 16 de 2014 FECHA DE ENSAYO: FUENTE DE Río Guacavia MATERIAL:
AGREGADO
MASA MASA FRACCIÓN PORCENTAJE FRACCIÓN GRADACIÓN PORCENTAJE DESPUÉS PASA FRACCIÓN DE TAMIZ ANTES DE ORIGINAL DE PÉRDIDA DE DESPUÉS DE ENSAYAR MUESTRA (%) EN PESO (%) ENSAYAR ENSAYO (%) (g) (g)
9,5 mm (3/8”) – 4,75 100,00 99,20 0,90 0,29 0,00 mm (No.4) 4,75 mm (No. 4) – 2,36 100,00 98,80 1,10 26,59 0,56 mm (No.8)
2,36 mm (No. 8) – 1,18 100,00 99,30 0,70 19,24 0,19 mm (No.16)
1,18 mm (No. 16) – 100,00 99,60 0,40 24,76 0,18 600 µm (No.30)
600 µm (No.30) – 300 100,00 99,40 0,60 17,02 0,14 µm (No. 50)
PROMEDIO DE % DE PÉRDIDA POR ACCIÓN DE LOS SULFATOS DE 0,97 SODIO
ART 630-07 E-220 % MÁXIMO 10% Fuente: propia.
92
Tabla 14. Gravedad específica y absorción de agregados finos I.N.V. E-222
GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS FINOS I.N.V. E-222
Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los PROYECTO: municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Arena Lavada de Río FECHA DE Septiembre 13 de 2014 MUESTREO: FECHA DE septiembre 16 de 2014 ENSAYO: FUENTE DE Río Guacavia MATERIAL: AGREGADO FINO MUESTRA No. 2
1 MASA DEL RECIPIENTE (g) - 119,80 MASA DEL RECIPIENTE + MUESTRA 2 - 616,00 SECA AL HORNO(g) MASA AL AIRE DE LA MUESTRA SECA A - 491,70 (g) 3 MASA DEL PICNÓMETRO(g) - 180,10 MASA DE LA MUESTRA SATURADA Y S - 500,00 SUPERÍORMENTE SECA (g)
B MASA DEL PICNÓMETRO + AGUA (g) - 672,30
MASA TOTAL DEL PICNÓMETRO + C - 990,10 MUESTRA + AGUA (g) PESO ESPECÍFICO APARENTE A/(B+S-C) 2,71 PESO ESPECÍFICO APARENTE S.S.S. S/(B+S-C) 2,70 PESO ESPECÍFICO NOMINAL A/(B+A-C) 2,76 ABSORCIÓN (%) 100*(S-A)/A 1,01
ART 630 – 07 E-222 % MÁXIMO 4%
Fuente: propia.
93
Tabla 15. Análisis granulométrico de agregados gruesos y finosI.N.V. E-213
ANÁLISISGRANULOMÉTRICODE AGREGADOS GRUESOS Y FINOSI.N.V. E-213
PROYECTO: Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, Meta. MUESTRA Nº 1 Arena Lavada de Río FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia MASA % % RETENIDO % TAMIZ RETENIDA RETENIDO ACUMULADO PASA (g) Mm
75,00 0,00 0,00 0,00 100,00 63,00 0,00 0,00 0,00 100,00 50,00 0,00 0,00 0,00 100,00 37,50 0,00 0,00 0,00 100,00 25,00 0,00 0,00 0,00 100,00 19,00 0,00 0,00 0,00 100,00 12,50 0,00 0,00 0,00 100,00 9,50 0,00 0,00 0,00 100,00 6,30 0,90 0,03 0,03 99,96 4,75 6,80 0,29 0,33 99,66 2,36 614,50 26,59 26,92 73,07 1,18 444,70 19,24 46,17 53,82 0,60 572,20 24,76 70,94 29,05 0,30 393,40 17,02 87,96 12,03 0,15 221,00 9,56 97,53 2,46 0,075 53,10 2,29 99,83 0,16 FONDO 3,90 0,16 100,00 0,00 SUMATORIA 2310,50 M. FINURA 3,29
94
AGREGADO FINO Masa inicial Húmeda (g) 2500,00
Masa seca (g) 2345,00 Masa final después de lavado (g) 2310,50 Diferencia (g) 34,50
HUMEDAD NATURAL Ws (g) 500,00 Wh (g) 469,00
6,60 %W MATERIAL QUE PASA EL TAMI Z No. 200 Masa Seca (g) 2341,00 Masa después de 2310,50 Lavado (g) % M. Fino pasa 1,47
ART 630-07 E-214 % 5% MÁXIMO
Fuente: propia.
DENSIDAD BULK (PESO UNITARIO) Y PORCENTAJE DE VACÍOS DE LOS AGREGADOS COMPACTADOS O SUELTOS I.N.V. E-217
Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la PROYECTO: ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Arena Lavada de Río FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia MASA UNITARIA PESO MOLDE (g) 4752,00 DIÁMETRO (cm) 14,90
VOLUMEN (cm3) 5353,00 ALTURA (cm) 14,90
MASA UNITARIA SUELTA DATOS 1 2 3
Tabla 16. Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados compactados o sueltos I.N.V. E-217
95
DENSIDAD BULK (PESO UNITARIO) Y PORCENTAJE DE VACÍOS DE LOS AGREGADOS COMPACTADOS O SUELTOS I.N.V. E-217 Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la PROYECTO: ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Arena Lavada de Río FECHA DE Septiembre 13 de 2014 MUESTREO: FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE Río Guacavia MATERIAL: MASA UNITARIA PESO MOLDE (g) 4752,00 DIÁMETRO (cm) 14,90 VOLUMEN (cm3) 5353,00 ALTURA (cm) 14,90 MASA UNITARIA SUELTA DATOS 1 2 3 PESO MUESTRA (g) 12593,00 12481,00 12250,00 PESO UNITARIO 7840,00 7736,00 7510,00 SUELTO (g) DENSIDAD (g/cm3) 1,45 1,44 1,40
PROMEDIO 1,43 MASA UNITARIA APISONADA DATOS 1 2 3 PESO MUESTRA (g) 13218,00 13438,00 13541,00 PESO UNITARIO 8466,00 8686,00 8789,00 APISONADO (g) DENSIDAD (g/cm3) 1,58 1,62 1,64 PROMEDIO 1,60 PORCENTAJE DE VACÍOS
Masa Unitaria Suelta 1,43 (g/cm3) Masa Unitaria 1,61 Apisonada (g/cm3) % VACÍOS MASA 0,04 UNITARIA SUELTA % VACÍOS MASA 0,04 UNITARIAAPISONADA Fuente: propia.
96
El agregado fino para este proyecto comprende la arena clasificada y la arena lavada de río procedentes del rio Guacavia; el material debe cumplir una serie de exigencias establecidas en la NTC 174 y el Articulo 630 – 07de las especificaciones INVIAS, para ser considerado un agregado fino de excelente calidad para la elaboración de concretos, tales como:
Limpieza: en el ensayo de terrones de arcilla y partículas deleznables, I.N.V.E- 211,el material cumple con el requisito establecido en la norma de tener máximo Un 1% de la masa total de la muestra:
Arena clasificada: 0,91% Arena lavada de río: 0,40% En el ensayo del material que pasa por el tamiz N° 200, I.N.V. E-214,el material cumple al no superar el valor máximo establecido en la norma, que es 5,00%:
Arena clasificada: 3,53% Arena lavada de río: 0,16% El material cumple con el ensayo de cantidad de partículas livianas I.N.V. E-221 al no superar el punto máximo establecido en la norma, que es 0,50%:
Arena clasificada: 0,30% Arena lavada de rio: 0,20% En el ensayo de equivalente de arena I.N.V. E-133, el material cumple al estar por encima del límite establecido en la norma; % min 60:
Arena clasificada: 87,15% Arena lavada de río: 93,82%
Sustancias perjudiciales: en el ensayo de contenido aproximado de materia orgánica I.N.V. E-212 el material cumple con el límite establecido en la norma, según la lectura realizada, pues se observa un color inferior al N° 3 de la muestra patrón.
Durabilidad: el agregado fino cumple con la norma de sanidad de los agregados frente a la acción de soluciones I.N.V.E-220, al no superar el porcentaje máximo establecido en la norma del 10%, pues este material presentó perdidas por acción de sulfatos de sodio de un 0,63%.
Absorción: el material cumple en el ensayo de peso específico y absorción de agregados finos I.N.V. E-222 al estar por debajo del % máximo establecido en la norma: 4%:
Arena clasificada: 1,17% Arena lavada de río: 1,03% Granulometría: para la muestra de arena clasificada, la granulometría del material no cumple en los siguientes tamices de acuerdo a las especificaciones de la NTC 174: 97
Tabla 17. Incumplimiento de la granulometría para la arena clasificada
TAMIZ LIMITES DE % QUE PASA RESULTADOS DE LA MUESTRA 3/8” 100 65,44
N°4 95-100 59,10 N°8 80-100 55,33 N°16 50-85 22,73 P Fuente: propia. para la muestra de la arena lavada de río la granulometría del material no cumple en el siguiente tamiz:
Tabla 18. Incumplimiento de la granulometría para la arena lavada de río
TAMIZ LIMITES DE % QUE PASA RESULTADOS DE LA MUESTRA
N°8 80-100 77,61
Fuente: propia.
Según lo establecido en la NTC 174 el rango ideal del módulo de finura debe estar entre 2,3 y 3,1 este es igual a la centésima parte de la suma de los porcentajes retenidos acumulados en cada una de las mallas de la serie estándar; por lo tanto se considera que la arena clasificada y la arena lavada de río analizadas, presentan un módulo de finura no adecuado para la fabricación de concretos, debido a que se encuentran por encima del rango establecido, pues el módulo de finura para la arena clasificada refleja un 3,86y para la arena lavada de río arroja un 3,29; lo que indica que no cumple con la NTC 174.
El mayor porcentaje retenido parcial en la arena clasificada es de 20,31% en el tamiz N°30 y para la arena lavada de río es de 26,59% en el tamiz N°8; lo que indica que el porcentaje que pasa cumple con la normatividad, pues comparando con la NTC 174, esta requiere para la arena, que el porcentaje que pasa sea inferior al 45% retenido en un tamiz de cualquier tamaño.
El tamaño máximo es el tamiz por el que pasa la mayoría del material; para el caso de la arena clasificada pasa el 100% en el tamiz de ½” por lo que se determina que el tamaño máximo es de 12,50 mm, y el tamaño máximo nominal es el tamiz que retenga como máximo el 5% del material, en este caso es la malla 3/8” = 9,50mm; y para la arena lavada de río pasa el 100% en el tamiz de 3/8” por lo que se determina que el tamaño máximo es de 9,50 mm, y el tamaño máximo nominal es el tamiz que retenga como máximo el 5% del material, en este caso es
98
La malla n 4 = 4,75 mm.
Figura 3. Curva granulométrica para la arena clasificada
Fuente: propia.
Figura 4. Curva granulométrica para la arena lavada de río
Fuente: propia.
99
3.3 MATERIAL: AGREGADO GRUESO –TRITURADO DE ½”
A continuación se presentan los resultados para el agregado grueso, desde la tabla 19 hasta la tabla 35.
DETERMINACIÓN DE TERRONES DE ARCILLA Y PARTÍCULAS DELEZNABLES EN LOS AGREGADOS I.N.V. E-211
Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos PROYECTO: procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 1/2” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia AGREGADO GRUESO
# TAMIZ PORCENTAJE DE MASA REMOVER LOS % RETENIDO FRACCIÓN DE MASA PARTÍCULAS DE INICIAL T. DE ARCILLA PARTÍCULAS GRADACIÓN TAMIZ FINAL (g) ARCILLA (g) Y P. DE ARCILLA (%) FRACCIÓN (%) DELEZNABLES
4,75 – 9,5 mm 2,36 mm (No. 1000,00 999,30 0,07 23,00 0,02 (No. 4 – 3/8”) 8) 9,5 – 19,0 mm 4,75 mm (No. 2000,00 1999,10 0,04 15,09 0,00 (3/8”– 3/4”) 4) 19,0 – 37,5 mm 4,75 mm (No. - - - - - (3/4”– 1 1/2”) 4) Mayor a 37,5 mm ------(1 1/2”) PROMEDIO DE % DE TERRONES DE ARCILLA Y 0,02 PARTÍCULAS DELEZNABLES ART 630-07 E-211 % 0,25% MÁXIMO
Fuente:propia.
100
Tabla 20. Cantidad de partículas livianas en los agregados pétreos I.N.V. E-221
CANTIDAD DE PARTÍCULAS LIVIANAS EN LOS AGREGADOS PÉTREOS I.N.V. E-221 Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos PROYECTO: procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 1/2” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia AGREGADO GRUESO
PESO DE LA MUESTRA SECA RETENIDA EN EL TAMIZ N° 4 (g) 3000,00
PESO SECO DE LAS PARTÍCULAS RETENIDAS EN EL 8,50 COLADOR (g)
% PORCENTAJE DE PARTÍCULAS LIVIANAS 0,28
ART 630-07 E-221 % MÁXIMO 1%
Fuente: propia.
Tabla 21. Índice de aplanamiento y de alargamiento de los agregados I.N.V. E-230
E-230
ÍNDICE DE APLANAMIENTO Y DE ALARGAMIENTO DE LOS AGREGADOS I.N.V. E-230
Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos PROYECTO: procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 1/2” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
102 1. ÍNDICE DE ALARGAMIENTO TAMICES PORCENTAJE PASA RETIENE MASA DEL DEL PORCENTAJE (% RETENIDO MASA MATERIAL MATERIAL DE LA CALIBRADOR) X MATERIAL RETENIDO POR RETENIDO GRADACIÓN (% RETENIDO Plg mm Plg Mm (g) CALIBRADOR POR ORIGINAL GRADACIÓN (g) CALIBRADOR (%) ORIGINAL) (%) 2 63,00 2” 50,00 - - - - - 1/2” 1 2” 50,00 37,50 - - - - - 1/2” 1 37,50 1” 25,00 - - - - - 1/2” 1” 25,00 3/4” 19,00 - - - - - 3/4” 19,00 1/2” 12,50 160,00 22,40 14,00 3,28 0,45 1/2” 12,50 3/8” 9,50 459,00 72,50 15,79 15,09 2,38 3/8” 9,50 1/4” 6,30 226,50 97,20 42,91 45,73 19,62
SUMATORIA (%) 22,46
ART 630 – 07 E-230 % 25%
MÁXIMO 2. ÍNDICE DE APLANAMIENTO TAMICES PORCENTAJE MASA DEL PORCENTAJE (% RETENIDO PASA RETIENE DEL MASA MATERIAL DE LA CALIBRADOR) X MATERIAL MATERIAL PASA POR GRADACIÓN (% RETENIDO PASA POR Plg mm Plg Mm (g) RANURA ORIGINAL GRADACIÓN RANURA (g) (%) ORIGINAL) (%) 2 63,00 2” 50,00 - - - - - 1/2” 1 2” 50,00 37,50 - - - - - 1/2” 1 37,50 1” 25,00 - - - - - 1/2” 1” 25,00 3/4” 19,00 - - - - - 3/4” 19,00 1/2” 12,50 160,00 40,50 25,31 3,28 0,83 2” 12,50 3/8” 9,50 459,00 89,60 19,52 15,09 2,94 3/8” 9,50 1/4” 6,30 226,50 68,40 30,19 45,73 13,81
SUMATORIA (%) 17,58 ART 630 – 07 E-230 % 25% MÁXIMO 103
Tabla 22. Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos I.N.V. E-213
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOSI.N.V. E-213
PROYECTO: Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. MUESTRA Nº 1 Triturado 1/2” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
Masa inicial Húmeda (g) 5000,00 Masa seca (g) 4934,00 Masa final después de lavado (g) 4872,00 Diferencia (g) 62,00 MASA TAMIZ % % RETENIDO % RETENIDA RETENIDO ACUMULADO PASA Plg Mm (g) 3” 75,00 0,00 0,00 0,00 100,00 2-1/2” 63,00 0,00 0,00 0,00 100,00 2” 50,00 0,00 0,00 0,00 100,00 1-1/2” 37,50 0,00 0,00 0,00 100,00 1” 25,00 0,00 0,00 0,00 100,00 3/4” 19,00 0,00 0,00 0,00 100,00 1/2” 12,50 160,00 3,28 3,28 96,72 3/8” 9,50 735,20 15,09 18,37 81,62 1/4” 6,30 2228,00 45,73 64,10 35,89 Nº 4 4,75 1120,80 23,00 87,11 12,88 Nº 8 2,36 514,80 10,57 97,67 2,32 Nº 16 1,18 39,70 0,81 98,49 1,50 Nº 30 0,60 25,20 0,52 99,00 0,99 Nº 50 0,30 16,10 0,33 99,33 0,66 Nº 100 0,15 20,10 0,41 99,75 0,24 Nº 200 0,075 11,40 0,23 99,98 0,01 FONDO 0,70 0,01 100,00 0,00 SUMATORIA 4872,00
104
HUMEDAD NATURAL Ws (g) 500,00 Wh (g) 493,40 %W 1,33 MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ No. 200 Masa Seca (g) 4934,00 Masa después de Lavado (g) 4872,00 % M. Fino pasa 1,25 ESPECIFICACIÓN INVIAS ART < 5% 630-07 Fuente: propia.
Tabla 23. Porcentaje de caras fracturadas en los agregados I.N.V. E-227
PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS I.N.V. E-227
Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río Guacavia, PROYECTO: puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 1/2” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
AGREGADO GRUESO TAMICES MASA MASA MASA PASA RETIENE MASA PARTÍCULA 1 PARTÍCULA % CARAS PARTÍCULA MATERIAL CARA NO FRACTURADAS FRONTERA Plg Mm Plg mm (g) FRACTURADA FRACTURADA (g) (g) (g) (g) 2 1/2” 63,00 2” 50,00 - - - - - 2” 50,00 1 1/2” 37,50 - - - - - 1 1/2” 37,50 1” 25,00 - - - - - 1” 25,00 3/4” 19,00 - - - - - 3/4” 19,00 1/2” 12,50 160,00 113,00 24,20 22,80 78,18 1/2” 12,50 3/8” 9,50 459,00 233,60 148,90 76,50 67,11 3/8” 9,50 1/4” 6,30 226,50 132,70 60,40 33,40 71,92 Fuente: propia. % CARAS 72,40 FRACTURADAS
105
Tabla 24. Gravedad específica y absorción de agregados gruesos I.N.V. E- 223
GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS GRUESOSI.N.V. E-223
Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos
procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los PROYECTO: municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 1/2” FECHA DE Septiembre 13 de 2014 MUESTREO: FECHA DE Septiembre 16 de 2014 ENSAYO:
FUENTE DE Río Guacavia MATERIAL: AGREGADO GRUESO
MUESTRA No. 3
1 PESO DE LA CANASTA - 114,20 (g) PESO DE LA CANASTA + MUESTRA 2 SECA - 506,00 (g)
PESO EN EL AIRE DE LA MUESTRA A 2 – 1 391,80 SECA(g) 3 PESO DE LA CANASTA EN EL AGUA - 72,50 (g) PESO DE LA CANASTA + MUESTRA 4 S.S.S. AL AIRE - 510,10 (g)
5 PESO DE LA CANASTA + MUESTRA EN - 323,70 EL AGUA (g) PESO EN EL AIRE DE LA MUESTRA
B S.S.S. 4 – 1 395,90
(g)
PESO SUMERGIDO EN AGUA DE LA C 5 – 3 251,20 MUESTRA SATURADA (g) PESO ESPECÍFICO APARENTE A/(B-C) 2,70 PESO ESPECÍFICO APARENTE S.S.S. B/(B-C) 2,73
PESO ESPECÍFICO NOMINAL A/(A-C) 2,78
ABSORCIÓN (%) 100*(B-A)/A 1,04
Fuente: propia.
106
Tabla 25. Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados compactados o sueltos I.N.V. E-217
DENSIDAD BULK (PESO UNITARIO) Y PORCENTAJE DE VACÍOS DE LOS AGREGADOS COMPACTADOS O SUELTOS I.N.V. E-217
Caracterización fisico-mecanica de los agregados PROYECTO: pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 1/2” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014
FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014
FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
MASA UNITARIA PESO MOLDE (g) 4760,00 DIÁMETRO (cm) 14,90 VOLUMEN (cm3) 5353,00 ALTURA (cm) 14,90
MASA UNITARIA SUELTA DATOS 1 2 3 PESO MUESTRA (g) 13182,00 12913,00 13063,00 PESO UNITARIO SUELTO (g) 8422,00 8153,00 8303,00 DENSIDAD (g/cm3) 1,57 1,52 1,55 PROMEDIO 1,54 MASA UNITARIA APISONADA DATOS 1 2 3 PESO MUESTRA (g) 13256,00 13333,00 13345,00 PESO UNITARIO APISONADO 8496,00 8573,00 8585,00 (g) DENSIDAD (g/cm3) 1,58 1,60 1,60 PROMEDIO 1,59 PORCENTAJE DE VACÍOS Masa Unitaria Suelta (g/cm3) 1,54 Masa Unitaria Apisonada 1,59 (g/cm3) % VACÍOS MASA UNI SUELTA 0,04 % VACÍOS MASA UNI 0,04 APISONADA Fuente: propia.
107
3.4 MATERIAL: AGREGADO GRUESO –TRITURADO DE 3/4”
Tabla 26. Determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables en los agregados I.N.V. E-211
DETERMINACIÓN DE TERRONES DE ARCILLA Y PARTÍCULAS DELEZNABLES EN LOS AGREGADOS I.N.V. E-211 Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la PROYECTO: ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 3/4” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia AGREGADO GRUESO # TAMIZ % PORCENTAJE DE MASA RETENIDO FRACCIÓN DE REMOVER LOS T. MASA PARTÍCULA PARTÍCULAS DE INICIAL GRADACIÓN TAMIZ DE ARCILLA Y P. FINAL (g) S DE ARCILLA (g) (%) DELEZNABLES ARCILLA FRACCIÓN (%) 4,75 – 9,5 mm 1000 2,36 mm (No. 8) 999,10 0,090 0,20 0,00 (No. 4 – 3/8”) 9,5 – 19,0 mm 2000 4,75 mm (No. 4) 1998,90 0,055 13,57 0,00 (3/8”– 3/4”) 19,0 – 37,5 mm 3000 4,75 mm (No. 4) 2998,60 0,047 24,14 0,01 (3/4”– 1 1/2”) Mayor a 37,5 mm ------(1 1/2”) PROMEDIO DE % DE TERRONES DE ARCILLA 0,01 Y PARTÍCULAS DELEZNABLES ART 630-07 E-211 % 0,25% MÁXIMO
Fuente: propia.
108
Tabla 27. Cantidad de partículas livianas en los agregados pétreos I.N.V. E- 221
CANTIDAD DE PARTÍCULAS LIVIANAS EN LOS AGREGADOS PÉTREOS I.N.V. E-221
Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río PROYECTO: Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los Municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 3/4” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
AGREGADO GRUESO
PESO DE LA MUESTRA SECA RETENIDA EN EL TAMIZ N° 4 (g) 3000,00
PESO SECO DE LAS PARTÍCULAS RETENIDAS EN EL 9,30 COLADOR (g)
% PORCENTAJE DE PARTÍCULAS LIVIANAS 0,31
ART 630-07 E-221 % MÁXIMO 1%
Fuente: propia.
Tabla 28. Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio I.N.V. E-220
109
SANIDAD DE LOS AGREGADOS FRENTE A LA ACCIÓN DE LAS SOLUCIONES DE SULFATO DE SODIO O DE MAGNESIO I.N.V. E-220
caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río guacavia, puente de la PROYECTO: ruta 6510, entre los municipios de restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 3/4” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
AGREGADO GRUESO MASA MASA PORCENTAJE FRACCIÓN GRADACIÓN FRACCIÓN PASA PORCENTAJE DESPUÉS ORIGINAL FRACCIÓN DE TAMIZ ANTES DE DESPUÉS DE PÉRDIDA DE MUESTRA ENSAYAR DE ENSAYO EN PESO (%) ENSAYAR (%) (g) (%) (g) Material 63,0 mm a - - - - - 50,0 mm (2 1/2” a 2”) Material 50,0 mm a - - - - - 37,5 mm (2” a 1 1/2”) Material 37,5 mm a - - - - - 25,0 mm (1 1/2” a 1”) Material 25,0 mm a 478,10 477,10 0,21 24,14 0,05 19,0 mm (1” a 3/4”) Material 19,0 mm a 665,60 665,00 0,09 59,65 0,05 12,5 mm (3/4” a 1/2”) Material 12,5 mm a 332,70 331,20 0,45 13,57 0,06 9,5 mm (1/2” a 3/8”) Material 9,5 mm a 302,30 301,60 0,23 1,67 0,00 4,75 mm (3/8” a Nº 4) PROMEDIO DE % DE PÉRDIDA POR ACCIÓN DE LOS 0,16 SULFATOS DE SODIO ART 630-07 E-220 % MÁXIMO 12%
110 Tabla 29. Determinación de la resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión utilizando el aparato micro deval I.N.V. E-238
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE POR ABRASIÓN UTILIZANDO EL APARATO MICRO DEVAL I.N.V. E-238 Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río PROYECTO: Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los Municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 3/4” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
AGREGADO GRUESO Masa inicial Mi 1500 Masa final Mf 1265 % PERDIDAS 16,4 Fuente: propia.
Tabla 30. Índice de aplanamiento y de alargamiento de los agregados I.N.V. E-230
ÍNDICE DE APLANAMIENTO Y DE ALARGAMIENTO DE LOS AGREGADOS I.N.V. E-230 Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río PROYECTO: Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los Municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 3/4” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
112
1. ÍNDICE DE ALARGAMIENTO
TAMICES PORCENTAJ MASA DEL E DEL (% RETENIDO PASA RETIENE PORCENTAJE MATERIAL MATERIAL CALIBRADOR) MASA DE LA RETENIDO RETENIDO X (% MATERIA GRADACIÓN POR POR RETENIDO L (g) ORIGINAL Plg Mm Plg mm CALIBRADOR CALIBRADO GRADACIÓN (%) (g) R ORIGINAL) (%) 2 63,00 2” 50,00 - - - - - 1/2” 1 2” 50,00 37,50 - - - - - 1/2” 1 37,50 1” 25,00 27,30 0,00 0,00 0,55 0,00 1/2”
1” 25,00 3/4” 19,00 1083,60 169,20 15,61 24,14 3,76
3/4” 19,00 1/2” 12,50 778,60 329,20 42,28 59,65 25,22
1/2” 12,50 3/8” 9,50 565,40 240,90 42,60 13,57 5,78
3/8” 9,50 1/4” 6,30 82,00 57,10 69,63 1,67 1,16
SUMATORIA 35,94 (%)
ART 630 – 07 E-230 % 25%
MÁXIMO
Fuente: propia.
113
2. ÍNDICE DE APLANAMIENTO
TAMICES PORCENT MASA DEL PORCENTAJE (% RETENIDO AJE DE LA PASA RETIENE MASA MATERIAL DEL MATERIAL CALIBRADOR) X GRADACI MATERIAL PASA POR PASA POR (% RETENIDO ÓN (g) RANURA RANURA GRADACION Plg Mm Plg mm ORIGINAL (g) (%) ORIGINAL) (%)
2 1/2” 63,0 2” 50,00 - - - - -
2” 50,0 1 1/2” 37,50 - - - - -
1 1/2” 37,5 1” 25,00 27,30 27,30 100,00 0,55 0,55
1” 25,0 3/4” 19,00 1083,60 219,00 20,21 24,14 4,87
3/4” 19,0 1/2” 12,50 778,60 199,90 25,67 59,65 15,31
1/2” 12,5 3/8” 9,50 565,40 75,20 13,30 13,57 1,80
3/8” 9,5 1/4” 6,30 82,00 19,90 24,26 1,67 0,40
SUMATO 2,96 RIA (%)
ART 630 – 07 25% E-230 % MÁXIMO
Fuente: propia.
114
Tabla 31. Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos I.N.V. E-213
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOSI.N.V. E-213 PROYECTO: Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. MUESTRA Nº 1 Triturado 3/4” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia AGREGADO GRUESO Masa inicial Húmeda (g) 5000,00 Masa seca (g) 4975,00 Masa final después de lavado (g) 4902,80 Diferencia (g) 72,20 MASA TAMIZ % % RETENIDO % RETENIDA RETENIDO ACUMULADO PASA Plg Mm (g) 3” 75,00 0,00 0,00 0,00 100,00 2-1/2” 63,00 0,00 0,00 0,00 100,00 2” 50,00 0,00 0,00 0,00 100,00 1-1/2” 37,50 0,00 0,00 0,00 100,00 1” 25,00 27,30 0,56 0,56 99,44 3/4” 19,00 1183,60 24,14 24,70 75,30 1/2” 12,50 2924,80 59,66 84,35 15,65 3/8” 9,50 665,40 13,57 97,92 2,07 1/4” 6,30 82,00 1,67 99,59 0,40 Nº 4 4,75 9,90 0,20 99,80 0,19 Nº 8 2,36 5,00 0,10 99,90 0,09 Nº 16 1,18 0,40 0,01 99,91 0,08 Nº 30 0,60 0,50 0,01 99,92 0,07 Nº 50 0,30 0,50 0,01 99,93 0,06 Nº 100 0,15 1,20 0,02 99,95 0,04 Nº 200 0,075 1,70 0,03 99,98 0,01 FONDO 0,50 0,01 100,00 0,00 SUMATORIA 4902,80
114
HUMEDAD NATURAL Ws (g) 500,00 Wh (g) 497,50 %W 0,50 MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ No. 200 Masa Seca (g) 4975,00 Masa después de Lavado (g) 4902,80 % M. Fino pasa 1,45 ESPECIFICACIÓN INVIAS ART 630-07 < 5%
Tabla 32. Porcentaje de caras fracturadas en los agregados I.N.V. E-227 PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS I.N.V. E-227 Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la PROYECTO: ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y Cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 3/4” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia AGREGADO GRUESO
TAMICES MASA MASA MASA MASA PARTÍCULA> 1 % CARAS PARTÍCULA PARTÍCULA NO MATERIAL CARA FRACTURADAS PASA RETIENE FRONTERA FRACTURADA (g) FRACTURADA (g) (g) (g) (g)
Plg Mm Plg mm
2 1/2” 63,00 2” 50,00 - - - - -
1 2” 50,00 37,50 - - - - - 1/2”
1 1/2” 37,50 1” 25,00 27,30 27,30 0,00 0,00 100
1” 25,00 3/4” 19,00 1083,60 733,80 242,70 107,10 78,91
3/4” 19,00 1/2” 12,50 778,60 509,50 168,10 101,00 76,23
1/2” 12,50 3/8” 9,50 565,40 413,90 108,00 43,50 82,75
3/8” 9,50 1/4” 6,30 82,00 60,60 11,70 9,70 81,03
% CARAS 83,78 FRACTURADAS 114
Tabla 33. Gravedad específica y absorción de agregados gruesos I.N.V. E- 223
GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS GRUESOS
I.N.V. E-223
Caracterización fisico-mecanica de los
agregados pétreos procedentes del río Guacavia,
puente de la ruta 6510, entre los municipios de PROYECTO: Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 3/4” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014
FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014
FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
AGREGADO GRUESO
MUESTRA No. 4
PESO DE LA CANASTA 1 - 114,20 (g) PESO DE LA CANASTA + MUESTRA SECA 2 - 588,70 (g)
PESO EN EL AIRE DE LA MUESTRA SECA A 2 – 1 474,50 (g)
3 PESO DE LA CANASTA EN EL AGUA - 72,50 (g) PESO DE LA CANASTA + MUESTRA S.S.S. 4 - 593,20 AL AIRE (g)
PESO DE LA CANASTA + MUESTRA EN EL 5 - 373,10 AGUA (g) PESO EN EL AIRE DE LA MUESTRA S.S.S. B (g) 4 – 1 479,00
PESO SUMERGIDO EN AGUA DE LA C 5 – 3 300,60 MUESTRA SATURADA (g) PESO ESPECÍFICO APARENTE A/(B-C) 2,65
PESO ESPECÍFICO APARENTE S.S.S. B/(B-C) 2,68
PESO ESPECÍFICO NOMINAL A/(A-C) 2,72
ABSORCIÓN (%) 100*(B-A)/A 0,94
Fuente: propia.
115
Tabla 34. Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados compactados o sueltos I.N.V. E-217
DENSIDAD BULK (PESO UNITARIO) Y PORCENTAJE DE VACÍOS DE LOS
AGREGADOS COMPACTADOS O SUELTOS I.N.V. E-217
Caracterización fisico-mecanica de los agregados
PROYECTO: pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. TIPO MATERIAL: Triturado 3/4”
FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
MASA UNITARIA
PESO MOLDE (g) 4752,00 DIÁMETRO (cm) 14,90
VOLUMEN (cm3) 5353,00 ALTURA (cm) 14,90
MASA UNITARIA SUELTA DATOS 1 2 3 PESO MUESTRA (g) 12881,00 12839,00 12878,00 PESO UNITARIO SUELTO (g) 8129,00 8087,00 8126,00 DENSIDAD (g/cm3) 1,51 1,51 1,51 PROMEDIO 1,51 MASA UNITARIA APISONADA DATOS 1 2 3 PESO MUESTRA (g) 13247,00 13262,00 13308,00 PESO UNITARIO APISONADO 8495,00 8510,00 8556,00 (g) DENSIDAD (g/cm3) 1,59 1,59 1,59 PROMEDIO 1,59 PORCENTAJE DE VACÍOS Masa Unitaria Suelta (g/cm3) 1,51 Masa Unitaria Apisonada 1,59 (g/cm3) % VACÍOS MASA UNI 0,04 SUELTA % VACÍOS MASA UNI 0,04 APISONADA Fuente: propia.
116
Tabla 35. Evaluación de la resistencia mecánica de los agregados gruesos por el método de 10% de finos I.N.V. E-224
EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA MECÁNICA DE LOS AGREGADOS GRUESOS POR EL MÉTODO DE 10% DE FINOS I.N.V. E-224
Caracterización fisico-mecanica
de los agregados pétreos PROYECTO: procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta.
TIPO MATERIAL: Triturado 1/2” y 3/4” FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 16 de 2014
FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia AGREGADO GRUESO
Masa inicial del agregado (g) 2810 material que pasa Tamiz N°8 2525 FUERZA APLICADA 25774 (Newton)
% DE FINOS PRODUCIDOS
POR LA ACCIÓN DE LA 10,14 CARGA CARGA NECESARIA PARA
PRODUCIR UN 10% DE 25514,57 FINOS EN EL AGREGADO ENSAYADO (Newton) Fuente: propia.
Para este proyecto utilizamos triturado de ½” y de ¾”, procedentes del rio Guacavia; donde el material debe cumplir una serie de exigencias establecidas en la NTC 174 y el Artículo 630 – 07 de las especificaciones INVIAS, para ser considerado un agregado grueso de excelente calidad para la elaboración de concretos, tales como:
Limpieza: en el ensayo de terrones de arcilla y partículas deleznables I.N.V. E- 211 el material debe tener un máximo de 0,25% de la masa total de la muestra; por lo tanto el material analizado cumple a lo que hace referencia esta estipulación:
117
Triturado de ½”: 0,02% Triturado de ¾”: 0,01%
El material cumple en el ensayo de cantidad de partículas livianas I.N.V. E-221 al estar entre los parámetros establecidos en la norma y ser menor al 1%:
Triturado de ½”: 0,28% Triturado de ¾”: 0,31%
Durabilidad: el agregado grueso cumple con la norma de sanidad de los agregados frente a la acción de soluciones I.N.V. E-220, al ser menor del 12% pues este material presenta pérdidas por acción de sulfato de sodio de un 0,16%.
Geometría de las partículas: en los ensayos de Índice de Alargamiento y Aplanamiento I.N.V.E-230, el material cumple con el requisito establecido en la norma de no exceder el 25% del (% retenido calibrador por % retenido gradación original), a excepción del índice de alargamiento para el triturado de ¾”.
Tabla 36. Índice de alargamiento y aplanamiento de la muestra
(% RETENIDO CALIBRADOR) X (% MATERIAL ÍNDICE RESULTADOS RETENIDO GRADACIÓN ORIGINAL)
Alargamiento 22,46 TRITURADO
DE ½” Aplanamiento 17,58 <25% TRITURADO Alargamiento 35,94
DE ¾” Aplanamiento 22,96
Fuente: propia.
De los resultados expuestos en la tabla anterior se puede analizar que en la muestra de agregado grueso ensayada, las partículas son más alargadas que aplanadas; y debido al resultado obtenido en porcentaje en el cálculo de los índices, se puede decir que las partículas alargadas o aplanadas se encuentran en proporciones pequeñas en el agregado y por tanto este no presenta problemas para la compactación.
Granulometría: para la muestra del triturado de ½” la granulometría del material
118
no cumple en el siguiente tamiz, de acuerdo a las especificaciones de la NTC 174.
Tabla 37. Incumplimiento de la granulometría para el triturado de ½”
TAMIZ LIMITES DE % QUE PASA RESULTADOS DE LA MUESTRA
3/8” 40-70 81,62 Fuente: propia.
Para la muestra del triturado de ¾” la granulometría del material no cumple en el siguiente tamiz:
Tabla 38. Incumplimiento de la granulometría para el triturado de ¾”
TAMIZ LIMITES DE % QUE PASA RESULTADOS DE LA MUESTRA
1/2” 25-60 15,65 Fuente: propia.
El tamiz por el que atraviesa la mayoría del material, en el caso del triturado de ½” pasa el 100% por el tamiz de ¾” por lo que se determina que el tamaño máximo es de 19,00 mm; y el tamaño nominal máximo es el tamiz que retenga como máximo el 5% del material, en este caso es el tamiz 1/2” = 12,50mm.
Para el caso del triturado de ¾”, el tamiz que pasa la mayoría del material, en este proceso el 100% es el tamiz de 1-1/2” por lo que se determina que el tamaño máximo es de 37,50 mm; y el tamaño nominal máximo es el tamiz que retenga más del 15% del material, en este caso es el tamiz 1” = 25,00mm.
119
Figura 5. Curva granulométrica para el triturado de ½”
Fuente: propia.
Figura 6. Curva granulométrica para el triturado de ¾”
Fuente: propia.
120
4. CONCLUSIONES
El ensayo de clasificación por granulometría junto con la curva granulométrica y el módulo de finura, son de gran ayuda para hacer un análisis más completo e incluso para determinar el tipo de suelo, que ensayos se deben realizar, que material se está trabajando y sus propiedades.
Si la curva granulométrica es uniforme o inclinada se determina que el material está bien gradado y si la curva es extendida o no uniforme, se determina que el material está mal gradado.
El análisis de los límites del módulo de finura (2,3 a 3,1), verifica que todo aquel agregado fino que se encuentra por debajo de este rango regularmente se considera excesivamente fino y por tanto es pernicioso para la elaboración de concretos, tanto por economía como por resistencia, debido a que al ser tan fino requiere mayores consumos de pasta de cemento, caso contrario ocurre con los agregados finos que se encuentran por encima del parámetro estipulado, reflejan ser materiales finos muy gruesos y tienen la desventaja de producir mezclas de concreto ásperas, separadas y propensas al sangrado.
El índice de aplanamiento y alargamiento de los agregados gruesos permite comprender la importancia de su conocimiento a la hora de utilizar el agregado para la realización de concreto, ya que determinan que incide en efectos importantes no sólo en el acabado y calidad final del concreto sino también sobre la trabajabilidad y consistencia al estado plástico, así como sobre la durabilidad, y resistencia, sirven como un estimativo en cierto modo de la calidad de un agregado.
Para la muestra elegida delagregado fino de la trituradoraGuayuriba Ltda, cumple con las condiciones de contenido de sustancias perjudiciales expuestas en la NTC 174;para laI.N.V.E-213, ensayo de granulometría la arena clasificada y la arena lavada de ríono cumplen al estar por encima delos rangosestipulados. En cuanto al módulo de finura, según las NTC 174,la arena analizada no cumple con el rango ideal;los agregados finos estudiados, cumplen con el requisito de mayor porcentaje retenido para el cual establece que las arenas sean inferiores al 45% retenido en un tamiz de cualquier tamaño; en cuanto a durabilidad el agregado fino cumple con la norma de sanidad de los agregados frente a la acción de soluciones I.N.V.E-220 al no superar un promedio de pérdidasdel 10%;estos agregados finos cumplen con los parámetros establecidos en el ensayo de equivalente de arena de suelos y agregados finosI.N.V. E 133 al ser superioresdel porcentaje mínimo (60%).
121
Según la muestra elegida del agregado grueso del rio Guacavia, se puede decir que cumple con las condiciones de contenido de sustancias perjudiciales expuestas en la NTC 174; para laI.N.V.E-213, ensayo de granulometría el triturado de ½” y ¾” no cumplen al estar por encima de los rangos estipulados; en cuanto a durabilidad el agregado grueso cumple con la norma de sanidad de los agregados frente a la acción de soluciones I.N.V.E-220 al no superar un promedio de pérdidas del 10%;el triturado de ½” cumple con la I.N.V.E-230 índices de aplanamiento y alargamiento, al no exceder el 25% del (% retenido calibrador) por (% retenido gradación original), mientras que el triturado de ¾” no cumple en el índice de alargamiento y por último los agregados gruesos cumplen con el ensayo del material que pasa por el tamiz N° 200 al no exceder el 5,00%.
El material por su característica físico-mecanica y su granulometría cumple para ser utilizada como una subbase granular, ya que está dentro del margen de la norma y su densidad de compactación es apropiada para estos trabajos y para base granular se debe realizar trituración apropiada para dicho trabajo.
De acuerdo a los dos párrafos inmediatamente anteriores para cada agregado extraído de la fuente río Guacavia, el material analizado es de buena calidad pero no cumple con algunas condiciones mínimas de la NTC-174 (especificaciones de los agregados para concreto); como la granulometría para los cuatro agregados, el módulo de finura para las arenas y el índice de alargamiento para el triturado de ¾”; por lo que se hace necesario realizarle técnicas de mejoramiento de calidad al material, para que pueda ser utilizado en la elaboración de concretos; como por ejemplo emplear mejor los procesos de trituración realizados al material por parte de la trituradora y seguir las recomendaciones expresadas en esta investigación.
122
5. RECOMENDACIONES
Según las curvas granulométricas de estos materiales, se observa que son materiales no recomendables para el diseño de mezcla de concreto, pero esto no quiere decir que no sirvan para ello, pues mediante un proceso de mejoramiento se pueden optimizar para su uso. Es aconsejable mezclar este tipo de material con otro, extraído de la misma fuente, pero de diferente tamaño, para lograr una granulometría aceptable, de acuerdo con la norma NTC 174.
Para la utilización como material de tipo sub-base granular cumple la normatividad y se puede utilizar para trabajos de estabilización de suelos para estructuras de pavimento.
Debido a que los agregados finos presentan un módulo de finura no adecuado para la fabricación de concreto, ya que se encuentra por encima de los límites establecidos por la NTC 174, lo que refleja que son materiales finos muy gruesos y tienen la desventaja de producir mezclas de concreto ásperas, separadas y propensas al sangrado; por lo tanto si se quiere utilizar esta arena para la elaboración de concreto tendría que pasar por un proceso de mejoramiento. Es conveniente adicionarle más material que pase por el tamiz N° 50, para así optimizar sus propiedades y brindarle al concreto la resistencia que éste necesita.
Considerando los resultados del índice de alargamiento para el triturado de ¾”, éste supera los límites establecidos en la NTC 174, pues las partículas alargadas no deben exceder el 25%, ya que al superar este parámetro, podrían causar inconvenientes en la elaboración de concreto reforzado, porque pueden quedar atravesadas en el acero, impidiendo el paso del concreto, lo que ocasiona vacíos durante el fraguado, y por ende alteración en la resistencia del concreto. Para evitar que esto suceda, es recomendable hacer una selección más cuidadosa del material, disminuyendo así la cantidad de partículas alargadas.
123
BIBLIOGRAFÍA
Cabrera Garrido, J. M. (s. f.) Alteración y conservación de los materiales pétreos en los monumentos públicos.P. 55 – 67. [En línea] Disponible en: http://www.uam.es/otros/cupauam/pdf/Cupauam02/206.pdf, consultado el 9 de marzo del 2014.
Gobernación del Meta. (2014). Información general sobre el departamento del Meta. Recuperado el 13 de Septiembre del 2014, de http://www.meta.gov.co.
Gutiérrez de López Libia, el concreto y otros materiales, Sede Manizales Universidad Nacional de Colombia. Recuperado el 13 de septiembre del 2014http://www.bdigital.unal.edu.co/6167/.
Instituto Colombiano de Normas Técnicas (ICONTEC). NTC – 1936. Determinación de resistencia de las rocas por método de la comprensión triaxial. NTC – 174. Métodos para evaluar la reactividad potencial del material pétreo. ASTM C-295 y la NTC – 174. Determinan los métodos para evaluar la reactividad potencial del material pétreo usado en la fabricación de concreto. Bogotá: ICONTEC.
Instituto Nacional de Vías (I.N.V.ÍAS). Diferentes documentos en PDF sobre normas técnicas relacionadas con estudios de granulometría. Bogotá, D. C.
Padilla Rodríguez, A. Materiales básicos. Agregados Pétreos. Valledupar: Universidad Popular del César.
Slideshare.net. (27 de junio del 2012). Pétreos naturales. Recuperado el 13 de septiembre del 2014, de http://www.slideshare.net/xekebo/tema2-petreos- naturales.
Sotomayor, A. (2013). Materiales pétreos. Recuperado el 16 de septiembre del 2014, en: http://www.es.scribd.com/doc/137431578/MATERIALES-PETREOS.
Villanueva, R. Materiales pétreos. Recuperado el 18 de Septiembre del 2014 en: https://sites.google.com/site/rodrigoisla14/home/materiales-petreos, consultado el 18 de Septiembre del 2014.
124
ANEXO A
REACCIÓN ÁLCALI AGREGADOS EN EL CONCRETO
Se llama “ reacción alcalina” de agregados al conjunto de fenómenos de degradación del concreto ocasionados por la reacción quimica entre algunos minerales contenidos en los agregados y las substancias alcalinas del concreto, cuyo producto absorbe agua y genera expansión. En este momento, en japón se considera un problema la reacción que ocurre entre minerales silíceos y la alcalinidad del concreto, que se denomina “ reacción álcali – silice”. Hay que tener claro qu eneste caso, los álcalis son sodio y potasio, y no hidroxido de calcio {Ca(OH)2}, que se forma con la hidratación del cemento.
Según la norma NTC 174 el numeral 7.3 para agregados finos y el 11.2 para agregados gruesos dice lo siguiente:
7.3“cuando el concreto va a estar sujeto a humedecimiento o expuesto a una humedad atmosférica permanente, o a contacto con suelo húmedo, el agregado fino no debe contener ningún tipo de material que sea perjudicialmente reactivo con los álcalis del cemento en cantidad suficiente para causar una expansión excesiva del mortero o del concreto, en caso de que dichos materiales estén presentes en cantidades superficiales, puede usarse con un cemento que contenga menos de 0,60% de álcalis calculados como oxido de sodio equivalente (Na2O+0,658 K2O), o con la adición de un material el cual ha sido probado para prevenir la expansión perjudicial debida a la reacción álcali-agregado”.
11.2 “el agregado grueso para uso en concretos que va a estar sujeto a humedecimiento, o expuesto a una humedad atmosférica permanente, o a contacto con suelo húmedo, no debe contener ningún tipo de material que pueda reaccionar perjudicialmente con los álcalis del cemento en cantidad suficiente para causar una expansión excesiva del mortero o del concreto; si dicho material está presente, el agregado grueso puede usarse con un cemento que contenga menos de 0,60% de álcalis calculados como oxido de sodio equivalente (Na2O+0,658 K2O) o con la adición de un material que haya demostrado prevenir la expansión perjudicial debido a la reacción álcali-agregado”.
125
Según ARGOS en el estudio sobre Reacción Álcali Agregado: Un Ensayo Importante En La Tecnología Del Concreto realizado por Jesús David Osorío, la literatura sobre este tema habla que el contenido total de álcalis del cemento portland es un indicador confiable en presencia de agregados reactivos debido a que normalmente, todos los álcalis pueden ser liberados durante la hidratación del cemento.
Según CEMEX el Cemento Portland Compuesto (CPC) de clase 40,40 R que manejan tiene características especiales como la baja reactividad álcali-agregado, la incorporación de componentes naturales en su formulación mejoran su trabajabilidad y su durabilidad, este tipo de cemento es adecuado para todo tipo de clima, por su tamaño de partículas resulta conveniente para dar acabados finos o tersos a las obras y su tiempo de fraguado permitirá realizar con comodidad las operaciones de transporte, colocación y acabado. (Ver Figura 8)
Tabla 39. Cemento Portland Compuesto (reacción álcali-agregados)
Fuente: CEMEX Consultado en http://www.cemexmexico.com.mx/se/se_ct_re_cd_es_co.html, el 17 de Septiembre de 2014
126 ANEXO B
GRANULOMETRÍA, PROCTOR , DESGASTE Y CBR DEL MATERIAL CRUDO
Estos ensayos se hacen con el fin de conocer las propiedades del material existente en el río Guacavia (crudo) en este lugar se extrae el material, y también para comparar con la granulometría de los materiales estudiados (arena clasificada, arena lavada de río, triturado de ½” y triturado de ¾”); así como también servirá de base para otros estudios.
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS I.N.V. E-213 PROYECTO: Caracterización fisico-mecanica de los agregados pétreos procedentes del río Guacavia, puente de la ruta 6510, entre los municipios de Restrepo y cumaral, meta. MUESTRA Nº 1 Material mixto FECHA DE MUESTREO: Septiembre 13 de 2014 FECHA DE ENSAYO: Septiembre 17 de 2014 FUENTE DE MATERIAL: Río Guacavia
2. LAVADO SOBRE LA MALLA 200 Wr+Wms Ant. Lav. 2837,0 3. HUMEDAD Wr+Wms Des. Lav. 2721,0 P1 2869,0 W. Recipiente 191,0 P2 2837,0 W. Muestra seca 2530,0 P3 191,00
W. M. pasa 200 116,0 W % 1,21
D10 0,55 2936,0 D30 3,30 6. CLASIFICACIÓN D60 25,00 U.S.C. GW
5. COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Y COEFICIENTE INDICE DE GRUPO
DE CURVATURA AASHTO A-1-a Cu 45,5 3028 Cc 0,8 2912
7. PORCENTAJES DEL MATERIAL 8. TAMAÑOS > 3" 0,00 % T.M. 1 1/2"
GRAVA 65,77 % T.N. 1" ARENA 30,14 % M.F. 3,28 FINOS 4,09 %
127
NORMA INVIAS ART. TAMIZ PESO RET. % RETEN. % RET. ACUM. % PASA 320-07
SBG-1 100 2" 304,0 10,72 10,72 89,28 70-95 1 1/2" 202,0 7,12 17,84 82,16 60-90 1" 589,0 20,76 38,60 61,40 45-75 1/2" 411,0 14,49 53,08 46,92 40-70 3/8" 134,0 4,72 57,81 42,19 25-55 Nº 4 226,0 7,97 65,77 34,23 15-40 Nº 10 244,0 8,60 74,37 25,63 6-25 Nº 40 512,0 18,05 92,42 7,58 2-15 Nº 200 99,0 3,49 95,91 4,09 FONDO 116,0 4,09 100,00 0,00 SUMAS 2837,0 82,16
Fuente: propia.
Fuente: propia.
128
DESGASTE DE MATERIAL
Tabla 41. Desgaste en la máquina de los ángeles.
PROYECTO: CARACTERIZACIÓN FISICO-MECANICA DE LOS AGREGADOS PÉTREOS PROCEDENTES DEL RÍO GUACAVIA, PUENTE DE LA RUTA 6510, ENTRE LOS MUNICIPIOS DE RESTREPO Y CUMARAL, META. LOCALIZACION: CENTRO POBLADO SAN FRANCISCO DESCRIPCION: GRAVA ARENOSA DE COLOR GRIS Y MORADO (MATERIAL MIXTO PROVENIENTE DEL RIO GUACAVIA) FECHA RECIBO: 13-sep-14 FECHA ENSAYO: 16-sep-14 OBSERVACIONES:
ENSAYOS
MUESTRA 1 MATERIAL MATERIA DE ESTUDIO
GRADACION USADA TO
Pa grs. 5000 Pb grs. 3568
DESGASTE % 28,64 ESPECIFICACION % MAX 40%
Pa - Pb Pa = Peso de la muestra seca antes del ensayo Desgaste % = ------* 100 Pb = Peso de la muestra seca después del ensayo Pa y despúes de lavar sobre tamiz No. 12
DATOS SOBRE GRADACIONES TAMAÑO PESO Y GRADACION DE LA MUESTRA grs PASA RETIENE A B C D E F G
3" 2 1/2" 2500 2 1/2" 2" 2500 2" 1 1/2" 5000 5000 1 1/2" 1" 1250 5000 5000 1" 3/4" 1250 5000 3/4" 1/2" 1250 2500 1/2" 3/8" 1250 2500 3/8" # 3 2500 # 3 # 4 2500 # 4 # 8 5000 Número de bolas 12 11 8 6 12 12 12 Número de revoluciones 500 500 500 500 1000 1000 1000
Observaciones: La franja sombreada de las gradaciones fue la que se utilizó para el ensayo del material.
Fuente: propia.
129
ENSAYO DE COMPACTACION
Tabla 42. Ensayo de compactación proctor modificado.
ENSAYO DE COMPACTACION
PROYECTO: CARACTERIZACIÓN FISICO-MECANICA DE LOS AGREGADOS PÉTREOS PROCEDENTES DEL RÍO GUACAVIA, PUENTE DE LA RUTA 6510, ENTRE LOS MUNICIPIOS DE RESTREPO Y CUMARAL, META.
LOCALIZACION: CENTRO POBLADO SAN FRANCISCO DESCRIPCION: GRAVA ARENOSA DE COLOR GRIS Y MORADO (MATERIAL MIXTO PROVENIENTE DEL RIO GUACAVIA) FECHA RECIBO: 13-sep-14 FECHA ENSAYO: 16-sep-14 OBSERVACIONES: Peso del Martillo 10 lbs Altura de caida 18 pulg Diametro molde 6 pulg No. De Capas 5 Golpes x capa 55 Altura muestra 4,8 pulg
DENSIDAD
Molde No. 1 2 3 4 1 1 Peso molde + suelo compac (gr) 9125,0 9305,0 9410,0 9590,0 10736,0 10736,0 Peso del molde (gr) 4590,0 4590,0 4590,0 4590,0 6280,0 6280,0 Peso suelo compactado (gr) 4535,0 4715,0 4820,0 5000,0 4456,0 4456,0 Volumen suelo compactado (cm3) 2224,0 2224,0 2224,0 2224,0 2224,0 2224,0 Densidad suelo humedo (gr/cm3) 2,039 2,12 2,167 2,248 2,004 2,004 Contenido de humedad (%) 3,02 5,21 7,45 12,56 2,39 2,39 Densidad suelo seco (gr/cm3) 1,979 2,015 2,017 1,997 1,957 1,957
CONTENIDO DE HUMEDAD
RecipienteF No. F L A R4 7 7 Peso recip. + suelo húmedo (P1) 569,78 570,82 568,67 435,00 310,5 310,5 Pesoi recip. + suelo seco (P2) 555,13 546,00 534,00 395,00 304,1 304,1 Peso del recipiente (P3) 70,82 69,78 68,67 76,60 36,2 36,2 Humedadg (%) 3,02 5,21 7,45 12,56 2,39 2,39
Tabla ra 8. Curva de compactación
Fuente: propia.
130
ENSAYO DE COMPACTACION CBR
Tabla 43. Ensayo método C.B.R.
ENSAYO CBR METODO I. MATERIAL GRANULAR
PROYECTO: CARACTERIZACIÓN FISICO-MECANICA DE LOS NORMA: INV-E 148 AGREGADOS PÉTREOS PROCEDENTES DEL RÍO GUACAVIA, PUENTE DE LA RUTA 6510, ENTRE LOS MUNICIPIOS DE DESCRIPCION: GRAVARESTREPO ARENOSA Y CUMARAL, BIEN GRADUADAMETA. DE TEXTURA LIZA COLOR GRIS FECHA RECIBO: 13 de septiembre de 2014 FECHA ENSAYO: 16 de septiembre de 2014
COMPACTACION PESO DEL MARTILLO 10 Lbs DIAMETRO DE LA MUESTRA 6,00 Pulg ALTURA DE CAIDA 18 Pulg ALTURA DE LA MUESTRA 5.00Pulg No. DE CAPAS 5 VOLUMEN DE LA MUESTRA 140.43Pulg No. DE GOLPES X CAPA 56
PENETRACION
Constante del anillo = 2,21 Area Muestra= 3,141592654 Tiempo de Penetración Esfuerzo Lect. Dial de Carga Esfuerzo Prueba (pulg) * 10- Estandar carga (lbs) (lbs/pulg2) HUMEDAD Y PESO UNITARIO. 6 seg 0,005 (lb/pulg2) 51 112,71 35,8767 No. del Molde 1 30 seg 0,025 196 433,16 137,8791 Peso muestra húmeda + molde (grs) 15510,00 1 min 0,050 387 855,27 272,2409 Peso del Molde (grs). 10044,00 1 min 30 seg 0,075 558 1233,18 392,5334 Peso de la muestra húmeda (grs). 5466,00 2 min 0,100 1000 738 1630,98 519,1571 Peso de la muestra seca (grs). 5130,93 2 min 30 seg 0,125 921 2035,41 647,8911 Volumen del molde (cm3) 2519,91 3 min 0,150 1114 2461,94 783,6598 Densidad muestra humedad (gr/cm3) 2,169 4 min 0,200 1500 1407 3109,47 989,7750 Densidad muestra seca (gr/cm3) 2,036 6 min 0,300 1929 4263,09 1356,9837 Contenido de humedad (%) 0,065 8 min 0,400 2403 5310,63 1690,4260 10 min 0,500 2446 5405,66 1720,6750 Recipiente No. T1 VALOR CORREGIDO DEL C.B.R. Humedad Penetración Peso de la muestra húmeda + Recip (grs). 569,74 A 0.1 " 57,63 P1 (grs) 569,74 Peso de la muestra seca + Recip (grs). 539,09 A 0.2" 76,96 P2 (grs) 539,09 Peso del recipiente 69,74 Valor escogido 76,96 P3 (grs) 69,74 Porcentaje de humedad (%) 0,065 W Pen.(%) 6,53
Figura 9. Grafico para el cálculo de C.B.R. primer punto
Fuente: propia.
131 ENSAYO CBR METODO I. MATERIAL GRANULAR
PROYECTO: CARACTERIZACIÓN FISICO-MECANICA DE LOS NORMA: INV-E 148 AGREGADOS PÉTREOS PROCEDENTES DEL RÍO GUACAVIA, PUENTE DE LA RUTA 6510, ENTRE LOS MUNICIPIOS DE DESCRIPCION: GRAVARESTREPO ARENOSA Y CUMARAL, BIEN GRADUADAMETA. DE TEXTURA LIZA COLOR GRIS FECHA RECIBO: 13 de septiembre de 2014 FECHA ENSAYO: 16 de septiembre de 2014
COMPACTACION PESO DEL MARTILLO 10 Lbs DIAMETRO DE LA MUESTRA 6,00 Pulg ALTURA DE CAIDA 18 Pulg ALTURA DE LA MUESTRA 5.00Pulg No. DE CAPAS 5 VOLUMEN DE LA MUESTRA 140.43Pulg No. DE GOLPES X CAPA 26
PENETRACION
Constante del anillo = 2,21 Area Muestra= 3,141592654 Tiempo de Penetración Esfuerzo Lect. Dial de Carga Esfuerzo Prueba (pulg) * 10- Estandar carga (lbs) (lbs/pulg2) HUMEDAD Y PESO UNITARIO. 6 seg 0,005 (lb/pulg2) 15 33,15 10,5520 No. del Molde 2 30 seg 0,025 154 340,34 108,3336 Peso muestra húmeda + molde (grs) 16060,00 1 min 0,050 417 921,57 293,3448 Peso del Molde (grs). 10592,00 1 min 30 seg 0,075 630 1392,3 443,1829 Peso de la muestra húmeda (grs). 5468,00 2 min 0,100 1000 825 1823,25 580,3585 Peso de la muestra seca (grs). 5141,23 2 min 30 seg 0,125 1040 2298,4 731,6034 Volumen del molde (cm3) 2693,63 3 min 0,150 1244 2749,24 875,1103 Densidad muestra humedad (gr/cm3) 2,030 4 min 0,200 1500 1599 3533,79 1124,8403 Densidad muestra seca (cm/cm3) 1,909 6 min 0,300 2272 5021,12 1598,2721 Contenido de humedad (%) 0,064 8 min 0,400 2882 6369,22 2027,3857 10 min 0,500 3428 7575,88 2411,4775 Recipiente No. T2 VALOR CORREGIDO DEL C.B.R. Humedad Penetración Peso de la muestra húmeda + Recip (grs). 572,66 A 0.1 " 54,36 P1 (grs) 572,66 Peso de la muestra seca + Recip (grs). 542,78 A 0.2" 67,22 P2 (grs) 542,78 Peso del recipiente 72,66 Valor escogido 67,22 P3 (grs) 72,66 Porcentaje de humedad (%) 0,064 W Pen.(%) 6,36
Grafico para el cálculo del C.B.R.
Esfuerzo vs. Penetración 2000
1500
1000
Tabla 44. Ensayo método C.B.R. (lbs/pulg2) Esfuerzo 500
0 ENSAYO CBR 0,001METODO0,051 0,101 I. MATERIAL0,151 0,201 0,251 GRANULAR0,301 0,351 0,401 0,451 0,501 Penetración (mm * 10-3) PROYECTO: CARACTERIZACIÓN FISICO-MECANICA DE LOS NORMA: INV-E 148 AGREGADOS PÉTREOS PROCEDENTES DEL RÍO GUACAVIA, PUENTE DE LA RUTA 6510, ENTRE LOS MUNICIPIOS DE DESCRIPCION: GRAVARESTREPO ARENOSA Y CUMARAL, BIEN GRADUADAMETA. DE TEXTURA LIZA COLOR GRIS FECHA RECIBO: 13 de septiembre de 2014 FECHA ENSAYO: 16 de septiembre de 2014
COMPACTACION PESO DEL MARTILLO 10 Lbs DIAMETRO DE LA MUESTRA 6,00 Pulg ALTURA DE CAIDA 18 Pulg ALTURA DE LA MUESTRA 5.00Pulg No. DE CAPAS 5 VOLUMEN DE LA MUESTRA 140.43Pulg No. DE GOLPES X CAPA 26 PENETRACION
Constante del anillo = 2,21 Area Muestra= 3,141592654 Tiempo de Penetración Esfuerzo Lect. Dial de Carga Esfuerzo Prueba (pulg) * 10- Estandar carga (lbs) (lbs/pulg2) HUMEDAD Y PESO UNITARIO. 6 seg 0,005 (lb/pulg2) 15 33,15 10,5520 No. del Molde 2 30 seg 0,025 154 340,34 108,3336 Peso muestra húmeda + molde (grs) 16060,00 1 min 0,050 417 921,57 293,3448 Peso del Molde (grs). 10592,00 1 min 30 seg 0,075 630 1392,3 443,1829 Peso de la muestra húmeda (grs). 5468,00 2 min 0,100 1000 825 1823,25 580,3585 Peso de la muestra seca (grs). 5141,23 2 min 30 seg 0,125 1040 2298,4 731,6034 Volumen del molde (cm3) 2693,63 3 min 0,150 1244 2749,24 875,1103 Densidad muestra humedad (gr/cm3) 2,030 4 min 0,200 1500 1599 3533,79 1124,8403 Densidad muestra seca (cm/cm3) 1,909 6 min 0,300 2272 5021,12 1598,2721 Contenido de humedad (%) 0,064 8 min 0,400 2882 6369,22 2027,3857 10 min 0,500 3428 7575,88 2411,4775 Recipiente No. T2 VALOR CORREGIDO DEL C.B.R. Humedad Penetración Peso de la muestra húmeda + Recip (grs). 572,66 A 0.1 " 54,36 P1 (grs) 572,66 Peso de la muestra seca + Recip (grs). 542,78 A 0.2" 67,22 P2 (grs) 542,78 Peso del recipiente 72,66 Valor escogido 67,22 P3 (grs) 72,66 Porcentaje de humedad (%) 0,064 W Pen.(%) 6,36
Figura 10. Grafico para el cálculo de C.B.R. segundo punto
Fuente: propia.
132 ENSAYO CBR METODO I. MATERIAL GRANULAR
PROYECTO: CARACTERIZACIÓN FISICO-MECANICA DE LOS NORMA: INV-E 148 AGREGADOS PÉTREOS PROCEDENTES DEL RÍO GUACAVIA, PUENTE DE LA RUTA 6510, ENTRE LOS MUNICIPIOS DE DESCRIPCION: GRAVARESTREPO ARENOSA Y CUMARAL, BIEN GRADUADAMETA. DE TEXTURA LIZA COLOR GRIS FECHA RECIBO: 13 de septiembre de 2014 FECHA ENSAYO: 16 de septiembre de 2014
COMPACTACION PESO DEL MARTILLO 10 Lbs DIAMETRO DE LA MUESTRA 6,00 Pulg ALTURA DE CAIDA 18 Pulg ALTURA DE LA MUESTRA 5.00Pulg No. DE CAPAS 5 VOLUMEN DE LA MUESTRA 140.43Pulg No. DE GOLPES X CAPA 12
PENETRACION
Constante del anillo = 2,21 Area Muestra= 3,141592654 Tiempo de Penetración Esfuerzo Lect. Dial de Carga Esfuerzo Prueba (pulg) * 10- Estandar carga (lbs) (lbs/pulg2) HUMEDAD Y PESO UNITARIO. 6 seg 0,005 (lb/pulg2) 32 70,72 22,5109 No. del Molde 3 30 seg 0,025 70 154,7 49,2425 Peso muestra húmeda + molde (grs) 15250,00 1 min 0,050 133 293,93 93,5608 Peso del Molde (grs). 10044,00 1 min 30 seg 0,075 198 437,58 139,2860 Peso de la muestra húmeda (grs). 5206,00 2 min 0,100 1000 255 563,55 179,3835 Peso de la muestra seca (grs). 4914,36 2 min 30 seg 0,125 320 707,2 225,1088 Volumen del molde (cm3) 2725,85 3 min 0,150 388 857,48 272,9444 Densidad muestra humedad (gr/cm3) 1,910 4 min 0,200 1500 523 1155,83 367,9121 Densidad muestra seca (gr/cm3) 1,803 6 min 0,300 795 1756,95 559,2546 Contenido de humedad (%) 0,059 8 min 0,400 1048 2316,08 737,2312
10 min 0,500 1304 2882 917,3182 Recipiente No. T3 TablaVALOR 45. CORREGIDO Ensayo método DEL C.B.R. C.B.R. Humedad Penetración Peso de la muestra húmeda + Recip (grs). 570,30 A 0.1 " 44,10 P1 (grs) 570,30 Peso de la muestra seca + Recip (grs). 542,29 A 0.2" 60,19 P2 (grs) 542,29 Peso del recipiente 70,30 Valor escogido ENSAYO 60,19CBR METODOP3 I. (grs) MATERIAL GRANULAR70,30 Porcentaje de humedad (%) 0,059 W Pen.(%) 5,93 PROYECTO: CARACTERIZACIÓN FISICO-MECANICA DE LOS NORMA: INV-E 148 AGREGADOS PÉTREOS PROCEDENTES DEL RÍO GUACAVIA, PUENTE DE LA RUTA 6510, ENTRE LOS MUNICIPIOS DE DESCRIPCION: GRAVARESTREPO ARENOSA Y CUMARAL, BIEN GRADUADAMETA. DE TEXTURA LIZA COLOR GRIS FECHA RECIBO: 13 de septiembre de 2014 FECHA ENSAYO: 16 de septiembre de 2014
COMPACTACION PESO DEL MARTILLO 10 Lbs DIAMETRO DE LA MUESTRA 6,00 Pulg ALTURA DE CAIDA 18 Pulg ALTURA DE LA MUESTRA 5.00Pulg No. DE CAPAS 5 VOLUMEN DE LA MUESTRA 140.43Pulg No. DE GOLPES X CAPA 12
PENETRACION
Constante del anillo = 2,21 Area Muestra= 3,141592654 Tiempo de Penetración Esfuerzo Lect. Dial de Carga Esfuerzo Prueba (pulg) * 10- Estandar carga (lbs) (lbs/pulg2) HUMEDAD Y PESO UNITARIO. 6 seg 0,005 (lb/pulg2) 32 70,72 22,5109 No. del Molde 3 30 seg 0,025 70 154,7 49,2425 Peso muestra húmeda + molde (grs) 15250,00 1 min 0,050 133 293,93 93,5608 Peso del Molde (grs). 10044,00 1 min 30 seg 0,075 198 437,58 139,2860 Peso de la muestra húmeda (grs). 5206,00 2 min 0,100 1000 255 563,55 179,3835 Peso de la muestra seca (grs). 4914,36 2 min 30 seg 0,125 320 707,2 225,1088 Volumen del molde (cm3) 2725,85 3 min 0,150 388 857,48 272,9444 Densidad muestra humedad (gr/cm3) 1,910 4 min 0,200 1500 523 1155,83 367,9121 Densidad muestra seca (gr/cm3) 1,803 6 min 0,300 795 1756,95 559,2546 Contenido de humedad (%) 0,059 8 min 0,400 1048 2316,08 737,2312 10 min 0,500 1304 2882 917,3182 Recipiente No. T3 VALOR CORREGIDO DEL C.B.R. Humedad Penetración Peso de la muestra húmeda + Recip (grs). 570,30 A 0.1 " 44,10 P1 (grs) 570,30 Peso de la muestra seca + Recip (grs). 542,29 A 0.2" 60,19 P2 (grs) 542,29 Peso del recipiente 70,30 Valor escogido 60,19 P3 (grs) 70,30 Porcentaje de humedad (%) 0,059 W Pen.(%) 5,93
Figura 11. Grafico para el cálculo de C.B.R. segundo punto
Fuente: propia.
133
Figura 12. Grafico para el cálculo de C.B.R. tres puntos
PROYECTO: CARACTERIZACIÓN FISICO-MECANICA DE LOS NORMA: INV-E 148 AGREGADOS PÉTREOS PROCEDENTES DEL RÍO GUACAVIA, PUENTE DE LA RUTA 6510, ENTRE LOS MUNICIPIOS DE RESTREPO Y CUMARAL, META. DESCRIPCION: MATERIAL GRANULAR PARA SUB-BASE FECHA RECIBO: 13 de septiembre de 2014 FECHA ENSAYO: 16 de septiembre de 2014
ENSAYO DE COMPACTACION ENSAYO DE COMPACTACION
2,200 2,100
2,150 2,050 2,063 2,100 2,067 2,021 2,000 2,036 2,050 2,036 2,000 1,950 1,909 1,950 1,900 1,900 1,909 1,850 1,850 1,800 gr/cm3 seca, Densidad 1,800 1,803 1,803 gr/cm3 Densidadseca, 1,750 1,750 2 4 6 8 10 12 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % de Humedad C.B.R.
DATOS PARA EL CALCULO DEL CBR DE DISEÑO DATOS PARA EL CALCULO DEL CBR DE DISEÑO PROCTOR MODIFICADO MOLDES CBR METODO I 3 Densidad Humedad Densidad Humedad C.B.R Densidad Máx. (gr/cm ) 2,072 seca moldeo seca moldeo 2,021 3,02 2,036 6,53 76,96 Humedad Optima (%) 6,40 2,067 4,98 1,909 6,36 67,22 95% del Proctor (gr/cm3) 1,968 2,063 7,45 1,803 5,93 60,19 C.B.R de Diseño (%) 70,0
Fuente: propia.
134
ANEXO C
NORMAS PARA LA CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES PÉTREOS
Para el alcance de este estudio se hace necesario hacer una consulta bibliográfica, dentro de la cual se encuentran las normas tanto para la realización de los laboratorios, como para la evaluación de sus resultados, y en esta tarea encontramos una serie de normas, tanto colombianas como internacionales y su propia traducción, por lo que se hace necesario hacer un comparativo de estas (Ver Tabla 46). En el desarrollo de este estudio se siguió el procedimiento de las normas INVIAS, pues son las que rigen en Colombia.
Tabla 46. Normas para la caracterización de materiales pétreos
ASTM NTC I.N.V.
DENSIDAD NTC5758: Prueba que cubre la determinación por laboratorio INV. E -217 -07 Tiene por objeto ASTM E 128: Este método establece los utilizando un hidrómetro de establecer el método para determinar la procedimientos para determinar la vidrio, de la densidad, la densidad bulk (peso unitario) y el densidad real, la densidad neta y la densidad relativa, o mezclas de porcentaje de los vacíos de los absorción de agua de los áridos finos. petróleo y productos no agregados, ya sean finos, gruesos o una Es aplicable a los áridos finos de derivados del petróleo mezcla de ambos. Este método es densidad neta entre 2.000 y 3.000 kg/m3, normalmente manejados como aplicable a materiales que tengan que se emplean en la elaboración de líquidos, y que tengan una tamaño máximo nominal menor o igual a hormigones y obras asfálticas. presión de vapor Reid igual o 125mm (5”) menor de 101,325 kPa (14,696 psi).
135
GRAVEDAD ESPECÍFICA
I.N.V. E – 222 – 07: Gravedad específica y absorción de agregados finos. Describe el procedimiento que se debe seguir para ASTM C 12788: cubre la determinación la determinación de gravedades de la gravedad específica y absorción del específicas bulk y aparente 23 /23°C agregado grueso. La gravedad específica (73.4/73.4°F), así como la absorción de expresada como gravedad específica agregados finos. Determina (después de bruta o gravedad específica aparente - 15 horas en agua) la gravedad específica saturada superficialmente seca. La bulk y la aparente como están definidas gravedad específica (SSD) y la absorción en la norma I.N.V. E – 223, la gravedad son determinadas después de saturar el específica bulk basada en la masa agregado por 24 horas en agua. saturada y superficialmente seca del agregado, y la absorción como está definida en la norma I.N.V. E – 223.
CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS
ASTM D 5821 – 01: Describe el procedimiento para determinar el I.N.V. E 227 – 07: determina el porcentaje, en peso, del material que porcentaje, en masa o por conteo de una presente una o más caras fracturadas de - muestra de agregado grueso compuesta las muestras de agregados pétreos. por partículas fracturadas que cumplen Competencias técnicas de laboratorista con los requisitos específicos. en mezclas asfálticas.
136
GRANULOMETRÍA
ASTM C136-06: cubre la determinación I.N.V. E – 213 – 07: tiene por objeto de la partícula la distribución del tamaño determinar cuantitativamente la de agregados finos y gruesos por distribución de los tamaños de las tamizado. Se obtienen algunas NTC 77: La NTC 77 es una partículas de agregados gruesos y finos características de los agregados que adopción idéntica (IDT) por de un material, por medio de tamices de hacen referencia a este método contener traducción de la ASTM abertura cuadrada progresivamente los requisitos de calificación incluyen C136:2005 decreciente. Se puede aplicar usando tanto gruesa y fracciones fina. Incluye mallas de laboratorio de abertura análisis granulométrico de tales redonda, no emplear para agregados agregados. recuperados de mezclas asfálticas.
137
TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS I.N.V. E – 230 – 07: Determinación de
los índices de aplanamiento y de ASTM D4791-10: Contiene el método que alargamiento, de los agregados que se permite la determinación de los van a emplear en la construcción de porcentajes de partículas planas, - carreteras. Se aplica a los agregados de alargadas o plano alargadas en origen natural o artificial, incluyendo los agregados gruesos. agregados ligeros y no es aplicable a los tamaños de partículas menores de 6.3mm (¼”) o mayores de 63 (2 ½”). RESISTENCIA AL DESGASTE
ASMT G-40: Mide el desgaste y la I.N.V. E – 218 – 07: este método se erosión de los cuerpos sólidos debido a refiere al procedimiento que se debe las interacciones mecánicas tales como seguir para realizar el ensayo de las ocurridas por cavitación, choque por NTC 93 Esta norma presenta el desgaste de los agregados gruesos chorros de líquido o gotas o de partículas método de ensayo para hasta de 37.5 mm (1½”) por medio de la sólidas, o el movimiento relativo contra determinar la resistencia al máquina de Los Ángeles. No pretende superficies de contacto con sólidos o desgaste de los agregados considerar todos los problemas de líquidos. Pero generalmente aquellos gruesos de tamaño mayor a 19 seguridad asociados con su uso. Es procesos en los que la pérdida de mm (3/4 de pulgada), usando la responsabilidad de quien la emplee, el material es en su totalidad debido a la máquina de Los Ángeles. establecimiento de prácticas apropiadas acción química y otros campos técnicos de seguridad y salubridad, y la aplicación relacionados como, por ejemplo, la de limitaciones regulatorias con lubricación. anterioridad a su uso.
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CONTENIDO MATERIA ORGÁNICA
I.N.V. E – 212 – 07: Esta norma describe NTC 127: Esta norma presenta dos procedimientos para determinar de D2974 de ASTM Métodos de ensayo que procedimientos para una manera aproximada, la presencia de cubren la medición del contenido de determinación aproximada de la materia orgánica en arenas usadas en la humedad, contenido de cenizas, y la presencia de impurezas preparación de morteros o concretos de materia orgánica en turbas y otros suelos orgánicas perjudiciales para el cemento hidráulico. Uno de los orgánicos, tales como arcillas, limos agregado fino usado en mortero procedimientos emplea una solución de orgánicos, y mucks. de cemento hidráulico o en color de referencia y el otro usa vidrios concreto. de colores de referencia.
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ÁLCALI AGREGADOS
I.N.V. E – 302 – 07: este método de ASTM C 150: la norma de cemento ensayo busca determinar químicamente portland C 150 es por la que se rigen los la reactividad potencial de un agregado cálculos de composición minerológica, ha con los álcalis del cemento Pórtland mantenido límites mínimos para la NTC 175: norma utilizada en utilizado en la fabricación de concreto, y resistencia a la compresión de los Ingeniería Civil y Arquitectura se basa en la cantidad de solución al 1N cementos sin variación desde la década para determinar la reactividad de hidróxido de sodio que reacciona con del 50’. Dos factores parecerían haber potencial Álcali-Sílice de los el agregado que ha sido triturado y primado en esta consideración, por agregados. tamizado para que pase a través de un encima del desarrollo del concreto, que tamiz de 300 µm (No 50) pero que sea en ese lapso ha pasado de promedios de retenido por un tamiz de 150 µm (No 3,000 lb /”2 a 4,000 lb/”2 100), durante 24 horas a una temperatura de 80°C.
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ANEXO D
TOMA DE MUESTRAS
Durante la visita realizada al rio Guacavia se llevó a cabo la recolección de las muestras (arena lavada de río, material grueso y material crudo o mixto para posterior trituración de medida triturado de ½” y triturado de ¾”) para luego analizarlas en el laboratorio y determinar sus propiedades físicas, químicas y mecánicas.
Foto 109. Recolección de muestras Foto 110. Material crudo de rio
Fuente: propia. Fuente: propia.
Foto 111. Homogenización y cuarteo Foto 112. Homogenización y cuarteo
Fuente: propia. Fuente: propia.
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