CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL DE ARRASTRE DEL RIO …

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CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL DE ARRASTRE DEL RIO GUAYURIBA A LA ALTURA DEL PUENTE EL PALMAR EN LA VÍA QUE CONDUCE AL

MUNICIPIO DE SAN CARLOS DE GUAROA – DEPARTAMENTO DEL META

LAURA LISET NAVARRO BRAGA JIMMY ALDEMAR GONZÁLEZ HORTÚA DANIEL FELIPE GRANDAS CÁRDENAS

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍAS

VILLAVICENCIO 2014

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CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL DE ARRASTRE DEL RIO GUAYURIBA A LA ALTURA DEL PUENTE EL PALMAR EN LA VÍA QUE CONDUCE AL

MUNICIPIO DE SAN CARLOS DE GUAROA – DEPARTAMENTO DEL META

LAURA LISET NAVARRO BRAGA JIMMY ALDEMAR GONZÁLEZ HORTÚA DANIEL FELIPE GRANDAS CÁRDENAS

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

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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 20 de 2014 Villavicencio

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Nota de aceptación:

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________________________________ Firma del Jurado

________________________________ Firma del Jurado

Villavicencio, 20 de septiembre de 2014

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“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”.

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DEDICATORIAS

A ti, mi querido Dios, por ser mi guía, por no abandonarme nunca y por permitirme culminar esta etapa tan especial en mi formación. A mi familia que ha sido base fundamental en mi vida y un apoyo constante en el camino para alcanzar las metas que me he propuesto. A mi padre por ser un gran ejemplo de dedicación y entrega y, a mi hermano por ser mi amigo y mi motivación. Para ustedes con todo mi cariño.

Laura Liset Navarro Braga

A dios, por darme la oportunidad de vivir y por estar conmigo en cada paso que doy, por fortalecer mi corazón e iluminar mi mente y por haber puesto en mi camino, a mi madre (Q.E.P.D) y a mi padre quienes me dieron la vida y a todas aquellas personas importantes, que siempre estuvieron listas para brindarme toda su ayuda incondicionalmente.

Jimmy Aldemar González Hortúa

Primero que todo, dar gracias a Dios todo poderoso por darme vida y permitirme dar un paso más hacia adelante en este largo camino que se llama vida, agradezco a mi familia por el apoyo que tuvieron conmigo, siempre estuvieron a mi lado para darme fuerzas y ayudarme a no rendirme en el camino, a mis amigos que se convierten en hermanos al acompañarnos mutuamente para cumplir esta meta, por todos y cada uno de ellos vuelvo a agradecer al señor Dios padre que permitió lograr uno más de los escalones de este proceso, Gracias.

Daniel Felipe Grandas

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AGRADECIMIENTOS

Antes que nada, a DIOS, por guiar nuestro camino, por brindarnos la sabiduría y la fuerza para concluir este ciclo.

A la UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA, por su trabajo continúo formando profesionales íntegros.

A nuestra Asesora Técnica, Ing. Claudia Ximena Granados Muñoz, por su asesoría y colaboración para la realización de esta investigación.

A nuestra Asesora Metodológica, MSc. Myriam Cristina Reyes Ortiz, por sus sugerencias y cooperación en el desarrollo de esta investigación.

Al Ing. José Gabriel Calvo Castro, Coordinador del Comité de investigación, por su ayuda y orientación en el desarrollo de este trabajo de investigación.

A INGEVIAS CONSTRUCT LTDA., por el préstamo de sus instalaciones y la colaboración brindada.

Al cuerpo de docentes, por sus enseñanzas y por la dedicación a su trabajo.

Y para todas aquellas personas que colaboraron en la realización de este trabajo hacemos extensivo nuestro más sincero agradecimiento.

Los Autores

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CONTENIDO

pág.

INTRODUCCIÓN 22

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 23

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 24

JUSTIFICACIÓN 25

OBJETIVOS 26

OBJETIVO GENERAL 26

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 26

ANTECEDENTES 27

1. MARCO REFERENCIAL 31

1.1 MARCO ESPACIAL 31

1.1.1 Departamento del Meta 31

1.1.2 Municipio de Villavicencio 32

1.1.3 Río Guayuriba 33

1.2 MARCO TEÓRICO 33

1.2.1 Los agregados 33

1.2.2 Clasificación de los agregados 34

1.2.2.1 De acuerdo a su origen 34

1.2.2.2 De acuerdo al tamaño de su grano 34

1.2.2.3 De acuerdo con la procedencia 34

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1.2.2.4 De acuerdo a su uso 34

1.2.2.5 De acuerdo a su naturaleza química 34

1.2.3 Propiedades físicas de los agregados 35 1.2.3.1 Distribución granulométrica 35 1.2.3.2 Densidad 35 1.2.3.3 Gravedad específica 35 1.2.3.4 Porcentaje de absorción 35 1.2.3.5 Forma de partícula y textura superficial 36 1.2.4 Importancia de los agregados en el concreto 36 1.2.4.1 Manejabilidad 36

1.2.4.2 Control de cambios volumétricos 36

1.2.4.3 Resistencia estructural 37

1.2.4.4 Densidad 37

1.2.4.5 Durabilidad 37

1.2.4.6 Acabado 37 1.2.5 Condiciones deseables de los agregados 37

1.2.6 Evaluación de las propiedades de los agregados 38

1.3 MARCO LEGAL 38

2. DISEÑO METODOLÓGICO 40 2.1 TIPO DE ESTUDIO 40 2.2. FUENTES Y TÉCNICAS PARA LA RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN40 2.2.1 Primera fase: exploratoria 40

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2.2.2 Segunda fase: diagnóstica 40

2.2.3 Tercera fase: evaluativa 61

2.2.4 Cuarta fase: socialización 61

3. RESULTADOS Y ANÁLISIS 62

4. CONCLUSIONES 74

5. RECOMENDACIONES 76

BIBLIOGRAFÍA 77

ANEXOS 79

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LISTA DE TABLAS

pág.

Tabla 1. Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V. E-133 62

Tabla 2. Determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables en los agregados I.N.V. E-21 63

Tabla 3. Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos I.N.V. E-213 63

Tabla 4. Cantidad de partículas livianas en los agregados pétreos I.N.V. E-221 64

Tabla 5. Cantidad material fino que pasa tamiz no 200 en los agregados I.N.V. E-214 65

Tabla 6. Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados compactados o sueltos I.N.V. E-217 66

Tabla 7. Gravedad específico y absorción de agregados finos I.N.V E-222 67

Tabla 8. Gravedad específica y absorción de agregados gruesos I.N.V. E-22 3 68

Tabla 9. Porcentaje de caras fracturadas en los agregados I.N.V. E-227 68

Tabla 10. Índice de aplanamiento y de alargamiento de los agregados I.N.V. E-230 69

Tabla 11. Determinación de la resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión utilizando el aparato micro Deval I.N.V. E-238 71

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LISTA DE FIGURAS

pág.

Figura 1. Ubicación geográfica del departamento del Meta

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Figura 2. Localización del municipio de Villavicencio 32 Figura 3. Curva granulométrica de agregados gruesos y finos

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LISTA DE FOTOS

pág.

Foto 1. Río Guayuriba a la altura del Puente El Palmar 33 Foto 2. Material tendente a ser utilizado según masa requerida 41 Foto 3. Solución Floculante 42 Foto 4. Cilindro con CaCl2 42

Foto 5. Introducción de la muestra y liberación de burbujas de aire 43 Foto 6. Agitación por método manual 90 ciclos 43 Foto 7. Estado de reposo 43 Foto 8. Lectura de arena 43 Foto 9. Secado del material 44 Foto 10. Estado de reposo del material en agua 44 Foto 11. Juego de tamices 45 Foto 12. Acción de agitación 45 Foto 13. Material que retiene 1" 46 Foto 14. Material que retiene ¾” 46 Foto 15. Material que retiene ½” 46 Foto 16. Material que retiene 3/8” 46 Foto 17. Pesaje del material que retiene 1” 46 Foto 18. Pesaje del material que retiene ¾” 46 Foto 19. Pesaje del material que retiene ½” 47 Foto 20. Muestra de ensayo 47

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Foto 21. Separación de partículas finas y gruesas 47 Foto 22. Llenado del recipiente 48 Foto 23. Lavado sobre el tamiz No. 200. 48 Foto 24. Muestra de ensayo 50 Foto 25. Vaciado del material 49 Foto 26. Apisonado de la primera capa 49

Foto 27. Apisonado de la segunda capa 49 Foto 28. Enrasado de la superficie 50 Foto 29. Determinación de la masa 50 Foto 30. Llenado del recipiente 50 Foto 31. Enrasado de la superficie 50 Foto 32. Determinación de la masa 51 Foto 33. Secado de la muestra 52 Foto 34. Tamizado por malla N° 4 52 Foto 3. Inmersión de la muestra 53 Foto 36. Peso de la muestra 53 Foto 37. Periodo de inmersión 54 Foto 38. Secado de la superficie de las partículas 54 Foto 39. Llenado del recipiente 54 Foto 40. Material fino saturado y superficialmente seco 54 Foto 41. Vaciado del material 55 Foto 42. Peso de la muestra 55

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Foto 43. Muestra de ensayo 56 Foto 44. Inmersión de la muestra 56 Foto 45. Secado del material 56 Foto 46. Canastilla metálica con material para sumergir 56 Foto 47. Caras fracturadas 57 Foto 48. Partículas no fracturadas 57 Foto 49. Partículas en la frontera 57 Foto 50. Determinación de la masa de cada categoría 57 Foto 51. Tamiz de barras paralelas 58 Foto 52. Tamizado partícula plana 58 Foto 53. Tamizado de partículas planas 58 Foto 54. Calibrador de alargamiento 59 Foto 55. Partículas retenidas en el calibrador de longitud 59 Foto 56. Partículas que pasan el calibrador de longitud 59 Foto 57. Esferas de acero 60 Foto 58. Muestra de ensayo 60 Foto 59. Cilindro del aparato Micro- Deval 61 Foto 60. Lavado del material retenido 61 Foto 61. Puente El Palmar sobre el Río Guayuriba 86 Foto 62. Recolección de muestras 86 Foto 63. Recolección de muestras 87 Foto 64. Muestras de material de arrastre 87

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LISTA DE ANEXOS

pág.

Anexo A. Normas para la caracterización de agregados

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Anexo B. Toma de muestras 86

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GLOSARIO

AGREGADO: es cualquier combinación de arena, grava o roca triturada en su estado natural o procesado. AGREGADO FINO: material obtenido de manera natural o de la trituración de

rocas, escoria volcánica, concreto reciclado o una combinación de estos u otros; que pasa por la criba 4.75 mm (malla No. 4) y se retiene en la criba 0.075 mm (malla No. 200). AGREGADO GRUESO: material obtenido de manera natural o de la trituración de rocas, escoria de alto horno, escoria volcánica, concreto reciclado o una combinación de estos u otros; que es retenido por la criba 4.75 mm (malla No. 4) y que pasa por la criba 90 mm (malla No. 3 1/2”). ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO: proceso para determinar la proporción en que

participan los granos del suelo, en función de sus tamaños. Esa proporción se llama gradación del suelo. CONSISTENCIA: equivale a la capacidad de mantener las partes del conjunto

integradas, es decir, estabilidad y coherencia. CARA FRACTURADA: es una superficie angular, áspera o quebrada de una partícula de agregado, formada por trituración por medios artificiales o por la naturaleza. CONTENIDO DE HUMEDAD: es la relación, en porcentaje, del peso del agua del espécimen, al peso de los sólidos. CONCRETO: es la mezcla de un material aglutinante (cemento), un material de

relleno (agregado o árido), agua y eventualmente aditivos, que al endurecerse forma un todo compacto capaz de soportar grandes esfuerzos de compresión. DENSIDAD APARENTE: es la relación entre la masa del material y el volumen

que ocupa incluyendo solo los poros saturables (superficiales). DENSIDAD REAL (ABSOLUTA): es la relación entre la masa del material y el volumen que ocupa excluyendo todos los poros (saturables y no saturables). DENSIDAD EN BRUTO: es la relación entre la masa del material y el volumen

que ocupa incluyendo todos los poros (saturables y no saturables). EQUIVALENTE DE ARENA: medida de la cantidad de contaminación con limo o arcilla en el agregado fino (o el suelo) determinada mediante ensayos de

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laboratorio. GRAVEDAD ESPECÍFICA EN BRUTO SATURADA: es la relación entre la

densidad en bruto del material, considerando la masa saturada superficialmente seca, y la densidad del agua. GRAVEDAD ESPECÍFICA EN BRUTO SECA: es la relación entre la densidad en

bruto del material considerando la masa seca y la densidad del agua. ÍNDICE DE ALARGAMIENTO: es el porcentaje en masa de las partículas cuya dimensión máxima (largo) es superior a 9/5 de la dimensión media de una fracción. ÍNDICE DE APLANAMIENTO: es el porcentaje en masa de las partículas cuya dimensión mínima (espesor) es inferior a 3/5 de la dimensión media de una fracción. MÓDULO DE FINURA: es la sumatoria de los porcentajes retenidos acumulados a partir del tamiz 4.75 mm (malla No. 4) hasta el tamiz 0.150 mm (malla No. 100), divididos entre 100. Aplicable al agregado fino. MUESTRA: porción de material tomado de una gran cantidad, con el propósito de estimar sus propiedades o su composición mediante análisis de laboratorio. PARTÍCULAS DELEZNABLES: partículas que pueden desmenuzarse y

convertirse en finos cuando se los aprieta entre pulgar e índice ejerciendo una pequeña presión. PARTÍCULAS LIVIANAS: son partículas de baja densidad, como el carbón y la

mica, que en grandes cantidades y en forma finamente dividida pueden alterar el proceso de endurecimiento de la pasta de cemento. PORCENTAJE DE ABSORCIÓN: es el valor de la humedad del agregado cuando

tiene todos sus poros llenos de agua, pero su superficie se encuentra seca. PORCENTAJE DE VACÍOS: es la medida de volumen expresado en porcentaje de los espacios entre las partículas de agregados, depende del acomodo de las partículas por lo que su valor es relativo, como en el caso del peso unitario. RESISTENCIA: tensión tangencial máxima que un suelo puede soportar sin alcanzar la rotura. SUSTANCIAS PERJUDICIALES: son materiales con limitada resistencia al

impacto y la abrasión, como terrones de arcilla y partículas deleznables, carbón y lignito, materia orgánica y, material fino que pasa la criba 0.075 mm.

http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtml

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TAMAÑO MÁXIMO ABSOLUTO Y NOMIMAL: se definen como aquellos tamaños

equivalentes a los tamices que dejan pasar el 100% del material y hasta el 95 % respectivamente. TAMAÑO MÍNIMO ABSOLUTO Y NOMINAL: se definen como aquellos tamaños

equivalentes a los tamices que retienen el 100 % y hasta el 95 % del material respectivamente.

TERRONES DE ARCILLA: son partículas que no pueden mantener su integridad cuando se someten a una ligera presión de contacto.

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RESUMEN

Este documento presenta la caracterización del material de arrastre del rio Guayuriba, a la altura del puente El Palmar. Se describen los procedimientos realizados para la extracción de las muestras de material granular y la metodología empleada en los ensayos de laboratorio, de acuerdo a la normas estipuladas por el Instituto Nacional de Vías (INVIAS) y los requerimientos descritos en la NTC 174, en lo que concierne a las Especificaciones de los agregados para concreto. Se evalúan características físicas del material como análisis granulométrico, equivalente de arena, determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables, densidad y porcentaje de vacios, cantidad de material fino que pasa el tamiz N°200, cantidad de partículas livianas, índice de aplanamiento y de alargamiento, porcentaje de caras fracturadas, determinación de la resistencia al desgaste por abrasión, gravedad especifica y absorción de los agregados. El análisis de los resultados obtenidos permite establecer las ventajas y restricciones que se logran a partir de la utilización de este material como agregado en la producción de concreto para obras de ingeniería. Por último, se estudia la calidad de la fuente de extracción en función de la calidad de los agregados finos y gruesos y el cumplimiento de los requisitos de gradación, para uso en concretos.

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CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL DE ARRASTRE DEL RIO GUAYURIBA A LA

ALTURA DEL PUENTE EL PALMAR EN LA VÍA QUE CONDUCE AL MUNICIPIO DE SAN

CARLOS DE GUAROA – DEPARTAMENTO DEL META

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INTRODUCCIÓN

Los agregados, conformados por las arenas (agregado fino) y las gravas (agregado grueso), constituyen más del 70% en una mezcla para la elaboración del concreto, material estructural y de construcción por excelencia. Por esta razón, para aumentar la confiabilidad en las mezclas de concreto elaboradas a partir de los agregados y, teniendo en cuenta la poca variabilidad que deben presentar respecto a sus propiedades, este material debe ser caracterizado en todo proyecto, para asegurarse de que presente propiedades aptas para la elaboración de concreto. Por otro lado, se considera que un gran porcentaje de los concretos que se elaboran en el departamento del Meta ocupan para su fabricación agregados que pueden ser obtenidos de dos fuentes: en depósitos de origen natural (ríos, playas, etc.) y como productos triturados; el rio Guayuriba es una de las principales fuentes para la extracción de material destinado a la elaboración de concreto. Este trabajo tiene como objetivo estudiar las características físicas del material de arrastre que puede ser extraído del rio Guayuriba para establecer su influencia en las características del concreto que se obtiene a partir de este. De manera que, este documento presenta una investigación, relacionada con caracterización física, materiales de arrastre (agregados de origen natural) utilizados en el Departamento del Meta, necesaria para determinar sus especificaciones de uso y prevenir el desarrollo de procesos patológicos, que conllevan a la generación de riesgos estructurales, ambientales y financieros en la construcción de obras civiles. Este escrito, ha sido dividido en varios capítulos, en los que se realiza una descripción del desarrollo del trabajo de investigación. Inicialmente, se encuentran descritos los conceptos fundamentales, la delimitación de la zona de estudio y la normatividad vigente dentro de la cual se enmarca la investigación. Luego, se especifican los criterios de selección de las muestras, la metodología seguida, los ensayos efectuados y las características de los materiales utilizados. Por último, se presenta el análisis de los resultados obtenidos, junto a las respectivas conclusiones y recomendaciones.

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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La actividad extractiva de materiales de arrastre de los ríos, utilizados en procesos constructivos en la ciudad de Villavicencio, son llevadas a cabo en diferentes lugares del municipio, ya que éste cuenta con una gran variedad de fuentes hídricas que brindan material para dicho fin. Actualmente, en el sector minero La Cuncia se concentra una alta tasa de extracción de material de arrastre del rio Guayuriba, por parte de empresas particulares con cierto nivel de tecnificación, con el objeto de producir y comercializar agregados pétreos tales como arena y gravilla a los constructores de la región. Sin embargo, existen otros puntos a lo largo del río Guayuriba donde se realiza la extracción del material y, es frecuente, que se presenten casos en los que el material extraído es transportado y depositado en la obra, sin el conocimiento de sus propiedades y el ejercicio de control de calidad; puesto que, los ingenieros y constructores no tienen al alcance un instrumento que les permita conocer las propiedades físicas de dicho material. De esta manera se llevan a cabo proyectos constructivos en los que queda la incertidumbre de saber si este material ofrecerá calidad y resistencia en el futuro. Esto sumado a la poca evidencia de investigaciones sobre caracterización de materiales en la región para la producción de concreto, el alto dinamismo del sector constructor y los altos costos en el transporte de materiales pone en evidencia la existencia de grandes problemas en materia de calidad de los agregados empleados. Por lo tanto, se hace indispensable conocer en detalle sus características, ya que tanto la resistencia y durabilidad que puedan aportar a futuro dependen de sus propiedades físicas.

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FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿EL MATERIAL DE ARRASTRE DEL RIO GUAYURIBA A LA ALTURA DEL PUENTE EL PALMAR ES APTO PARA SER UTILIZADO EN LA EJECUCIÓN DE PROYECTOS DE OBRA CIVIL?

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JUSTIFICACIÓN

Frente a la poca evidencia de investigaciones sobre caracterización de materiales en la región para la producción de concreto, nace el propósito de brindar una herramienta eficaz para garantizar objetividad en el análisis y la toma de decisiones, en cuanto a los agregados se refiere, para realizar la correcta ejecución de proyectos de obra civil en la región. Al momento de diseñar un proyecto de obra civil se deben tomar en consideración las propiedades más importantes de los agregados, como por ejemplo, su granulometría, su densidad, su contenido de humedad, entre otros. Por ello, uno de las metas que se pretenden cumplir es la de realizar ensayos de laboratorio del material de arrastre, que garanticen que los agregados estén dentro de los límites correspondientes y se tenga la seguridad de que sirven para lograr un buen resultado en las mezclas, tanto en el aspecto de calidad como en el aspecto económico; puesto que, del análisis de los resultados se podrán sacar valores para ser usados como parámetros en los diseños o como factores de calidad. La importancia del estudio de las propiedades y características del material de arrastre del rio Guayuriba se podrían evidenciar en el ahorro de recursos, problemas, demoras, sobrecostos e incertidumbres que pueden surgir en las obras en que éste se utilice. Del mismo modo, la investigación será una base para predecir los comportamientos que se pueden obtener por la utilización del material de arrastre como agregado, si se conocen sus propiedades. También facilitará la determinación del tipo de obra en que su utilización resulte más óptima e incremente los índices de calidad. Por último, se pretende contribuir al trabajo colectivo adelantado por la Universidad Cooperativa de Colombia, sede Villavicencio, que consiste en la producción de un documento que contenga la caracterización del material de arrastre de la mayor cantidad de fuentes en el Departamento del Meta.

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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Realizar la caracterización del material de arrastre del rio Guayuriba, a la altura del puente El Palmar, que permita establecer si las propiedades físicas se ajustan a los parámetros exigidos para la elaboración de concretos. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Desarrollar una visita de campo con el fin de recolectar las muestras de material granular tendente a ser estudiado en el laboratorio según las normas establecidas por el INVIAS.

Efectuar pruebas de laboratorio en las muestras de material de arrastre que permitan recolectar información de las propiedades y características de los materiales granulares.

Analizar los datos obtenidos en el laboratorio sobre los valores sobresalientes en las muestras representativas y a partir de esto, establecer si el material objeto de estudio cumple con las normas exigidas para la elaboración de concretos.

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ANTECEDENTES

Este trabajo de investigación se desarrolló como parte de la iniciativa del grupo de investigación de la Universidad Cooperativa de Colombia, que pretende crear un documento con el estudio de las características de los materiales provenientes de las principales fuentes extractivas en el departamento del Meta. Inicialmente se realizó una búsqueda exhaustiva de información relacionada con el tema objeto de estudio. Igualmente, se recopiló información existente en lo que atañe a estudios e investigaciones desarrolladas anteriormente. A continuación, se presenta una relación de los estudios encontrados: 1. CARACTERIZACIÓN FISICO – MECÁNICA DE AGREGADOS PÉTREOS DE LA FORMACIÓN GEOLÓGICA TOLUVIEJO (SUCRE) PARA PRODUCCIÓN DE CONCRETO AUTORES: Alex José Bracamonte Miranda, Melba Liliana Vertel Morinson, Jesús Antonio Cepeda Coronado. Universidad de Sucre, Colombia, 2012. RESUMEN: Este documento presenta una caracterización físico-mecánica de los

productos extraídos de la formación geológica de Toluviejo (Sucre) y optimización en la resistencia de los materiales explotados frente a la producción de concreto. Los resultados obtenidos con técnicas multivariadas permiten establecer ventajas y limitaciones del agregado que se produce para producción de concreto de mediana y alta resistencia. La sutil influencia de algunas variables en el comportamiento total de los componentes a medida que se incrementa la resistencia, así como la necesidad de acudir a adiciones para aumentar la trabajabilidad de concreto de altas resistencia que plantean relaciones agua/cemento < 0.4. CONCLUSIONES: El agregado producido en la formación Toluviejo utilizado en esta investigación y su granulometría promedio no está dentro de los limites granulométricos establecidos por la norma NTC. 174 especificaciones para los agregados para hormigón. 2. INFLUENCIA DE LOS AGREGADOS PÉTREOS EN LAS CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO

AUTORES: Romel Solís Carcaño, José Luis Chan Yam, Eric Iván Moreno.

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Programa de Maestría en Ingeniería – Construcción, FIUADY, (2008). RESUMEN: El concreto es un material compuesto, en el cual existe una gran variabilidad en las características de sus componentes, especialmente en los agregados pétreos. Siendo éstas de carácter físico y químico, producen diferentes efectos, tanto en la trabajabilidad del concreto como en su comportamiento en estado endurecido, el cual regirá su vida de servicio. Este documento presenta los avances recientes en el tema de los agregados para concreto y puede ser útil, tanto para el diseñador o el constructor de estructuras, como para el estudiante interesado en el tema de la tecnología del concreto, siendo una guía para lograr una mejor comprensión del importante papel que los agregados desempeñan en el material. CONCLUSIONES: Para obtener un concreto óptimo se debe buscar una

estructura de agregados con la forma y secuencia de tamaños adecuados, para que se acomoden lo más densamente posible (logrando la más alta compacidad), combinándose esta estructura con la cantidad de pasta de cemento necesaria para llenar los huecos entre las partículas pétreas. 3. 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. RESUMEN: 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. 4. EXAMEN DE CALIDAD DE AGREGADOS PARA CONCRETO DE DOS BANCOS EN EL MUNICIPIO DE BELLO – DEPARTAMENTO DE ANTIOQUÍA AUTOR: FRANCISCO JAVIER REY AYALA Tesis de grado de Ingeniería Civil, Universidad de Medellín, 2007.

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RESUMEN: En este trabajo de graduación se analiza la calidad de agregados

para concreto de dos bancos en el área del municipio de Bello. Para este fin se tomaron dos muestras, una de agregado fino y otra de grueso, luego fueron llevadas a los laboratorios donde se practicaron los ensayos respectivos para determinar sus propiedades físicas, mecánicas y químicas. Para analizar las propiedades físicas del agregado se utilizó la norma ASTM C-33, que brinda los requisitos generales que debe llenar un agregado. Las propiedades mecánicas se determinaron con la norma ASTM C-131, denominada ensayo de desgaste por abrasión, la cual se aplica sólo al agregado grueso, y por último para conocer las propiedades químicas y mineralógicas se utilizó el examen petrográfico según la norma ASTM C-295 y el ensayo de reactividad potencial ASTM C-289. CONCLUSIONES: Con los datos proporcionados por los ensayos de laboratorio

se determinó que los agregados de estos bancos no son recomendables para fabricar concreto con cemento Portland, ya que no cumplen con los límites y requisitos que establecen las normas antes mencionadas. 5. EVALUACIÓN DE LOS AGREGADOS LOCALMENTE DISPONIBLES PARA SER EMPLEADOS EN HORMIGONES DE PAVIMENTOS AUTORES: Marcelo Barreda, Scanferla Lucas Jordán. Centro de investigación vial, Universidad Tecnológica Nacional, 2010. RESUMEN: El agregado ocupa un volumen de entre el 60% y el 75% del hormigón, (70% a 85% de la masa) es por ello que sus características tendrán un fuerte impacto en las propiedades tanto en estado fresco como endurecido del mismo, así como en la durabilidad del pavimento. A pesar de ello, en la realidad actual muestra que usualmente se presta poca o ninguna consideración al ensayo de los agregados previo a su utilización en un proyecto. En general las evaluaciones se realizan una vez adjudicada la obra y muchas determinaciones exceden los plazos disponibles para obtener resultados confiables. CONCLUSIONES: Los pavimentos de hormigón ejecutados con TAR (Tecnología de alto rendimiento) imponen el consumo en forma continua de grandes volúmenes, por lo cual exige el empleo de áridos locales para garantizar el abastecimiento. Las propiedades del hormigón se encuentran fuertemente influenciadas por las características físicas, mecánicas y durables del agregado con el que fue elaborado. Se tratara de utilizar siempre la mayor cantidad posible de agregados gruesos con forma cubica, ya que favorece a la distribución, resistencia y trabajabilidad del hormigón, reduciendo así, espacios vacíos. De los ensayos realizados, surge que, en general, los agregados estudiados cumplen con las especificaciones técnicas viales vigentes. Particularmente, en el caso de la

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granulometría del agregado grueso, si bien la fracción 6:20 no se encuadraba dentro de los límites permitidos, pudo lograrse mejorar su distribución granulométrica mezclándola con una fracción 6:12 en proporciones adecuadas. 6. CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE LAS CANTERAS CALIFORNIA, DAVID CARVAJAL DEL MUNICIPIO DE GIRARDOT Y MATERIAL ALUVIAL DEL RÍO COELLO DE ESTE MISMO MUNICIPIO PARA PRODUCCIÓN DE SUBBASE Y BASE GRANULAR

AUTOR: César Augusto Amaya Novoa

Trabajo de grado de Ingeniería de Pavimentos, Universidad Católica de Colombia, 2012. RESUMEN: El presente trabajo de grado va orientado a recolectar información, de las características físicas de los materiales granulares, mediante ensayos de laboratorio como: granulometría, desgaste de los ángeles, dureza, CBR, índice de plasticidad, equivalente de arena y humedad de acuerdo a los requerimientos de calidad según la norma INVIAS, al momento de utilizarlos para Base y Sub-base Granular, en las obras de Ingeniería en los municipios de Girardot, Coello y circunvecinos. CONCLUSIONES: El material extraído de las canteras California y David Carvajal presenta un bajo nivel de plasticidad lo que nos ayuda a la preparación de la Base y Sub-base granular ya que con poca adición de material mixto de río Coello podemos casi que dejarla en cero. Se pueden utilizar los materiales de las Canteras California y David Carvajal para rellenos menores y donde se vayan a realizar estructuras menores. 7. ESTRATEGIAS PARA OPTIMIZAR LA EXPLOTACIÓN DE MATERIALES DE ARRASTRE EN LA CUENCA DEL RÍO SAN PEDRO, MUNICIPIO DE COLON – DEPARTAMENTO DEL PUTUMAYO Trabajo de grado, Universidad Minuto de Dios, 2009. RESUMEN: El presente documento establece estrategias para mejorar el sistema de explotación de materiales de arrastre, con el fin de optimizar el desarrollo de la actividad minera y ambiental de la cuenca del río San Pedro, municipio de Colón – Departamento del Putumayo.

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1. MARCO REFERENCIAL

En este capítulo se realiza una descripción de la zona de estudio, los conceptos fundamentales y la normatividad vigente dentro de la cual se enmarca el desarrollo de la investigación. 1.1 MARCO ESPACIAL

La zona geográfica en la cual se desarrolla la investigación es el Departamento del Meta. El material objeto de estudio se encuentra en la vía que comunica al municipio de Villavicencio con el municipio de San Carlos de Guaroa (Ruta 40), a la altura del puente El Palmar. (3°58’19.83’’ N) (73°20’41.53’’ O). 1.1.1 Departamento del Meta. El departamento del Meta está ubicado en la región central de Colombia, su territorio se extiende en el piedemonte llanero, al Oriente de la región andina y al Occidente de los Llanos Orientales. Está situado en la región de la Orinoquía, localizado entre los 4º54’25’’ y los 1º36’52’’ de latitud Norte, y los 71º4’38’’ y 74º53’57’’ de longitud Oeste. Limita por el Norte con Cundinamarca y los ríos Upía y Meta que lo separan de Casanare; por el Este con Vichada, por el Sur con el departamento del Caquetá y el río Guaviare que lo separa del departamento de Guaviare; y por el Oeste con Huila y Cundinamarca. Figura 1. Ubicación geográfica del departamento del Meta

Fuente: SIGAC – Instituto Geográfico Agustín Codazzi. Recuperado en: http://geoportal.igac.gov.co/mapas_de_colombia/Deptales_admon.html, el 14 de julio.

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El Departamento es el cuarto más extenso de Colombia, con un área de 85.770 kms² que equivalen al 7,5% del territorio nacional; posee gran riqueza hídrica debido a los numerosos afluentes del río Orinoco que nacen en la cordillera Oriental y cruzan el Departamento. Su capital es Villavicencio, principal centro urbano de la región a 90 kilómetros al Sur de Bogotá, capital del país y principal centro de consumo.

1.1.2 Municipio de Villavicencio. El Municipio de Villavicencio se encuentra ubicado a una altura de 467 m.s.n.m. entre los 4º09’12’’ y los 4º17’33’’ de latitud Norte, y los 73º38’06’’ y 73º46’21’’ de longitud Oeste. Por el Norte limita con el Municipio de El Calvario, por el Noreste limita con el Municipio de Restrepo y El Calvario, por el Este con el Municipio de Puerto López, por el Sur con el Municipio de San Carlos de Guaroa y Acacias, por el suroeste con el Municipio de Acacias y por el Noroeste con el Municipio de Guayabetal. El Municipio de Villavicencio se localiza en los Llanos orientales del territorio Colombiano, al Noroccidente del Departamento del meta, en el Piedemonte de la Cordillera. Se extiende por terrenos que van desde los 250 m.s.n.m. en el extremo más Suroriental del Municipio, sobre el rio Guayuriba, y hasta la máxima altura, que se encuentra sobre los 3.665 m.s.n.m. en un punto localizado en la Cuchilla de Susumuco (al extremo más Noroccidental). Figura 2. Localización del Municipio de Villavicencio

Fuente: Alcaldía de Villavicencio. Recuperado en: http: //www.villavicencio.gov.co/index.php?option=com_content&view=article&id=, el 14 de julio.

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1.1.3 Río Guayuriba. El río Guayuriba está ubicado en el Departamento del Meta,

en la vertiente oriental de la cordillera Oriental, con una extensión de 1.05,0km2, en los cuales se encuentran los municipios de Villavicencio, Acacías, San Carlos de Guaroa y Puerto López. El rio Guayuriba limita al sur con los municipios de Acacías y San Carlos de Guaroa, al oriente con el municipio de Puerto López, al norte con el municipio de Villavicencio y al occidente con el departamento de Cundinamarca. El rio Guayuriba forma parte de la cuenca del río Blanco – Negro – Guayuriba, que hace parte de las cuencas aferentes al río Metica.1 Foto 1. Río Guayuriba a la altura del Puente El Palmar

Fuente: propia. 1.2 MARCO TEÓRICO

1.2.1 Los agregados. Son materiales de forma granular de origen natural o artificial (los más frecuentes son los de origen pétreo) que constituyen entre el 65 y el 85 % del volumen total del concreto y que aglomerados por el cementante, conforman el esqueleto pétreo o granular del concreto. Con este término, se agrupan las arenas, gravas naturales y la piedra triturada, con la cual se elaboran también morteros y concretos especiales, como los

1 INFORMACION GENERAL. Disponible en: Plan de ordenación y manejo de la cuenca del Rio

Guayuriba [ministerio de ambiente y desarrollo sostenible.] [cormacarena.] [s.f.] [cap.1]

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concretos ligeros, pesados y de alto rendimiento. Su estudio está más que justificado porque de sus propiedades dependen su influencia beneficiosa en la resistencia, rigidez y durabilidad del concreto. 1.2.2 Clasificación de los agregados 1.2.2.1 De acuerdo a su origen. Se clasifican en naturales, son los agregados

que provienen de la explotación de fuentes naturales tales como depósitos fluviales (arenas y gravas de ríos) o de glaciales y de canteras de diversas rocas. Se pueden aprovechar en su gradación natural o triturándolos mecánicamente, según sea el caso, de acuerdo con las especificaciones requeridas, dependiendo del tipo de concreto que se desea fabricar. Y, agregados artificiales, que son los que se obtienen a partir de productos y procesos industriales tales como escorias de alto horno, clinker, limaduras de hierro, cenizas del carbón, aserrín y viruta, poliuretanos.2 1.2.2.2 De acuerdo al tamaño del grano. Se denominan gruesos, como las gravas, si el tamaño del grano es superior a 5 mm; finos, como las arenas, si el tamaño del grano es inferior a 5 mm; cuando se presentan tamaños diversos, las mezclas naturales de gravas y arenas, se denominan zahorras. 1.2.2.3 De acuerdo con la procedencia: arenas de río, con granos redondeados; arenas de mina, con granos ásperos, angulosos; arenas de mar, con granos excesivamente pequeños cargados de sales, que requieren lavados antes de su uso. 1.2.2.4 De acuerdo a su uso. Los agregados no solamente son componentes del concreto; una clasificación sobre su uso, permite denominarlos: agregados para concretos y morteros, agregados para concretos asfálticos, agregados para carreteras, agregados para aplicaciones industriales, agregados ligeros, entre otros. 1.2.2.5 De acuerdo a su naturaleza química: según sea la piedra natural de la

que proceden, ofreciendo características particulares en cada caso. Por ejemplo, las procedentes de granitos y basaltos, son considerados excelentes; los obtenidos de calizas son de calidad muy variable y resistencia al desgaste baja;

2 UNALMED. Tema 1. Agregados hormigón. [base de datos en línea] [Orlando Giraldo Bolívar]

[2003] [Universidad Nacional de Colombia] [2003] En: <www.unalmed.edu.co> pp. 6,7

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los de tipo silíceo, ofrecen gran durabilidad en medios agresivos. 1.2.3 Propiedades físicas de los agregados. 1.2.3.1 Distribución granulométrica. Es la distribución de los tamaños de las

partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices. El tamaño de la partícula del agregado se determina por medio de tamices de malla de alambre con aberturas cuadradas. A partir del análisis granulométrico se pueden determinar también varios parámetros importantes para el estudio de las mezclas de concreto, estos son: los tamaños máximos absolutos y nomínales y los módulos de finura del material. La granulometría y el tamaño máximo de los agregados afectan las proporciones relativas de los mismos, así como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad, capacidad de bombeo, economía, porosidad, contracción y durabilidad del concreto. 1.2.3.2 Densidad. La determinación de las relaciones masa- volumen de un material representan uno de los factores principales en la dosificación de las mezclas de hormigón. En el caso de los agregados es importante considerar que debido a su constitución interna y externa el volumen de las partículas no es el de un sólido en el sentido estricto de la palabra ya que el material posee tanto vacíos interiores (poros no saturables) como vacíos exteriores (poros saturables), por lo tanto se habla de: densidad real, densidad aparente y densidad en bruto. La primera se refiere a la relación masa del sólido sobre volumen del sólido (Ms / Vs), la segunda a la masa del sólido sobre el volumen del sólido mas el de los poros saturables (Ms / (Vs+Vp)) y la tercera se refiere a la masa del sólido sobre el volumen del sólido mas el de poros saturables mas el de poros no saturables (Ms / ( Vs + Vp + Vi )). 3 1.2.3.3 Gravedad específica. Para la realización de los cálculos de las mezclas es de gran utilidad utilizar solo los valores numéricos de las densidades de los agregados para lo cual estas se dividen por la densidad del agua. Esta relación se conoce como densidad relativa o gravedad especifica o peso especifico. 1.2.3.4 Porcentaje de absorción. Es la capacidad que tiene el agregado para almacenar agua en sus poros saturables y no saturables; también se define como

3 Ibíd., p. 8,9

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la cantidad de agua absorbida por el agregado después de ser sumergida durante 24h en agua, expresada como un porcentaje del material seco. 1.2.3.5 Forma de partícula y textura superficial. Para producir un concreto

trabajable, las partículas elongadas, angulares, de textura rugosa, necesitan más agua que los agregados compactos, redondeados y lisos. En consecuencia, las partículas de agregado que son angulares, necesitan un mayor contenido de cemento para mantener la misma relación agua – cemento. La adherencia entre la pasta de cemento y un agregado aumenta a medida que las partículas cambian. 1.2.3.6 Impurezas. Son todas aquellas partículas, presentes en el agregado, que

modifican el proceso de hidratación del cemento ya sea retardando o acelerando el fraguado y la ganancia de resistencia con el tiempo, o lo que es más grave inhibiendo estos procesos. En general, se pueden encontrar los siguientes tipos de impurezas: Grumos o terrones de arcilla, partículas livianas como el carbón y de origen orgánico como hojas, tallos y raíces. 1.2.4 Importancia de los agregados en el concreto. La razón principal de la

utilización de agregados dentro de una mezcla de concreto es la economía, puesto que en un determinado volumen de mezcla la parte del cementante se reemplaza por agregados, los cuales actúan como material de relleno haciendo más económica la mezcla, ya que tienen un menor costo que el cemento. Sin embargo, existen más razones por las cuales los agregados deben estar presentes en una mezcla de hormigón, como por ejemplo: manejabilidad, durabilidad, resistencia, densidad, acabado. 1.2.4.1 Manejabilidad. Cuando la mezcla se encuentra en estado plástico las

proporciones del agregado dentro de la misma juegan un papel importante en cuanto a la facilidad de colocación y compactación especialmente la fracción más fina, la cual en combinación con la pasta cementante actúa como lubricante de las partículas más gruesas y permiten lograr la manejabilidad requerida.4 1.2.4.2 Control de cambios volumétricos. Durante el proceso de fraguado del hormigón, al pasar la mezcla del estado plástico al estado endurecido, la pasta cementante se contrae debido a la pérdida de humedad, lo cual trae como

4 SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de

enero de 2012]. En: <www.slideshare.net> p. 13

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consecuencia la presencia de fisuras. Este efecto es controlado por los agregados, ya que la textura superficial de estos al mezclarse con la pasta genera una superficie de adherencia que disminuye la contracción. 1.2.4.3 Resistencia estructural. Cuando el hormigón se encuentra en el estado endurecido y ha adquirido su resistencia mecánica, esta se debe a la capacidad aglutinante de la pasta de cemento, que en combinación con los agregados forma el sólido. Parte de esta resistencia es aportada por el agregado, el cuál tienen su propia capacidad mecánica. 1.2.4.4 Densidad. Esta depende prácticamente de la densidad de los agregados

que lo constituyen. Ya que la densidad de estos últimos depende del tipo de roca de donde provienen y de su grado de porosidad interior y exterior es importante considerar varias definiciones relativas a esta propiedad que tienen en cuenta estas características particulares. 1.2.4.5 Durabilidad. De igual manera que el hormigón puede soportar condiciones extremas de exposición, los agregados como constituyentes de él, contribuyen a lo mismo, teniendo como función transferir sus propiedades de resistencia a exposición severa a la masa de hormigón. 1.2.4.6 Acabado. Los agregados permiten un acabado en la superficie acorde con la textura deseada, lo cual cobra mucha importancia en la elaboración de los hormigones arquitectónicos y hormigones de agregado expuesto en los cuales incide la forma, textura, color y tamaño de los agregados. 1.2.5 Condiciones deseables de los agregados. Son características importantes en los agregados: la limpieza, que estén exentos de arcilla, limo, mica y materia orgánica; sanidad, que sea estable en su forma ante cambios de temperatura y de humedad, además de resistir la acción de la intemperie sin descomponerse; resistencia, se considera adecuada, si tiene la capacidad de desarrollar toda la resistencia propia del aglomerante; y, la forma de las partículas, ya que la docilidad del concreto se ve afectada con la presencia de partículas alargadas y planas, siendo necesario el aumento de arena, cemento y agua. Los agregados que cumplen con condiciones deseables, se denominan agregados de calidad, y están constituidos, entonces, por partículas durables, limpias, duras, resistentes, y libres de productos químicos absorbidos, recubrimientos de arcilla y otros materiales finos que pueden afectar la hidratación y la adherencia de la

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pasta de cemento. Se han desarrollado diversos métodos para mejorar la calidad del agregado, cuando existen especificaciones no deseables. Algunos métodos son: lavado, la separación en medio pesado, el clasificador hidráulico, el fraccionamiento elástico, entre otros.5 1.2.6 Evaluación de las propiedades de los agregados. El conocimiento de las

propiedades de los agregados permite prever el desempeño del concreto al cual será incorporado. Los ensayos que se realizan al agregado grueso son: análisis granulométrico (módulo de finura), peso unitario en volumen del agregado, gravedad específica, porcentaje de vacíos del agregado, material fino mayor del tamiz no. 200, absorción de agua a las 24 horas, terrones de arcilla y partículas friables, determinación de partículas lajosas y elongadas y, desgaste en la máquina de los Ángeles. Para el agregado fino, se realizan los siguientes ensayos: análisis granulométrico (módulo de finura), densidad relativa del agregado, material fino mayor del tamiz no. 200, absorción de agua a las 24 horas, terrones de arcilla y partículas friables y, equivalente de arena.6 1.3 MARCO LEGAL A continuación se especifica la normatividad utilizada para efectuar los ensayos de laboratorio a las muestras de material de arrastre y evaluar sus características. Cabe anotar, que estas normas están consignadas el documento de: “Especificaciones generales y normas de ensayo sobre agregados pétreos”, INV E-201 a INV E-240, del Instituto Nacional de Vías (INVIAS). 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-213. Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos.

5 SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de

enero de 2012]. En: <www.slideshare.net>. p. 16 6 Ibíd., p. 17

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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-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-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-238. Determinación de la resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión utilizando el aparato MICRO-DEVAL. Adicionalmente, para la evaluación y análisis de la calidad de los agregados se tienen en cuenta las siguientes normas: NTC 174. Especificaciones de los agregados para concretos. ARTÍCULO 630-07. Especificaciones generales del concreto estructural (INVIAS).

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2. DISEÑO METODOLÓGICO

En este capítulo se describe como se desarrolla el trabajo de investigación, la metodología seguida, los procedimientos desarrollados en los cuales se especifican los ensayos realizados, las características de los materiales utilizados y los criterios de selección de las muestras. 2.1 TIPO DE ESTUDIO

El tipo de investigación utilizado es el cuantitativo con un enfoque descriptivo, ya que a través de éste, se pueden especificar las propiedades y características de las muestras sometidas a análisis. Asimismo, el método cuantitativo, facilita la selección y la medición de las propiedades físicas del material; de tal forma que, se pueda evaluar si el material cumple con las especificaciones para la elaboración de concretos. 2.2 FUENTES Y TÉCNICAS PARA LA RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN El desarrollo de esta investigación se divide en varias etapas; cuenta con las fases exploratoria, diagnóstica, evaluativa y de socialización, indispensables para el cumplimiento de los objetivos planteados. 2.2.1 Primera fase: exploratoria. Se inicia con la recopilación de las normas técnicas referentes a los agregados, que sirven como base para la caracterización de las muestras de material granular. Se investigan las normas que rigen las especificaciones generales y las pruebas de ensayos de los agregados tanto nacionales como los estándares internacionales. (Ver Anexo A)

2.2.2 Segunda fase: diagnóstica. Se lleva a cabo una visita a la zona de estudio, que permite realizar una observación directa del terreno y luego, efectuar la toma de muestras. Posteriormente, se trasladan las muestras representativas al laboratorio de suelos para ser sometidas a los respectivos ensayos. (Ver Anexo B) A estos materiales se le realizaron los siguientes ensayos de laboratorio, siguiendo las normas técnicas establecidas por el INVIAS.

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2.2.2.1 REDUCCIÓN DEL TAMAÑO DE LAS MUESTRAS TRANSPORTADAS I.N.V. E – 202 – 07

Este método se realiza con el fin de reducir el gran tamaño obtenido en el campo, a un tamaño conveniente para desarrollar los ensayos útiles para describir el material y medir sus características de calidad. Se emplea el Método B, cuarteador manual. Se utiliza una pala, una regla enrasadora, una cuchara de punta plana y recta, una escoba y, una pieza de lona. Para lograrlo, se coloca la muestra original sobre una superficie dura, limpia y nivelada, luego se mezcla el material completamente, volteando la totalidad de la muestra y con la 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. Por último, se divide la muestra aplanada en cuatro cuartos iguales y se retiran dos cuartos diagonalmente opuestos incluyendo todo el material fino. Esta operación se repite hasta que la muestra queda reducida al tamaño deseado. De esta forma, se logra que la porción reducida sea una verdadera representación, no sólo de la muestra de campo, sino de toda la fuente de materiales. Foto 2. Material tendente a ser reducido de acuerdo a la masa requerida

Fuente: propia.

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2.2.2.2 EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS FINOS I.N.V. E – 133 – 07.

Para efectuar este ensayo se utiliza una muestra de agregado gradado que pasa el tamiz 4.75 mm (No. 4). Se cuartea en estado seco, y se reduce hasta obtener, aproximadamente, 500 g. Se vierte una solución de cloruro de calcio y la muestra de ensayo en el cilindro graduado. Luego, se golpea varias veces el fondo del cilindro para liberar las burbujas de aire. Se deja en reposo durante 10 minutos. Al finalizar los 10 minutos, se tapa el cilindro y se invierte, para aflojar el material del fondo. Posteriormente, se inicia la acción de agitación por método manual, el cilindro se agita 90 ciclos en aproximadamente 30 segundos. Inmediatamente, se coloca el cilindro verticalmente y se remueve el tapón. Para realizar el procedimiento de irrigación, se inserta el tubo irrigador dentro del cilindro, se lava el material de las paredes del cilindro hasta llegar al fondo. Se aplica una acción de presión y giro, para impulsar hacia arriba el material fino que esté en el fondo. Entonces, se levanta el tubo irrigador y se deja en reposo el cilindro durante 20 minutos. Por último, se lee y anota el nivel de la parte superior de la suspensión arcillosa y, se realiza la determinación de la lectura de arena. Foto 3. Solución Floculante Foto 4. Cilindro con CaCl2

Fuente: propia. Fuente: propia.

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Foto 5. Introducción de la muestra y liberación de burbujas de aire

Foto 6. Agitación por método manual 90 ciclos

Fuente: propia.

Fuente: propia.

Foto 7. Estado de reposo Foto 8. Lectura de arena


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2.2.2.3 DETERMINACIÓN DE TERRONES DE ARCILLA Y PARTÍCULAS DELEZNABLES EN LOS AGREGADOS I.N.V. E – 211 – 07 Para la realización de este ensayo se emplea una balanza, un horno, tamices y recipientes para las muestras. Se utiliza agregado gradado empleando el tamiz No.4. De esta manera, se cuartea una cantidad suficiente de la muestra original hasta obtener 2000 g, teniendo en cuenta que, la masa mínima de la muestra de ensayo debe ser 1000g cuando el tamaño de las partículas entre los tamices es de 4.75 – 9.5 mm (No.4 – 3/8”). La muestra de ensayo se extiende en una capa delgada sobre el fondo del recipiente, se cubre con agua y se deja en reposo durante 24 horas. Cumplido este periodo, se aprietan las partículas, entre el pulgar y el índice, para tratar de romperlas en tamaños más pequeños. Después de destrozar todas las partículas identificables como terrones de arcilla y partículas deleznables, se separa el material de menor tamaño de la parte restante haciendo circular agua sobre la muestra usando el tamiz 2.36mm (N°8). Por último, se remueven las partículas retenidas del tamiz, se secan y, se determina su masa.

Foto 9. Secado del material Foto 10. Estado de reposo del

material en agua


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2.2.2.4 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS I.N.V. E – 213 – 07 Las muestras para la elaboración de este ensayo se seleccionan por medio de cuarteo manual. Inicialmente, se secan las muestras y se selecciona un grupo de tamices con tamaños adecuados para el material que se va a ensayar. Luego, se encajan los tamices en orden decreciente, por tamaño de abertura y se coloca la muestra sobre el tamiz superior. Se procede a agitar los tamices durante un minuto continuo a mano. Para ello, se toma individualmente cada tamiz con la mano en una posición ligeramente inclinada. Se golpea el lado del tamiz a razón de 150 veces por minuto, girando el tamiz en cada intervalo de 25 golpes. Finalmente, se determina la masa de la muestra retenida en cada tamiz, con una balanza. Foto 11. Juego de tamices

Foto 12. Acción de agitación


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Foto 13. Material que retiene 1" Foto 14. Material que retiene ¾”

Fuente: propia. Foto 15. Material que retiene ½”

Fuente: propia. Foto 16. Material que retiene 3/8”


Foto 17. Pesaje del material que retiene 1”

Foto 18. Pesaje del material que retiene ¾”

Fuente: propia.

Fuente: propia.

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Foto 19. Pesaje del material que retiene ½”

Fuente: propia.

2.2.2.5 CANTIDAD DE MATERIAL FINO QUE PASA EL TAMIZ N° 200 EN LOS AGREGADOS I.N.V. E – 214 – 07

Este ensayo se efectúa con una muestra de ensayo resultado de una operación de reducción; por lo tanto, no se tiene una masa exacta y predeterminada de la muestra de ensayo. Se utilizan dos tamices, una vasija y una balanza. Se utiliza el procedimiento A: Lavado con agua natural. Primero, se seca la muestra de ensayo, hasta obtener una masa constante, y se coloca en el recipiente. Se agrega agua hasta cubrirla. Luego, 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. Foto 20. Muestra de ensayo

Foto 21. Separación de partículas finas y gruesas

Fuente: propia.

Fuente: propia.

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Foto 22. Llenado del recipiente Foto 23. Lavado sobre el tamiz No. 200.

Fuente: propia.

Fuente: propia.

Posteriormente, se efectúa un segundo lavado de la muestra en el recipiente, se agita y se decanta nuevamente. La operación se repite hasta que el agua de lavado sea clara y el agregado se seca hasta obtener una masa constante y por último, se determina su peso. 2.2.2.6 DENSIDAD BULK (PESO UNITARIO) Y PORCENTAJE DE VACÍOS DE LOS AGREGADOS COMPACTADOS O SUELTOS I.N.V. E – 217 – 07

La muestra se obtiene de acuerdo con el procedimiento establecido en el numeral 2.2.2.1, se seca hasta obtener una masa esencialmente constante. Se utilizan recipientes de medida, una varilla compactadora, una balanza, una pala y el equipo de calibración. Para determinar la densidad bulk del agregado compactado, se utiliza el método del apisonado o varillado. Para ello, el agregado se coloca en un recipiente, en tres capas de igual volumen, hasta colmarlo. Se emparejan cada una de las capas con la mano y se apisona con 25 golpes de varilla. Después de compactar la última capa, se enrasa la superficie del agregado, y se determina la masa del recipiente lleno. Para establecer la densidad bulk del agregado suelto, se utiliza el método de llenado a paladas. Primero, se llena el recipiente, de modo que el agregado se descargue a no más de 50 mm por encima del borde, hasta colmarlo. Luego, se enrasa la superficie, y se determina la masa del recipiente lleno.

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Foto 24. Muestra de ensayo

Foto 25. Vaciado del material

Fuente: propia. Fuente: propia. Foto 26. Apisonado de la primera capa

Foto 27. Apisonado de la segunda capa


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Foto 28. Enrasado de la superficie Foto 29. Determinación de la masa

Fuente: propia. Fuente: propia. Foto 30. Llenado del recipiente

Foto 31. Enrasado de la superficie

Fuente: propia. Fuente: propia

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Foto 32. Determinación de la masa

Fuente: propia. 2.2.2.7 CANTIDAD DE PARTÍCULAS LIVIANAS EN LOS AGREGADOS PÉTREOS I.N.V. E – 221 – 07 Se dispone de una muestra para el ensayo, de 3000 g. Se utilizan recipientes, un horno, un colador, un medidor de gravedad específica, tamices con abertura de 4.75 mm (No. 4) y 300 μm (No. 50) y una balanza. En el caso del 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. 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. Luego, se lavan las partículas

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decantadas contenidas en el colador en un solvente apropiado para quitar el líquido pesado y se dejan secar. Finalmente, se pesa el material retenido en el colador. Para el caso del 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. Se retiran las partículas que suban a la superficie, usando el colador y se colocan en otro recipiente. Luego, se agita la muestra repetidamente y se retiran las partículas que flotan, hasta cuando ninguna suba a la superficie del líquido. Por último, se lavan las partículas que han sido retiradas, se dejan secar y se determina su masa. Foto 33. Secado de la muestra Foto 34. Tamizado por malla N° 4

Fuente: propia. Fuente: propia

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Foto 35. Inmersión de la muestra Foto 36. Peso de la muestra

Fuente: propia. Fuente: propia. 2.2.2.8 GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS FINOS I.N.V. E – 222 – 07 Este ensayo es realizado con 1000 g de muestra de agregado fino. Es utilizado un molde cónico, un pisón, una balanza y un picnómetro. Para preparar la muestra, se seca en un recipiente hasta obtener una masa constante. Luego, se cubre con suficiente agua y se mantiene en ese estado por 16 horas. Después de este periodo, se decanta el agua con cuidado para evitar la pérdida de finos. Se extiende el material y se inicia la operación de secado de la superficie de las partículas. Se realiza la prueba del cono para chequear la condición saturada y superficialmente seca del material. Posteriormente, se llena el picnómetro con agua y se introducen 500 g del agregado fino saturado y superficialmente seco, y se le añade agua hasta aproximadamente un 90% de su capacidad. Luego, se rueda y se agita el picnómetro para eliminar todos los vacíos. Finalmente, se introduce en un baño de agua, se seca rápidamente su superficie y se determina su masa total (picnómetro, muestra y agua).

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Foto 37. Periodo de inmersión Foto 38. Secado de la superficie de las partículas

Fuente: propia. Fuente: propia. Foto 39. Llenado del recipiente

Foto 40. Material fino saturado y superficialmente seco


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Foto 41. Vaciado del material Foto 42. Peso de la muestra


2.2.2.9 GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS GRUESOS I.N.V. E – 223 – 07 Se cuartea el material de la muestra original hasta obtener 500 g de material para el ensayo. Se utiliza un tanque de agua, un juego de tamices, un dispositivo de suspensión, canastillas metálicas y una balanza. Se elimina el material inferior a 4.75 mm mediante tamizado en seco y se lava para remover los finos adheridos. Seguidamente, se seca la muestra hasta obtener una masa constante; se deja enfriar al aire durante 2 horas, y posteriormente se sumerge en agua durante 16 horas. Entonces, se saca la muestra del agua y se secan las partículas rodándolas sobre un paño absorbente, y se determina la masa de la muestra en estado saturada con superficie seca. Después, se coloca la muestra en el interior de una canastilla metálica y se determina su masa sumergida en el agua. Para finalizar, se seca hasta obtener una masa constante, se deja enfriar a temperatura ambiente y se determina su masa.

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Foto 43. Muestra de ensayo Foto 44. Inmersión de la muestra

Fuente: propia.

Fuente: propia.

Foto 45. Secado del material Foto 46. Canastilla metálica con

material para sumergir


57

2.2.2.10 PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS I.N.V. E – 227 – 07 En este ensayo se utilizan 1500 g de material. Para preparar la muestra, se seca y se tamiza el material sobre el tamiz de 4.75 mm (No. 4) y se reduce la muestra retenida en este tamiz por cuarteo manual. Se procede a lavar el material para remover cualquier residuo de material fino, se seca a masa constante y se determina su masa. Luego, se esparce la muestra seca sobre una superficie grande para inspeccionar cada partícula. Entonces, se separa la muestra en tres categorías, así: partículas fracturadas, partículas que no cumplen el criterio de fractura y partículas dudosas o en la frontera. Finalmente, se determina la masa de cada categoría o se cuenta el número de partículas clasificadas en cada categoría. Foto 47. Caras fracturadas Foto 48. Partículas no fracturadas

Fuente: propia. Fuente: propia. Foto 49. Partículas en la frontera Foto 50. Determinación de la masa

de cada categoría

Fuente: propia.

Fuente. propia.

58

2.2.2.11 ÍNDICE DE APLANAMIENTO Y DE ALARGAMIENTO DE LOS AGREGADOS I.N.V. E – 230 – 07 Se dispone del material de la toma de muestras, el cual es reducido por cuarteo manual. Se utilizan tamices de barras, tamices normales y calibradores metálicos. Se seca la muestra de ensayo, se deja enfriar y se registra su masa. Luego, se tamiza la muestra para pesar las partículas retenidas en el tamiz de 63 mm y las que pasen el tamiz de 6.3 mm, las cuales se rechazan. Para determinar el índice de aplanamiento, se separan las partículas planas de cada fracción, se tamizan por el correspondiente tamiz de barras paralelas. Para cada fracción se determina la masa de las partículas que pasaron el tamiz de barras. Foto 51. Tamiz de barras paralelas Foto 52. Tamizado partícula plana

Fuente: propia.

Fuente: propia.

Foto 53. Tamizado de partículas planas

Fuente: propia

59

Para establecer el índice de alargamiento, se separa el material con forma alargada de cada una de las fracciones de ensayo, 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. Foto 54. Calibrador de alargamiento

Fuente: propia

Foto 55. Partículas retenidas en el calibrador de longitud

Fuente: propia. Foto 56. Partículas que pasan el calibrador de longitud

Fuente: propia.

60

2.2.2.12 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE POR ABRASIÓN UTILIZANDO EL APARATO MICRO – DEVAL I.N.V. E – 238 – 07

Para este ensayo se selecciona una muestra de material que pasa el tamiz de 19 mm y queda retenido en el tamiz de 9.5 mm, equivalente a 1500 g. La muestra de ensayo se sumerge en agua durante 2 horas. Después, se coloca en un recipiente de acero con agua suficiente para saturar la muestra y con 5000 g de esferas de acero. Se coloca el recipiente en la máquina del Micro – Deval y se procede a rotar la máquina por 2 horas. Foto 57. Esferas de acero

Foto 58. Muestra de ensayo

Fuente: propia. Fuente: propia. Terminado el tiempo de rotación, se vierte la muestra sobre dos tamices superpuestos de 4.75 mm y 1.18 mm. Se lava el material retenido con agua limpia hasta que todo el material menor haya sido evacuado. Se remueven las esferas de acero y se combina el material de las dos mallas. Por último, se seca y se pesa la muestra.

61

Foto 59. Cilindro del aparato Micro- Deval

Foto 60. Lavado del material retenido

Fuente: propia. Fuente: propia. 2.2.3 Tercera fase: evaluativa. Después de efectuar los ensayos de laboratorio, se procede a evaluar los resultados obtenidos, con el fin de establecer si el material cumple con los requisitos de gradación y calidad para los agregados finos y gruesos establecidos para uso en la elaboración de concreto, descritos en la NTC 174. Especificaciones de los agregados para concreto. Se analizan los valores obtenidos para determinar si el material es satisfactorio para su uso en la mayoría de concretos o si, por el contrario, el agregado no cuenta con la calidad, los requisitos de gradación específicos y las características adecuadas para tal fin. 2.2.4 Cuarta fase: socialización. Se presentan los resultados obtenidos a la

Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Cooperativa de Colombia, sede Villavicencio, como un aporte en la ampliación del conocimiento sobre el tema de investigación y el desarrollo de investigaciones paralelas.

62

3. RESULTADOS Y ANÁLISIS

De acuerdo a los resultados obtenidos en los ensayos realizados al material de arrastre del Rio Guayuriba a la altura de puente El Palmar se puede observar y analizar lo siguiente: Tabla 1. Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V. E-133

EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS FINOS I.N.V. E-133

PROYECTO Caracterización de Material de Arrastre

TIPO DE MATERIAL Arena Natural

FECHA DE MUESTREO Agosto 23 de 2014

FECHA DE ENSAYO 01 al 12 de Septiembre de 2014

FUENTE DE MATERIAL Rio Guayuriba a la altura del puente El Palmar

ENSAYOS 1 2

Solución Stock Conc. (Sol./Agua)

88 c.c./ 3.785 Lts.

88 c.c./ 3.785 Lts.

TIEMPO 20 min. 20 min.

LECTURA ARCILLA 2.8 2.7

LECTURA ARENA 2.4 2.3

EQUIV. ARENA 85.71 85.19

PROMEDIO E.A. = 85.45

LECTURA ARENA

EQUIVALENTE DE ARENA E.A. = ___________________ * 100

LECTURA ARCILLA

OBSERVACIONES: Se realiza mínimo dos veces el ensayo para comprobar resultados arrojados en las lecturas, y establecer un promedio del ensayo.

Fuente: Propia

63

Tabla 2. Determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables en los agregados I.N.V. E-211

DETERMINACIÓN DE TERRONES DE ARCILLA Y PARTICULAS DELEZNABLES EN LOS AGREGADOS I.N.V. E-211


TIPO DE MATERIAL Arena Natural




Masa del material que retiene el tamiz No. 16 (gr.)

200.00

Masa del material que retiene el tamiz No. 20 (gr.)

187.00

% porcentaje de terrones de arcilla y partículas deleznables

0,38

ART 630-07 E-211 % MÁXIMO 1%

Fuente: Propia

Tabla 3. Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos I.N.V. E-213

ANÁLISIS GRANULOMETRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS I.N.V. E-213


TIPO DE MATERIAL Agregados Gruesos y Finos




Masa inicial Húmeda (g) 5000,00

Masa seca (g) 4756,23

Masa final después de lavado (g) 4735

Diferencia (g) 14,56

64

Tabla 3. (Continuación).

TAMIZ MASA RETENIDA

(g)

% RETENIDO

% RETENIDO ACUMULADO

% PASA Pulg Mm

3” 75,00 0,00 0,00 0,00 100

2-1/2” 63,00 545 2,1 12,10 97,9

2” 50,00 0,00 0,00 12,10 97,9

1-1/2” 37,50 463 6,28 23,54 91,62

1” 25,00 785 15,23 37,67 76,39

3/4” 19,00 198 3,67 43,11 72,72

1/2” 12,50 265 5,40 47,21 67,32

3/8” 9,50 168 3,49 512,10 63,83

1/4” 6,30 267 5,51 555,24 58,32

Nº 4 4,75 137 2,86 603,23 55,46

Nº 8 2,36 352 7,31 679,12 48,15

Nº 16 1,18 293 5,22 745 42,39

Nº 30 0,60 425 9,32 86,78 33,61

Nº 50 0,30 362 9,07 90,78 24,54

Nº 100 0,15 342 15,34 98,45 9,2

Nº 200 0,075 133 9,19 99,87 0,01

FONDO 0,31 0,01 100,00 0,00

SUMATORIA 4735

HUMEDAD NATURAL

Ws (g) 500,00 Wh (g) 4756,23 %W 1,35 Fuente: Propia

Tabla 4. Cantidad de partículas livianas en los agregados pétreos I.N.V. E-221

CANTIDAD DE PARTICULAS LIVIANAS EN LOS AGREGADOS PÉTREOS I.N.V. E-221




65




AGREGADO FINO

Peso de la muestra seca en el tamiz N° 50. (g)

200.00

Peso de las partículas retenidas en el colador. (g)

0,38

% PORCENTAJE DE PARTÍCULAS LIVIANAS

0,19

% MÁXIMO 0,50

AGREGADO GRUESO

Peso de la muestra seca retenida en el tamiz N° 4. (g)

3000.00

Peso seco de las partículas retenidas en el colador (g)

6,6

% PORCENTAJE DE PARTÍCULAS LIVIANAS

0,22

% MÁXIMO 1%

Fuente: Propia

Tabla 5. Cantidad material fino que pasa tamiz no 200 en los agregados I.N.V. E-214

CANTIDAD MATERIAL FINO QUE PASA TAMIZ NO 200 EN LOS AGREGADOS I.N.V. E-214






% MATERIAL QUE PASA TAMIZ # 200

0,12

% MAXIMO PERMITDO 5%

Fuente: Propia

66

Tabla 6. 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 VACIOS DE LOS AGREGADOS COMPACTADOS O SUELTOS I.N.V. E-217


TIPO DE MATERIAL Material de Arrastre




MASA UNITARIA

PESO MOLDE (g) 4621.00 DIÁMETRO

(cm) 14,70

VOLUMEN (cm3) 5346.00 ALTURA (cm) 14,70

MASA UNITARIA SUELTA

DATOS 1 2 3

PESO MUESTRA (g) 12503.00 12487.00 12347.00

PESO UNITARIO SUELTO (g) 7768.00 7689.00 7405.00

DENSIDAD (g/cm3) 1,38 1,37 1,25

PROMEDIO 1,33

MASA UNITARIA APISONADA

DATOS 1 2 3

PESO MUESTRA (g) 13120.00 13340.00 13503.00

PESO UNITARIO APISONADO (g) 8469.00 8501.00 8610.00

DENSIDAD (g/cm3) 1,51 1,56 1,62

PROMEDIO 1,56

PORCENTAJE DE VACÍOS

Masa Unitaria Suelta (g/cm3) 1,33

Masa Unitaria Apisonada (g/cm3) 1,56

% VACÍOS MASA UNITARIA SUELTA 0,04

% VACÍOS MASA UNITARIA APISONADA 0,04

Fuente: Propia

67

Tabla 7. Gravedad específico y absorción de agregados finos I.N.V E-222

GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS FINOS I.N.V. E-222


TIPO DE MATERIAL Arena Lavada de Rio




AGREGADO FINO

ENSAYO

No. 1

TEMPERATURA ENSAYO 25° C S en gr. 100.00 Peso picnómetro gr. 186.18 Volumen picnómetro en cm3. 500.00 Peso muestra seca (A) 98.53 Peso picnometro+agua+msss

(C) 738.00 Peso picnómetro + agua B 675.00 Densidad nominal = A/(B+A-C) 2.77 Densidad Aparente = A/(B+S-

C) 2.66

Densidad Aparente sss = S/(B+S-C) 2.70

Absorción = ((S-A)/A)*100 1.49 Peso recipiente + muestra seca 172.32 Peso recipiente 73.79 Peso muestra seca (A) 98.53

Fuente: Propia

68

Tabla 8. Gravedad específica y absorción de agregados gruesos I.N.V. E-223.

GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS GRUESOS I.N.V. E-223






AGREGADO GRUESO

ENSAYO No. 1 TEMPERATURA ENSAYO 25 C Peso de la muestra sss en el aire B

en gr. 3070.00

Peso de la muestra en el agua C

en gr. 1794.00

Peso muestra seca en el aire A en

gr. 3032.00

A-C en gr. 1238.00

B-C en gr. 1276.00

Densidad nominal=A/(A-C) 2.45

Densidad Aparente=A/(B-C) 2.3762

Densidad Aparente sss=B/(B-C) 2.41 Absorción=((B-A)/A)*100 1.25

Fuente: Propia

Tabla 9. Porcentaje de caras fracturadas en los agregados I.N.V. E-227

PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS I.N.V. E-227






69


TAMAÑO DEL AGREGADO

A (g) B (g) C (B/A*100) D (%) E (C*D) PASA TAMIZ

RETENIDO EN TAMIZ

1 1/2" 1" 2000 187 9.35 14.73 137.73

1" 3/4" 1500 236 15.73 36.11 568.13

3/4" 1/2" 1200 170 14.17 77.70 1100.75

1/2" 3/8" 300 94 31.33 87.68 2747.31

TOTAL 687 70.58 216.22 4553.91

TOTAL E

% DE CARAS FRACTURADAS = --------------- = 21.06

TOTAL D

A PESO MUESTRA, en gr. B PESO MATERIAL CON CARAS FRACTURADAS, en gr.

C PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS

D PORCENTAJE RETENIDO GRADACION ORIGINAL

E PROMEDIO DE CARAS FRACTURADAS Fuente: Propia

Tabla 10. 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






70


DATOS GENERALES APLANAMIENTO ALARGAMIENTO

TAMAÑO DEL AGREGADO

A (g)

B (g)

C (g)

D (C/B)

%

E (g)

F (g)

G (F/E) %

PASA TAMIZ

RETENIDO EN TAMIZ

2 1/2" 2" 16.68 374.00 0.00 374.00 0.00 0.00

2" 1 1/2" 9.99 224.00 0.00 0.00 224.00 0.00 0.00

1 1/2" 1" 10.62 238.00 70.00 29.41 238.00 0.00 0.00

1" 3/4" 35.06 786.00 91.00 11.58 786.00 335.00 42.62

3/4" 1/2" 11.15 250.00 20 8.00 250 70.00 28.00

1/2" 3/8" 11.60 260.00 10.00 0.00 260 21.00 0.00

3/8" 1/4" 4.91 110.00 5.00 0.00 110 11.00 0.00

100.01 807.46 1806.49

Índice de Aplanamiento total 8.1 Índice

Alargamiento total

18.1

APLANAMIENTO = 8.1

INDICES OBTENIDOS

ALARGAMIENTO = 18.1

A % RETENIDO GRADACION ORIGINAL

B PESO FRACCIONES, Mi

C PESO QUE PASA, Mli

D INDICE APLANAMIENTO FRACCION, Ili

E PESO FRACCIONES, Mi

F PESO RETENIDO, Mai

G INDICE ALARGAMIENTO FRACCION, Lai

OBSERVACIONES: Se utilizaron las franjas de la gradación original del ensayo INV-E-230

Fuente: Propia

71

Tabla 11. 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






Masa inicial (Mi) 1500

Masa final (Mf) 1304

% PERDIDAS 13,08

Fuente: Propia

Figura 3. Curva Granulométrica.

Fuente: propia.

97,90 91,62

67,32

55,46

48,15 42,39

24,54

9,20

0,01

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0,01 0,10 1,00 10,00 100,00

PO

RC

EN

TA

JE

QU

E P

AS

A (

%)

ABERTURA DEL TAMIZ (mm)

CURVA DE GRADACIÓN

72

Este proyecto es llevado a cabo empleando material de arrastre procedente del Rio Guayuriba a la altura del puente El Palmar, el cual es sometido a una serie de ensayos para determinar que sea de excelente calidad y, por medio de estos establecer que cumpla con algunas exigencias establecidas en la NTC 174, tales como: LIMPIEZA:

En el ensayo de DETERMINACIÓN DE TERRONES DE ARCILLA Y PARTICULAS DELEZNABLES EN LOS AGREGADOS I.N.V. E-211, el material cumple al no sobrepasar el máximo permitido que es de un 3% de la masa total de la muestra:

Arena natural: 0,38% En el ensayo de CANTIDAD MATERIAL FINO QUE PASA TAMIZ NO. 200 EN LOS AGREGADOS I.N.V. E-214, el material cumple al no superar el valor máximo establecido, que es 5,00%:

Arena natural: 0,12% En el ensayo de CANTIDAD DE PARTICULAS LIVIANAS EN LOS AGREGADOS PÉTREOS I.N.V. E-221, tanto en agregado fino como en agregado

grueso el material cumple al no superar el punto máximo establecido, que es 0,50% y 1%, respectivamente:

Arena natural: 0,19%

Agregado grueso 0,22% En el ensayo de EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS FINOS I.N.V. E-133, el material cumple al estar sobre el límite mínimo

establecido, que es de 60%:

Arena natural: 85,45% ABSORCIÓN: En el ensayo de GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS FINOS I.N.V. E-222, el material cumple al estar por debajo del porcentaje (%)

máximo establecido que es de 4%.

Arena natural: 1,49%

73

En el ensayo de ÍNDICE DE APLANAMIENTO Y DE ALARGAMIENTO DE LOS AGREGADOS I.N.V. E-230, el material cumple con el requisito establecido de no exceder el 25% (% retenido calibrador por % retenido gradación original), Alargamiento 18,1 % Aplanamiento 8,1 % GRANULOMETRÍA:

De acuerdo a 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 tal razón se considera que la arena lavada de río, presenta un módulo de finura adecuado, ya que se encuentra dentro de lo establecido, al contar con un módulo de finura de 2,35. En cuanto al material grueso, este también cumple con las especificaciones establecidas en la NTC 174, de acuerdo a lo observado en el ensayo de granulometría, estando dentro de los parámetros establecidos.

74

4. CONCLUSIONES Como resultado de los ensayos efectuados al material aluvial, se puede concluir lo siguiente: El material de arrastre proveniente del rio Guayuriba utilizado en esta investigación, en términos generales, cumple con los requisitos de gradación y calidad para los agregados finos y gruesos para uso en concreto, establecidos por la norma NTC 174., sobre Especificaciones para la elaboración de concreto, por lo cual, se considera apto para su utilización en la ejecución de proyectos de obra civil. La posibilidad de extraer material aluvial de calidad en la zona del puente El Palmar, es un factor que incide en la reducción de costos en los proyectos que se desarrollan en el municipio de San Carlos de Guaroa, el Alto de Pompeya y zonas aledañas, ya que la relación entre las distancias entre la obra y la fuente de materiales es directamente proporcional al costo del transporte. Como respuesta a la necesidad de incrementar la calidad de las mezclas de concreto, y tratando de minimizar los factores perjudiciales que influyen en ellas, se establece que no es necesario mejorar las características del material extraído del río Guayuriba, mediante la utilización y técnica de modificadores, puesto que presenta características favorables para su uso. La trabajabilidad del concreto es afectada por diversas características de los agregados, tales como: la absorción, la forma de las partículas, la textura superficial, el tamaño y la granulometría. Los agregados que por sus características permitan la utilización de la menor cantidad de cemento producen un concreto con mayor estabilidad volumétrica. El porcentaje de vacíos del agregado establecido a través de los ensayos propicia una mejor adherencia, pero se debe considerar que éste factor puede influir en un mayor desgaste. Los resultados obtenidos por medio del análisis granulométrico del material determinan porcentajes satisfactorios para las mezclas y las propiedades del concreto, en cuanto a trabajabilidad. Sin embargo, aunque el modulo de finura se encuentra dentro del rango aceptable (entre 2.2 y 3.1), está muy cerca del límite

75

con un valor de 2.35; por tal razón, puede ocurrir que el concreto sea pastoso y que haya mayores consumos de cemento y agua, cuando se requiere una resistencia determinada. También existe una mayor probabilidad de que ocurran agrietamientos. Las partículas del material son más largas que planas; sin embargo, los porcentajes de presencia de éste tipo de partículas son mínimos en relación con los parámetros establecidos, ya que el material, en su mayoría, presenta formas regulares. Por lo tanto, se puede determinar, que éste tipo de agregados incide propiciamente en la trabajabilidad de la mezcla, logrando producir, por ejemplo, una menor relación de vacíos. La capacidad de absorción del material analizado favorece la consistencia de los concretos elaborados a partir del mismo. Este material contiene una combinación de índices bajos de absorción, por lo que no absorbe mucha agua en las mezclas, aumentando su manejabilidad.

76

5. RECOMENDACIONES

Se debe tener en cuenta que, en la ejecución de proyectos de obra civil con agregados del rio Guayuriba, la calidad de los diseños de mezcla, las especificaciones y las proporciones de las mezclas de concreto, son tan importantes como la calidad de los agregados gruesos y finos. Cabe anotar, que la extracción de material de arrastre del río Guayuriba debe realizarse de acuerdo a la normatividad establecida por la autoridad minera, en el Código Minero, en cuanto al derecho de explorar y explotar materiales de construcción. Adicionalmente, es necesario elaborar un plan de manejo ambiental adecuado para la explotación a cielo abierto, garantizando la protección de las poblaciones aledañas y la conservación de dicha fuente. La información obtenida a través de esta investigación y los procedimientos descritos pueden ser consultados e implementados por quienes utilizan el material aluvial, con el fin de evitar patologías y riesgos estructurales y financieros en procesos constructivos.

77

BIBLIOGRAFÍA

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78

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http://www.slideshare.net/xekebo/tema2-petreos-naturales

79

ANEXO A

NORMAS PARA LA CARACTERIZACIÓN DE AGREGADOS A continuación, se presenta una relación de las normas existentes para la determinación de propiedades y características de los agregados. Tabla 37. Normas para la caracterización de agregados

I.N.V. E – 133 – 07 ASTM D2419 - 14

EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS FINOS

MÉTODO DE PUEBA ESTÁNDAR PARA DETERMINAR EL EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS FINOS

Este ensayo tiene por objeto determinar la proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo, o material arcilloso, en los suelos o agregados finos. Es un procedimiento que se puede utilizar para lograr una correlación rápida en campo.

El propósito de este método de ensayo es indicar, en condiciones normales, las proporciones relativas de arcilla de tamaño o finos plásticos y polvo en suelos granulares y agregados finos que pasan el tamiz de 4.75 mm (No. 4) tamiz.

I.N.V. E – 202 – 07 ASTM C – 702 NTC 3674

REDUCCIÓN DEL TAMAÑO DE LAS MUESTRAS TRANSPORTADAS

PRÁCTICA ESTÁNDAR PARA LA REDUCCIÓN DE MUESTRAS DE AGREGADO A PRUEBA DE TAMAÑO

PRÁCTICA PARA LA REDUCCIÓN DEL TAMAÑO DE LAS MUESTRAS DE AGREGADOS, TOMADAS EN CAMPO, PARA LA REALIZACIÓN DE ENSAYOS

80

I.N.V. E – 202 – 07 ASTM C – 702 NTC 3674

Esta norma describe tres procedimientos apropiados para reducir el tamaño de las muestras de agregados traídas del terreno, al tamaño apropiado para efectuar los ensayos necesarios, aplicando técnicas con las cuales se pretenden minimizar las posibles variaciones en las características medidas, resultantes de tal reducción.

Esta práctica cubre tres métodos para la reducción de grandes muestras de agregado con el tamaño apropiado para probar las técnicas que emplean que están destinados a minimizar las variaciones en las características medidas entre las muestras de prueba así seleccionados y la muestra grande.

Esta norma describe tres métodos para la reducción de las muestras de campo de los agregados, al tamaño apropiado para ensayarlas utilizando técnicas que tienen por objeto minimizar las variaciones, en las características medidas, entre las muestras de ensayo procesadas de esta manera y la muestra de campo.

I.N.V. E – 211 – 07 ASTM C142 / C142M - 10 NTC 589

DETERMINACIÓN DE TERRONES DE ARCILLA Y PARTÍCULAS DELEZNABLES EN LOS AGREGADOS

MÉTODO DE PRUEBA ESTÁNDAR PARA TERRONES DE ARCILLA Y PARTÍCULAS DELEZNABLES DE LOS AGREGADOS

METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL PORCENTAJE DE TERRONES DE ARCILLA Y PARTICULAS DELEZNABLES EN LOS AGREGADOS.

Este método se refiere a la determinación aproximada de los terrones de arcilla y de las partículas deleznables (friables) en los agregados.

Este método de ensayo cubre la determinación aproximada de terrones de arcilla y partículas deleznables en los agregados.

Esta norma establece un método de ensayo para la determinación aproximada de terrones de arcilla y partículas deleznables en los agregados.

I.N.V. E – 213 – 07 ASTM C136 - 06 NTC 77

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS

MÉTODO DE PRUEBA ESTÁNDAR PARA ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS FINOS Y GRUESOS

MÉTODO DE ENSAYO PARA EL ANÁLISIS POR TAMIZADO DE LOS AGREGADOS FINOS Y GRUESOS

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I.N.V. E – 213 – 07 ASTM C136 - 06 NTC 77

Este método de ensayo tiene por objeto determinar cuantitativamente la distribución de los tamaños de las partículas de agregados gruesos y finos de un material, por medio de tamices de abertura cuadrada progresivamente decreciente.

Este método de ensayo cubre la determinación de la distribución del tamaño de partícula de los agregados finos y gruesos por tamizado.

Esta norma abarca la determinación de la distribución de los tamaños de las partículas que componen los agregados finos y gruesos, a través de un proceso de tamizado.

I.N.V. E – 214 – 07 ASTM C117 - 13 NTC 78

CANTIDAD DE MATERIAL FINO QUE PASA EL TAMIZ DE 75 µm (No.200) EN LOS AGREGADOS

MÉTODO DE PRUEBA ESTÁNDAR PARA MATERIALES MÁS FINOS DE 75 mm (No. 200) EN AGREGADOS POR LAVADO

MÉTODO PARA DETERMINAR POR LAVADO EL MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ 75 mm EN AGREGADOS MINERALES

Esta norma describe el procedimiento para determinar, por lavado, la cantidad de material fino que pasa el tamiz de 75 µm (No.200) en un agregado.

Este método de ensayo cubre la determinación de la cantidad de material más fino que un tamiz de 75 mm (No. 200) en su conjunto por lavado.

Esta norma establece el procedimiento para determinar por lavado, la cantidad de material más fino que el tamiz 75 mm (No 200) en agregados.

I.N.V. E – 217 – 07 ASTM C29 / C29M - 09 NTC 92

DENSIDAD BULK (PESO UNITARIO) Y PORCENTAJE DE VACÍOS DE LOS AGREGADOS COMPACTADOS O SUELTOS

MÉTODO DE PRUEBA ESTÁNDAR PARA LA DENSIDAD APARENTE ("PESO UNITARIO") Y VACÍOS EN LOS AGREGADOS

DETERMINACIÓN DE LA MASA UNITARIA Y LOS VACÍOS ENTRE PARTÍCULAS DE AGREGADOS

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I.N.V. E – 217 – 07 ASTM C29 / C29M - 09 NTC 92

Esta norma tiene por objeto establecer el método para determinar la densidad bulk (peso unitario) y el porcentaje de los vacíos de los agregados, ya sean finos, gruesos o una mezcla de ambos.

Este método de ensayo cubre la determinación de la densidad aparente ( " peso unitario " ) del agregado en una condición compactada o flojo, y vacios calculados entre las partículas de fino, grueso, o agregados mixtos basados en la misma determinación.

Esta norma determina la masa unitaria en condición compactada o suelta y el cálculo de los vacíos entre las partículas de agregados finos, gruesos o mezclados.

I.N.V. E – 221 – 07 ASTM C123 / C123M - 12

NTC 130

CANTIDAD DE PARTICULAS LIVIANAS EN LOS AGREGADOS PETREOS

MÉTODO DE PRUEBA ESTÁNDAR PARA PARTÍCULAS LIVIANAS EN AGREGADOS

MÉTODO DE ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DE PARTÍCULAS LIVIANAS EN LOS AGREGADOS

Esta norma tiene por objeto establecer el método para determinar el porcentaje de partículas livianas en los agregados pétreos, mediante separación por suspensión, en un líquido de gravedad específica elevada.

Este método de ensayo cubre la determinación del porcentaje de partículas ligeras en su conjunto por medio de la separación de inmersión y flotación en un líquido pesado de la gravedad específica adecuada.

Esta norma cubre la determinación del porcentaje de partículas livianas en los agregados, por medio de la separación por hundimiento y flotación en un líquido de alta densidad.

I.N.V. E – 222 – 07 ASTM C128 - 12 NTC 237

GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS FINOS

MÉTODO DE PRUEBA ESTÁNDAR PARA LA DENSIDAD, DENSIDAD RELATIVA, (GRAVEDAD ESPECÍFICA), Y ABSORCÍON DE AGREGADOS FINOS

MÉTODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD Y LA ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO

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I.N.V. E – 222 – 07 ASTM C128 - 12 NTC 237

Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para la determinación de gravedades específicas bulk y aparente 23 /23°C (73.4/73.4°F), así como la absorción de agregados finos.

Este método de ensayo cubre la determinación de la densidad media de una cantidad de partículas de agregado fino, la densidad relativa (gravedad específica), y la absorción del agregado fino.

Este método de ensayo cubre la determinación de la densidad aparente y nominal, a una condición de temperatura de 23 ºC ± 2 ºC y la absorción del agregado fino.

I.N.V. E – 223 – 07 ASTM C127 - 12 NTC 176

GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS GRUESOS

MÉTODO DE PRUEBA ESTÁNDAR PARA LA DENSIDAD, DENSIDAD RELATIVA (GRAVEDAD ESPECÍFICA), Y ABSORCIÓN DE AGREGADO GRUESO

MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD Y LA ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO

Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para la determinación de gravedades específicas bulk, bulk saturada y superficialmente seca y aparente, así como la absorción, después que los agregados con tamaño igual o mayor a 4.75 mm (tamiz No.4) han estado sumergidos en agua durante 15 horas. Este método de ensayo no se debe aplicar a agregados pétreos livianos.

Este método de ensayo cubre la determinación de la densidad media de una cantidad de partículas de agregado grueso (no incluyendo el volumen de huecos entre las partículas), la densidad relativa (gravedad específica), y la absorción del agregado grueso.

Este método de ensayo tiene por objeto determinar la densidad y la absorción del agregado grueso.

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I.N.V. E – 227 – 07 ASTM D5821 - 13

PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS

MÉTODO DE PRUEBA ESTÁNDAR PARA DETERMINAR EL PROCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN AGREGADOS GRUESOS

Esta norma describe el procedimiento para determinar el porcentaje, en masa o por conteo de una muestra de agregado grueso compuesta por partículas fracturadas que cumplen con los requisitos específicos.

Este método de ensayo cubre la determinación del porcentaje, en peso o en número, de una muestra de árido grueso que se compone de partículas fracturadas que satisfacen los requisitos especificados.

I.N.V. E – 230 – 07

ÍNDICE DE APLANAMIENTO Y DE ALARGAMIENTO DE LOS AGREGADOS PARA CARRETERAS

Esta norma describe el procedimiento que se deben seguir, para la determinación de los índices de aplanamiento y de alargamiento, de los agregados que se van a emplear en la construcción de carreteras.

I.N.V. E – 238 – 07

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE POR ABRASIÓN UTILIZANDO EL APARATO MICRO-DEVAL

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I.N.V. E – 238 – 07

Esta norma describe la forma de medir la resistencia a la abrasión de una muestra de agregado grueso.

Fuente: propia

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ANEXO B TOMA DE MUESTRAS En la visita a la zona de estudio, se realizó una observación directa del terreno y, se efectuó la toma de muestras del material granular. Para luego, efectuar el traslado de las muestras representativas al laboratorio de suelos para la realización de los respectivos ensayos. Foto 61. Puente El Palmar sobre el Río Guayuriba

Fuente: propia. Foto 62. Recolección de muestras

Fuente: propia.

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Se veló por garantizar que las muestras fueran representativas de toda la fuente, puesto que la calidad de los resultados está en función de la calidad de las muestras. Se recolectaron muestras libres de materiales extraños y contaminantes, como el plástico y la vegetación. Foto 63. Recolección de muestras

Fuente: propia. Foto 64. Muestras de material de arrastre

Fuente: propia.

CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL DE ARRASTRE DEL RIO …

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