4.4.1.1 ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO (ASTM D-421)
La granulometría es la distribución de las partículas de un suelo de acuerdo a su tamaño. Esta se determina mediante el tamizado o paso por el agregado por mallas de distintos diámetros hasta el tamiz Nº 200 (de diámetro 0.074mm), considerándose el material que pasa por dicha malla en forma global. El análisis granulométrico deriva en una curva granulométrica, donde se plotea el diámetro del tamiz versus porcentaje acumulado que pasa o que retiene el mismo, de acuerdo al uso que se quiera dar al agregado.
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CANTERA SABANDIA: Para determinar el uso de los agregados en el caso de la base este
tendría que cumplir con unas de las gradaciones según requerimientos las cuales se presentan a continuación
TABLA IV-1: Requerimientos Granulométricos para Base Granular
Fuente: ASTM D 1241
El material de la cantera de Sabandia clasifica bajo la Gradación “C”, tamaño max nominal 1”, Arequipa se encuentra por debajo de los 3000 msnm pudiendo utilizar la gradación B, C o D por lo tanto nuestra base cumple con los requerimientos.
4.4.1.2 GREGADO GRUESO
Este material debe consistir en piedra o grava de buena calidad triturada (Retenidos en la malla de 4.75 mm) y mezclada de manera que el producto obtenido corresponda a uno de los tipos de granulometría estipulados y llene además los requisitos generales siguientes:
4.4.1.2.1 CONTENIDO DE HUMEDAD
El contenido de humedad de una muestra indica el contenido de agua que esta contiene, expresándola con un porcentaje del peso del agua entre el peso del material seco. En cierto modo este valor es relativo, porque depende de las condiciones atmosféricas que pueden ser variables. Entonces lo conveniente es realizar este ensayo y trabajar casi inmediatamente con este resultado, para evitar distorsiones al momento de los cálculos.
El contenido de humedad registrado en la cantera de Sabandia para la grava es 0.23%.
49 Se dice de una superficie angular, áspera o quebrada de una partícula de agregado, formada por trituración por medios artificiales o por la naturaleza.
Los resultados obtenidos de la cantera de Sabandia fueron de 85%, por lo tanto, cumplen con los requerimientos para base granular. Este porcentaje nos indica que contamos con un agregado que nos presta mayor estabilidad y nos proporcionara mayor fricción así la resistencia al corte será bueno.
4.4.1.2.3 ABRASIÓN POR LA MAQUINA DE LOS ANGELES
Mediante el ensayo de abrasión por medio de la máquina de los Ángeles se puede conocer la resistencia del suelo al desgaste mecánico o físico por contacto directo de esferas de acero que giran junto con el material a la velocidad de 33 revoluciones por segundo, por 15 o 30 minutos, de acuerdo al tamaño de la grava, originando desmenuzamiento del material. Las cantidades de material a emplear y el número de esferas a incluir dependen de la granulometría del agregado grueso.
El material para base nos da como resultado un 34.12 % dicho resultado cumple con los requerimientos ya que se permite como máximo un 40% de desgaste.
4.4.1.2.4 PARTICULAS CHATAS Y ALARGADAS
El concepto es el porcentaje en peso del agregado grueso cuya relación entre las dimensiones máximas y mínima es mayor que 5.
El procedimiento es la norma ASTM D 4791 se aplica a agregados gruesos mayores de 4.75 mm.
Los requerimientos exigen un máximo de 15% nuestra muestra nos da un 5% cumpliendo así con los requerimientos para base granular ya que no contamos con exceso de partículas alargadas lo que que sería contraproducente puesto que este tipo de partículas tienden a quebrarse más rápidamente.
4.4.1.2.5 SALES SOLUBLES TOTALES
Este ensayo permite determinar el contenido de cloruros y sulfatos, solubles en agua, de los agregados pétreos empleados en bases mezclas bituminosas. Este método sirve para efectuar controles en obra, debido a la rapidez de visualización y cuantificación de la existencia de sales. Una muestra de agregados se somete a continuos lavados con agua destilada a ebullición. La presencia de sales, se detecta mediante reactivos
50 químicos, los cuales, al menor indicio de sales forma precipitados fácilmente visibles. Del agua total de lavado, se toma una parte y se procede a cristalizar para determinar la cantidad de sales presentes.
El ensayo realizado a la cantera de sabandia tiene 0.16% de sales totales estos resultados se encuentran dentro de los requerimientos para base granular, garantizándonos que el agregado a emplear no presentara sales solubles suficientes capaces de afectar la composición del pavimento.
4.4.1.3 AGREGADOS FINO
Los agregados finos deberán cumplir con los siguientes requerimientos basados en las normas ASTM publicadas en el Manual de Especificaciones Técnicas Generales para la Construcción de carreteras EG-2014.
4.4.1.3.1 HUMEDAD NATURAL
La humedad natural se calcula con el objetivo de tener en cuenta la cantidad necesario de agua a recibir el suelo o material para llegar a óptimas condiciones mecánicas del suelo. Para nuestra arena la humedad natural es de 2.55%.
4.4.1.3.2 LIMITES DE CONSISTENCIA
Se conoce como la capacidad de un suelo a la capacidad de este de ser moldeable. Esta depende de la cantidad de arcilla que contiene el material, o sea, de material que pasa la malla Nº 200, porque es este material que actúa como ligante. Un material, de acuerdo al contenido de humedad que tenga, pasa por tres estados definidos; liquido, plástico y seco. Cuando el material tiene determinado contenido de humedad en el cual se encuentra húmedo de modo que no puede ser moldeable, se dice que está en estado semi-liquido. Conforme se le va quitando el agua, llega un momento en que el suelo, sin dejar de estar húmedo, comienza a adquirir una consistencia que permite moldearlo o hacerlo trabajable, entonces se dice que está en estado plástico, y si seguimos quitando agua, llega el momento en que el material pierde su trabajabilidad y se cuartea al tratar de moldearlo, entonces se dice que está en estado semi-seco. El contenido de humedad el cual el agregado pasa del estado semilíquido al estado plástico es el LIMITE LIQUIDO (ASTM D-423), y el contenido de humedad en el que pasa del estado plástico al semi-seco es el LIMITE PLASTICO (ASTM D-424).
51 Nuestro material no presenta limite liquido ni limite plástico, al no ser arcilloso el grado de drenaje será mejor.
4.4.1.3.3 INDICE DE PLASTICIDAD
Es la diferencia entre el limite líquido y el limite plástico: IP= LL – LP, en nuestro caso no presenta.
4.4.1.3.4 EQUIVALENTE DE ARENA ASTM D – 2419
El ensayo de equivalente de arena nos da un índice de porcentaje de material arenoso en la muestra, y por consiguiente, la cantidad de material arcilloso presente en el mismo. Esto está en cierto modo ligado al ensayo del porcentaje del material que pasa por el tamiz Nº 200. Los resultados cumplen con los requerimientos para base granular pues presenta un 38% no excediendo el valor mínimo del 35%.
4.4.1.4 ENSAYOS EXCLUSIVOS PARA PAVIMENTACION
El material empleado para pavimentación requiere, aparte de los ensayos hallados anteriormente, otros ensayos que nos son necesarios para agregado a usarse en proyecto que no sea pavimentación, debido a que este agregado debe ser compactado en el terreno para lograr reducir la máxima de vacíos y alcanzar su máxima densidad posible.
La pavimentación está compuesto por tres capas: Sub – Rasante, Bases, y carpeta asfáltica. La sub-Rasante es el terreno natural, pero la base es la capa en la cual se coloca el agregado de la cantera que se está analizando, que debe estar lo suficientemente compacta para soportar la carga requerida. Entonces se debe analizar las condiciones del agregado de acuerdo a su composición óptima. Esto para lograr el mejor rendimiento que el material pueda ofrecer. Básicamente estos ensayos de compactación en el Laboratorio son: Ensayo de Proctor Modificado y Ensayo California Bearing Ratio (C.B.R.)
4.4.1.4.1 PROCTOR MODIFICADO
El ensayo de proctor se efectúa para determinar el contenido de humedad, denominado
“optimo contenido de humedad”, para el cual se consigue la máxima densidad seca del
suelo con una compactación determinada. Este ensayo se debe realizar antes de usar el agregado sobre el terreno, para así saber la cantidad de agua se debe agregar para obtener la mejor compactación.
52 Con este procedimiento de compactación se estudia la influencia que ejerce en el proceso el contenido inicial de agua de suelo, encontrado que este valor es de alta importancia en la compactación lograda. En efecto, se observa que a contenidos de humedad creciente, a partir de los valores bajos, se obtiene más altos pesos específicos secos y, por lo tanto, mejores compactaciones del suelo.
Luego de realizado el ensayo el resultado para la cantera de Sabandia es de 2.18gr/cm3 con una humedad optima de 8.5%
4.4.1.4.2 CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR)
El índice de california (CBR) es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad cuidadosamente controladas. Se usa en el proyecto de pavimentos flexibles auxiliándose de curvas empíricas. Se expresa en porcentajes como la razón de la carga unitaria que se requiere para introducir un pistón, dentro del suelo, a la carga unitaria requerida para introducir el mismo pistón a la misma profundidad en la muestra de tipo piedra partida.
Dado que el requerimiento es que el CBR de base para un tráfico ligero deberá ser como mínimo de 80% podemos concluir que nuestro material de la cantera de Sabandia cumple con un 81% de CBR. El material cumple con los requerimientos además se deberá aplicar un procedimiento constructivo óptimo para completar la capacidad que este material presenta.