CANTERAS

CURSO: CURSO: CAMINOS IIALUMNO: ALUMNO: TORRES ALEJANDRO ALEXANDERPROFESOR: PROFESOR: VEDOCO

UNIVERSIDAD ALAS

PERUANAS

OBJETIVO

CONOCER Y APLICAR LOS MATERIALES EXISTENTES EN CANTERAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS EN

VÍAS DE TRANSPORTE

CANTERAS

CANTERA ES LA FUENTE DE APROVISIONAMIENTO DE SUELOS Y ROCAS NECESARIOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UNA OBRA.

LAS CANTERAS DEBEN SER EVALUADAS TOMANDO EN CUENTA LOS SIGUIENTES CRITERIOS:

• - POR SU CALIDAD• - POR SU POTENCIA Y RENDIMIENTO• - POR SU ACCESIBILIDAD Y ESTADO DE LAS VÍAS

DE ACCESO• - POR SU SITUACIÓN LEGAL

Requerimientos Granulométricos para Sub-BaseGranular Ensayos de laboratorio:• Análisis granulométrico por tamizado (NTP 400.012)• Límites de consistencia (NTP 339.129) Límite líquido, límite plástico, índice de plasticidad• Clasificación SUCS, AASHTO (NTP 339.134,NTP 339.135)• Contenido de humedad (NTP 339.127)• Proctor modificado (NTP 339.141)• Equivalente de arena (NTP 339.146)• Abrasión (NTP 400.020)• California Bearing Ratio (CBR) (NTP 339.145)• Durabilidad con sulfato de magnesio (NTP 400.016)• Peso unitario (NTP 400.017Otros ensayos:• Gravedad específica y absorción agregado grueso (NTP 400.021)• Gravedad específica y absorción agregado fino (NTP 400.022)• Módulo de fineza en agregado fino (ASTM C-125)• Impurezas orgánicas en agregados finos (NTP 400.024)• Residuos sólidos (sales solubles totales) (NTP 339.071)• Adherencia agregado fino -asfalto (MTC E-220)• Adherencia agregado grueso -asfalto (AASHTO T 182)• Sulfatos expresados como ión SO4 = (NTP 339.074)• Cloruros expresados como ión Cl -(NTP 339.076)• Materia orgánica en agua, expresado como oxígeno (NTP 339.072)• Humedad en mezclas de concreto asfáltico –Lottman(ASTM D-4867)

EXPLORACION Y EXPLOTACION DE CANTERAS Se llama cantera a la fuente de aprovisionamiento de suelos y rocas

necesarios para la construcción de una obra.

Dependiendo del tipo de material que se busque puede ser, de suelos

de rocas y mixtas.

Localizar un cantera es mas que descubrir un lugar donde

exista un volumen alcanzable y explotable de suelos para emplearse

en una determinada obra, satisfaciendo ciertas especificaciones de

calidad y de volumen.

Entonces podemos decir que una cantera es mejor:

Por su calidad

Por su potencia y rendimiento

Por su accesibilidad y estado de las vías de acceso

Por su situación legal

LA CALIDAD DE UNA CANTERA esta dada por el grado de

cumplimiento de las especificaciones del material que se busca: y se

deduce de los ensayos de laboratorio que se practiquen sobre las

muestras tomadas durante la etapa exploratoria.

LA POTENCIA Y RENDIMIENTO “potencia bruta” es el volumen total

de la cantera incluyendo a los materiales de desbroce y en exceso.

Rendimiento es aquella parte de la “potencia neta” (descontando el

over y el desbroce) aprovechable para un fin especifico (terraplén sub-

base, base o agregados)

LA ACCESIBILIDAD Y EL ESTADO DE LAS VÍAS DE ACCESO A LA

CANTERA, ASÍ COMO LA SITUACIÓN LEGAL no definida desde a

etapa exploratoria pueden ser en muchos casos definitorias al

ocasionar gastos innecesarios y hasta atrasos o paralizaciones de la

obra.

EXPLORACIÓN DE CANTERAS Se define con este término al conjunto de actividades tendientes a determinar si

una cantera reúne los requisitos mínimos para su explotación.

RECONOCIMIENTO DEL TERRENO.- etapa en la que después de haberse

considerado una cierta posibilidad, obtenida por referencias de una cantera que

a sido explorada en otra época o por el estudio de cartas, mapas fotografías

aéreas o de satélites, se requiere caminar sobre el terreno par a estudiar sus

accesos definir los linderos, cubicar sus probables volúmenes explotables y

elaborar un programa de explotación para las siguientes etapas de estudio.

ESTUDIOS PRELIMINARES .- etapa en la que por medio de procedimientos

simples y expeditos puede obtenerse información sobre el espesor y

composición del sub-suelo, profundidad del agua freática y demás datos que

permitan definir si la cantera es prometedora para la explotación con un fin

especifico y si por consiguiente es conveniente o no continuar la investigación

sobre ella. Tales procedimientos van desde la excavación de calicatas y

sondeos hasta la ejecución de pruebas in situ.

ESTUDIOS DEFINITIVOS .- Es la mas importante pues define los costos, pero

lamentablemente es la que no se hace o se deja como responsabilidad del

contratista durante la ejecución de la abra, de tal manera que por no haber sido

presupuestada no se lleva normalmente acabo con la profundidad requerida, lo

cual obviamente redunda en la calidad y el costo final de la obra.

Durante los estudios definitivos, hay que tener en cuenta que la mejor

prueba de campo es aquella

Que duplica a escala el proceso de explotación que se usara después en

forma masiva;

Que la profundidad y extensión de la área por explotar debe ser mucho

mayor de lo que se necesite según el proyecto

Que de dos materiales elegibles es el posible optar por el peor, si un

tratamiento adecuado lo convierte en el mejor.

También deberá contarse con una forma clara y escueta de presentación

de los resultados de los ensayos de campo y laboratorio.

ENSAYOS MÁS COMUNES QUE SE REALIZAN TANTO PARA TERRAPLÉN SUB-RASANTE:

gravedad especifica

Absorción de gravas

Contenido de humedad

Granulometría

Limite liquido

Limite plástico

Ensayo de compactación

Ensayo de índice de cono

CBR

Prueba de deflexión

Medida de la compactación

La frecuencia de ensayos dependiendo cada 100 – 50 – 20 - 10 m3

EXPLOTACION DE CANTERAS Es el conjunto de actividades mediante las cuales se extraen materiales de una

cantera para ser empleados en una obra determinada. Las actividades

necesarias durante la explotación de una cantera son:

Desmonte y limpieza

Extracción y acopio

Carguío y transporte

Cuando se trata de la explotación de materiales térreos por ejemplo para

terraplenes, sub-base y bases las precauciones que hay que tener en cuenta

son:

No mezclar los materiales de desperdicio (capa de desbroce o el over)

con los materiales de explotación.

Acopiar mezclando lo mas posible a fin de lograr uniformidad

Procurar la humedad e los suelos finos en el banco

Cargar de abajo hacia arriba evitando segregación

IDENTIFICACIÓN ADECUADA DE UNA CANTERA Una cantera deberá tener los datos de identificación:

Ejemplo la cantera de JALLIHUAYA:

UBICACION: se ubica a 7 Km al sur oeste de la ciudad de Puno cercano

a la población de JALLIHUAYA.

GEOLOGÍA Y GEOMORFOLOGÍA: se origina de rocas areniscas y

conglomerados conformadas por depósitos coluviales y fluviales se observan

grabas pobremente graduadas con partículas sub. redondeadas.

ACCESO: el acceso es normal durante todas las épocas del año, puesto que

tiene una vía con pavimento flexible en 6 Km y 1 Km de afirmado.

SITUACIÓN LEGAL: Esta cantera es propiedad del centro poblado

JALLIHUAYA. USOS: Para base y sub base

GRANULOMETRÍA: SUCS GM

AASHTO A-1 a (o)

VOLUMEN DE EXPLOTACIÓN:

ENSAYOS MAS COMUNES EN EL ESTUDIO DE SUELOS Los materiales para sub-base y base estarán sujetos a los tratamientos

mecánicos que lleguen a requerir para cumplir con las especificaciones

adecuadas, siendo los más usuales: la eliminación de desperdicios, el

disgregado, el cribado, la trituración y en algunas ocasiones el lavado.

El material que se manda del banco para efectuar el análisis correspondiente,

deberá traer las etiquetas adecuadas y al llegar a laboratorio se le efectuará un

secado, su disgregación y se le cuarteará.

En pavimentos se realizan básicamente 3 tipos de ensayos que serán:

Para clasificar el suelo,

Para controlar la obra y

Para proyectar el espesor y los porcentajes óptimos de aglutinante de

las diferentes capas que se enlistan a continuación:

TERRAPLEN. Clasificación granulométrica, contenido de humedad, límites de Atterberg

Control. Peso volumétrico seco máximo y grado de compactación

SUB-RASANTE Clasificación granulométrica, contenido de humedad, límites de A

tterberg.

Control. Peso volumétrico seco máximo y grado de compactación.

Diseño. VRS, cuerpo de ingenieros de los EU y prueba de placa.

BASE Y SUB-BASE. Clasificación granulométrica, contenido de humedad, límites de A

tterberg

Control. Valor cementante, índice de durabilidad, PVSM, GC,

equivalente de arena y expansión, adherencia con asfalto.

Diseño. Prueba de placa, VRS, y cuerpo de ingenieros..

CARPETA ASFÁLTICA Clasificación granulométrica, contenido de humedad, límites de A

tterberg

Control. Adherencia con asfalto, equivalente de arena, intemperismo,

forma de la partícula, desgaste, densidad y absorción. Todas las

pruebas que se realizan a los asfaltos.

Diseño. Marshall, HUEEM, compresión simple.

CLASIFICACION DE CANTERAS1.- CANTERAS A CIELO ABIERTO2.- CANTERAS SUBTERRANEAS3.- CANTERAS ALUVIALES4.- CANTERAS DE ROCA

PRODUCTOS DE EXPLOTACION DE UNA CANTERA

1.- HORMIGON2.- AGREGADO FINO3.- AGREGADO GRUESO4.- PIEDRA CHANCADA5.- AFIRMADO6.- OTROS

LA EXPLORACIÓN

ES EL CONJUNTO DE ACTIVIDADES TENDIENTES A DETERMINAR SI UNA CANTERA REÚNE LOS REQUISITOS MÍNIMOS PARA SU EXPLOTACIÓN

COMPRENDE VARIOS NIVELES O ETAPAS:

• RECONOCIMIENTO DEL TERRENO: ETAPA EN LA QUE DESPUÉS DE CONSIDERAR LA POSIBILIDAD POR REFERENCIAS, SE REQUIERE CAMINAR SOBRE EL TERRENO PARA ESTUDIAR SUS ACCESOS, DEFINIR SUS LINDEROS, CUBICAR SUS PROBABLES VOLÚMENES EXPLOTABLES Y ELABORAR UN PROGRAMA DE EXPLORACIÓN. (TOPOGRAFÍA, SITUACIÓN LEGAL)

• ESTUDIOS PRELIMINARES: POR MEDIO DE PROCEDIMIENTOS SIMPLES Y EXPEDITOS PUEDE OBTENERSE INFORMACIÓN SOBRE EL ESPESOR Y COMPOSICIÓN DEL SUB-SUELO, PROFUNDIDAD DEL  AGUA FREÁTICA Y DEMÁS DATOS QUE PERMITAN DEFINIR SI LA CANTERA ES PROMETEDORA PARA LA EXPLOTACIÓN Y SI ES CONVENIENTE O NO CONTINUAR LA INVESTIGACIÓN SOBRE ELLA

•  ESTUDIOS DEFINITIVOS: DETERMINACIÓN DE POTENCIA, CALIDAD DEL MATERIAL, COSTO DE EXPLOTACIÓN, PRUEBAS INSITU.

PASOS A SEGUIR1.- Delimitación de la zona de explotación: Levantamiento topográfico de la zona• Calicatas de sondeo 2.- Análisis de Perfiles Estratigráficos : • potencia bruta, • potencia útil • Potencia aprovechable• nivel freático 3.- Utilización de la cantera :Ejem: Rendimiento  Uso  Costo/m3

80%  Relleno a60%  Sub-base   b50%  Base  c50%  Agreg. grueso (concreto ,asfalto ) d30%  Agreg. fino (concreto ,asfalto )   e25%  Mat. filtro (subdrenaje) f

• Se establece el Plan de explotación de cantera, según el uso planificado y considerando los siguientes factores :

• -Ubicación estratégica de canteras• -Que exista un libre tránsito vehicular para los volquetes

4.- Características de Accesos :Verificar accesibilidad a la cantera• -Costo de construcción• -Costo de mejoramiento• -Costo de mantenimiento• -Flujo vehicular

5 Método de explotación:5.1 Remoción del MaterialCon equipo mecanico (tractores, rippers, pala

mecanica)Con Explosivos (Taladros manuales, taladros con compresora y martillos, taladros contrack drill, calambucos)

5.2 Proceso de Apilado y Clasificación• -Carguio directo• -Zaranda Estática• -Zaranda Mecánica• -Chancadora : primaria, secundaria y terciaria• -Lavado del material (abastecimiento de agua, uso de lavadoras)6.- Método de carguío: - Chutes- Fajas transportadoras- Palas mecánicas / cargador7.- Transporte:• -Vagones de riel• -Vagones teleféricos.• -Fajas transportadora.• -Volquetes8.- Planificación de la Forma de Ataque de la cantera

• Ejemplo de Calculo de rendimiento de una cantera• Datos de la exploración de una cantera:•  Área de la cantera 35,000 m2• Profundidad aprovechable 1.50 m• Top soil (suelo superficial que deberá eliminarse) 0.15 m• Over en la cantera (material mayor de 3”después 25%del desbroce)• Esponjamiento 5%•  Potencia Bruta en banco:• 1.50 x 35,000 m2 52,500 m3 (100%)• Desbroce: 0.15 m x 35,000 m2 5,250 m3 ( 10%)•  Potencia Neta en banco: • P. Bruta - Desbroce 47,250 m3 ( 90%)• Over 25% de la potencia Neta: 0.25 x 47,250 m3 11,813 m3 ( 22.5%)•  Potencia aprovechable en banco: P. Neta–Over 35,437 m3

( 67.5%)• Datos de la Curva Granulométrica:%• entre mallas de 3” y de ½” : 0.10 x 35,437 m3 3,544 m3

• Pot. Aprovechable después del zarandeo:0.90 x 35,437 m3 31,893 m3 ( 60.8%)

• % de piedra ½” 40% : 0.40 x 31,893 m3 12,757 m3• % de arena 50% : 0.50 x 31,893 15,947 m3• % de limo 10%• Datos del diseño de mezcla:•  Proporción piedra/ arena 63%/ 37%•  En caso de querer aprovechar toda la piedra de la cantera:•  Se sigue el mismo razonamiento: Si 12,757 m3 fuera 63% del

volumen requerido, El 37% sería: (0.37 x 12,757)/0.63 = 7,492 m3, con lo que Sobrarían:

• 15,947 –7,492 = 8,455 m3 de arena• El rendimiento de la cantera sería:(12,757 + 7,492) x 100/52,500 =

20,249 x 100/52,500 = 38.6%• En caso de querer aprovechar toda la arena de la cantera:•  Si 15,947 m3 fuera el 37% del volumen requerido, • El 63% será : (0.63 x 15,947)/0.37 = 27,153 m3, con lo que Faltarían:• 27,153 –12,757 = 14,396 m3 de Piedra que habrá que buscarlos

en otra cantera y el• rendimiento de la cantera sería:• (15,947 + 12,757) x 100/52,500 = 28,704 x 100/52,500 = 54.7%

EXPLOTACIÓN DE CANTERAS

ES EL CONJUNTO DE ACTIVIDADES MEDIANTE LAS CUALES SE EXTRAEN MATERIALES DE UNA CANTERA PARA SER EMPLEADOS EN UNA OBRA

DETERMINADA.LOS PASOS PARA LA EXPLOTACIÓN DE LAS CANTERAS SON LOS

SIGUIENTES:• - DESMONTE Y LIMPIEZA• - PREPARACIÓN• - EXTRACCIÓN Y ACOPIO• - CARGUÍO Y TRANSPORTE

LOS TRABAJOS MAS COMUNES INCLUYEN:• ALIMENTACIÓN• ZARANDEO O CRIBADO.• TRITURACIÓN.• LAVADO.

EQUIPOS DE PROCESAMIENTOS EN CANTERAS•  Zarandeo.- es la operación por la que se separan los elementos gruesos de los

finos. Es conveniente diferenciar los términos de malla, tamiz y zaranda:• Malla.-  es el elemento separador de tamaños y puede ser de barras de acero,

alambre, plancha metálica o chapa perforada, caucho o plástico;• Tamiz.- es el elemento separador colocado dentro de un marco puede ser de

madera o metálico; y• Zaranda.- es el tamiz accionado por un movimiento oscilatorio, que puede ser

lineal, circular o elíptico, libre o forzado. • Área libre de zarandeo.- El área libre de zarandeo también depende del tamaño

de la abertura y de la magnitud del área de los agujeros dada por el tipo de malla en particular.

• Longitud de malla: Esta también tiene un efecto crítico sobre la eficiencia de zarandeo. En una investigación con más de 6,000 ensayos, se descubrió que el paso del material a través de la plataforma no es constante a todo lo largo de la malla, sino que la tendencia es a estratificarse en el primer metro y prácticamente todo el material mas pequeño que la mitad de la abertura pasa por la malla en esa porción de longitud.

CHANCADORAS O TRITURADORASExisten dos tipos de plantas, portátil y estacionaria.• La planta portátil es usada en la

construcción de caminos ubicados en zonas altas o en trabajos públicos de pequeño y mediano tamaño.

• Las plantas estacionarias, por otro lado, son más adecuadas para grandes escalas de producción y están ubicadas en función a los centros de abastecimiento.

• Chancadoras  Es la producción de agregados mediante la trituración o chancado. Estos equipos o plantas de trituración se clasifican en: primarios, secundarios, terciarios y en algunos casos cuaternarios.

• Trituradora primaria: es la que recibe el material bruto de la cantera después dehaber sido pre-zarandeado en una malla de barras (grizzly) y lo reduce a una medida más pequeña, aceptable por la trituradora secundaria

• Trituradora secundaria: Consiste en una tolva de alimentación vibratoria horizontal o inclinada, en la que se deposita el material bruto que cae hacia una cámara donde se encuentran dos mandíbulas o quijadas de acero al manganeso (12al 14%) y eventualmente al cromo (1%), una de las cuales es fija y la otra móvil o ambas móviles, las cuales se encargan de reducir el tamaño del material.

• Trituradora terciaria: O de cono fino son las que reducen el material al tamaño de la arena. Para producir agregados para concreto asfáltico influyen los trabajos: alimentación, zarandeo, trituración y lavado.

• Lavadora de agregados es un proceso que se realiza para eliminar las materias orgánicas del material e impurezas.