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DESGASTE DEL AGREGADO GRUESO DE RÍO Y CERRO, CAJAMARCA
Wastage of river and hill-based coarse aggregate in Cajamarca
Sally Benel-Cerna1, Liliana Marquina-Verástigo2, Liliana Mosquera-Huaripata3, Edelmira Soto-Raico4
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Estudiantes. Ingeniería Industrial. Universidad Privada del Norte. Perú
Recibido abr. 2015; aceptado jul. 2015; versión final sep. 2015.
Autor de correspondencia: Sally Benel, sbenel@gmail.com
Resumen
El objetivo del estudio fue comparar el porcentaje de desgaste del agregado grueso de río y de cerro en
Cajamarca, Perú. Para ello, se tomaron tres muestras de material agregado de: a) los ríos Chonta,
Mashcón y Cajamarquino; b) los cerros Gavilán, Hualanga y Cajamarcorco. Las muestras se enviaron al
Laboratorio de Concreto de la Universidad Privada del Norte, para realizar los ensayos de abrasión, luego
de lo cual se llevaron a cabo análisis y se determinó cuál de ellos tenía mayor desgaste.
Palabras clave: Agregado grueso, desgaste, abrasión.
Abstract
The aim of the study was to compare the percentage of wastage of coarse aggregate from hill and river, in
Cajamarca, Peru. For this purpose, three samples of aggregated material were taken from: a) the rivers
Chonta, Mashcón and Cajamarquino; b) the hills Gavilán, Hualanga and Cajamarcacorco. The samples
were sent to the Laboratory of Concrete of the Universidad Privada del Norte for abrasion tests, after
which it were carried out several analysis to determine which of them had the highest level of wastage.
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I.
INTRODUCCIÓNUna de las propiedades físicas fundamentales del agregado grueso es la resistencia a
la abrasión o desgaste de los agregados (Obert et al., 2006; Wu et al., 1999). Es una
cualidad importante porque nos indica la durabilidad y la resistencia que tendrá el
concreto para pavimentos. El análisis inicial y control permanente de este parámetro
nos asegura la durabilidad de un pavimento en todas sus capas (Mamlouk y
Zaniewski, 2009).
Por otro lado, la capacidad de los áridos para resistir el efecto dañino de las cargas
está relacionada con la dureza de las partículas de árido y es conocida como
tenacidad o resistencia a la abrasión. En ese sentido, el material árido debe resistir la
trituración, la degradación y la desintegración cuando se acumula formando montones,
cuando se coloca y compacta, o cuando se ve sometido a cargas. De su parte, los
agregados deben ser capaces de resistir el desgaste irreversible y degradación
durante la producción, colocación y compactación de las obras de pavimentación
(Akbulut y Gürer, 2007; Cho y Yeo, 2004).
Este estudio da a conocer el porcentaje de desgaste que tres muestras de agregado
grueso de rio y de cerro sufrieron en condiciones de roce continuo de las partículas y
las esferas de acero.
Debido a las condiciones de esfuerzo, hubo una deformación de la carga de la rueda
transmitida a la superficie del pavimento a través de la llanta, a manera de presión
vertical aproximadamente uniforme y alta. La estructura del pavimento distribuyó los
esfuerzos de la carga, desde una máxima intensidad en la superficie hasta una mínima
en la subrasante. Por esta razón los agregados que están cerca de la superficie –
como son los materiales de base y carpeta asfáltica– deben ser más resistentes que
los agregados usados en las capas inferiores.
El ensayo de abrasión determina la calidad del material pétreo desde el punto de vista
de su desgaste, ya sea por el grado de alteración del agregado, o por la presencia de
planos débiles y aristas de fácil desgaste. Esta característica es esencial cuando el
agregado va a estar sujeto a desgaste por abrasión, como en el caso de los
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II.
MATERIALES Y MÉTODOSPara llevar a cabo las pruebas usamos los siguientes equipos: máquina de Los
Ángeles, balanza con capacidad para 30-80 Kg, horno de 50 litros, esferas de acero
de 46.38-47.63 mm de diámetro (peso equivalente entre 390-445 gr), tamices de 1”,
¾”, ½” y 3/8”, tamiz n° 12.
En cuanto a los materiales, trabajamos con tres muestras de 500 gr para cada tipo de
agregado de canteras: ríos (Chonta, Mashcón y Cajamarquino) y cerros (Gavilán,
Huallanga y Cajamarcorco).
El procedimiento para realizar las pruebas en el laboratorio fue el siguiente: luego de
lavar cada material seleccionado, se secó durante 24 horas usando el horno a una
temperatura de 100±5° C. A continuación, se preparó cada material de acuerdo con la
gradación a utilizarse. Ingresamos cada material a la máquina de Los Ángeles y
programamos 500 revoluciones, con un tiempo de ejecución de 15 minutos.
Posteriormente, sacamos cada material y lo tamizamos con la malla n° 12.
Determinamos el peso de cada material retenido en la malla y calculamos el desgaste
producido en cada material. Por último, comparamos el desgaste de los dos materiales
para ver cuál de ellos tenía mejor resistencia a la abrasión, usando la fórmula:
Donde:
: Peso del material lavado sacado del horno.
: Peso del material retenido en la malla n°12.
: Porcentaje de resistencia a la abrasión.
III.
RESULTADOS Y DISCUSIÓNObservamos que el porcentaje de desgaste del material de cerro prácticamente
duplicó el porcentaje de desgaste del material de río, aunque hubo variaciones por que
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Tabla 1. Porcentaje de desgaste del agregado grueso
Pinicial (gr) Pfinal (gr) % desgaste
Ríos Chonta 5000.000 3587.904 28.24 Mashcón 5002.500 3689.000 26.25 Cajamarquino 5000.000 3700.000 26.00
Cerros Gavilán 5004.400 1755.80 64.91 Cajamarcorco 5000.000 2120.00 57.60 Hualanga 5000.000 2120.00 61.48
Fuente: Elaboración propia
El porcentaje promedio de desgaste en los agregados de ríos de Cajamarca es 27%,
mientras que en los agregados de cerro es 60%.
Las Especificaciones Técnicas para Construcción de Carreteras EG2013 señalan que
para el caso de afirmados el porcentaje máximo de desgaste debe ser 50%, para su
base tubular también 50% y para base granular 40%. Los resultados del estudio
revelan que los agregados de cerro de las canteras estudiadas no cumplen con las
especificaciones técnicas pues el porcentaje de desgaste es de 60%,
aproximadamente, mientras que el agregado de río si está dentro de los límites de
desgaste especificados en la norma técnica.
Por todo ello, podemos afirmar que los agregados de río son más resistentes al
desgaste que los de cerro, y recomendamos sean usados en obras de gran
envergadura.
IV.
CONCLUSIONESComo el agregado de río es más resistente al desgaste se utiliza para la base y la
carpeta asfáltica, ya que por su cercanía a la superficie recibe los mayores esfuerzos y
el mayor esfuerzo por parte de cargas de tránsito.
La dureza del agregado y su resistencia a la abrasión pueden ser usadas para
predecir el desempeño de un pavimento en términos de resistencia a la degradación y
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EFERENCIASAkbulut, H. y Gürer, C. (2007). Use of aggregates produced from marble quarry waste in asphalt pavements. Buiding and Environment, 42(5), 1921-1930.
Cho, Y. H. y Yeo, S.-H. (2004). Application of recycled waste aggregate to lean concrete subbase in highway pavement. Canadian Journal of Civil Engineering, 31(6), 1101-1108.
Mamlouk, M, y Zaniewski, J. (2009). Materiales para ingeniería civil. 2ª ed. Madrid: Pearson Prentice Hall.
Obert, K.; Cuelho, E. y Mokwa, R.L. (2006). Investigation of coarse aggregation durability using the micro-deval abrasion testing apparatus. 40th Symposium on Engineering Geology and Geotechnical Engineering 2006, 165-175.
