TRABAJO DE INVESTIGACIÓN - Universidad Católica de

CARACTERIZACIÓN FISICA DE AGREGADOS PETREOS PARA CONCRETOS
CASO: VISTA HERMOSA (MOSQUERA) Y MINA CEMEX (APULO)
DANIEL ALFONSO FERREIRA CUELLAR
Código. 502677
KAREN MILENA TORRES LÓPEZ
Código. 502891
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2014
1
CARACTERIZACIÓN FISICA DE AGREGADOS PETREOS PARA CONCRETOS
CASO: CANTERA DROMOS (MOSQUERA) Y MINA CEMEX (APULO)
DANIEL ALFONSO FERREIRA CUELLAR
Código. 502677
KAREN MILENA TORRES LÓPEZ
Código. 502891
Trabajo de grado para optar al título de
Ingeniero Civil
Director
ALEJANDRA RIVERA BASTO
Geóloga
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2014
2
3
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
Nota de aceptación:
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
_____________________________________
ALEJANDRA RIVERA BASTO
Directora de Proyecto
_______________________________
Firma del presidente del Jurado
________________________________
Firma del Jurado
________________________________
Firma del Jurado
Bogotá, 18, Noviembre, 2014
4
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN
12
1. GENERALIDADES
13
1.1 ANTECEDENTES
13
1.2 PLANTEAMIENTO Y FORMULACION DEL PROBLEMA
14
1.2.1 Descripción del problema
14
1.2.2 Formulación del Problema
14
1.3 OBJETIVOS
14
1.3.1 Objetivo general
14
1.3.2 Objetivos Específicos
14
1.4 JUSTIFICACIÓN
15
1.5 DELIMITACIÓN
16
1.5.1 Espacio
16
1.5.2 Tiempo
16
1.5.3 Contenido
16
1.5.4 Alcance
16
1.6 MARCO REFERENCIAL
16
1.6.1 MARCO TÉORICO
16
1.6.2 MARCO CONCEPTUAL
18
1.6.2.1 Agregado
18
1.6.2.2 Clasificación por tamaño
19
1.6.2.3 Clasificación por su origen
19
1.6.2.4 Clasificación según su forma
20
1.6.2.5 Clasificación según su textura
20
1.6.2.6 Clasificación según su densidad
21
1.6.2.7 Características de las rocas como agregados pétreos
22
1.6.2.7.1 Rocas ígneas
22
1.6.2.7.2 Rocas sedimentarias
23
1.6.2.7.3 Rocas metamórficas
23
1.6.2.8 Propiedades de los agregados pétreos
25
1.6.2.8.1 Propiedades mineralógicas
25
1.6.2.8.2 Análisis petrográfico
26
1.6.2.9 Propiedades físicas de los agregados
27
1.7 METODOLOGÍA
27
1.7.1 Periodo de reconocimiento y estudio de antecedentes
27
1.7.2 Recolección de muestras
28
1.7.3 Etapa de caracterización física de los agregados
28
1.7.3.1 Procedimiento análisis petrográfico ASTM C295
28
1.7.3.2 Procedimiento análisis granulométrico de suelos por tamizado
28
1.7.3.3 Procedimiento cantidad de material fino que pasa por el tamiz de 0.075mm
(No.200) en los agregados I.N.V.E-214-07
29
5
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
1.7.3.4 Procedimiento determinación de la resistencia del agregado grueso al
desgaste por abrasión utilizando el aparato micro-deval
29
1.7.3.5 Procedimiento equivalente de arena de suelos y agregados finos
30
1.7.3.6 Procedimiento gravedad específica y absorción de agregados finos
31
1.7.3.7 Procedimiento limite plástico e índice de plasticidad de suelos
32
1.7.3.8 Procedimiento método para determinar partículas planas, alargadas o
aplanadas y alargadas en agregados gruesos I.N.V.E-240-07
32
1.7.4 Etapa de interpretación y análisis de resultados
33
1.7.5 Elaboración documento final
33
2. CANTERA VISTA HERMOSA (Mosquera)
34
2.1 GENERALIDADES
34
2.2 GEOLOGIA
34
2.2.1 Formaciones Geológicas
34
2.3 GEOMORFOLOGIA
35
2.4 ANALISIS PETROGRAFICO
35
2.4.1 Agregado fino
35
2.4.2 Agregado grueso
35
3. MINA CEMEX (Apulo)
36
3.1 GENERALIDADES
36
3.2 GEOLOGIA
36
3.3 GEOMORFOLOGIA
37
3.4 ANALISIS PETROGRAFICO
37
3.4.1 Agregado fino
37
3.4.2 Agregado grueso
37
4. CARACTERIZACIÓN FISICA DE AGREGADOS (RESULTADOS ENSAYOS
I.N.V.E)
38
4.1 Análisis granulométrico de suelos por tamizado I.N.V.E-123-07
38
4.2 Cantidad de material fino que pasa por el tamiz de 0.075mm (No.200) en los
agregados I.N.V.E-214-07
40
4.3 Determinación de la resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión
utilizando el aparato micro-deval I.N.V.E-238-07
41
4.4 Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V.E-133-07
41
4.5 Gravedad específica y absorción de agregados finos I.N.V.E-222-07
42
4.6 Limite plástico e índice de plasticidad de suelos I.N.V.E- 126-07
43
4.7 Método para determinar partículas planas, alargadas o planadas y alargadas en
agregados gruesos I.N.V.E-240-07
43
5. CONCLUSIONES
44
BIBLIOGRAFIA
45
6
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Tamizado
Figura 2. Material que pasa por el tamiz (No.200)
Figura 3. Preparación muestra
Figura 4. Micro-deval
Figura 5. Equivalente de arena
Figura 6. Cono de arena
Figura 7. Gravedad especifica
Figura 8. Calibrador de Alargamiento
Figura 9. Calibrador de Proporcionalidad
Figura 10. Ubicación Cantera Vista Hermosa (Mosquera)
Figura 11. Ubicación Mina Cemex (Apulo)
Figura 12. Curva Granulometría Cantera Vista Hermosa (Mosquera)
Figura 13. Curva Granulometría Mina Cemex (Apulo)
7
Pág.
28
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30
30
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32
32
33
33
34
36
39
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Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
LISTA DE TABLAS
Tabla No 1.
Tabla No 2.
Tabla No 3.
Tabla No 4.
Tabla No 5.
Clasificación general del agregado según su tamaño
Clasificación de los agregados según su forma
Textura superficial de los agregados
Clasificación de los agregados según su masa unitaria
Composición de las rocas y características como agregados
Pétreos
Tabla No 6. Análisis Granulométrico Cantera Vista Hermosa (Mosquera)
Tabla No 7. Análisis Granulométrico Mina Cemex (Apulo)
Tabla No 8. Vista Hermosa-Tamiz 200
Tabla No 9. Mina Cemex – Tamiz 200
Tabla No 10. Micro deval Vista Hermosa
Tabla No 11. Micro deval Mina Cemex
Tabla No 12. Equivalente de arena Vista Hermosa
Tabla No 13. Equivalente de arena Mina Cemex
Tabla No 14. % Absorción Vista Hermosa
Tabla No 15. % Absorción Mina Cemex
Tabla No 16. Índice de plasticidad
Tabla No 17. Alargamiento y aplanamiento Vista Hermosa
Tabla No 18. Alargamiento y aplanamiento Mina Cemex
8
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43
43
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
GLOSARIO
AGREGADO: Cualquier combinación de arena, grava o roca triturada en su estado
natural o procesado. Son minerales comunes, resultado de las fuerzas geológicas
erosivas del agua y del viento. Son generalmente encontrados en ríos y valles,
donde han sido depositados por las corrientes de agua.
AGREGADO FINO: Se define como aquel que pasa el tamiz 3/8" y queda retenido
en la malla N° 200, el más usual es la arena producto resultante de la desintegración
de las rocas.
AGREGADO GRUESO: Es aquel que pasa el tamiz 3 y es retenido el Tamiz número
4.
CANTERA: Es un tipo de mina no subterránea. Que se ubicada usualmente en una
zona abundante en roca o formaciones rocosas particulares.
CARACTERIZACIÓN: Determina los rasgos distintivos de un objeto a estudiar de
tal manera que se distinga de los demás. Determinando los atributos característicos
que lo hagan diferenciarse.
CONCRETO: Es la unión de cemento, agua, aditivos y agregados. El cemento
representa sólo el 15% en la mezcla del concreto por lo que es el que ocupa menor
cantidad en volumen; sin embargo su presencia en la mezcla es esencial.
TAMIZ: Utensilio que se usa para separar las partes finas de las gruesas de algunas
cosas y que está formado por una tela metálica o rejilla tupida que está sujeta a un
aro.
9
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
INTRODUCCIÓN
En esta investigación en particular se estudian las propiedades físicas de los
agregados pétreos en concretos, el concreto es un material heterogéneo que
depende de numerosas variables, como lo es la calidad de cada uno de los
materiales componentes del que está formado, de las proporciones en que estos
son mezclados entre sí y de las operaciones de mezclado, transporte, colocación y
curado. Esto da lugar a que aún para una misma clase y tipo de concreto, este
presente una cierta variación en sus propiedades.
Tiempo atrás se decía que los agregados eran elementos inertes dentro del
concreto ya que estos no intervenían directamente dentro de las reacciones
químicas y físicas, en la actualidad se establece que siendo este material el que
mayor porcentaje (aproximadamente el 60%-80% del volumen) de participación
tiene dentro de la unidad cubica de concreto, sus propiedades y características
diversas influyen en todas las propiedades, la influencia de los agregados en las
propiedades del concreto tienen efectos importantes, no solo en el acabado y
calidad final, sino, también sobre la forma de trabajo y consistencia en estado
plástico, así como la durabilidad y resistencia del concreto endurecido.
La mayor parte de los factores que influyen en la bondad de los depósitos de
agregados se relacionan a la historia geológica de la región. Estos factores incluyen
el tamaño, forma y ubicación del depósito; tipos y condiciones de roca;
granulometría, grado de redondez y uniformidad de las partículas de los agregados.
Esta variación en las características de componentes en los agregados pétreos de
acuerdo a su ubicación, siendo estas de carácter físico y su influencia en las
resistencias mecánicas del concreto, serán la base de esta investigación en la que
pretendemos evaluar la influencia de los diferentes agregados pétreos de diferentes
canteras.
10
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
1. GENERALIDADES
1.1 ANTECEDENTES
Sabemos que el concreto está ligado a la durabilidad individual de sus
componentes, y de estos, los agregados son los señalados como principales
modificadores de ésta, la producción y obtención de agregados pétreos, en esta
investigación se evaluaran posibles factores que modifiquen las características del
concreto.
A continuación se relacionan algunos de los estudios existentes acerca del tema
planteado:
 Caracterización de agregados pétreos de las fuentes de materiales próximas a
la ciudad de Villavicencio para la utilización en estructuras de pavimentos flexibles
en las ciudades de Villavicencio y Bogotá según norma INVIAS 2007 e IDU 2005,
Yurani Patricia Parra Castillo. Ingeniera, Universidad Católica de Colombia, Bogotá
2012.
 Caracterización de materiales granulares utilizados para la construcción de
infraestructura vial en el sector sur de la ciudad de Bogotá, Yuly Marcela Bedoya
Silva. Ingeniera, Universidad Católica de Colombia, Bogotá 2012.
 Caracterización de materiales granulares utilizados para la construcción de
infraestructura vial en el sector norte de la ciudad de Bogotá, Martha Liliana Cáceres
Valbuena, Ingeniera, Universidad Católica de Colombia, Bogotá 2012.
 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, Cesar Augusto Amaya Novoa, Ingeniero
ESP. Universidad Católica de Colombia, Bogotá 2012.
Caracterización mineralógica y petrográfica de los agregados encontrados
en el río Coello sector Chicoral y sector Cócora empleados para la producción de
mezcla asfáltica en el Departamento del Tolima, Oscar Andrés Oviedo Vera,
Ingeniero Civil. Universidad Católica de Colombia, Bogotá 2009.

Estudio de la influencia de diferentes agregados pétreos extraídos en la
sabana de Bogotá en el comportamiento de las mezclas asfálticas densas en
caliente, Alejandro Castelblanco Medina, Ingeniero. Universidad Católica de
Colombia, Bogotá 2004.

11
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
1.2 PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
1.2.1 Descripción del Problema. La caracterización de un agregado en un
concreto es un factor determinante en la seguridad de una estructura, pero esta no
se obtiene únicamente con un correcto diseño de mezcla para una obra, un eficiente
mezclado y colocación, porque aun cumpliendo con estos, los resultados de
laboratorio muestran variaciones considerables en la resistencia de un concreto
hecha bajo un mismo diseño.
Las causas de las variaciones en la resistencia de un concreto son difíciles de
descifrar, pero si se considera que los agregados constituyen del 60% al 80% del
volumen de éste, se puede deducir que las variaciones de calidad en el tiempo de
estos afectan en gran medida las propiedades finales del concreto.
1.2.2 Formulación del Problema. Con base a lo expuesto, y considerando que la
explotación de canteras de grava y bancos de arena en nuestro país se lleva a cabo
con un mínimo y a veces ningún control de calidad que aseguren que el material
obtenido cumpla con los requisitos de las normas técnicas empleadas en nuestro
medio, la presente investigación tiene como propósito realizar la caracterización de
los diferentes tipos de agregados.
Con base en esto se puede generar la siguiente pregunta:
¿Influye el origen geológico de los agregados, en sus características físicas?
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo General. Caracterizar y comparar los agregados pétreos de las
canteras Vista Hermosa (Mosquera) y Mina Cemex (Apulo) para determinar cuáles
presentan mejores propiedades físicas dependiendo de su petrografía de origen.
1.3.2 Objetivos Específicos.
 Analizar la petrografía de los materiales obtenidos en las canteras.
12
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
 Realizar los ensayos; Determinación de la Resistencia del agregado grueso al
desgaste por abrasión utilizando el equipo microdeval E-238-07. Análisis
Granulométrico de suelos por tamizado E-123-07. Método para determinar
partículas planas, alargadas o planas y alargadas es agregados gruesos E-24007.Limite plástico e índice de plasticidad de suelos E-126-07.Equivalente de
arena de suelos y agregados finos E-133-07.Cantidad de Material fino que pasa
por el tamiz de 75 μm (No. 200) en los agregados E-214-07, Gravedad específica
y absorción de agregados finos E-222-07.Para realizar la caracterización física
de la cantera Vista Hermosa (Mosquera).
 Realizar los ensayos; Determinación de la Resistencia del agregado grueso al
desgaste por abrasión utilizando el equipo microdeval E-238-07. Análisis
Granulométrico de suelos por tamizado E-123-07. Método para determinar
partículas planas, alargadas o planas y alargadas es agregados gruesos E-24007.Limite plástico e índice de plasticidad de suelos E-126-07.Equivalente de
arena de suelos y agregados finos E-133-07.Cantidad de Material fino que pasa
por el tamiz de 75 μm (No. 200) en los agregados E-214-07, Gravedad específica
y absorción de agregados finos E-222-07..Para realizar la caracterización física
de la Mina Cemex (Apulo).
 Comparar las propiedades físicas obtenidas de los ensayos y hacer una
aproximación entre sus propiedades físicas y su petrografía.
1.4 JUSTIFICACIÓN
Sabemos que el concreto está ligado a la durabilidad individual de sus
componentes, y de estos, los agregados son los señalados como principales
modificadores de ésta, la producción y obtención de agregados pétreos, en esta
investigación se evaluaran posibles factores que modifiquen las características del
concreto.
13
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
Este estudio permitirá predecir los efectos que sufre el concreto con cada alteración
de las características de los agregados al ser explotados en diferentes canteras.
1.5 DELIMITACIÓN
1.5.1 Espacio. El material utilizado para este proyecto proviene de la cantera Vista
Hermosa (Mosquera) y Mina Cemex (Apulo).
1.5.2 Tiempo. Este proyecto se desarrolló en un tiempo de 7 meses incluyendo el
tiempo empleado para la creación del anteproyecto, en la ciudad de Bogotá y con
recursos propios.
1.5.3 Contenido. Este trabajo se realiza con la elaboración de ensayos información
existente y sus resultados son teórico-prácticos.
1.5.4 Alcance. Debido a que es un trabajo que depende de los ensayos de
laboratorio, sus resultados pueden variar según la calibración de los instrumentos
usados.
1.6 MARCO REFERENCIAL
1.6.1 MARCO TEÓRICO
 Determinación de la Resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión
utilizando el equipo microdeval E-238-07.
 Resumen: El objetivo de esta norma describe la forma de medir la resistencia
a la abrasión y durabilidad de una muestra de agregado grueso. El ensayo MicroDeval, en agregados gruesos, es una medida de la resistencia a la abrasión y
durabilidad de agregados pétreos que han sido sometidos a la acción combinada
de abrasión y molienda con bolas de acero en presencia de agua. La muestra con
graduación normalizada es inicialmente sumergida en agua por no menos de una
hora. La muestra es entonces colocada en un recipiente de acero con 2.0 litros de
agua y una carga abrasiva consistente en 5000 g de bolas de acero de 9.5 mm de
diámetro. El recipiente, agregado, agua y carga se rotan a 100 rpm por 2 horas. La
muestra luego es lavada y secada en horno. La pérdida es la cantidad de material
que pasa el tamiz de 1.18 mm (No 16), expresada como porcentaje de la masa
original de la muestra.

Análisis Granulométrico de suelos por tamizado E-123-07
14
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
 Resumen: El objetivo del análisis granulométrico es la determinación
cuantitativa de la distribución de tamaños de partículas de suelo por medio de la
composición en porcentajes de los diversos tamaños de agregado de una muestra.
Su uso incide en la manejabilidad de una mezcla de concreto, debido a que un
agregado mal gradado presenta exceso de vacíos que deben ser llenados con pasta
en el caso de la arena y con mortero en caso del agregado grueso. En sus
resultados a mejor gradación mayor manejabilidad.
 Método para determinar partículas planas, alargadas o planas y alargadas es
agregados gruesos E-240-07
 Resumen: El objetivo de este ensayo cubre la determinación del porcentaje de
partículas planas, alargadas o planas y alargadas en un agregado grueso. Las
partículas alargadas y planas pueden afectar la compactación; por la dificultad de
acomodamiento en el lugar y muchas veces hasta triturarse, esto quiere decir que
a mayor espacio entre partículas, mayor será la cantidad de cemento a usar. A
mayor valor de caras alargadas y planas menor resistencia y por ende mayor riesgo
de agrietamiento de la mezcla de concreto.

Limite plástico e índice de plasticidad de suelos E-126-07
 Resumen: El límite plástico de un suelo es el contenido más bajo de agua,
determinado por este procedimiento, en el cual el suelo permanece en estado
plástico. El índice de plasticidad de un suelo es el tamaño del intervalo de contenido
de agua, expresado como un porcentaje de la masa seca de suelo, dentro del cual
el material está en un estado plástico. Este índice corresponde a la diferencia
numérica entre el límite líquido y el límite plástico del suelo.

Equivalente de arena de suelos y agregados finos E-133-07
 Resumen: El objetivo de este ensayo es 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. Este mide el contenido de arcillas en la fracción pasante del tamiz No.4. El
contenido de arcillas puede ocasionar problemas de adherencia y la formación de
deformaciones permanentes. A menor valor, menor contenido de arena.
 Cantidad de Material fino que pasa por el tamiz de 75 μm (No. 200) en los
agregados E-214-07
 Resumen: El objetivo de esta norma es describir el procedimiento para
determinar, por lavado, la cantidad de material fino que pasa por el tamiz de 75 μm
15
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
(No.200) en un agregado. Este determina la cantidad de partículas inferiores a
0.075mm ya que estas son de menor diámetro de las partículas de cemento y al
encontrarse como recubrimiento superficial de los agregados interfieren en la
adherencia del agregado o aíslan la partícula de cemento. A mayor valor mayor
contaminación y mayor demanda de cemento.

Gravedad específica y absorción de agregados finos E-222-07
 Resumen: Esta norma describe el procedimiento para la determinación de
gravedades específicas bulk y aparente 23/23 °C (73.4/73.4°F), así como la
absorción de agregados finos. Mide la porosidad superficial o saturable del
agregado. Este permite hacer las correcciones necesarias en la cantidad de agua
que se debe incorporar a la mezcla. Cuanto más poroso sea menos resistencia
mecánica.

Análisis petrográfico ASTM 295
 Resumen: Este análisis determina la composición mineralógica de la roca.
Establece su alterabilidad, reactividad y durabilidad. Obteniendo como resultado la
proporción de elementos blandos (margas, esquistos) o inestables susceptibles de
oxidación, hidratación, carbonatación o reactividad arido-alcali.
1.6.2 Marco conceptual. En este trabajo se realizara la caracterización física de
agregados pétreos para concretos. Para comprender el alcance de esta
investigación es necesaria la definición de los siguientes conceptos.
1.6.2.1 Agregado. Se refiere a los materiales de origen natural o artificial que
mezclados con cemento, agua y aditivos, conforman la roca artificial denominada
“concreto” u “hormigón”.
Dado que tres cuartas partes del volumen de concreto son ocupados por los
agregados la calidad de estos es de gran importancia. El agregado debe estar
constituido por partículas limpias, duras, resistentes y durables, que a su vez
desarrollen buena adherencia con la pasta de cemento. Las arcillas adheridas a los
agregados y otras impurezas interfieren con el desarrollo de resistencias del
concreto. Las propiedades de los agregados dependen en gran parte de la calidad
de la roca madre de la cual proceden.
16
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
1.6.2.2 Clasificación por tamaño. Según Neville1 de acuerdo al volumen de sus
partículas se divide en:
 Agregado Fino (Arena): Es el material que pasa en un 95% de sus partículas
por el tamiz No.4, de 4.76mm (3/16”) de abertura entre hilos.
 Agregado Grueso (Grava): Es el material que queda retenido en el tamiz de
150mm (6”), cuyas partículas son en un 95% mayores de 4.76mm
En la tabla 1, se muestra una clasificación específica donde se indican los nombres
de las fracciones y capacidad como agregado para concreto.
Tabla 1. Clasificación general del agregado según su tamaño.
Tamaño de las partículas en mm
(pulgadas)
Denominación
más corriente
Clasificación
Clasificación como
agregado para
concreto
Inferior a 0,002
Entre 0,002-0,074 (No.200)
Entre 0,074-4,76
(No.200)-(No.4)
Arcilla
Limo
fracción muy
fina
No recomendable
Arena
Agregado
fino
Entre 4,76-19,1
(No.4)-(3/4")
Gravilla
Agregado
grueso
Entre 19,1-50,8
(3/4")-(2")
Grava
Entre 50,8-152,4
(2")-(6")
Piedra
Superior a 152,4
(6")
Rajón, piedra
bola
Agregado
grueso
Material apto para
producir concreto
Material apto para
producir concreto
Fuente: SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego. Tecnología del Concreto y del mortero 4
Ed. Bogotá : Bhandar Editores. 2006
1.6.2.3 Clasificación por su origen. Según Instituto Colombiano del Concreto2,
pueden ser naturales y artificiales.
1
NEVILLE, Adam Matthew. Tecnología del concreto. México : Limusa. 1999. 352 p.
ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE PRODUCTORES DE CONCRETO, INSTITUTO DEL CONCRETO. Manual
Tecnología y propiedades. Bogotá : ASOCRETO, 1997. 257 p.
2
17
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
 Naturales: Son todos aquellos que provienen de la explotación de fuentes
naturales tales como depósitos de arrastres fluviales (arenas y gravas de rio) o de
glaciares (Cantos rodados) y de canteras de diversas rocas y piedras naturales.
 Artificiales: Estos agregados se obtienen a partir de productos y procesos
industriales tales como arcillas expandidas, escorias de alto horno, Clinker,
limaduras de hierro y otros. Por lo general estos agregados son más ligeros o
pesados que los ordinarios.
1.6.2.4 Clasificación según su forma. Según Manual de agregados para el
hormigón. Los agregados procedentes de rocas naturales, sometidos a un proceso
de trituración y clasificación tienen formas que varían desde cubicas o poliédricas a
las esquirlas alargadas o laminares aplanadas, o las de forma de cascos. Mientras
los agregados de rio o depósitos aluviales tienen formas redondeadas o aplanadas.
(Véase Tabla.2)
Tabla 2. Clasificación de los agregados según su forma
Clasificación
Redondeadas
Irregular
Descripción
Totalmente desgastadas por el agua o
completamente formadas por
fricción.
Irregulares por naturaleza
parcialmente formadas por fricción o
con bordes redondeados.
Ejemplo
Gravas de rio o de playa,
arenas del desierto.
Otras gravas; pizarra de
superficie o subterránea.
Escamosa
Materiales cuyo espesor es pequeño
en comparación con sus otras dos
dimensiones.
Roca laminada.
Angular
Con bordes bien definidos formados
en las intersecciones de caras
aproximadamente planas.
Rocas trituradas de todo tipo
y escoria triturada.
Alargada
Material que suele ser angular, cuya
longitud es bastante mayor que las
otras dos dimensiones.
Se encuentran en algunos
depósitos naturales en forma
de lajas.
Material cuya longitud es bastante
mayor que el ancho y el ancho
bastante mayor que el espesor.
Agregado de rocas
meteorizadas.
Escamosa y alargada
Fuente: ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE PRODUCTORES DE CONCRETO, INSTITUTO DEL
CONCRETO. Manual Tecnología y propiedades. Bogotá : ASOCRETO, 1997. 257 p.
1.6.2.5 Clasificación según su textura. Según el instituto del concreto, la textura
es el estado de pulimento o degradación en que se encuentra la superficie del
material. Incide notablemente en las propiedades del hormigón especialmente en la
18
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
adherencia entre las partículas del agregado y la pasta de cemento además de
influir en las condiciones de fluidez mientras la mezcla se encuentra en estado
plástico.
Tabla 3. Textura superficial de los agregados.
Grupo
Textura
superficial
1
Vítrea
2
3
Lisa
Granular
4
Áspera
5
Cristalina
En forma de
panal
6
Características
Fractura concoidal.
Desgastada por el agua o lisa debido a fractura de roca
laminada o de grano fino.
Fractura que muestra granos más o menos redondeados en
forma uniforme.
Fractura áspera de granos finos o medianos que contengan
partes cristalinas difíciles de detectar.
Con partes cristalinas fáciles de detectar.
Con cavidades y poros visibles.
Fuente: ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE PRODUCTORES DE CONCRETO, INSTITUTO DEL
CONCRETO. Manual Tecnología y propiedades. Bogotá : ASOCRETO, 1997. 257 p.
1.6.2.6 Clasificación según su densidad.
Según Neville3 depende de la cantidad de masa por unidad de volumen y del
volumen de los poros, ya sean agregados naturales o artificiales. Esta distinción es
necesaria porque afecta la densidad del concreto (ligero, normal o pesado) que se
desea producir como lo indica la tabla No.4.
Tabla 4. Clasificación de los agregados según su masa unitaria.
Tipo de
concreto
3
Masa unitaria
aprox. Del ccto.
Kg/m3
Masa unitaria
del agregado
kg/m3
NEVILLE. Op cit.
19
Ejemplo de
utilización
Ejemplo de
agregado
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
Ultraligero
500 - 800
Concreto para
aislamiento
Ligero
950-1350
1450-1950
480-1040
Rellenos y
mampostería no
estruct. Ccto
Estructural
Normal
2250-2450
1300-1600
Ccto. Estruct y no
estruct
Tipo de
concreto
Masa unitaria
aprox. Del ccto.
Kg/m3
Masa unitaria
del agregado
kg/m3
Ejemplo de
utilización
3400-7500
Ccto. para
proteger de
radiación gamma
ó X, y contrapesos
Pesado
3000-5600
Piedra pómez
Ag.
Ultraligero.
Perlita Ag.
Ultraligero.
Agregado de
rio o
triturado.
Ejemplo de
agregado
Hematita,
barita,
corindón,
magnetita.
Fuente: SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego. Tecnología del Concreto y del mortero 4
Ed. Bogotá : Bhandar Editores. 2006
1.6.2.7 Características de las rocas como agregados pétreos. Las
características del agregado que influyen en un concreto se derivan de la
composición mineralógica de la roca original o meteorización a que la roca ha
estado sujeta antes de formar el agregado.
La formación de la roca, su clasificación y minerales que las forman, es esencial
para entender su composición y su influencia en el concreto. Las rocas se clasifican
de acuerdo con su origen en tres grupos principales: ígneas, sedimentarias y
metamórficas.
1.6.2.7.1 Rocas Ígneas Las rocas ígneas se forman por el enfriamiento y la
solidificación de materia rocosa fundida, el magma. Según las condiciones bajo las
que el magma se enfríe, las rocas que resultan pueden tener granulado grueso o
fino.
Las rocas ígneas se subdividen en dos grandes grupos como se muestra en la
(Tabla 5):
Las rocas plutónicas o intrusivas fueron formadas a partir de un enfriamiento lento
y en profundidad del magma. Las rocas se enfriaron muy despacio, permitiendo así
el crecimiento de grandes cristales de minerales puros.
20
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
Las rocas volcánicas o extrusivas, se forman por el enfriamiento rápido y en
superficie, o cerca de ella, del magma. Se formaron al ascender magma fundido
desde las profundidades llenando grietas próximas a la superficie, o al emerger
magma a través de los volcanes. El enfriamiento y la solidificación posteriores
fueron muy rápidos, dando como resultado la formación de minerales con grano fino
o de rocas parecidas al vidrio4.
1.6.2.7.2 Rocas sedimentarias. Las rocas sedimentarias se forman en la superficie
de la tierra por procesos de erosión y alteración de rocas pre-existentes, lo que
supone su disgregación, la formación de detritus, la disolución de componentes en
soluciones acuosas, el transporte de los mismos y el depósito de fragmentos de
rocas, de organismos o material de precipitación química en zonas apropiadas
(cauces de ríos, lagos, mares, etc.).
Algunas rocas calizas y areniscas pueden tener menos de 100 MPa de resistencia
a la trituración, siendo inadecuadas para su uso en concreto de alta resistencia
(Tabla No.5). Si se compara con las rocas ígneas, las rocas sedimentarias contienen
impurezas que en ocasiones no permite su uso como agregado5.
1.6.2.7.3 Rocas metamórficas:
Cualquier roca cuando se somete a intensas presiones y temperaturas sufre
cambios en sus minerales y se transforma en un nuevo tipo se denomina roca
metamórfica.
El proceso metamórfico se realiza en estado sólido, es decir las transformaciones
se producen sin que la roca llegue a fundirse. La mayoría de las rocas metamórficas
se caracterizan por un aplastamiento general de sus minerales que hace que se
presenten alineados. Esta estructura característica que denominamos foliación
(Tabla No.5). La clasificación de las rocas metamórficas se basa según sus
propiedades fisicoquímicas, composición mineral y textural. Como se muestra en la
tabla.6
4
ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE PRODUCTORES DE CONCRETO, INSTITUTO DEL CONCRETO. Manual
Tecnología y propiedades. Bogotá : ASOCRETO, 1997. 257 p.
5
Ibíd.
6
Ibíd.
21
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
Tabla No 5. Composición de las rocas y características como agregados
pétreos.
Tipo de roca
y origen
Nombre
Granito
Plutonicas
Diorita
I
G
N
E
A
S
Gabro
Riolita
Volcanicas Andesita
piroclasticas
Basalto
Tobas
S Clasticas
E
D
I
M
E
N
T
A
R
IA No clasticas
S
Cuarzo,
feldespatos,
mica y
plagioclase
Plagioclase y
mica
Plagioclase y
mica
Cuarzo,
feldespato,
plagioclase,
vidrio y mica
Plagioclase,
vidrio y mica
Lutita
Caliza
Marga
Textura
Estructura
Observaciones relativas a su uso en el
concreto
Faneritica
Batolitos cuerpos
intrusivos
Faneritica
Cuerpos intrusivos
Faneritica
Cuerpos intrusivos
Alto peso especifico
Afanitica porfidica
Domos flujos de lava
Altamente reactiva con los alcalis de
cemento
Afanitica porfidica
Derrames de lava
P1, V Y M
Afanitica vesicular
Derrames de lava
Alta resistencia a la compresion, porosa y
resistente a la abrasion
Variable
Porfidica
Pseudoestratificacion
Dependiendo de la mineralogia pueden ser
reactivas y algunas son muy deleznables
Fragmentos
redondeados 2mm de
diametro
Estratificacion gruesa,
lentes rellenos de causes,
masiva
Fragmentos 2mm a
1/16mm de diametro
Estratificacion masiva
lentes
Materiales
arcillosos
Fragmentos a 1/16mm
de diametro
Laminasciones masivas
Calcita
Calcita y
materiales
arcillosos
Cristalina
Estratificacion masiva
Cristalina
Estratificacion
Sus minerales arcillosos pueden
hidratarse facilmente
Cristalina
Estratificacion masiva
Sus componentes mineralogicos pueden
provocar la reaccion alcali-carbonato
(atraves de la desdolomitacion)
Fragmentos
Conglomerad
de roca y
o
matriz
Qz, ok, p1 y
Arenisca
fragmentos
de roca
Facilmente intemperisable en clima
tropical, intemperismo esferoidal
Puede contener cementante silico que es
reactivo con los alcalis del cemento
Puede presentar fisibilidad, baja
resistencia a la compresion, puede
hidratarse a traves de los materiales
arcillosos
Altamente soluble
Dolomita
Calcita y
dolomita
Yeso
Yeso anhidrita Cristalina
Vetas y lentes
Muy ligero, baja resistencia a la abrasion
Carbon
Carbon
Criptocristalina
Mantos, vetas y lentes
Ligero, deleznable y/o fragil, produce
problemas durante la hidratacion de
cemento portland
Foliada de grano fino
Foliacion
Deleznable
Foliada de grano medio
Foliacion
Aveces muy deleznable
Qz, micas,
clorita,
sericita
Micas, fk,
clorita Qz,
Esquisto
Foliadas
calcita y
feldespatos
Qz,
feldespatos
Gneiss
ferromagnesi
anos
Mica, granate,
Hornfels
Px cuarzo,
feldespatos
Qz,
No foliadas
Cuarcita
feldespatos
sillimanita
Calcita, Px y
Marmor skarn
AN,
Pizarra pilita
M
E
T
A
M
O
R
FI
C
A
S
Componentes
mineralogicos
Foliada de grano grueso Foliacion masiva
Afanitica
masiva
Puede presentar silice del tipo reactivo con
los alcalis del cemento
Granoblastica
masiva
Demhornfles
Granoblastica
masiva
Fuente: CHAN YAM, José Luis, SOLÍS CARCAÑO, Rómel, MORENO, Éric Iván.
Influencia de los agregados pétreos en las características del concreto. En:
Revista Ingeniería Vol. 7, No. 2 (2003) p. 41
22
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
1.6.2.8 Propiedades de los agregados pétreos. Es esencial
ensayos INVIAS para cumplir con las especificaciones de las
concreto las características físicas, mecánicas, mineralógicas y
mismos. A continuación se menciona cada uno de los ensayos
petrográfico y caracterización física con sus respectivas normas.
el desarrollo de
propiedades del
químicas de los
para su análisis
1.6.2.8.1 Propiedades mineralógicas. Las características mineralógicas de la roca
de donde provengan, pueden dar a conocer la calidad del material a continuación
se presenta una breve descripción de los minerales constitutivos que comúnmente
aparecen en los agregados, descritos en la Norma ASTM C-295.
 Minerales de arcilla: Comprende los minerales con estructura laminar menor
de 2 μm (0.002 mm) de tamaño. Los minerales de arcilla, que consisten
principalmente en aluminio hidratado, magnesio y silicatos de hierro, son los
principales componentes de las lutitas y las arcillas. Son suaves y se desintegran al
mojarse; algunas arcillas (conocidas como montmorillonitas en Estados Unidos y
como esméctitas en el Reino Unido), sufren grandes expansiones al mojarse.
Las arcillas y las pizarras no son por lo tanto directamente utilizadas como
agregados del concreto. Sin embargo, los minerales arcillosos pueden estar
presentes como contaminantes en una agregado mineral natural.
 Minerales de carbonato: El mineral de carbonato más común es la calcita o el
carbonato de calcio, CaCO3. El otro mineral más común es la dolomita, que tiene
proporciones equimoleculares de carbonato de calcio y carbonato de magnesio (que
corresponde a 54.27 y 45.73 por ciento en peso de CaCO3 y MgCO3
respectivamente). Ambos minerales de carbonato son más blandos que el cuarzo y
que el feldespato.
 Minerales feldespáticos: Los minerales del grupo del feldespato son
minerales más abundantes que forman las rocas en la corteza terrestre y son
importantes componentes de las rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas. Casi
tan duro como el cuarzo, los distintos elementos del grupo se diferencian por su
composición química y sus propiedades cristalográficas. La ortoclasa, la sanidina y
la microclina son silicatos de aluminio y de potasio, que son frecuentemente
llamados feldespatos de potasio. La plagioclasas o feldespatos de cal-sosa incluyen
silicatos de aluminio y de sodio (albita), silicatos de aluminio y de calcio (anortita), o
ambos. Los feldespatos alcalinos que contienen potasio o sodio aparecen
generalmente en rocas ígneas de alto contenido de sílice, tales como los granitos y
las riolitas, mientras que las que tienen más alto contenido de calcio, se encuentran
en las rocas ígneas de bajo contenido de sílice, tales como la diorita, el gabro y el
basalto.
23
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
 Minerales ferromagnesianos: Aparecen en muchas rocas ígneas y
metamórficas, consisten en silicatos de hierro o de magnesio, o en ambos. Los
minerales con contenido de estructura cristalina de anfibolita y de piroxeno son
conocidos como hornblenda y augita respectivamente. El olivino es un mineral
común de esta clase, que se encuentra en las rocas ígneas de contenido
relativamente bajo de sílice.
 Minerales micáceos: La moscovita, la biotita, la clorita y la vermiculita, que
forman el grupo de minerales micáceos, también contienen silicatos de aluminio,
hierro y de magnesio, pero su composición estructural laminar interna es
responsable de la tendencia a separarse en hojas finas. Las micas son abundantes
y aparecen en los tres grupos principales de rocas.
 Minerales de sulfato y sulfuro: Los sulfuros de hierro como la pirita, la
marcasita y la pirrotita, se hallan frecuentemente en agregados naturales. La
marcasita, que se encuentra principalmente en las rocas sedimentarias, se oxida
rápidamente para formar ácido sulfúrico e hidróxidos de hierro. La formación de
ácidos es indeseable, especialmente desde el punto de vista de la corrosión
potencial del acero en concretos pre-forzados y reforzados. La marcasita y ciertas
formas de pirita y pirrotita se piensa que pueden ser las responsables de los
cambios expansivos de volumen en el concreto, causándole grietas y botaduras. El
yeso (sulfato de calcio hidratado) y la anhidrita (sulfato de calcio anhidro) son los
minerales de sulfatos más abundantes que pueden estar presentes como impurezas
en las rocas de carbonato y en las pizarras. Algunas veces se encuentran como
recubrimientos en arena y en grava; tanto el yeso como la anhidrita, cuando se
hallan presentes en el agregado incrementan las posibilidades de un ataque de
sulfatos en el concreto.
1.6.2.8.2 Análisis petrográfico. El análisis petrográfico proporciona una
identificación de los tipos y variedades de rocas presentes en los agregados
potenciales. También se identifica los minerales presentes en la muestra. Puede
enfocarse específicamente a evaluar la posible presencia de material contaminante
en los agregados, como vidrio sintético, carbonillas, escorias o la ceniza del carbón,
óxido de magnesio, óxido de calcio, o ambos; la suciedad, hidrocarburos, químicos
que pueden afectar la conducta del concreto o las propiedades del agregado,
excremento animal, plantas o vegetación podrida y la reacción álcali-agregado, que
se origina entre determinados agregados activos y los óxidos de sodio y potasio del
cemento.
La reacción se inicia en la superficie del agregado y se produce en la interfase con
la pasta de cementos formando un gel que toma agua y se dilata creando presiones
internas que llevan a la rotura del material y comprende los siguientes sistemas,
reacción álcali-sílice, reacción álcali-silicato y la reacción álcali carbonato.
24
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
1.6.2.9 Propiedades físicas de los agregados. La NTC 174 (Especificaciones de
los agregados para concreto) equivalente a la norma ASTM C33. Establece los
requisitos de gradación y calidad para los agregados finos y gruesos, especifica los
procedimientos y según las características encontradas determina su uso. En el
análisis petrográfico se utiliza la ASTM C295.
Para la caracterización física de los agregados pétreos la NTC 174 recomienda
realizar ensayos de:
 Análisis granulométrico de suelos por tamizado I.N.V.E-123-07.
 Cantidad de material fino que pasa por el tamiz de 0.075mm (No.200) en los
agregados I.N.V.E-214-07.
 Determinación de la resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión
utilizando el aparato micro-deval I.N.V.E-238-07.
 Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V.E-133-07.
 Gravedad específica y absorción de agregados finos I.N.V.E-222-07.
 Limite plástico e índice de plasticidad de suelos I.N.V.E- 126-07.
 Método para determinar partículas planas, alargadas o planadas y alargadas
en agregados gruesos I.N.V.E-240-07.
1.7 METODOLOGÍA
Para cumplir con una metodología adecuada, la cual efectué los objetivos
planteados es preciso desarrollar la metodología planteada en las fases descritas
a continuación.
1.7.1 Periodo de reconocimiento y estudio de antecedentes. Esta fase de
reconocimiento y estudio de antecedentes se realiza haciendo uso de material
bibliográfico obtenido de la Universidad Católica de Colombia, en los cuales
encontramos, libros como apoyo para la realización de marco referencial, proyectos
de grado como antecedentes y material de circulación en internet (NTC, I.N.V.E,
ASTM).
1.7.2 Recolección de muestras. Se realizó una visita para la extracción del
agregado a analizar en la cantera Vista Hermosa (Mosquera) y la cantera Mina
Cemex (Apulo), observando el proceso del agregado directamente en la cantera.
Con el material suficiente para la realización de los ensayos que determinan las
propiedades físicas de estos agregados. Se transportó la muestra a los laboratorios
de la Universidad Católica de Colombia.
25
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
1.7.3 Etapa de caracterización física de los agregados. Se realizaron ensayos a
las muestras, obteniendo resultados que permitieron la caracterización, para
establecer cuales muestras presentan mejores propiedades físicas y petrografía,
para la elaboración de concreto.
1.7.3.1 Procedimiento análisis petrográfico ASTM C295. La muestra es
examinada para determinar su tamaño de grano, textura, porosidad, dureza y
presencia de carbonatos. Esta información se obtiene a través de examen visual
(mediante una lupa) y prueba de presencia de carbonato (administrando ácido
clorhídrico) en la muestra.
1.7.3.2 Procedimiento análisis granulométrico de suelos por tamizado I.N.V.E123-07. De acuerdo con la norma es necesario determinar la granulometría de las
muestras, se lleva a cabo el procedimiento y la muestra pasa por la malla de
tamices que se encuentran estipuladas en la norma (Figura1).
Luego de tamizar las muestras, se separa el material retenido en cada tamiz y se
pesa, estos resultados se tabulan y se realiza una curva de granulometría por
tamizado.
Figura 1. Tamizado
Fuente: Autores
1.7.3.3 Procedimiento cantidad de material fino que pasa por el tamiz de
0.075mm (No.200) en los agregados I.N.V.E-214-07. Se selecciona el
procedimiento de lavado con agua natural. Para la elaboración de este ensayo se
seca la muestra a una temperatura de 110° ± 5°C. Después de secada y
determinada la masa, se coloca la muestra de ensayo en el recipiente y se agrega
suficiente cantidad de agua para cubrirla. Se agita el contenido del recipiente hasta
separar las partículas gruesas de las finas y dejar el material fino en suspensión, de
inmediato se vierte el agua de lavado sobre el juego de tamices armado con el de
mayor abertura encima (Figura 2). La operación se debe repetir hasta que el agua
de lavado sea clara.
26
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
Por último todo el material retenido se une a la muestra lavada que se encuentra en
el recipiente y se determina la masa con una aproximación de 0.1% de la masa de
la muestra original.
Figura 2. Material que pasa por el tamiz (No.200)
Fuente: Autores
1.7.3.4 Procedimiento determinación de la resistencia del agregado grueso al
desgaste por abrasión utilizando el aparato micro-deval I.N.V.E-238-07. Se
prepara una muestra representativa de 1500 ± 5 g (Figura 3), luego se somete a
inmersión la muestra en 2,0 ± 0,05 L de agua de la llave, a temperatura de 20° ±
5°C por un mínimo de una hora. Se coloca la muestra en el recipiente de abrasión
micro-deval con 5000g ± 5g de esferas de acero (Figura 4) y el agua usada para la
inmersión de la muestra. Se procede a rotar la maquina a una velocidad de 100 rpm
± 5 rpm por 2 horas ± 1 minuto.
Terminado el tiempo de rotación se vierte la muestra cuidadosamente sobre dos
tamices superpuestos de 4,75mm y 1,18mm, se lava el material con una manguera
o con un chorro continuo hasta que el agua de lavado este clara y se garantice que
todo el material menor a 1,18mm haya sido evacuado y se procede a remover las
esferas de acero con un imán u otro medio apropiado y se desecha el material
menor a 1,18mm y finalmente se calcula la perdida por abrasión.
27
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
Figura 4. Micro-deval
Figura 3. Preparación muestra
Fuente: Autores
Fuente: Autores
1.7.3.5 Procedimiento equivalente de arena de suelos y agregados finos
I.N.V.E-133-07. Se dispone a llenar la probeta hasta 10 cm con solución
previamente elaborada, luego de esto se vierte una cantidad de muestra drenada,
se golpea la parte inferior del recipiente para desalojar las burbujas y humedecer la
muestra, dejando reposar 10 minutos, se tapa la probeta y se agita 90 ciclos de ida
y vuelta durante 30 segundos, se procede a lavar el tapón y las paredes interiores
de la probeta. Se introduce el tubo agitador al fondo de la muestra y se asciende
poco a poco, provocando que la solución se decante hasta el fondo, se deja reposar
durante 20 minutos y se leen los resultados.
Figura 5. Equivalente de arena
Fuente: Autores
1.7.3.6 Procedimiento gravedad específica y absorción de agregados finos
I.N.V.E-222-07. Se toma una muestra de agregado fino aproximadamente de 1 kg,
luego se seca a una temperatura de 110 ± 5 °C y luego se deja enfriar, se cubre con
suficiente agua de tal manera que quede con una humedad de 6% el agregado fino,
y se mantiene en ese estado de 15 a 19 horas. Luego del periodo de inmersión se
28
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
decanta cuidadosamente el agua para evitar la pérdida de finos y se extiende la
muestra sobre una superficie plana no absorbente y se dirige sobre ella una
corriente de aire caliente para secar la superficie de estas, se continúa hasta que
las partículas puedan fluir libremente.
 Se procede a la prueba del cono para chequear la condición saturada y
superficialmente seca (Figura 6): que nos dice cuando se empiece a observar que
el agregado fino está llegando a esta condición se toma el cono y se pone con su
diámetro mayor sobre una superficie plana no absorbente, tomando una porción de
muestra suficiente para llenarlo y sin apelmazar se apisona ligeramente con 25
golpes de la varilla, cada golpe debe ser únicamente con la acción de la gravedad
desde aproximadamente 0,5 cm por encima de la superficie superior del agregado
fino.
A continuación cuidadosamente se retira el molde verticalmente y si hay humedad
superficial aun presente la muestra de agregado fino mantendrá su forma cónica,
por ende se continuara secando y mezclando la muestra, realizando
frecuentemente la prueba del cono hasta que se produzca un primer
desmoronamiento superficial y esto quiere decir, que se alcanzó la condición de
seco superficial.
 Se llena parcialmente el picnómetro con agua.se introducen en el picnómetro
500 ± 10 g del agregado fino saturado y superficialmente seco y se añade agua
hasta aproximadamente un 90% de su capacidad (Figura 7). Para eliminar el aire
atrapado manualmente se rueda el picnómetro sobre una superficie plana
agitándolo o invirtiéndolo sin que la agitación degrade el material. Se requiere una
temperatura constante en los dos recipientes a 23° ± 1,7°C. Si es necesario se
introducen a baño maría para que tengan la misma temperatura. Se seca
rápidamente su superficie y se determina su masa total, siendo esta la suma del
picnómetro más la muestra, más el agua con una aproximación de 0,1 g.
Se remueve todo el agregado fino del picnómetro hasta masa constante a una
temperatura de 110° ± 5°C, y se deja enfriar hasta temperatura ambiente y se
procede a pesar. Finalmente se determina la masa del picnómetro llenado con agua
a una temperatura de 23° ± 1,7 °C.
29
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
Figura 6.Cono de arena
Figura 7. Gravedad especifica.
Fuente: Autores
Fuente: Autores
1.7.3.7 Procedimiento limite plástico e índice de plasticidad de suelos I.N.V.E126-07. Para la determinación del límite plástico se toman aproximadamente 20 g
de la muestra que pasen por el tamiz No.40, se amasa con agua destilada hasta
que se pueda formar una esfera, tomando 6 g del material de la esfera. Si se
requiere límite líquido y limite plástico se toman 15 g del material de la esfera.
A continuación se porcina una sección de 1,5 a 2 g de la masa tomada y se forma
una masa elipsoidal. Luego se procede a formar rollos de masa del suelo de 3 mm
de diámetro empleando el procedimiento manual, en el que se utilizan los dedos y
el plato de vidrio esmerilado.
Cuando el diámetro del rollo llegue a 6 mm se divide en 6 u 8 trozos. Se juntan los
trozos y se aprietan entre los pulgares y dedos de ambas manos formando una
masa uniforme de forma elipsoidal y se enrolla de nuevo, se repite este
procedimiento hasta que el rollo se desmorone y no se pueda volver a formar.
Posteriormente se unen las porciones de suelo desmoronado y se colocan en un
recipiente previamente pesado el cual se tapa inmediatamente y se repite el ensayo
hasta que toda la muestra quede ensayada, se determina así el contenido de
humedad del suelo en los recipientes de acuerdo con la norma I.N.V.E-122.
1.7.3.8 Procedimiento método para determinar partículas planas, alargadas o
planadas y alargadas en agregados gruesos I.N.V.E-240-07. Se tamiza la
muestra de agregado grueso, usando el material retenido en el tamiz de 3/8” o No.4,
luego se toma un 10% de la muestra original hasta obtener unas 100 partículas por
cada fracción requerida. Se procede a realizar el ensayo de partículas planas y
partículas alargadas, se prueban una a una las partículas de cada fracción y se van
almacenando en alguno de estos tres grupos: planas, alargadas, ni planas, ni
alargadas. Para la separación de estas se usa un calibrador proporcional (Figuras
30
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
8 y 9), luego de que las partículas han sido clasificadas se determina la proporción
de cada grupo en la muestra por conteo o por masa.
Se procede al ensayo de partículas planas y alargadas, se prueban una a una las
partículas de cada fracción y se clasifican en uno o dos grupos, planas y alargadas
y no calificadas como planas y alargadas, después de clasificadas las partículas se
determina la proporción de cada grupo en la muestra ya sea por conteo de partículas
o por masa.
Figura 8. Calibrador de Alargamiento.
Fuente: Autores
Figura 9. Calibrador de Proporcionalidad.
Fuente: Autores
1.7.4 Etapa de interpretación y análisis de resultados. Posterior a la elaboración
de los ensayos, es necesario realizar los cálculos para interpretar y comparar las
muestras ensayadas estableciendo con estos las conclusiones.
1.7.5 Elaboración documento final. En esta fase con el desarrollo de las fases
anteriores se realizó el documento final en el que se encuentran los resultados y
conclusiones de la investigación.
31
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
2. CANTERA VISTA HERMOSA (MOSQUERA)
2.1 GENERALIDADES
La cantera Vista Hermosa (Mosquera) la cual provee la materia prima para
producción de triturados y productos pétreos que se comercializan, está ubicada
en Km 3.8 Zona Industrial Balsillas Mosquera (véase la Figura. 10)
Figura 10. Ubicación Cantera Vista Hermosa (Mosquera)
Fuente: Google maps
2.2 GEOLOGIA
El municipio de Mosquera está compuesto por una zona montañosa con un relieve
formado por cerros en el Grupo Guadalupe y una zona marginal- lacustre. Los
únicos cortes naturales que se divisan en la zona, se encuentran en las áreas
marginales, en especial en la región sur y sur occidental; además las explotaciones
para materiales de construcción han excavado varios cortes que permiten obtener
información, pero no son lo suficientemente profundos como para alcanzar la base
del cuaternario.
2.2.1 Formaciones Geológicas Teniendo como base el estudio realizado de la
Geomorfología de la zona de Mosquera (Tesis de Grado. Instituto Nacional de
Investigaciones Geológico- Mineras.1984) las siguientes son las formaciones
identificadas dentro del municipio.

Formaciones Pre- Pliocenos.
32
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil





Formación Arenisca Dura.
Formación Plaeners.
Formación Arenisca de labor.
Formación Areniscas Tierna.
Formación Tilatá.
2.3 GEOMORFOLOGIA
Según el Plan Municipal de Gestión del Riesgo de Desastres, en la parte montañosa
Mosquera presenta la siguiente zonificación morfo- estructural:







Montes de Soacha.
Paisaje elevado.
Zona montañosa principal.
Vertientes orientales.
Cárcava principal.
Colinas aisladas de Madrid.
Terrazas de bojaca.
2.4 ANALISIS PETROGRAFICO.
Este análisis se desarrolló en las instalaciones de la Universidad Católica de
Colombia, determinando.
2.4.1 Agregado fino:



Granos de Cuarzo.
Feldespato potásico.
Fragmentos de roca ígnea.
2.4.2 Agregado grueso:




Cuarzo arenita.
Material poroso.
Súper permeable.
Sin presencia de carbonatos.
33
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
3. MINA CEMEX (APULO)
3.1 GENERALIDADES
La Mina Cemex (Apulo) la entrada está ubicada a 1km antes de la entrada al
municipio de Apulo esta proporciona material fino y grueso fara la elaboración de
concreto de esta empresa (véase la Figura. 11)
Figura 11. Ubicación Mina Cemex (Apulo)
Fuente: Mapa de Google maps
3.2 GEOLOGIA
Según el Plan de desarrollo Municipio de Apulo. Geológicamente el municipio está
situado en la interface de los Valles Medio y Superior del Río Magdalena y
litológicamente está constituido por rocas sedimentarias marinas y continentales,
con edades comprendidas entre el Cretáceo superior y el Cuaternario.
La secuencia sedimentaria se encuentra plegada y fracturada, según un estilo
estructural compresivo afectado posteriormente por fallamientos transversales,
asociados a los diferentes eventos orogénicos que han ocurrido a través de la
historia geológica de la región.
El modelo tectónico es el producto de deformaciones compresivas ocurridas en el
Cenozoico, especialmente a finales del Mioceno, durante la fase final de la orogenia
Andina
34
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
3.3 GEOMORFOLOGIA
Según el Plan de desarrollo Municipio de Apulo. Las formas geomorfológicas que
presentan en el Municipio incluyen desde paisajes de montaña con relieve quebrado
o escarpado, valles aluviales de topografía plana, hasta formas de colina a relieve
ondulado, predominan las formas de colinas, especialmente las laderas con
influencia coluvial y otras formas de montaña y aluviales.
Los suelos de formas aluviales son suelos que han evolucionado a partir de
depósitos aluviales de texturas variadas, por lo general jóvenes, superficiales y de
fertilidad media, que en ocasiones presentan problemas de drenaje.
Las formas de colinas se presentan relieves inclinados, ondulados y fuertemente
ondulados, originados por procesos erosivos, por lo cual se consideran relieves
residuales, con erosión ligera a moderada y son superficiales, limitados por
contactos líticos o tienen piedra en superficie y dentro del perfil.
En los suelos de montaña se originaron por el levantamiento de la cordillera y son
evaluaciones del terreno continuas de gran expansión presentan diferencias de
altura, con respecto al valle, de más de 300m
3.4 ANALISIS PETROGRAFICO MINA CEMEX (Apulo)
Este análisis se desarrolló en las instalaciones de la Universidad Católica de
Colombia, determinando:
3.4.1 Agregado fino:







Granos de cuarzo
Fragmentos de lutita fuertemente sedimentada
Color oscuro
Arcilla
Chert
Cuarzo arenita
Patologías que pueden presentar alcalisílice
3.4.2 Agregado grueso:



Lito arenitas
Grano fino 0,016mm
No tiene carbonatos
35
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
4. CARACTERIZACIÓN FISICA DE AGREGADOS
(RESULTADOS ENSAYOS I.N.V.E)
4.1 Análisis granulométrico de suelos por tamizado I.N.V.E-123-07.
En el desarrollo de este numeral se dan a conocer los resultados de los ensayos de
granulometría de la Cantera Vista hermosa (Tabla No.6) y Mina Cemex (Tabla No.7)
según la norma I.N.V.E-123 de agregado grueso para uso en concreto, tabulado y
graficado, (ver Figura 12 y 13).
Tabla No.6 Análisis Granulométrico Cantera Vista Hermosa (Mosquera)
Peso material sucio y seco (g)
2668
Peso material retenido seco (g)
2664,6
TAMIZ
Peso recipiente (g)
0,0
Peso material pasa No. 200 (g)
3,4
%=
0,13
% PASA
PESO
% RETENIDO
% RETENIDO
RETENIDO (g)
(corregido)
ACUMULADO
3
0,0
0,0
0,0
100
2 1/2
0,0
0,0
0,0
100
2
0,0
0,0
0,0
100
1 1/2
0,0
0,0
0,0
100
1
0,0
0,0
0,0
100
3/4
0,0
0,0
0,0
100
1/2
993,5
37,3
37,3
63
3/8
946,9
35,5
72,8
27
1/4
478,6
17,9
90,7
9
No 4
235,3
8,8
99,5
0
No 8
4,5
0,2
99,7
0
No 10
0,0
0,0
99,7
0
No 16
0,0
0,0
99,7
0
No 30
0,0
0,0
99,7
0
No 40
0,0
0,0
99,7
0
No 50
0,0
0,0
99,7
0
No 60
2,0
0,1
99,8
0
No 80
0,0
0,0
99,8
0
No 100
0,0
0,0
99,8
0
No 200
2,0
0,1
99,8
0
FONDO
1,0
0,2
100,0
0
2663,8
Módulo de finura
6,71
Suma pesos retenidos (g)
Fuente: Autores
36
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
Figura 12. Curva Granulometría Cantera Vista Hermosa (Mosquera)
60
80
100
0,180
0,150
200
0,075
50
0,250
curva granulometrica
40
0,300
30
0,425
tamiz m.m
1,190
16
2,000
4,750
6,300
9,530
12,500
19,000
25,000
38,100
50,000
10
8
0,600
4
1./4
1./2
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
63,000
% que pasa
3./8
3,/4
1
2,375
1 1/2
3 2 1/2
2
Fuente: Autores.
Tabla No.7 Análisis Granulométrico Mina Cemex (Apulo)
Peso material sucio y seco
(g)
Peso material retenido seco
(g)
2888
Peso recipiente (g)
0,0
2865,7
Peso material pasa No. 200 (g)
22,3
%=
0,77
TAMIZ
PESO
RETENIDO (g)
% RETENIDO
(corregido)
% RETENIDO
ACUMULADO
% PASA
3
0,0
0,0
0,0
100
2 1/2
0,0
0,0
0,0
100
2
0,0
0,0
0,0
100
1 1/2
0,0
0,0
0,0
100
1
64,3
2,2
2,2
98
3/4
1412,5
48,9
51,1
49
1/2
1163,4
40,3
91,4
9
3/8
151,9
5,3
96,7
3
1/4
28,4
1,0
97,7
2
No 4
41,2
1,4
99,1
1
No 8
0,0
0,0
99,1
1
No 10
0,0
0,0
99,1
1
No 16
0,0
0,0
99,1
1
No 30
0,0
0,0
99,1
1
No 40
0,0
0,0
99,1
1
No 50
0,0
0,0
99,1
1
No 60
0,0
0,0
99,1
1
No 80
0,0
0,0
99,1
1
No 100
0,0
0,0
99,1
1
37
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
% RETENIDO
ACUMULADO
% PASA
0,1
99,2
1
0,8
Módulo de finura
100,0
7,42
0
TAMIZ
PESO
RETENIDO (g)
% RETENIDO
(corregido)
No 200
3,0
FONDO
1,0
2865,6
Suma pesos retenidos (g)
Fuente: Autores
Figura 13. Curva Granulometría Mina Cemex (Apulo)
50
60
80
100
200
0,250
0,180
0,150
0,075
curva granulometrica
40
0,300
tamiz m.m
30
0,425
16
1,190
4,750
6,300
9,530
12,500
19,000
25,000
38,100
50,000
10
8
0,600
4
1./4
1./2
2,000
3./8
3,/4
1
2,375
1 1/2
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
63,000
% que pasa
3 2 1/2
2
Fuente: Autores
Como se observa en las figuras 12 y 13 las curvas granulométricas se encuentran
en los límites de la norma, cumpliendo en los tamices ¾” (19mm) y No. 4 (2.36mm)
al no presentar exceso de finos ni gruesos permite una uniformidad en cada
material, es decir, poseen una adecuada granulometría
4.2 Cantidad de material fino que pasa por el tamiz de 0.075mm (No.200) en
los agregados I.N.V.E-214-07.
A continuación se muestran los resultados del ensayo de las dos canteras los cuales
determinan que el material fino de la Cantera Vista Hermosa pasa con 9,65% el
tamiz #200 a diferencia de la Mina Cemex que reporta 3,36% de porcentaje de
material que pasa. Se encuentra una diferencia de 6,29%. Ver Tabla No.8 y 9
Tabla No. 8 Vista Hermosa-Tamiz 200
Cantidad de material que pasa el tamiz # 200
B= masa de la muestra seca
518,67g
C= masa de la muestra lavada
468,58g
A = porcentaje de material que pasa
A = (B-C/B)*100
A = 9,65%
Fuente: Autores
Tabla No. 9 Mina Cemex – Tamiz 200
38
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
Cantidad de material que pasa el tamiz # 200
B= masa de la muestra seca 646,3g
=
C= masa de la muestra
624,54g
lavada=
A = porcentaje de material que pasa
A = (B-C/B)*100
A = 3,36%
Fuente: Autores
4.3 Determinación de la resistencia del agregado grueso al desgaste por
abrasión utilizando el aparato micro-deval I.N.V.E-238-07.
En la tabla No. 10 y 11 se tabulan los resultados del ensayo en el aparato microdeval para agregado Grueso. Se encuentra mayor porcentaje de pérdida de masa
en el agregado proveniente d la Cantera Vista Hermosa.
Tabla No.10 Micro deval Vista Hermosa
Desgaste por Abrasión
Masa inicial (g)
1500
Masa Final (g)
980
Perdida (%)
34,67
Fuente: Autores.
Tabla No.11 Micro deval Mina Cemex
Desgaste por Abrasión
Masa inicial (g)
Masa Final (g)
Perdida (%)
Fuente: Autores.
1500
1175
21,67
4.4 Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V.E-133-07.
En este ensayo se determinó que el material fino con mayor presencia de arcilla es
Vista Hermosa, lo que hace que este agregado no sea eficiente para el concreto. El
comportamiento de la mina Cemex presenta un equivalente de arena del 95% lo
que hace este material de mejor calidad para la elaboración de concreto. Ver Tabla
12 Y 13.
39
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
Tabla No.12 Equivalente de arena Vista Hermosa
Equivalente de arena
L arcilla (mm)
L arena (mm)
EA (%)
7
4,4
63,00
Fuente: Autores.
Tabla No.13 Equivalente de arena Mina Cemex
Equivalente de arena
L arcilla (mm)
L arena (mm)
EA (%)
4,2
4
95,00
Fuente: Autores.
4.5 Gravedad específica y absorción de agregados finos I.N.V.E-222-07.
Por ser caracterización física el ensayo de gravedad específica de la I.N.V.E 222 no
aplica para los ensayos a realizar. Por el contrario la absorción determina la
porosidad del material, en este ensayo encontramos mayor porcentaje de absorción
en la Cantera Vista Hermosa lo que hace que esta muestra presente menor
resistencia mecánica. Tabla No.14 y 15.
Tabla No.14 % Absorción Vista Hermosa
% de Absorción
S(g)
A(g)
500
493,43
B(% de absorción)
1,33
Fuente: Autores.
Tabla No.15 % Absorción Mina Cemex
% de Absorción
S(g)
A(g)
B(% de absorción)
500
496,3
0,75
Fuente: Autores.
40
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
4.6 Limite plástico e índice de plasticidad de suelos I.N.V.E- 126-07.
Para las muestras ensayadas el límite líquido y limite plástico, no se pudo
determinar. Ya que no se lograron formar los rollos de la muestra para el desarrollo
del ensayo. Lo que nos lleva a informar que las muestras de las canteras no son
liquidas ni plásticas. Tabla No.16
Tabla No.16 Índice de plasticidad
Índice de plasticidad
Vista Hermosa
Mina Cemex
No Liquido
No Liquido
No Plástico
No Plástico
Fuente: Autores.
4.7 Método para determinar partículas planas, alargadas o planadas y
alargadas en agregados gruesos I.N.V.E-240-07.
En este ensayo observamos el valor final de caras alargadas y planas, donde la
muestra de Vista Hermosa presenta un mayor índice de alargamiento y
aplanamiento global, en comparación con la mina Cemex que con su valor menor,
representa una mayor resistencia. Tabla No. 17 y 18
Tabla No.17 Alargamiento y aplanamiento Vista Hermosa
Alargamiento y aplanamiento global
Índice de aplanamiento = 58,26%
Índice de alargamiento = 8,47%
Fuente: Autores
Tabla No.18 Alargamiento y aplanamiento Mina Cemex
Alargamiento y aplanamiento global
Índice de aplanamiento = 47,89%
Índice de alargamiento = 9,23%
Fuente: Autores
41
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
5. CONCLUSIONES
El análisis petrográfico, permitió clasificar y determinar la composición mineralógica
de las muestras. Para el agregado grueso de Vista Hermosa se determina que por
ser un material súper permeable no es adecuado para la elaboración de concreto.
La presencia de cuarzo en ambas muestras permite deducir que posiblemente
puedan reaccionar con los álcali-sílice y este es un parámetro crítico que afecta la
durabilidad del concreto, ya que este repercute en el debilitamiento estructural y
acorta la vida útil de las estructuras de concreto.
Las propiedades físicas que presentan las muestras analizadas de la cantera Vista
Hermosa (Mosquera). Revelan que el agregado grueso presenta una gradación que
permite una manejabilidad adecuada, al tener un alto porcentaje que pasa el tamiz
200, presenta contaminación lo que aísla la partícula de cemento. Se presenta un
desgaste en la maquina micro-deval mayor al 30% lo cual muestra que no tiene una
buena resistencia a la abrasión y durabilidad de las gravas en presencia de agua.
El equivalente de arena indica que en este agregado hay presencia en un 37% de
arcillas, lo cual es perjudicial ya que estas son expansivas. El material presenta una
porosidad mínima lo que beneficia su resistencia mecánica.
La caracterización física de la Mina Cemex (Apulo). La granulometría al no
presentar exceso de finos ni gruesos permite una uniformidad en cada material, Con
un bajo porcentaje de muestra que pasa tamiz 200, este agregado se comporta de
manera favorable permitiendo adherencia. Con el porcentaje de pérdida de masa
del 20% puede interferir en su resistencia. Se presencia 5% de arcilla en la muestra,
a pesar de ser un valor mínimo puede afectar el material por ser expansivas. Al
tener una porosidad no considerable en la muestra, se beneficia la resistencia del
agregado.
Al realizar la comparación de los resultados de los ensayos realizados a las
muestras de las dos canteras, se observa una diferencia en sus propiedades físicas,
las cuales son fundamentales para determinar la calidad del agregado. Con mejores
resultados en los ensayos de laboratorio la Mina Cemex (Apulo) respecto a la
Cantera Vista Hermosa (Mosquera), se considera apta como agregado de concreto,
aunque es necesario aclarar que no es el agregado ideal para el desarrollo de este.
Un factor determinante para la variación de las propiedades físicas de las muestras
es su petrografía de origen, porque esta afecta directamente su composición.
42
Trabajo de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil
BIBLIOGRAFÍA
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257 p.
ASTM C295 “Guía estándar para examen petrográfico de agregados para concreto”
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CHAN YAM, José Luis, SOLÍS CARCAÑO, Rómel, MORENO, Éric Iván. Influencia
de los agregados pétreos en las características del concreto. En: Revista Ingeniería
Vol. 7, No. 2 (2003) p. 39-46
CONSEJO MUNICIPAL PARA LA GESTIÓN DEL RIESGO DE DESASTRES. Plan
Municipal de Gestión del Riesgo de Desastres Mosquera Cundinamarca. Mosquera
(Cundinamarca) : CMGRD. 2013. 71 p.
DUQUE ESCOBAR, Gonzalo. Manual de geología para ingenieros. Manizales :
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GIRALDO BOLÍVAR, Orlando. Manual de agregados para el hormigón. 2 ed.
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(No.200) en los agregados.
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2000. 22 p. (NTC 174)
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SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego, Tecnología del Concreto y del mortero 4 Ed.
Bogotá : Bhandar Editores. 2006, 341.p
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