ESTUDIO TECNOLÓGICO DE LAS CANTERAS EXISTENTES EN CAJAMARCA

INDICE GENERAL

I. INTRODUCCION

La extracción de materiales pétreos para la construcción es importante en cualquier lugar del mundo, ya que de esta actividad depende el buen desarrollo de las obras de infraestructura que impulsan el crecimiento de un país.

Cave mencionar que cantera se define como el lugar geográfico de donde se extraen o explotan agregados pétreos para la industria de la construcción o para toda obra civil, utilizando diferentes procesos de extracción dependiendo del tipo y origen de los materiales, donde se puede presentar desde extracción con dragas en lechos de ríos hasta utilizar explosivos en laderas de montañas y cámaras de explotación. Además hay que tener en cuenta que en una cantera se está desarrollando un proceso temporal de remodelación del terreno, donde finalmente se prestará un servicio diferente al del aporte de materiales.

Si bien es cierto nosotros como futuros ingenieros civiles debemos conocer todos estos criterios de reconocimientos de materiales de construcción que solo los podremos obtener de una cantera, y que sirva de beneficio para toda una comunidad reduciendo costos y elevando la calidad de vida.

II. RESUMEN

En la actualidad se cuenta con algunos estudios de los materiales de algunas canteras que existen en Cajamarca, se hace uso de los agregados sin tener en cuenta muchas veces sus propiedades físicas y mecánicas, las mismas que determinan el comportamiento bueno o malo de los agregados en las diferentes obras de construcción civil.

Algunas características de las canteras:

De las CANTERAS se extrae material base para la construcción como arena, grava y arcilla.

Origen de las canteras.

De Río: transporte de material De Cerro: roca maciza

Análisis Respectivo para su uso (evaluación):

Tamaños de granos. Óptimo; todos los tamaños (llamada cantera óptima) Volumen considerable Cantera; más próxima a la obra. Mercado; costo, economía.

III. OBJETIVOS

OBJETIVO PRINCIPAL

Estudio geotécnico de canteras de materiales de construcción OBJETIVOS SECUNDARIOS

Estudiar el origen y naturaleza de las canteras para obtener materiales de buena calidad de acuerdo a los requerimientos de la obra. Distinguir y conocer los distintos tipos de materiales que se obtienen en las canteras de origen aluvial. Saber evaluar la cantera para hallar su potencia y volumen. Reconocer cuales son las características necesarias de un agregado de cantera.

IV. MATERIALES

Los materiales usados son:

01 cámara fotográfica 1 libreta de campo

01 carta geográfica

V. Marco teórico

Cantera:

Yacimiento o depósito de material de origen rocoso y mineral, el cual desde el punto de vista de los materiales se dividen en:

- Yacimientos Transportado: Los cuales provienen de: Depósitos Aluviales, Glaciares, Coluviales, Aluvio – Coluviales.

- Yacimientos de Roca Maciza: O también se les denomina de Cerro. Los mismos que para ser aprovechados tienen que ser tratados por métodos de trituración.

Los cantos rodados, desgastados por las aguas, se van acumulando al pie de los acantilados. Las playas de arena se acumulan en bahías tranquilas. En el fondo del mar, las partículas más finas se depositan en anchas franjas de sedimentos, extendiéndose los más tenues de ellos por la plataforma continental, e incluso sobrepasando su borde hacia el fondo oceánico más profundo. Todos estos depósitos son ejemplo de rocas sedimentarias en vías de formación.

Principales factores que se deben tener en cuenta para que un deposito sea considerado como cantera:

A. Cantidad de material: Este factor depende fundamentalmente del volumen bruto del yacimiento a explotar, más no de su distancia que ocupe, si la cantera de materiales es de volumen considerable y con características físicas y mecánicas regularmente buenas de sus materiales este depósito será considerada como cantera de explotación inmediata, para obras de construcción civil principalmente.

B. Calidad del material: Dependen directamente de sus características físicas y mecánicas del material de los yacimientos, es decir, dependen primordialmente de las bondades y comportamientos que ofrezcan estos materiales ante un esfuerzo requerido para cualquier obra ya sean éstas obras de arte o de estructuras.

C. Variedad de Tamaño de los Agregados: Este factor está referido a la heterogeneidad del yacimiento, en cuanto a los diferentes tamaños de materiales que presente el depósito, es decir, que la fracturación de sus materiales sea de regularmente buena para arriba.

D. Distancia de la Cantera a la Obra: Es necesario considerar la distancia de la cantera a la obra, porque el material a ser explotado estará en relación directa con el factor tiempo y costos de transporte, ya que si una cantera queda muy distante de la obra el precio de estos materiales serán muy costosos por el incremento del transporte y mano de obra.

E. Acceso a la Cantera: Las canteras deberán tener libre acceso al lugar de explotación, con vías de comunicación interconectadas entre sí, ya que si su acceso es difícil para extraer los materiales, éstos serán condicionados a incrementar su costo, por lo difícil que será llegar a ellos o de caso contrario ser despreciados por inaccesibilidad al lugar de extracción.

F. Posibilidades de Mercadeo: Las operaciones a gran escala de la explotación de canteras, no depende necesariamente del trabajo en mayor magnitud o el de usar equipos de perforaciones sofisticados (lo que significa economía en la operación), sino de la posibilidad de que esta explotación requiera de una buena demanda respecto a los proyectos ingenieriles de la industria de la construcción.

G. Diferentes posibilidades de uso del material: Esto indica que el material en lo posible puede tener un conjunto de utilidades en las diferentes actividades de la construcción.

H. Minimizar costos de explotación: los costos de explotación están en relación al tipo de tecnología que se usa.

EXPLOTACIÓN DE CANTERAS

Explotación De Una Cantera De Río

Cuando se están excavando los materiales, es de gran importancia la estabilidad de las orillas por la escorrentía de los torrentes de agua. Para disminuir tales peligros como también para aumentar la estabilidad pueden hacerse en los bancales unas liseras a intervalos críticos, estas son aproximadamente un banco horizontal cortado en la cara del talud para:

Reunir el material que cae desde arriba

Regular la superficie del drenaje

Hacer más tendida la pendiente de un banco para asegurar una

mejor estabilidad.

Explotación De Una Cantera De Cerro

Antes de la explotación de estos materiales se realiza el desbroce que viene a ser la extracción de la capa superficial o la cubierta de la cantera; después de explotar de arriba hacia abajo, penetrando en la ladera en

forma escalonada de unos 5 a 10 m. De altura y anchura, suficientemente para poder realizar los trabajos de extracción y transporte. Estas plataformas deben tener accesibilidad por 1os lados, para poder sacar el material debiéndoles dar una pequeña pendiente al talud, con el objetivo de que no ocurra estancamiento de agua de lluvia (Tiempos de lluvia). Este método ofrece mayor seguridad a los trabajadores

PRINCIPALES CANTERAS DE CAJAMARCA

1. CANTERA EL GAVILÁN

A. UBICACION:

Se encuentra a 3250 m.s.n.m., al sur este de la ciudad de Cajamarca en las faldas del cerro Ventanilla cerca del Abra El Gavilán al costado derecho de la carretera Cajamarca - Pasamano. Tiene una extensión aproximada de 37 hectáreas.

B. ACCESIBILIDAD:

Su accesibilidad es buena con Cajamarca y alrededores para el transporte de los agregados. Conectándose a la ciudad por medio de la carretera interprovincial asfaltada a la costa. L a distancia promedio es de 18 km. con respecto a la ciudad de Cajamarca.

C. IDENTIFICACION GEOLOGICA:

La unidad litológica predominante es casi homogénea consiste en una alternancia de areniscas cuarzos en la parte inferior y cuartillas blancas en bancos gruesos en la parte superior de la roca.

La roca se encuentra muy fracturada además hay presencia de oxidaciones de fierro que le da un color característico.

El material representativo de la cantera es una roca perteneciente a la formación Chimú ubicado en el piso inferior del cretáceo.

Las muestras correspondientes al primer estrato están construidas por arenas y gravas aluviales con material orgánico que le da un color gris oscuro, las muestras de los estratos más profundos son areniscas cuarzos bastante profundas de color blanquecino amarillento o rojizo.

D. TEXTURA:

Sus granos o partículas de roca, son de grano fino o grueso constituidos por gravas arenas de forma angular y redondeada.

F. MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN:

El método de explotación de la cantera es a cielo abierto, siendo la forma actual de explotación no adecuada y peligrosa, pudiendo ocurrir accidentes de consideración,

además se realiza con personal no calificado y sin ningún método racional, empleando para la extracción palas, picos y barretas.

Para explotar adecuadamente el material de la cantera: El Gavilán" primeramente se realizaría un desbroce (viene a ser la extracción de la capa superficial o cubierta de la cantera, la cual se halla alterada por los agentes atmosféricos, no siendo tan compacta como los profundos, esta capa puede ser de diferente naturaleza que la roca a extraer.)Luego la extracción se hace en ladera a cielo abierto con métodos manuales por ser una roca bastante fracturada y disgregable, también se emplea explosivos a pequeña escala o en caso contrario con excavadoras.

G. PROPIEDADES FISICAS DE LOS MATERIALES:

PROPIEDADES AGREGADOFINO

AGREGADO GRUESO

Tamaño max. (pulg) - 1Modulo de finura 2.77 -Peso especifico de masa (gr/cm3) 2.58 2.51Peso especifico aparente (gr/cm3) 2.77 2.58Absorción (%) 2.61 1.052Cont. De humedad (%) 8.28 1.86Peso unitario suelto (kg/cm3) 1583.31 1417.20Peso unitario compacto (kg/cm3) 1783.99 1530.44Salinidad 19 12.10Materiales finos (%) 11.10 1.10Abrasión (%) - 66.00

2. CANTERA EL GUITARRERO

A. UBICACION:

Esta ubicada al sur este, a 5Km de la Ciudad de Cajamarca, al costado de la carretera Cajamarca - Pasamano. Su altitud es de 2850m.s.n.m.

B. ACCESIBILIDAD:

Por encontrarse al lado derecho de la carretera Cajamarca Pacasmayo tiene una buena accesibilidad, al igual que la cantera El Gavilan. La distancia promedio es de 5Km. con respecto a la ciudad de Cajamarca.

C. IDENTIFICACION GEOLOGICA:

El material representativo de esta cantera pertenece a la formación Chimú compuesta por areniscas cuartillas blancas de grano medio a grueso. Las muestras de los estratos superiores son areniscas cuarzadas bastante fracturadas debido a la presencia de ¡as oxidaciones.

En esta cantera también encontramos un depósito coluvial que ha sido transportado por diferentes agentes naturales.

D. TEXTURA:

Las rocas de la cantera El Guitarrero son de grano fino y grueso constituido por gravas, gradillas y arenas en forma angular.

E. ESTRUCTURA:

El suelo tiene una estructura granular simple encontrándose estratos muy densos, cuya orientación es de N 850y buzamiento de 300 NE.

F. MÉTODO DE EXPLOTACIÓN:

En la explotación de la cantera El Guitarrero se extraen dos tipos de materiales para diferentes usos en el campo de la construcción.

La explotación de estos materiales se realiza a cielo abierto. El material es arrojado de las partes altas para ser acumulado en la parte inferior, luego se tamiza para ser trasladado a zonas de carguío, aprovechando el desnivel existente a media ladera.

El material que se usa como afirmado es extraído mediante el uso de equipo mecánico valiéndose para esto del empleo de rampas, siendo la orientación de estas no muy adecuada.

El método de explotación adecuado seria parecido al de la cantera el Gavilán pues esta cantera presenta los mismos inconvenientes que dicha cantera.

G. PROPIEDADES FISICAS DE LOS AGREGADOS:

PROPIEDADES AGREGADOFINO

AGREGADO GRUESO

Tamaño max. (pulg) - 11/2Modulo de finura (gr/cm3) 2.87 -Peso especifico de masa (gr/cm3)

2.59 2.61

Absorción (%) 1.30 0.85Contenido de humedad (%) 5.60 0.20Peso unitario suelto (%) 1671 1391.40Peso unitario compacto (%) - 1485.70Materia orgánica (%) - 0.66Elementos muy finos 11.52 -Salinidad 340 2.50Abrasión (%) - 55.00

3. CANTERA “LA COLLPA”

A. UBICACION:

Se encuentra a una altitud de 2800 m.s.n.m.; se encuentra localizada al sur este de la ciudad de Cajamarca a un costado derecho de la carretera Cajamarca - Jesús, a 11 Km. de Cajamarca.

B. IDENTIFICACION GEOLOGICA:

El material representativo de la cantera es una roca sedimentaria compuesta por areniscas, cuarcitas blancas de grano medio a grueso, representadas por el cretacis inferrosos perteneciendo al grupo Gollarisquizga de la formación Chimú

En la parte inferior de la cantera encontramos areniscas cuarzos y con la parte superior cuartillas blancas, la roca se encuentra muy fracturada.

C. TEXTURA:

Las rocas de la collpa son de grano lino, presentan gravas, gradillas y arenas en forma angular.

D. ESTRUCTURA:

El suelo tiene una estructura granular simple encontrándose estratos muy densos cuya orientación de los estratos es de S 125° O y un buzamiento de 20º50’.

E. MÉTODO DE EXPLOTACIÓN:

En la explotación de la Cantera La Colla se extraen dos tipos de materiales para diferentes usos en el campo de la construcción.

La explotación de estos materiales se realiza a cielo abierto siendo la forma de explotación no adecuada y peligrosa pudiendo ocurrir accidentes de consideración. En la zona de la cantera de la que se extraen materiales para uso de mezclas de concreto, la explotación se realiza con personal no calificado y sin ningún método racional, empleando para la extracción palas, picos y barretas.

El material es arrojado de las partes altas, para ser acumulado en la parte inferior, luego se tamiza para después ser trasladado a zonas de carguío, aprovechando el desnivel existente a media ladera. El material granular mayor de pulgada y media es desechado.

F. PROPIEDADES FISICAS DE LOS AGREGADOS - COLLPA

PROPIEDADES AGREGADOFINO

AGREGADO GRUESO

Tamaño Max (pulg) - 11/2Módulo de finura 7.20 2.88Peso específico (gr/cm3) 2.60 2.58Abs (%) 1.03 1.27Contenido de humedad (%) 2.18 1.57Peso unitario suelto (kg/cm3) 1389 1543Peso unitario compacto (kg/cm3) 1483 -

Materia orgánica (%) 0.07 0.08Salinidad 0.15 0.18Abrasión - 31.00

4. CANTERA LA HUALANGA

A. UBICACION:

Se encuentra ubicada a 2800 m.s.n.m. al noreste de la ciudad de Cajamarca en el Km. 2 a la margen izquierda de la carretera Cajamarca Bambamarca.

B. IDENTIFICACION GEOLOGICA:

Los afloramientos de esta cantera pertenecen al piso inferior del cretáceo de la formación Chimú.

En la zona intermedia existen suelos cuaternarios en formación y que hoy constituyen una zona dedicada a la agricultura (suelos arcillos orgánicos).

C. TEXTURA:

Las rocas de esta canten presentan una textura afanítica.

D. PROPIEDADES FISCAS DE LOS AGREGADOS:

PROPIEDADES AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO

Tamaño max. (pulg) - 11/2Modulo de finura 2.99 -Peso especifico de masa (gr/cm3) 2.55 2.53

Pesos especifico de sólidos (gr/cm3)

2.60 2.56

Absorción (%) 1.83 1.10Cont. De humedad (%) 2.35 0.60Peso unitario suelto (kg/cm3) 1602.73 1438.96Peso unitario compacto (kg/cm3) 1887.05 1488.30Abrasión (%) - 37.22

5. CANTERA AGOCUCHO

A. UBICACION:

Esta al sur este y a 9 Km. de Cajamarca tiene dos zonas ( A y B), su altitud es de 2700 m.s.n.m. y esta situada cerca a la hacienda la Colla.

La accesibilidad y comunicación con la ciudad de Cajamarca y distritos aledaños es buena, facilitando así el transporte de los agregados.

B. FORMACIONES GEOLOGICAS:

Formadas por unidades litológicas sedimentarias, representados por un abanico aluvial, estas unidades sobreyacen a grupos geológicos como el de Gollarisquisca (Cretáceo Secundario). Este grupo presenta fallamientos y pliegues, litológicamente está constituido por areniscas cuarzos de grano fino a grueso, con colores blancos a grises e intercalaciones de lutitas, pizarras y arenas, algunas generalmente oscuras. Contiene calizas, arcillas negras y limonitas marrón rojizo a parduscas.

Por la meteorización de la roca la cantera en estudio en sus dos zonas esta formada por depósitos fluvioglaciares y lacustres formando grandes llanuras de acumulación las cuales presentan diversos colores según el tiempo de su sedimentación.

C. CARACTERISTICAS LITOLOGICAS:

Las zonas A y B de Agocucho , constituyen un depósito de material, aluvio -coluvial, el cual contiene limos con oxidaciones de fierro.

D. ESTRUCTURA

El suelo de la cantera en estudio, no tiene cohesión por eso tiene una estructura granular simple, la cual puede suelta o densa, no presenta estratos definidos.

E. TEXTURA.

Este material está constituido por gravas gravitas y arenas, son de grano

grueso en su mayoría semiangular y de textura afanítica.

F. PROPIEDADES FISCAS DE LOS AGREGADOS:

CANTERA AGOCUCHO

PROPIEDADES AGREGADO FINO AGRAGADO GRUESO

Tamaño max. (pulg) - 2Tamaño nominal máximo (pulg) - 11/2Modulo de finura 2.59 -Peso especifico de masa (gr/cm3) 2.55 2.93Absorción (%) - 0.63Cont. De humedad (%) 1.90 0.90Peso unitario suelto (kg/cm3) 1540.25 1563.08Peso unitario compacto (kg7cm3) - 1658.30Contenido de polvo (%) 16.48 0.91Abrasión - 56.44

6. CANTERA LA VICTORIA:

Se encuentra ubicada al sur-este de la ciudad de Cajamarca a orillas del río Chonta, a unos 2800 msnm. Con respecto a su accesibilidad se realiza por la vía que une al distrito de Cajamarca con el distrito de Jesús.

La cantera “La Victoria” presenta un relieve ligeramente ondulado, las condiciones hidrológicas que presenta la zona son aproximadamente correspondientes al valle de Cajamarca con una precipitación media de 700mm al año, los mese de mayor precipitación fluvial van desde octubre hasta abril con una temperatura promedio de 18 ºC, la época de estiaje corresponde a los meses de mayo a septiembre donde las precipitaciones bajan significativamente así como la temperatura que llega a 13 ºC.

FEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA

Esta cantera está constituida por grandes acumulaciones de material fluvial, acumulado en ambas márgenes del río Chonta, formando terrazas discontinuas de aproximadamente 0.90m de potencia. El material se caracteriza por su litología consistente en cantos rodados de formas ovoides demostrando haber recorrido una gran distancia y haberse sujetado al fenómeno de flexión que generalmente favorece la forma redondeada de los fragmentos rocosos.

Geológicamente se halla constituida de calizas y areniscas entre otros. La arena esta constituida de las rocas ya enunciadas anteriormente y de una granulometría bastante homogénea con muy pocas impurezas y presenta forma de grano angular.

7. CANTERA LLUSHCAPAMPA

La Cantera denominada “Llushcapampa”, se encuentra ubicada en:

Ubicada a cuatro Km. al Nor Oeste de la ciudad de Cajamarca, aproximadamente a 25º Nor Oeste de la misma ciudad; de la cual se extrae agregados para la construcción.

8. CANTERA RÍO GRANDE (origen aluvial)

La Cantera denominada “Río Grande”, se encuentra ubicada en:

Distrito : CajamarcaProvincia : Cajamarca

De la cual se extrae agregados para la construcción.

9. CANTERA “RIO CAJAMARQUINO”

Esta cantera esta ubicada con rumbo S69ºE, con respecto a la ciudad de Cajamarca, en el fundo “La Victoria”, unos metros mas debajo de la unión del los ríos Chonta y Mashcón, para formar el río cajamarquino; se halla constituido de agregado fino (arena) y agregado grueso (grava) de río. Para extraer el material existe buena accesibilidad durante la época que no llueve.

Geología del lugar:

Esta cantera esta constituida de material aluvial de origen fluvial, cuyos depósitos se hallan en ambos márgenes del río Cajamarca. Estructuralmente estos depósitos presentan rodados que demuestran bastante erosión por transporte, las cuales se hallan formando terrazas fluviales discontinuas de aproximadamente 1m de potencia.

El agregado fino presenta grano homogéneo, redondeado.

10. CANTERA “RIO CHONTA”

Esta ubicada con un rumbo de S 86ºE, con respecto a la ciudad de Cajamarca, aproximadamente a 500 m. del distrito de Baños del Inca, en el río Chonta se halla constituido de agregado fino (arena) y agregado grueso (grava). Para realizar la extracción del material presenta buena accesibilidad durante la época en que no llueve.

Geología del lugar:

Esta cantera esta constituida por grandes acumulaciones de material fluvial, acumulado en ambas márgenes del río Chonta, formando terrazas discontinuas de aproximadamente 0.90m. de potencia. El material se caracteriza por su litología consistente en cantos rodados de formas ovoides demostrando haber recorrido una gran distancia y haberse sujetado al fenómeno de fricción que generalmente favorece la forma redondeada de los fragmentos rocosos.

Generalmente se halla constituida de calizas, traquitas, areniscas, tufos volcánicos, andesitas entre otros.

MAQUINARIA UTILIZADA PARA LA EXTRACCIÓN DEL MATERIAL:

o CARGADOR FRONTAL: Tiene un rendimiento de 100 m³/hora con un Cucharón de 3.10 m³. de capacidad.

o RETROEXACAVADORA: Tiene un rendimiento de 240 m³/hora con un Cucharón de 1.80 m³. de capacidad.

VI. CONCLUSIONES:

Con respecto al ensayo de abrasión, los agregados de río son mejores que los de cerro ya q presentan mayor resistencia al desgaste y su uso es recomendable para pavimentos.

En el diseño de mezclas, el agregado de río, ofrece un concreto de mejor resistencia.

La mayoría de canteras se encuentra en la periferie de la ciudad.

Conociendo el análisis granulométrico de las canteras mencionadas, podemos afirmar que algunas no se encuentran en el rango del huso granulométrico estipulado por las normas ASTM, para esto se recomienda caso sea necesario combinar agregados de distintas canteras.

ANEXOS

EXTRACCIÓN DEL MATERIAL

LAVADO Y SEPARACIÓN DEL MATERIAL - GRAVAS

OBTENCIÓN DE AGREGADO FINO POR SEDIMENTACIÓN

RIO CHONTA

EL GAVILAN

LA VICTORIA

HUALANGA

RIO GRANDE