COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD SUBDIRECCIÓN TÉCNICA GERENCIA DE ESTUDIOS DE INGENIERÍA CIVIL

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1 2006, Año de bicentenario del natalicio del Benemérito de las Américas Don Benito Juárez García COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD SUBDIRECCIÓN TÉCNICA GERENCIA DE ESTUDIOS DE INGENIERÍA CIVIL SUBGERENCIA DE GEOTECNIA Y MATERIALES DEPARTAMENTO DE MATERIALES Estudio de agregados y diseño de mezclas de CCR para la Presa El Zapotillo, Jalisco. Área de Responsabilidad: KG492 México D.F. 1 ANTECEDENTES Debido a la sobreexplotación y contaminación de los mantos acuíferos en el estado de Guanajuato, sobre todo en el acuífero de la ciudad de León, Guanajuato y la zona conurbada de Guadalajara, Jalisco, aunado a esta última el abatimiento que presenta la laguna de Chapala, se tiene contemplado realizar la construcción de una presa de almacenamiento para el aprovechamiento de las aguas del Río Verde en el Estado de Jalisco y como parte de los estudios requeridos para la realización de esta, la Comisión Nacional del Agua, a través de la Gerencia Regional Lerma Santiago Pacífico, en colaboración con la Comisión Estatal del Agua y Saneamiento de Jalisco y la Comisión Estatal de Aguas de Guanajuato, solicitaron a la Subgerencia de Geotecnia y Materiales (SGM) de la CFE realizar los Estudios de Bancos de agregados y el Diseño de mezclas de CCR para la construcción de la cortina. La ubicación de la presa El Zapotillo es en el cañón Sandovales en el sitio conocido como Las Escobas, Piedra Parada y actualmente como El Zapotillo, Municipio de Cañadas de Obregón en el Estado de Jalisco, en las coordenadas geográficas de latitud norte N21º08 20 y longitud oeste W102º48 31, sobre el Río Verde. El anteproyecto del sistema considera la construcción de una presa de concreto compactado con rodillo (CCR). La altura de la cortina será aproximadamente de 100 m. Las necesidades de volumen de CCR a utilizarse se estiman en m 3. En este informe se presentan los estudios realizados para ubicar y seleccionar los posibles bancos de agregados para CCR, se hace una descripción de los bancos de aluvión, roca y limo explorados, se describen sus propiedades físicas y químicas, y se caracterizan la fuente potencial de agua para su uso en la elaboración y curado del concreto, y el cemento disponible en la región, además se presenta el diseño de mezclas de CCR elaborado con los agregados antes estudiados, se hace un reporte de las propiedades mecánicas del CCR obtenidas en el laboratorio. Cabe señalar que previo a este estudio se realizó el de bancos de agregados y diseño de mezclas de Concreto Convencional, informe No SGM/M. Proyecto Zapotillo, Jal 1 de 13

2 2 OBJETIVOS Localizar, delimitar, muestrear y verificar los volúmenes explotables de los bancos de agregados cercanos al sitio del proyecto, que pueden utilizarse en la construcción de la presa de CCR El Zapotillo. Verificar las características físico-químicas de los agregados, agua y cemento cercanos al sitio de la presa El Zapotillo. Localizar y muestrear bancos de limo cercanos al sitio de la presa El Zapotillo. Verificar las características físicas del limo para su uso en la fabricación de CCR para la presa El Zapotillo. Proporcionar recomendaciones generales para el uso y explotación de los probables bancos de agregados. Elaborar mezclas de prueba de CCR con agregados de origen aluvial y de bancos de roca para determinar las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido requeridas por el proyectista para el diseño de la cortina. Proporcionar recomendaciones generales para la elaboración de las mezclas de CCR. 3 TRABAJOS DE CAMPO Los trabajos de campo estuvieron a cargo de los Técnicos Ramón Almazán Nava y Gerardo González Ojeda, y se realizaron del 8 de Abril al 28 de Mayo del año en curso. Se localizaron dos bancos de agregados de origen aluvial próximos al sitio del proyecto. En cada banco se excavaron pozos a cielo abierto (PCA), se realizó la granulometría integral en greña y se tomaron muestras representativas de material para conocer sus propiedades físicas y químicas en el laboratorio. Debido a los escasos volúmenes de material de origen aluvial fue necesario localizar y muestrear bancos de roca. Se seleccionaron dos bancos de roca y se tomaron por pepena, muestras representativas de roca sana de estructura uniforme, en cantidad suficiente para la obtención de agregados por trituración para la ejecución de mezclas de prueba y su caracterización físico-química. Se cuantificó el volumen total aproximado de los bancos explorados. Además se localizaron cuatro bancos de limo cercanos al sitio del proyecto, se excavaron PCA y se tomaron muestras representativas para conocer sus propiedades físicas. Adicionalmente se muestreó agua del Río Verde cercano al sitio de proyecto para la verificación en laboratorio de sus propiedades físico-químicas, y se compraron en el poblado de Yahualica, Jalisco dos muestras de cemento disponibles en la región para la verificación de su calidad. En la figura 1 del anexo A se muestra un mapa de localización de todos los bancos y en la tabla No. 1 del anexo A se presentan las coordenadas UTM de los bancos que se realizo su levantamiento; en la tabla No. 2 del anexo A se presenta una relación de los bancos localizados. Proyecto Zapotillo, Jal. 2 de 13

3 3.1 LOCALIZACIÓN Y MUESTREO DE BANCOS DE AGREGADOS DE ORIGEN ALUVIAL La localización y levantamiento de los bancos se realizó con un equipo de posicionamiento global (GPS). Para el muestreo de los bancos se excavaron PCAs con equipo mecánico hasta una profundidad de 3,5 m. El material extraído se depositó sobre una lona adyacente al pozo, el cual se tomaba con el bote de la excavadora, haciendo un barrido en una de las paredes del pozo de abajo hacia arriba. La muestra obtenida se cribó y se pesó para obtener los porcentajes retenidos en cada malla. Las aberturas de los tamices utilizados fueron de 178 mm, 152 mm, 127 mm, 101 mm, 76 mm y 50 mm. El material que pasó malla 50 mm se homogeneizaba y cuarteaba para obtener una muestra reducida de aproximadamente 100 kg, ésta se encostalaba y se identificaba debidamente con el número de PCA. La muestra reducida se trasladaba al laboratorio de campo donde se tendía en lonas y extendía para su secado, una vez seco el material se cribaba por las mallas de 38,8 mm, 19,0 mm, 9,5 mm y 4,75 mm, el material se separaba y pesaba para obtener así los porcentajes retenidos de cada tamaño de malla. Por último el material se encostalaba y se identificaba debidamente, para su almacenamiento y posterior envío a los laboratorios en la Cd. de México, en donde se determinarían sus características físicas y químicas. Lo descrito anteriormente se efectuó en cada uno de los PCA excavados. (Fotos No. 1 a 3 del anexo B). En la tabla No. 3 del anexo A se presenta un resumen con volúmenes y porcentajes de los bancos de aluvión indicando el material aprovechable para CCR de cada uno de los bancos. El volumen de material total se obtuvo considerando las profundidades de los pozos excavados (3,5 m). Cabe señalar que los volúmenes aprovechables para la fabricación de CCR se consideraron del material que pasó malla 50 mm. En la tabla No. 4 del anexo A se presenta la granulometría obtenida en estos bancos BANCO EL VADO Este banco es de aluvión se encuentra ubicado en ambas márgenes del Río Verde, a 2,5 km en línea recta del eje de la cortina del proyecto El Zapotillo. Para acceder es necesario salir de Yahualica cruzando la colonia el mirador y tomar un camino de brecha que se dirige a este banco. Sus coordenadas UTM son: X = Y = En este banco se excavaron 6 PCAs; cuenta con un volumen de material de m 3, de los cuales el 86 % es aprovechable para fabricación de CCR (menor a 50 mm), 14 % es material mayor a 50 mm; del material aprovechable 53 % es grava de tamaño máximo de agregado (tma) de 38 mm y 47 % es arena. (Fotos No. 4 a 6 del anexo B) BANCO LA TROJE Este banco es de aluvión y se encuentra sobre el Río Verde cerca del municipio de Temacapulin en la zona de los diques a 13 km en línea recta del eje de la cortina del proyecto El Zapotillo. Sus coordenadas UTM son: X = Y = En este banco se excavaron 9 PCAs; cuenta con un volumen de material de m 3, de los cuales el 76 % es aprovechable para fabricación de CCR, 24 % es material mayor a 50 mm; del material aprovechable 46 % es grava y 54 % es arena. (Fotos 7 a 12 del anexo B) BANCO EL VADO II Este banco se encuentra ubicado en ambas márgenes del Río Verde, a 3,5 km en línea recta del eje de la cortina del proyecto El Zapotillo. Sus coordenadas UTM son: X = Y = Este banco no se muestreo ya que cuenta con un volumen de material muy pequeño, aproximadamente de m 3. Proyecto Zapotillo, Jal. 3 de 13

4 3.2 LOCALIZACIÓN Y MUESTREO DE BANCOS DE ROCA PARA AGREGADOS BANCO EL VICTORIANO Se ubica en la margen derecha del Río Verde aguas arriba de la cortina a 0,8 km en línea recta. Este banco es de ignimbrita y cuenta con un volumen de material suficiente para satisfacer las necesidades requeridas de material para el proyecto. Sus coordenadas UTM son: X = Y = Se tomó roca de tamaño máximo aproximado de 7 a 10 para tener una muestra representativa del banco la cual se trituró posteriormente para obtener los tamaños deseados y poder realizar las pruebas necesarias en el laboratorio. (Fotos 22 a 24 del anexo B) BANCO LA PALMA Se ubica en la margen derecha del Río Verde aguas arriba de la cortina a 1,7 km en línea recta. Este banco es de basalto y cuenta con un volumen de material suficiente para satisfacer las necesidades requeridas de material utilizado para el proyecto. Sus coordenadas UTM son: X = Y = Se tomó una muestra representativa del banco la cual se mando posteriormente a una trituradora para obtener el material necesario. (Fotos 25 y 26 del anexo B). 3.3 LOCALIZACIÓN Y MUESTREO DE BANCOS DE LIMO PARA CCR BANCO LA FINCA Se ubica en la margen derecha del Río Verde aguas arriba de la cortina a 1,5 km en línea recta. En este banco se excavaron 3 PCAs; cuenta con un volumen de material estimado de m 3, suficiente para satisfacer las necesidades de limo del proyecto, el cual se estima en m³, además este material se encuentra limpio sin boleos. Sus coordenadas UTM son: X = Y = Se tomó una muestra representativa para su análisis en laboratorio. (Fotos 13 a 15 del anexo B) BANCO LA TROJE Este banco se encuentra sobre el Río Verde cerca del municipio de Temacapulin por la zona de los diques a 13 km en línea recta del eje de la cortina del proyecto El Zapotillo. Sus coordenadas UTM son: X = Y = Este banco cuenta con un volumen de material suficiente para satisfacer las necesidades de limo del proyecto, además este material se encuentra limpio sin boleos. Se tomó una muestra representativa para su análisis en laboratorio BANCO ZAPOTILLO Se ubica en la margen izquierda del lecho del río y aguas arriba del eje de la cortina a 1,2 km en línea recta. En este banco se excavaron dos PCA; cuenta con un volumen de material estimado de m 3, el cual es un poco justo para satisfacer las necesidades de limo del proyecto. Sus coordenadas UTM son: X = Y = (Fotos 16 a 18 del anexo B) BANCO PIEDRA BLANCA Se ubica en la margen izquierda del lecho del río y aguas arriba del eje de la cortina a 2,1 km en línea recta, en este banco se excavaron 7 PCA. Este banco cuenta con un volumen de material estimado de m 3, pero el material contiene boleos fuertes intercalados en el limo por lo cual no se muestreo. Sus coordenadas UTM son: X = Y = (Fotos 19 a 21 del anexo B). Proyecto Zapotillo, Jal. 4 de 13

5 3.4 MUESTREO DE CEMENTO Se obtuvieron dos muestras de cemento. Una de APASCO tipo CPC 30 R proveniente de la planta que tienen en Tecoman, Manzanillo y la otra muestra de cemento CEMEX tipo CPC 30 R proveniente de la planta ubicada en Guadalajara, Jalisco. 3.5 MUESTREO DE AGUA DEL RÍO VERDE Se muestreó agua del Río Verde dentro de la zona de desplante de la boquilla para realizarle pruebas químicas, verificar su calidad y su posible uso en la fabricación tanto de concreto convencional y de CCR. 4 TRABAJOS DE LABORATORIO Las muestras de agregados de los bancos de aluvión y de roca, así como las de agua, y cemento provenientes del sitio de proyecto, trasladadas a los laboratorios de la SGM en la Cd. de México, fueron identificadas y clasificadas y se les practicaron sus análisis correspondientes: Granulometría de grava y arena (NMX-C ) Módulo de finura (NMX-C ) Densidad y absorción de grava (NMX-C ) Densidad y absorción de arena (NMX-C ) Pérdida por lavado de grava y arena (NMX-C ) Peso volumétrico suelto y varillado de grava y arena (NMX-C ) Contenido de materia orgánica de la arena (ASTM C 40) Sanidad de grava y arena (NMX-C ) Abrasión de grava (ASTM C 535) Determinación de la reactividad álcali agregado, método químico (ASTM C 289) Determinación de la reactividad álcali agregado, método de barras (NMX-C ) Determinación de cloruros solubles en agua (ASTM D 512) Determinación de sulfatos solubles en agua (ASTM D 516) Determinación de características físicas y químicas de cemento (NMX-C-049, 056, 057, 059, 061, 062, 085, 132, ASTM-C-114) Determinación de límites líquido, límite plástico y del índice de plasticidad (NMX-C-416) Para su estudio las gravas se clasificaron en tres tamaños: grava 2 (pasa la malla de 38,0 mm y retiene la malla de 19,0 mm), grava 1B (pasa la malla de 19,0 mm y retiene la malla de 9,5 mm), y grava 1A (pasa la malla de 9,5 mm y retiene la malla de 4,75 mm). Al reportar un solo resultado de grava, se refiere al promedio de los tres tamaños, para las pruebas de densidad, absorción y pérdida por lavado. En el caso de los bancos de roca se trabajo con una sola clasificación de gravas (pasa malla de 19,0 mm y retiene la malla de 4,75 mm). En la tabla No. 5 del anexo A, se presenta un resumen de los resultados obtenidos de las pruebas efectuadas a las muestras de agregados de aluvión y de los bancos de roca estudiados. 4.1 CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE LOS BANCOS DE AGREGADOS Para la evaluación de los bancos de aluvión en cuanto a su uso para la fabricación de CCR, además de sus características físico-químicas, similares a las de un concreto convencional, es necesario conocer su granulometría integral. Los límites granulométricos propuestos en este estudio se basan en los recomendados en el ACI 207.5, y son los que, por experiencias en proyectos anteriores, han presentado buena guía para la selección de agregados y desempeño de CCR. Proyecto Zapotillo, Jal. 5 de 13

6 De los dos bancos de aluvión estudiados se consideró que el banco el Vado, que tiene un volumen reducido de material y que actualmente esta siendo explotado, no era factible para la fabricación del CCR del proyecto, por lo que únicamente se realizarán mezclas para CCR con el material del banco La Troje, al cual se evaluó su granulometría integral (tabla 6 y figura No. 2 del anexo A). Esta granulometría se ajustó con la adición de limo y se muestra la curva de la granulometría corregida en la figura No. 3 del anexo A la cual tiene finalmente 33% de grava, 57% de grava-arena y 10% de limo. En cuanto a los bancos de roca, se eligió el banco con mejores características para fabricación de CCR (el de mayor densidad) que es el banco La Palma para realizar el ajuste granulométrico, el cual se presenta en la figura No. 4 del anexo A mismo que contiene finalmente 55% de grava, 35% de arena y 10% de limo BANCO EL VADO Pruebas Físicas La arena presenta mediana densidad de 2,45 g/cm 3, su porcentaje de absorción es aceptable de 2,54%, y su pérdida por lavado es de 3,12%; el contenido de materia orgánica cumple con lo indicado en la norma ASTM C 33, en la prueba de intemperismo acelerado presentó una pérdida en peso de 2,80%, inferior al límite máximo permitido por la norma (10 %). Los resultados se muestran en las tablas No. 7 y 8 del anexo A. La grava presenta una mediana densidad de 2,44 kg/dm³, un porcentaje de absorción aceptable de 2,85%, la pérdida por lavado, 0,52%. En la prueba de intemperismo acelerado presentó una pérdida en peso de 3,12% lo cual es inferior al límite máximo especificado (12%) y en la prueba de abrasión para graduación A y C se obtuvo una pérdida en peso de 19,93% y 18,54%, inferior al máximo especificado (50%). Los resultados se muestran en las tablas No. 9 a 12 del anexo A. Pruebas Químicas En la prueba de reactividad álcali agregado por el método químico, la arena y la grava resultaron potencialmente deletéreas, no contienen sulfatos y presentan un mínimo porcentaje de cloruros. Los resultados se muestran en la tabla 13 del anexo A. En la prueba de reactividad potencial de los agregados con los álcalis del cemento por medio de barras de mortero la arena y la grava resultaron no reactivos a 3 meses como lo evalúa la norma ASTM C-33 quedando pendientes de evaluar a 6 meses como lo pide la norma NMX-C-111 y los resultados se muestran en la tabla No. 36 del Anexo A BANCO LA TROJE Pruebas Físicas La arena presenta una mediana densidad de 2,45 g/cm 3, baja absorción de 2,45%, la pérdida por lavado es de 1,42%, el contenido de materia orgánica cumple con la especificación. En la prueba de intemperismo acelerado la arena presentó una pérdida en peso de 2,83% inferior al límite máximo permitido. Los resultados se muestran en las tablas No. 14 y 15 del anexo A. La grava presenta una mediana densidad de 2,40 kg/dm³, una alta absorción de 3,43%, la pérdida por lavado, 0,24%; en la prueba de intemperismo acelerado presentó una pérdida en peso de 4,49% que es menor al especificado y en la prueba de resistencia a la abrasión para la graduación A y C se obtuvo una pérdida de 23,18% y 19,50%, respectivamente las cuales son menores al límite especificado. Estos resultados se muestran en las tablas No. 16 a 19 del anexo A. Proyecto Zapotillo, Jal. 6 de 13

7 Pruebas Químicas En la prueba de reactividad álcali agregado por el método químico, la arena y la grava resultaron potencialmente deletéreas, no contienen sulfatos y presentan un mínimo porcentaje de cloruros. Los resultados se muestran en la tabla 20 del anexo A. En la prueba de reactividad potencial de los agregados con los álcalis del cemento por medio de barras de mortero la arena y la grava resultaron no reactivos a 3 meses, quedando pendientes de evaluar a 6 meses y los resultados se muestran en la tabla No. 36 del Anexo A. Estudio Petrográfico. La clasificación obtenida por medio del estudio de petrografía realizado a muestras de grava y arena de este banco fue de gravas y arenas líticas y deletéreas con los álcalis del cemento, resultados que se reportan en el anexo C BANCO EL VICTORIANO Pruebas Físicas La arena presenta una mediana densidad de 2,40 g/cm 3, su porcentaje de absorción es aceptable de 4,61%, su pérdida por lavado es de 6,99%; el contenido de materia orgánica cumple con lo indicado. Los resultados se muestran en la tabla No. 21 del anexo A. La grava presenta una mediana densidad de 2,45 kg/dm³, un porcentaje de absorción aceptable de 2,51%, la pérdida por lavado, 0,45%; en la prueba de intemperismo acelerado presentó una pérdida en peso de 0,62 % menor al especificado y en la prueba de abrasión para graduación B y C se obtuvo una pérdida en peso de 22,72% y 21,06%, inferior al máximo especificado. Los resultados se muestran en las tablas No. 22 a 25 del anexo A. Pruebas Químicas En la prueba de reactividad álcali agregado por el método químico, la arena y la grava resultaron potencialmente deletéreos, no contienen sulfatos y presentan un mínimo porcentaje de cloruros. Los resultados se muestran en la tabla 31 del anexo A. En la prueba de reactividad potencial de los agregados con los álcalis del cemento por medio de barras de mortero, la arena y la grava resultaron no reactivos a 3 meses, quedando pendientes de evaluar a 6 meses y los resultados se muestran en la tabla No. 36 del Anexo A. Estudio Petrográfico. La clasificación obtenida a muestras roca de este banco fue de ignimbrita oxidada y desvitrificada parcialmente, resultados que se reportan en el anexo C BANCO LA PALMA Pruebas Físicas La arena presenta una mediana densidad de 2,55 g/cm 3, aceptable absorción de 4,40%, la pérdida por lavado es de 7,10%, el contenido de materia orgánica cumple con la especificación. Los resultados se muestran en la tabla No. 26 del anexo A. Proyecto Zapotillo, Jal. 7 de 13

8 La grava presenta una alta densidad de 2,66 kg/dm³, una aceptable absorción de 1,72%, la pérdida por lavado 0,60%; en la prueba de intemperismo acelerado presentó una pérdida en peso de 1,02% menor al especificado y en la prueba de resistencia a la abrasión para la graduación B y C se obtuvo una pérdida de 15,87% y 17,09 %, respectivamente las cuales están dentro de lo especificado. Estos resultados se muestran en las tablas No. 27 a 30 del anexo A. Pruebas Químicas En la prueba de reactividad álcali agregado por el método químico, la arena y la grava resultaron potencialmente deletéreos, no contienen sulfatos y presentan un mínimo porcentaje de cloruros. Los resultados se muestran en la tabla 31 del anexo A. En la prueba de reactividad potencial de los agregados con los álcalis del cemento por medio de barras de mortero la arena y la grava resultaron no reactivos a 3 meses, quedando pendientes de evaluar a 6 meses y los resultados se muestran en la tabla No. 36 del Anexo A. Estudio Petrográfico. La clasificación obtenida a muestras de roca de este banco fue de gravas lítica y ligeramente reactivas con los álcalis del cemento, resultados que se reportan en el anexo C. 4.2 CARACTERIZACIÓN DE LOS BANCOS DE LIMO Al material muestreado en los bancos de limo La Finca y La Troje se les determinó granulometría, masa específica, pérdida por lavado, materia orgánica, límite líquido y límite plástico. Los resultados se presentan en las tablas No. 32 y 33 del anexo A. De acuerdo con los resultados de las pruebas de plasticidad, las muestras se clasificaron según el SUCS (Sistema Unificado de Clasificación de Suelos) y resultaron ambos bancos como un CL (arcilla inorgánica de baja plasticidad). 4.3 AGUA PARA LA FABRICACIÓN DE CONCRETO En las pruebas físicas y químicas realizadas al agua se puede observar que todos los resultados están dentro de las especificaciones de cada método de prueba utilizado, por lo cual podemos decir que se puede utilizar sin ningún problema el agua del Río Verde para la producción y curado del concreto. Los resultados se muestran en la tabla No. 34 del anexo A. 4.4 CEMENTO PARA LA FABRICACIÓN DE CONCRETO Al realizar las distintas pruebas a las muestras de cemento se encontró que los resultados obtenidos estuvieron dentro de los parámetros establecidos por lo cual se podrá utilizar el cemento encontrado en la región para la fabricación de las mezclas. Los resultados se muestran en la tabla No. 35 del anexo A. 4.5 DISEÑO DE MEZCLAS DE CCR Con el fin de obtener la mezcla más adecuada para la construcción del proyecto, se elaboró un programa de diseño de mezclas el cual se dividió en 3 etapas tanto para los agregados del banco La Troje como para los del banco La Palma utilizando un tamaño máximo de agregados de 38 mm. Estos bancos se seleccionaron con base en los resultados obtenidos de la caracterización físico-química y de los volúmenes explotables de los bancos. (Fotos 27 a 34 del anexo B). Proyecto Zapotillo, Jal. 8 de 13

9 4.5.1 PROPORCIONAMIENTOS DE LAS MEZCLAS MEZCLAS CON AGREGADOS DEL BANCO LA TROJE. En la primera etapa, se determinó el contenido de humedad óptimo para las mezclas, ya que de este factor influye significativamente en la obtención de una buena densidad; para ello se elaboraron 5 mezclas de CCR, en las cuales se mantuvo fijo el contenido de cemento y se varió el contenido de humedad de la mezcla (3,10%, 3,20%, 3,30%, 3,40% y 3,50%); a éstas mezclas se les determinaron sus principales características en estado fresco (densidad, contenido de aire, tiempo VeBe), así como sus principales propiedades en estado endurecido (resistencia a la compresión, resistencia a tensión indirecta, módulo de elasticidad al 40%, 60%, 80% y 100% del esfuerzo último a compresión del concreto y relación de Poisson), a diferentes edades (3, 7, 28, 90 y 180 días). Los resultados de las pruebas en estado fresco (primera etapa) se muestran en la tabla No. 37 del anexo A y los resultados de las pruebas en estado endurecido (primera etapa) se muestran en las tablas No. 38 a 44 del anexo A quedando pendientes de reportar valores de resistencias a la compresión, resistencia a tensión indirecta, módulo de elasticidad y relación de Poisson a 180 días, los cuales se entregarán llegada su fecha de ensaye. En todas las mezclas de prueba se empleó cemento CPEG30RS/BRA (cemento Pórtland con escoria granulada, resistente a sulfatos y de baja reactividad álcali agregado) de marca APASCO y se utilizó aditivo retardante-plastificante Sikament CCR, con una dosificación de 10 cc/kg cemento. Debido a la existencia de bancos de limo en la zona del proyecto se consideró innecesario adicionar puzolanas naturales a las mezclas. Con base en las densidades en estado fresco obtenidas en estas primeras mezclas, y las propiedades mecánicas del concreto en estado endurecido, se seleccionó un contenido de humedad óptimo de 3,5%. En la segunda etapa se elaboraron 7 mezclas de CCR en las que se mantuvo invariable el tipo de cemento, el porcentaje de limo (10,0%), y el contenido de humedad (3,5%); y se varió el consumo de cemento por m 3 (70, 85, 100, 115, 130, 150 y 170 kg/m 3 ), a estas 7 mezclas se les determinaron las mismas propiedades en estado fresco y endurecido obtenidas para las 5 primeras mezclas. Los resultados de las pruebas en estado fresco (segunda etapa) se muestran en la tabla No. 37 del anexo A y los resultados de las pruebas en estado endurecido (segunda etapa) se muestran en las tablas No. 38 a 44 del anexo A quedando pendientes de reportar valores de resistencias a la compresión, resistencia a tensión indirecta, módulo de elasticidad y relación de Poisson a 180 días, los cuales se entregarán una vez que se cumpla su fecha de ensaye. En esta etapa se elaboraron 18 cilindros adicionales de las mezclas CCR-06 a la CCR-11 los cuales se sometieron a un proceso de curado acelerado con el fin de pronosticar las características mecánicas del concreto a edades superiores a 90 días. Se les determinaron sus principales propiedades en estado endurecido a 14 días. Los resultados de las pruebas en estado endurecido de los especimenes sujetos a curado acelerado se muestran en la tabla No. 45 del anexo A. En la tercera etapa se elaboró 1 mezcla de CCR con el contenido de humedad óptimo de 3,5% y con un contenido de cemento de 115 kg/m 3 y se fue variando el tiempo de elaboración de cilindros dejando pasar una variación de 30 minutos entre cada uno de ellos; a esta mezcla se le determinaron también sus principales características en estado fresco (tabla No. 37 del anexo A), así como sus propiedades en estado endurecido (tabla No. 46 del anexo A) a 28 días. El objetivo de elaborar esta mezcla fue determinar el efecto que tiene el tiempo de compactación sobre las características mecánicas del CCR. Proyecto Zapotillo, Jal. 9 de 13

10 MEZCLAS CON AGREGADOS DEL BANCO LA PALMA. Al igual como se hizo con el banco anterior en la primera etapa, se determinó el contenido de humedad óptimo para las mezclas; para ello se elaboraron 5 mezclas de CCR, en las cuales se mantuvo fijo el contenido de cemento; y se varió el contenido de humedad de la mezcla (3,40%, 3,50%, 3,60%, 3,70% y 3,80%); a éstas mezclas se les determinaron sus principales características en estado fresco, así como sus principales propiedades en estado endurecido a diferentes edades (3, 7, 28, 90 y 180 días). Los resultados de las pruebas en estado fresco (primera etapa) se muestran en la tabla No. 37 del anexo A y los resultados de las pruebas en estado endurecido (primera etapa) se muestran en las tablas No. 38 a 44 del anexo A quedando pendientes de reportar valores de resistencias a la compresión, resistencia a tensión indirecta, módulo de elasticidad y relación de Poisson a 180 días, los cuales se entregarán una vez que se cumpla su fecha de ensaye. En todas las mezclas de prueba se empleó cemento CPEG30RS/BRA de marca APASCO y se utilizó aditivo Sikament CCR con una dosificación de 10 cc/kg cemento. Debido a la existencia de bancos de limo en la zona del proyecto se consideró innecesario adicionar puzolanas naturales a las mezclas. Con base en las densidades en estado fresco obtenidas en estas primeras mezclas, y las propiedades mecánicas del concreto en estado endurecido, se seleccionó un contenido de humedad óptimo de 3,6%. En la segunda etapa se elaboraron 7 mezclas de CCR en las que se mantuvo invariable el tipo de cemento, el porcentaje de limo (10,0%), y el contenido de humedad (3,6%); y se varió el consumo de cemento por m 3 (70, 85, 100, 115, 130, 150 y 170 kg/m 3 ), A estas 7 mezclas se les determinaron las mismas propiedades en estado fresco y endurecido obtenidas para las 5 primeras mezclas. Los resultados de las pruebas en estado fresco (segunda etapa) se muestran en la tabla No. 37 del anexo A y los resultados de las pruebas en estado endurecido (segunda etapa) se muestran en las tablas No. 38 a 44 del anexo A quedando pendientes de reportar valores de resistencias a la compresión, resistencia a tensión indirecta, módulo de elasticidad y relación de Poisson a 180 días, los cuales se entregarán llegada su fecha de ensaye. En esta etapa se elaboraron 18 cilindros adicionales de las mezclas CCR-18 a la CCR-23 los cuales se sometieron a un proceso de curado acelerado con el fin de pronosticar las características mecánicas del concreto a edades superiores a 90 días. Se les determinaron sus principales propiedades en estado endurecido a 14 días. Los resultados de las pruebas de CCR en estado endurecido de los especimenes sujetos a curado acelerado se muestran en la tabla No. 45 del anexo A. En la tercera etapa se elaboró 1 mezcla de CCR con el contenido de humedad óptimo de 3,6% y con un contenido de cemento de 115 kg/m 3 y se fue variando el tiempo de elaboración de cilindros dejando pasar una variación de 30 minutos entre cada uno de ellos; a esta mezcla se le determino sus principales características en estado fresco (tabla No. 37 del anexo A), así como sus propiedades en estado endurecido (tabla No. 46 del anexo A) a 28 días. El objetivo de elaborar esta mezcla fue determinar el efecto que tiene el tiempo de compactación sobre las características mecánicas del CCR DENSIDAD ESPECÍFICA DEL CCR. Para obtener las densidades que se requerirán en las especificaciones de obra, se tomaron los datos obtenidos con el banco de aluvión La Troje y el banco de roca La Palma y se procedió como sigue: Tomando para el banco de La Troje el promedio de las densidades, suponiendo la variación del contenido de aire en un 100% y considerando la compactación solamente al 97,5% (debido a la eficiencia de los equipos) se tiene que la densidad promedio esperada en campo para el CCR será de 2240 kg/m 3, mientras que la densidad mínima permisible en cualquier parte de la presa será de 2145 kg/m 3. Proyecto Zapotillo, Jal. 10 de 13

11 De la misma forma y considerando para el banco de roca La Palma el promedio de las densidades, suponiendo la variación del contenido de aire en un 100% y considerando la compactación al 97,5%, se tiene que la densidad promedio esperada en campo para el CCR será de 2350 kg/m 3, mientras que la densidad mínima permisible será de 2244 kg/m PARAMETROS DE RESISTENCIA. Para definir los parámetros de resistencia del CCR, a partir de los resultados obtenidos de los ensayes a diferentes edades para las mezclas estudiadas con la cantidad de humedad óptima (tablas 38 a 43 del anexo A) del banco La Troje y del banco La Palma, dado que dichos valores son puntuales, se elaboraron gráficas que definen dichos parámetros en una forma más representativa y generalizada, estos parámetros son: la resistencia a la compresión, la resistencia a la tensión indirecta (prueba brasileña), el módulo de elasticidad estático definido por la norma ASTM 469 y el módulo de elasticidad último. Por lo que respecta a la relación de Poisson, se tomará como representativo el obtenido a 28 días para lo que fuera necesario. Las gráficas que definen la resistencia a compresión en función de la edad y del consumo de cemento se obtuvieron como se explica a continuación. A partir de los valores promedio que se presentan en la tabla 38 del anexo A, se elaboraron las curvas de resistencia a la compresión con respecto a la edad y el contenido de cemento. (Ver figura 5 y 6, anexo A). Si bien estas curvas tienen una tendencia definida, existen resultados que presentan cierta dispersión, por lo cual fue necesario hacer algunos ajustes. Con este criterio se obtuvieron curvas que representan la variación de la resistencia a compresión respecto a la edad y al contenido de cemento, así como sus correspondientes ecuaciones. A partir de las ecuaciones de estas curvas, se obtuvieron los parámetros que se emplearon para generar las curvas de resistencia a la compresión-edad-contenido de cemento para mezclas con contenidos de cemento de 70 a 170 kg/m 3 mostradas en la figura 7 del anexo A para el banco La Troje y en la figura 8 del anexo A para el banco La Palma. Estas curvas son las que se emplearán para seleccionar la mezcla que se utilizará en la construcción del proyecto. Procediendo de forma similar, a partir de los resultados de los ensayes reportados en las tablas 39 a 43 del anexo A, se elaboraron las curvas que representan la variación de las siguientes propiedades mecánicas: Tensión indirecta respecto a la edad y el contenido de cemento. Ver figura 9 y 10 del anexo A. Módulo elástico secante respecto a la edad y el contenido de cemento. Ver figura 11 y 12 anexo A. Módulo elástico último respecto a la edad y el contenido de cemento. Ver figura 13 y 14 del anexo A. Cabe mencionar que se están presentando todas las curvas para distintos contenidos de cemento, de éstas el diseñador del proyecto determinará cuales serán los contenidos de cementos requeridos que se utilizarán finalmente en la construcción del proyecto. Proyecto Zapotillo, Jal. 11 de 13

12 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se localizaron, delimitaron y muestrearon los distintos bancos de aluvión y roca encontrados cerca del sitio del proyecto, el volumen aproximado de material aprovechable para CCR (material menor de 50 mm) de los bancos de aluvión estudiados (bancos El Vado y La Troje) es de m 3, el cual no es suficiente para satisfacer el volumen de concreto de la obra que se estima en m 3. Se debe tener en cuenta que el banco El Vado, además de contar con poco volumen, actualmente esta siendo explotado. Por consiguiente se tendrá que utilizar material triturado de los bancos de roca Victoriano ó La Palma estudiados, siendo el banco La Palma el que tiene el mayor volumen de material siendo este de m³ aproximadamente. De acuerdo con los resultados de las pruebas efectuadas a los agregados de los bancos, estos presentaron características físicas similares. Las arenas y las gravas presentan mediana densidad en general; solo tiene densidad alta la grava del banco La Palma; se encontró una absorción aceptable, a excepción de la arena banco La Troje que presenta alta absorción; en toda la arena se tiene un bajo contenido de materia orgánica; el intemperismo acelerado es bajo y la abrasión de las gravas es baja. Por todo lo anterior se puede afirmar que los agregados son de buena calidad para la fabricación de CCR. La cantidad de cloruros y sulfatos resultaron tan bajas que no se requiere tomar precauciones adicionales para el uso de estos agregados. En cuanto a la prueba de reactividad álcali agregado, por el método químico los agregados resultaron potencialmente deletéreos, sin embargo en la prueba por el método de barras no se ha obtenido reactividad a 3 meses de edad. Ahora bien, debido a la naturaleza mineralógica de los materiales se recomienda que se utilice un cemento con un bajo contenido de álcalis o de baja reactividad alcali-agregado. Las características de los limos de los bancos La Finca y La Troje (arcillas de baja plasticidad), son adecuados para la fabricación de CCR. El volumen de estos bancos satisface la demanda del proyecto que se estima del orden de m³. El agua del Río Verde es adecuada para la fabricación y curado de CCR. Para fines de este estudio se elaboraron mezclas de CCR con agregados del banco La Troje, el cual es representativo de los bancos de aluvión estudiados, y mezclas con agregados del banco de roca La Palma ya que presentó la mayor densidad y dada su localización es recomendable utilizarlo en la construcción de la cortina de CCR. Al evaluar la granulometría integral de los bancos La Troje y La Palma, se observa que presentan curvas similares no muy alejadas de la granulometría recomendada por el ACI, la cual se ajustó con la adición de limo, obteniendo así un proporcionamiento de grava, arena y limo que sirvió para la elaboración de mezclas de CCR en el laboratorio. Este proporcionamiento servirá de base para las mezclas de campo, pero deberá ajustarse ya que la granulometría estará afectada por el equipo y proceso de trituración que se emplee en obra, por lo cual será necesario buscar el proporcionamiento óptimo de los agregados previo a la elaboración de las mezclas de prueba en sitio y a la explotación de bancos, tomando en cuenta la adición de limo. Proyecto Zapotillo, Jal. 12 de 13

13 El contenido de humedad óptimo obtenido para las mezclas con agregados del banco La Troje es de 3,5% y para el banco La Palma de 3,6%. El contenido de aire esperado es de 1% para las mezclas fabricadas con agregados de los dos bancos. En cuanto a las densidades se tiene que para el banco La Troje la densidad promedio esperada en campo para el CCR será de 2240 kg/m 3, mientras que la densidad mínima permisible en cualquier parte de la presa será de 2145 kg/m 3 y para banco de roca La Palma la densidad promedio esperada en campo será de 2350 kg/m 3 y la densidad mínima permisible será de 2244 kg/m 3. El contenido de cemento que se deberá utilizar en el proyecto lo determinará el diseñador del mismo, el cual puede ser del orden de 110, 130 y 150 kg/m³ para distintas elevaciones de la cortina. Para dichos consumos de cemento se obtuvieron resistencias del orden de 150, 175 y 200 kg/cm² a 28 días respectivamente con agregados tanto del banco La Troje como de La Palma. El módulo elástico promedio obtenido a 28 días de edad es de MPa ( kg/cm²). Se puede aproximar que E = (f c)1/2, con valores expresados en kg/cm2. Para fines de diseño se recomienda que se tome la información que se presenta en las curvas ajustadas de las propiedades mecánicas del CCR para varios contenidos de cemento, las cuales se podrán utilizar dependiendo de las necesidades del proyecto. Antes de la construcción de la presa se deberá realizar un bordo de prueba de CCR para ajustar el proceso de colocación y compactación. Es recomendable para fines de colocación en obra, que a las mezclas de CCR se les suministre un aditivo del tipo retardante-plastificante el cual extiende los tiempos de fraguado de una forma considerable, reduciendo la necesidad de generar juntas frías entre capas durante la construcción, además de obtener un aumento en las resistencias logrado con la reducción de agua, y disminución del contenido de cementante y así optimizar el diseño, reduciendo los riesgos de origen térmico y haciendo al mismo tiempo más económica la mezcla, presentaron un buen desarrollo de resistencias. Nota: Es importante indicar que los análisis preliminares de la presa se emitirán en un informe posterior en el que se proporcionarán recomendaciones más detalladas para el diseño preliminar y la construcción de la presa. Elaboró: Revisaron: Ing. Mauricio Fabre Sánchez Jefe de Proyecto Ing. Amanda Garduño Gallo Jefe de la Oficina de Concretos Ing. Mario A. Montero Catalán Jefe del Departamento de Materiales Proyecto Zapotillo, Jal. 13 de 13

14 ANEXO A Tablas y Figuras. Proyecto Zapotillo, Jal.

15 ANEXO B Fotografías Proyecto Zapotillo, Jal.

16 ANEXO C Reporte Petrográfico. Proyecto Zapotillo, Jal.

17 CONTENIDO 1. ANTECEDENTES 1 2. OBJETIVOS TRABAJOS DE CAMPO Localización y muestreo de bancos de agregados de origen aluvial Banco El Vado Banco La Troje Banco El Vado II Localización y muestreo de bancos de roca para agregados Banco El Victoriano Banco La Palma Localización y muestreo de bancos de limo para CCR Banco La Finca Banco La Troje Banco Zapotillo Banco Piedra Blanca Muestreo de cemento Muestreo de agua del Río Verde TRABAJOS DE LABORATORIO Caracterización físico-química de los bancos de agregados Banco El Vado Banco La Troje Banco El Victoriano Banco La Palma Caracterización de los bancos de limo...8 Proyecto Zapotillo, Jal.

18 4.3 Agua para la fabricación de concreto Cemento para la fabricación de concreto Diseño de mezclas de CCR Proporcionamientos de las mezclas Densidad específica del CCR Parámetros de resistencia CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ANEXO A ANEXO B ANEXO C TABLAS Y FIGURAS FOTOGRAFÍAS REPORTE PETROGRÁFICO Proyecto Zapotillo, Jal.