Propiedades de materiales petreos

TEMA: DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES DE ROCAS

CURSO: MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

DOCENTE: ING. WISTON HENRY AZAÑEDO MEDINA INTEGRANTES:

    

C CASTAÑEDA PACHECO, MARCOS FERNANDEZ LOJAS, CAROLINA MALPARTIDA CHUQUILIN, CARLOS URETA ATAHUAMAN, ALNAIR

FECHA: 25 DE ABRIL DEL 2014

N

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCIÓN

ÍNDICE

I.

INTRODUCCIÓN………………....……………………………….. Pág. 02

II.

OBJETIVOS 2.1OBJETIVO 2.1 OBJETIVO GENERAL.... ..……………………………………..Pág. 03 2.2OBJETIVOS 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................... ……………………Pág. 03

III.

JUSTIFICACIÓN………………………………………………...….Pág. 04

IV.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS………………….……Pág. 05

V.

FUNDAMENTO TEORICO………………………………………….Pág. 06

VI.

METODOLOGÍA Y PROCEDIMIENTO …………………………..Pág. 09

VII.

PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS ………….Pág. 19

VIII.

IX.

X.

XI.

CONCLUSIONES………………………………….…………. Pág. 25

RECOMENDACIONES………………………………………..……..Pág. 25 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y/O ELECTRÓNICAS … Pág. 26 ANEXOS……………………………………………………………… Pág. 26

DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES DE ROCAS

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N


ÍNDICE

I.

INTRODUCCIÓN………………....……………………………….. Pág. 02

II.

OBJETIVOS 2.1OBJETIVO 2.1 OBJETIVO GENERAL.... ..……………………………………..Pág. 03 2.2OBJETIVOS 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................... ……………………Pág. 03

III.

JUSTIFICACIÓN………………………………………………...….Pág. 04

IV.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS………………….……Pág. 05

V.

FUNDAMENTO TEORICO………………………………………….Pág. 06

VI.

METODOLOGÍA Y PROCEDIMIENTO …………………………..Pág. 09

VII.

PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS ………….Pág. 19

VIII.

IX.

X.

XI.

CONCLUSIONES………………………………….…………. Pág. 25

RECOMENDACIONES………………………………………..……..Pág. 25 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y/O ELECTRÓNICAS … Pág. 26 ANEXOS……………………………………………………………… Pág. 26


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N


I. En el presente informe se realizará ensayos para la determinación de algunas propiedades físicas, mecánicas y control de calidad de los materiales que se presentan, presentan , son algunos de los parámetros más importantes, importantes, porque al poder conocer las características físicas, mecánicas del material que se extrae, se pueden lograr una mayor eficiencia en las estructuras en las que se emplearan dichos materiales. Además de esto, esto, si se tiene tiene en cuenta cuenta que las características características de los agregados pétreos afectan directamente la relación agregadocemento; es posible darse cuenta que al no tener unas propiedades de los materiales aptas, se pueden presentar patologías estructurales tales como: agrietamientos en la estructura, porosidad del cemento, descascaramiento descascaramiento del concreto entre otros. La determinación de las propiedades físicas de los agregados usados en la construcción civil de la zona de Trujillo es muy importante para conocer cómo se comportaran estas al ser integradas en las distintas partes de la obra tales como morteros, concretos. Dentro de las propiedades físicas tenemos: contenido de humedad, granulometría, granulometría, grado de absorción, peso específico, peso volumétrico, partículas finas y porcentaje de abrasión. Los resultados obtenidos serán analizados usando herramientas estadísticas para su adecuada interpretación. interpretación.


Página 2

N

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

II.

2.1. GENERALES:



Por medio de ensayos de laboratorio determinar las propiedades físicas, mecánicas y calidad de los agregados pétreos extraídos de la zona de Trujillo.

2.2. ESPECIFICOS:

    

Medir la capilaridad de las rocas Determinar el grado de absorción de una roca Hallar el peso específico aparente de una roca Determinar el contenido de humedad natural de una roca Determinar la resistencia de la compresión de cada uno de las rocas


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N


I.

Las rocas son un elemento importante en el campo de la construcción civil, ya sea empleado como base en una cimentación, como un elemento decorativo o para la elaboración de otros materiales. Por ello es importante conocer sus propiedades de los agregados pétreos; para poder entender el comportamiento de dicho material al momento de ser empleado, ya que en la actualidad se presentan diferentes problemas y requerimientos para que sean usados adecuadamente en la construcción. Por tal motivo hemos realizado los siguientes ensayos para poder ampliar nuestros conocimientos teóricos y prácticos sobre el tema tratado.


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N

I.


MATERIALES UTILIZADOS:

-

3 rocas labradas

-

1 bandeja de plástico

-

1 comba mediana

-

1 Cronómetro

-

1 onza de anilina roja

-

1 Cámara fotográfica

-

6 tacos de cerámica de 1cm de altura

-

1 Balanza

-

Horno de 50Lt. Temperatura 100°C

-

Vernier

-

Probetas

-

Máquina de compresión


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N


ORIGEN DE FABRICACION:

Para llevar a cabo la práctica de laboratorio y poder analizar tanto las propiedades físicas y mecánicas era necesario contar con el material respectivo (cualquier tipo de roca), con la condición de que la probeta (roca) tuviese las siguientes medidas estándares 4x4x4. La roca que conseguimos fue mármol, tomamos esta por el grado de dureza ya que no era muy difícil de tallar a las medidas requeridas. La roca lo conseguimos en una marmolería que se encuentra ubicado al costado del cementerio Miraflores.

EXTRACCION Y PROCESADO:

Es una roca metamórfica compacta formada a partir de rocas calizas que, sometidas a elevadas temperaturas y presiones, alcanzan un alto grado de cristalización. El componente básico del mármol es el carbonato cálcico, cuyo contenido supera el 90%; los demás componentes, considerados "impurezas", son los que dan gran variedad de colores en los mármoles y definen sus características físicas. Tras un proceso de pulido por abrasión el mármol alcanza alto nivel de brillo natural, es decir, sin ceras ni componentes químicos. El mármol se utiliza principalmente en la construcción, decoración y escultura. A veces es translúcido, de diferentes colores, como blanco, marrón, rojo, verde, negro, gris, amarillo, azul, y que puede aparecer de coloración uniforme, jaspeado DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES DE ROCAS

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N


(a salpicaduras), veteado (tramado de líneas) y diversas configuraciones o mezclas entre ellas, más.

CARACTERISTICAS: 





Con frecuencia otros minerales aparecen juntos a la calcita formando el mármol, como el grafito, clorita, talco, mica, cuarzo, pirita y algunas piedras preciosas como el corindón, granate, zirconita, y muchos más. En la naturaleza, el mármol, se encuentra en aglomerados irregulares en el seno de la roca cristalina primitiva, (donde forma yacimientos irregulares que con frecuencia resultan ser filones) y menos frecuentemente formando estratos (en capas). El principal productor de mármol mundial es novelda (España), ciudad conocida como "El País del Mármol”







Es famoso el mármol blanco de Carrara en Italia. Otro mármol blanco de gran calidad y con denominación de origen es el de Macael (España), población conocida como la "Ciudad del Oro Blanco", al estar todas sus plazas y aceras cubiertas del mismo. Este mármol se puede encontrar en obras tales como el Patio de los Leones de la Alhambra de Granada. Desde el punto de vista de las artes, el concepto de mármol se establece según su apariencia, siendo ésta, en general; las piedras calizas que son susceptibles de un pulimento fino, logrado gracias a la compacidad de la formación de sus materiales aglomerados. Incluso se acepta y extiende el concepto de mármol a rocas que presentan un aspecto de acabado semejante en apariencia al mármol, a pesar de que en su composición, la presencia de carbonato cálcico sea escasa o nula.

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS: Propiedades físicas: 



El mármol es una roca metamórfica que se origina por medio de una serie de procesos geológicos que inducen cambios mineralógicos y estructurales tanto en las rocas eruptivas como en las rocas sedimentarias. Estos cambios son consecuencia de la búsqueda del equilibrio físico-químico de las rocas cuando se encuentran sometidas a ambientes diferentes de aquel en que se formaron. Los principales agentes que producen estas transformaciones son los fluidos químicamente activos, la presión y la temperatura. Los mármoles proceden del metamorfismo de las rocas calizas tras una re cristalización de sus minerales, originándose por lo general, un aumento de la compacidad y variando el resto de las características con respecto a la roca de origen.


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N 


En su constitución predominará el CO3Ca, acompañado de una gran diversidad de otros minerales (mica, silicatos magnésicos, grafito, óxidos de hierro, etc...).

Propiedades Químicas: 





Suelen sufrir desgaste, rotura y los efectos de la lluvia ácida. En general, los graníticos, constituidos por un baño bizcocho y una capa de desgaste, dan buen resultado. Son materiales que se pulen a piedra fina en fábrica y a plomo en obra, pero el pulido no llega a subsanar los defectos de la fabricación. Cuanto más grande es el grano, más fácil es que sea atacado por la lluvia ácida, producto del lavado. El anhídrido carbónico del aire se mezcla con el agua y forma ácido carbónico, que disuelve el componente de calcio –muy presente en el material – convirtiéndolo en sal soluble en agua. Si hubiera roturas pequeñas, pueden ser reparadas mediante resinas epoxi o cemento blanco con marmolina (molienda fina de trozos de mármol). Y si se debe reponer un paño, basta con llevar la muestra a la fábrica.

Corrosión: A pesar de ser considerado un material fuerte y muy resistente, el mármol es de hecho muy soluble, incluso en las soluciones de ácido débil. Cuando se trata de una solución de ácido sulfúrico líquido que entra en contacto con el mármol macizo, se produce una reacción de corrosión. El ácido sulfúrico disuelve y degrada la molécula de carbonato de calcio, el nombre químico de mármol. Al hacerlo, también degrada los enlaces y forma una suspensión de iones de calcio cargados positivamente e iones de sulfato cargados negativamente en la solución de ácido sulfúrico. PROPIEDADES MECÁNICAS:      

Dureza: de 3 a 4 en la escala de Mohs Dureza 3: se puede rayar con una moneda de cobre Dureza 4: se puede rayar con un cuchillo de acero El mármol es translúcido, deja pasar fácilmente la luz. Densidad: Un litro de mármol pesa entre 2,6 y 2,8 kilos. Principales periodos geológicos de formación del mármol: Silúrico, carbonífero, devónico, triásico, jurásico, cretácico y la era terciaria.


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N


APLICACIÓN CONSTRUCTIVAS:

El mármol es un material que resulta muy agradable estéticamente, pero que no es apto para todos los ambientes. Pongamos un par de ejemplos: podemos recubrir perfectamente unas escaleras con mármol, e incluso el suelo de la sala de estar, y obtener así una superficie en la que el espacio entre losas es mínimo, en el que casi no se ven las juntas. Pero quizá no sea la mejor opción para el suelo de una cocina dónde estará expuesto a golpes, machas de grasa, salpicaduras frecuentes de agua y detergentes, gotas de sustancias ácidas como el vinagre o el jugo de limón, etc. A pesar de todo en la cocina si es relativamente frecuente encontrarlo en la mesada o los mostradores. Solemos encontrar el mármol recubrimiento de paredes, tanto interiores como exteriores, por su gran belleza, y por la sensación de limpieza que transmite su brillo. Aunque en caso de acabados exteriores hay que tener en cuenta que el agua de lluvia acabará degradando su superficie con el paso del tiempo. Conviene resguardarlo en lo posible, y aun así será más duradero en ambientes secos. A pesar de ello en el baño tampoco es infrecuente usar los tipos de mármol más resistentes a la humedad y al vapor, por ejemplo los mármoles italianos. Elementos ornamentales dentro del hogar como por ejemplo barandas, columnas, etc.


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N

Medimos nuestras probetas con el vernier y determinamos el promedio de las dimensiones. Lado x (cm)

Lado y (cm)

Lado z (cm)

Probeta 1

4.3

4.25

3.7

Probeta 2

4.5

4.5

4.0

Probeta 3

4.3

4.2

3.7

Se coloca cada probeta en el horno durante 24 h, obteniendo: Probeta G1

181.4 g

Probeta G2

223.5 g

Probeta G

183.0g

En una bandeja metálica se colocan tacos y en cada taco una probeta y posteriormente se llena de agua con añil hasta 1 cm de altura, medido desde la base de las probetas, dejando las muestras por un tiempo de 4 horas dentro del agua. Concluidas las 3 horas pesamos las probetas: - Peso de las probetas: DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES DE ROCAS

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N


Probeta G1

182.5 g

Probeta G2

224.7 g

Probeta G

184.3g

Por lo tanto, la diferencia del peso de las probetas después de las 3 horas con el peso seco vendría a ser el agua absorbida: Agua absorbida en la Probeta G1

1.1 g

Agua absorbida en la Probeta G2

1.2 g

Agua absorbida en la Probeta G3

1.3 g

Medimos el fleco capilar en cm2 y está dado mediante la siguiente fórmula . Dónde: a: ancho promedio de la probeta b: largo promedio de la probeta hi: altura que alcanza la humedad de la probeta



Probeta G1: ()  (  )     



Probeta G2: ()  (  )      



Probeta G3: ()  (  )      

Teniendo ya el fleco capilar de cada probeta, utilizamos la siguiente fórmula para hallar la capilaridad:


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N P: peso del agua absorbida

t: tiempo de exposicion con el agua



Probeta G1:

() 





    

Probeta G2:

() 



  

   

    

Probeta G3:

() 

   

    

Se colocaron las rocas al horno por 24 horas, hasta encontrar peso seco, obteniendo: Roca

Peso (g)

N

302.4

A

235.8g

P

288.0g

Luego se sumergieron dentro del agua por 24 horas hasta obtener peso saturado: DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES DE ROCAS

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N Roca

Peso (g)

N

308

A

236

P

370

Teniendo ya estos datos, se procede a emplear la siguiente fórmula:

Roca A:  ( ) 

(  ) 

   

Roca N:  () 

(  ) 

   

Roca P:  () 

(  ) 

   

Para el siguiente ensayo se mide las muestras con el vernier y determina el promedio de cada dimensión, los cuales son mostrados a continuación: Largo(cm)

Ancho(cm)

Alto(cm)

N

9

7

2.5

A

9.5

7

3.5

P

12

9

4

Dimensiones Rocas


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N

Volumen

Roca

Aparente(cm3)

N

157.5

A

232.75

P

432

Adicionalmente necesitamos el peso seco de cada muestra: Roca

Peso (g)

N

302.4

A

235.8g

P

288.0g

Finalmente se procederá a remplazarlos en la siguiente formula:

( ) 

() 

   

() 

 


 

  

 

Página 14


N

Determinamos el peso natural de la muestra: Roca

Peso (g)

N

304.80

A

236.95

P

295.47

Se colocan en el horno por 24 horas, para hallar el peso seco obteniendo: Roca

Peso (g)

N

302.4

A

235.8g

P

288.0g

Empleando la siguiente fórmula:

Se obtiene: Roca A: ( ) 

(  ) 

   

Roca N:  ( )  

(  ) 

   

Roca P: () 

(  ) 


   

Página 15


N

a.

Determinamos las dimensiones promedio de la probeta: Lado x (cm)

Lado y (cm)

Lado z (cm)

Probeta 1

4.3

4.25

3.7

Probeta 2

4.5

4.5

4.0

Probeta 3

4.3

4.2

3.7

Se obtuvieron los siguientes datos por cada probeta: Carga de rotura

Tiempo de

Velocidad de

(kg-f)

ensayo (s)

ensayo(kg-f/s)

Probeta 1

37210

595.8

62.45

Probeta 2

7310

67.63

108.08

Probeta 3

33258

345.55

96.24

Probeta

DATOS OBTENIDOS: DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES DE ROCAS

Página 16


N

181.4

225.5

183.0

181.5

226.7

184.3

1.1

1.2

1.3

4.3 4.25 0.43 10.35 240 19.13

4.5 4.5 0.86 15.6 240 13.83

4.3 4.2 0.7 11.9 240 19.66

2.63 0.15

DATOS OBTENIDOS:

308

302.4

1.85

236

235.8g

370

288.0g

0.08 28.43

305.67

275.4

12.96 1.28

PARA DETERMINAR EL GRADO DE ABSORCIÓN:    

 

 


Página 17


N

181.4

225.5

183.0

4.3 4.25 2.5 157.5 1.01

4.5 4.5 3.5 232.75 1.92

4.3 4.2 4 432 0.67

304.8

236.95

295.47

181.4

225.5

183.0

0.79

0.49

2.59

DETERMINAMOS EL CONTENIDO DE HUMEDAD  

    

 


Página 18

N


a)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 28000 30000 32000 34000 36000 37210


0.00 0.17 0.21 0.28 0.33 0.38 0.42 0.47 0.51 0.55 0.60 0.64 0.68 0.72 0.76 0.80 0.84 0.88 0.92 0.94

0.000000 0.004000 0.004941 0.006588 0.007765 0.008941 0.009882 0.011059 0.012000 0.012941 0.014118 0.015059 0.016000 0.016941 0.017882 0.018824 0.019765 0.020706 0.021647 0.022118

0.00 109.44 218.88 328.32 437.76 547.20 656.63 766.07 875.51 984.95 1094.39 1203.83 1313.27 1422.71 1532.15 1641.59 1751.03 1860.47 1969.90 2036.11

Página 19


N

Esfuerzo a compresión vs deformacion unitaria 2200.00 2000.00 1800.00 1600.00 1400.00 1200.00 1000.00 800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 0.000

y = 100649x - 276.84

0.005

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0.010

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 7310

0.015

0 0.25 0.33 0.38 0.42 0.46 0.51 0.59 0.62

0.020

0 0.005952 0.007857 0.009048 0.010000 0.010952 0.012143 0.014048 0.014762

0.025

0 49.38 98.77 148.15 197.53 246.91 296.30 345.68 360.99

Esfuerzo a compresión vs deformacion unitaria 400 350

y = 27238x - 62.784

300 250 200 150 100 50 0 0

0.002

0.004

0.006

0.008


0.01

0.012

0.014

0.016

Página 20


N

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 28000 30000 32000 33258

0.16 0.23 0.28 0.34 0.37 0.43 0.47 0.53 0.56 0.60 0.64 0.67 0.73 0.78 0.82 0.86 0.92

0.003810 0.005476 0.006667 0.008095 0.008810 0.010238 0.011190 0.012619 0.013333 0.014286 0.015238 0.015952 0.017381 0.018571 0.019524 0.020476 0.021905

110.74 221.48 332.23 442.97 553.71 664.45 775.19 885.94 996.68 1107.42 1218.16 1328.90 1439.65 1550.39 1661.13 1771.87 1841.53

Esfuerzo a compresión vs deformación longitudinal 2000.00 1800.00 1600.00 1400.00 y = 101523x - 340.9

1200.00 1000.00 800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 0.000

0.005

0.010


0.015

0.020

0.025

Página 21


N

1

TIPO DE ROCA Cuarcita

2

Andesita

3

Grawaca

MUESTRA

COLOR Dorado Gris

Negro Mostaz Granito a Desconocida Gris

4 5

MUESTRA

TEXTURA BRILLO/ REACCIÓN INTERNA LUSTRE 12.20x6.99 Sedosa NO rugosa Fina, 13.42x9.03 suave Resinosa NO 14.38x8.1 rugosa Opaca NO TAMAÑO

14.62x7.04 12.49x10.31

áspera suave

GOLPE/ RAYADURA

TEXTURA

DESCRIPCIÓN

1

Cuarcita

De color mostaza, en su interior se nota claramente óxido

1

2

Andesita

Roca de color gris

3

Grawaca

Roca de color negro, angulosa

3

4

5

Roca de color mostaza Granito compuesta de minerales notorios Roca de gran tamaño con Desconocida gran resistencia a la compresión


Sedosa Opaca

NO NO

OBSERVACIÓN No se daña si se le echa limón o se ralla con una llave. Fue una de las más débiles. No se daña si se ralla con una llave o se le echa limón

4

No se daña si se ralla con una llave o se le echa limón

1

No se daña si se ralla con una llave o se le echa limón

40

No se daña si se ralla con una llave o se le echa limón, es la más resistente a la compresión.

Página 22

N -


Determinamos las propiedades de las rocas tanto físicas como mecánicas en rocas labradas de mármol.

-

Determinamos las propiedades de las rocas tanto físicas como mecánicas en rocas naturales.

-

Conocimos la utilidad de los instrumentos de laboratorio.

-

Seguir las indicaciones del encargado de laboratorio.

-

Tratar con cuidado los materiales, maquinarias y equipos brindados por la Universidad.

-

Para la recolección de datos se necesita una gran precisión al observar los ensayos anteriormente descritos.

-

Observar detalladamente el proceso de cada ensayo realizado.

-

Observar detalladamente el proceso de cada ensayo realizado.

-

http://www.geotecniaperuana.com/

-

http://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&sou rce=web&cd=12&ved=0CGgQtwIwCw&url=http%3A%2F %2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3DYfb3qBi3aQE& ei=ucg8UqulH5GO9ATMioCIBQ&usg=AFQjCNH6SVk4_P tEy8bW3__NOSm2oydUZQ&sig2=9wytlvi9gC8pgGaGr1_A Mw&bvm=bv.52434380,d.eWU


Página 23

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http://www.volcanodiscovery.com/es/glossary/andesite.html

Materiales para la ingeniería civil, Mamlouk Michael S. – Zaniewski John P. segunda edición, editorial Pearson. Resistencia de materiales, Ortiz Berrocal Luis, tercera edición, editorial Mc Graw Hill.


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IMAGEN #1(roca en tinte)

IMAGEN #2: (Peso de cubos secos)

IMAGEN #3(roca en agua para peso sumergido)


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IMAGEN #4 (muestra sumergido y pesada en balanza)

IMAGEN #5 (cubos en máquina de compresión)


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IMAGEN #8 (pulverizado de cubos)


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IMAGEN #9 (tamizado de la muestra pulverizada)

IMAGEN #10 (muestra final del tamizado)

IMAGEN #11 (verter la muestra final en la probeta) DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES DE ROCAS

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IMAGEN #12 (resultado muestra en probeta)

ANEXOS 2

Firmas de Laboratorio


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Propiedades de materiales petreos

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