Evaluación de la proporción de materiales granulares de las canteras Rejopampa Alto para mantenimiento vial en Chota

Assessment of the proportion of granular materials from the Rejopampa Alto quarries for road maintenance in Chota

Felix Mar Mejía Regalado  , Lito Ronal Mejia Herrera*  , Miguel Ángel Silva Tarrillo 

Recibido: 09/04/2026 Aceptado: 09/09/2026 Publicado: 13/10/2026
DOI: https://doi.org/10.37518/2663-6360x2026v9n1p9

1. INTRODUCCIÓN

Las carreteras que emplean, en sus capas estructurales, materiales granulares con propiedades mecánicas bajas presentan deterioro y requieren intervenciones periódicas de reposición del afirmado (Arrieta et al., 2024; Jimoh & Olawuwo, 2024). Las capas granulares no ligadas cumplen una tarea discreta pero decisiva: distribuyen esfuerzos, facilitan el drenaje y limitan las deformaciones acumuladas cuando la compactación es adecuada.

El desempeño de las capas granulares no depende de una sola propiedad. La humedad, el tránsito y la distribución de tamaños alteran la respuesta mecánica del material; por eso, aceptar una cantera solo por su proximidad a la obra puede trasladar el problema al pavimento (Rondón-Quintana et al., 2025). Ullah et al. (2022) comprobaron que la gradación y el contenido de humedad modifican la respuesta resiliente de las capas no ligadas. Kodikara et al. (2024) propusieron integrar ensayos, diseño, construcción y evaluación a lo largo del ciclo de vida del pavimento.

La variabilidad suele aparecer incluso entre fuentes cercanas. Cambios modestos en la gradación y en la energía de compactación modifican el CBR (Alzara et al., 2024). Los finos merecen atención especial: en proporciones intermedias pueden mejorar el empaquetamiento, aunque su incremento o plasticidad termina penalizando el soporte y el drenaje (Morales & Zuniga, 2023; Farooq et al., 2022). Bilodeau et al. (2024) identificaron el contenido de finos y la proporción de partículas trituradas como indicadores directos de la sensibilidad mecánica ante variaciones de la humedad. Polo-Mendoza et al. (2024) relacionaron la distribución granulométrica con el CBR y con los parámetros del Proctor modificado. Kafle et al. (2024) documentaron diferencias apreciables entre materiales granulares recolectados en una misma zona vial.

En ambientes tropicales y andinos, la lectura aislada de un ensayo resulta insuficiente. La meteorización, la litología, la altitud y la pendiente generan depósitos con comportamientos contrastantes (Foko Tamba et al., 2024; Nait-Rabah et al., 2023). La mezcla de materiales complementarios puede ser útil en ese escenario, pero no admite recetas automáticas. Doukani et al. (2024) corrigieron una gradación deficiente mediante la incorporación dosificada de una fracción complementaria y observaron mejoras en el soporte y la permeabilidad. Amlashi et al. (2024) mostraron, con otra familia de mezclas, que un reemplazo parcial puede alterar simultáneamente la compactación, la abrasión y el CBR. La adición controlada de roca triturada a los materiales lateríticos también mejoró su aptitud vial (Ndzié Mvindi et al., 2024). El punto técnico es simple: reducir una limitación sin introducir otra.

En Chota, el deterioro observado en la carretera Chota-Negropampa y en vías próximas ha puesto en discusión la calidad de los materiales empleados en conservación vial (Fernández-Irigoín & Ticlla-Ríos, 2020). Las fuentes Rejopampa Alto 1 y 2 se usan por su cercanía a la PE-3N, pero antecedentes locales identificaron restricciones asociadas a la plasticidad y a la fracción fina (Ticlla-Ríos, 2021). Rejopampa Alto 3 aporta grava triturada con un tamaño menor de 1/2 pulgada. El vacío técnico no radica en localizar canteras: consiste en determinar si alguna combinación supera, de forma verificable, las deficiencias individuales.

El estudio tuvo como objetivo determinar la combinación técnicamente más favorable de los materiales granulares procedentes de Rejopampa Alto 1, 2 y 3 para mantenimiento vial en Chota, mediante contraste con la EG-2013 (Ministerio de Transportes y Comunicaciones [MTC], 2013). Se planteó que una dosificación binaria permitiría aproximar la gradación y el comportamiento mecánico a los requerimientos normativos, sin asumir la conformidad antes de revisar cada indicador.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1. Lugar de estudio

El trabajo se desarrolló en las canteras Rejopampa Alto 1, 2 y 3, situadas en el centro poblado Rejopampa Alto, distrito y provincia de Chota, Cajamarca, próximas a la carretera PE-3N, tramo Chota-Bambamarca. La Tabla 1 presenta las coordenadas UTM y las altitudes aproximadas de los puntos de muestreo; su distribución espacial se observa en la Figura 1. Las fuentes 1 y 2 correspondieron a materiales usados localmente como afirmado. La tercera aportó grava triturada de menor tamaño que 1/2 pulgada. La zona presenta un clima semifrío y lluvioso; los registros consultados mostraron temperaturas medias mensuales entre 12,72 y 21,08 °C, con mayor precipitación entre noviembre y abril (Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú [SENAMHI], 2023). Debido a que los puntos de muestreo se ubicaron a ambos lados del umbral de 3000 m s.n.m., el contraste normativo reportó ambos rangos altitudinales previstos por la EG-2013.

2.2. Diseño estadístico

La investigación fue cuantitativa, aplicada y descriptiva, con un diseño no experimental de corte transversal. La población estuvo compuesta por los materiales granulares disponibles en las canteras seleccionadas. El muestreo fue intencional por conveniencia técnica: se eligieron fuentes de uso real, accesibles y vinculadas al mantenimiento local. De cada cantera se recolectaron 150 kg. La unidad de análisis fue el material extraído de fuentes delimitadas.

Se caracterizaron tres fuentes naturales de material granular y, a partir de ellas, se formularon tres combinaciones binarias mediante un método analítico de dosificación granulométrica. No se aplicó el análisis de varianza ya que el estudio no se estructuró como un experimento con tratamientos independientes y repetidos, sino como una evaluación técnico-normativa de materiales para uso vial. En este tipo de análisis, cada fuente y cada mezcla fueron verificadas mediante ensayos normalizados de mecánica de suelos, y la decisión de aptitud no dependió de la comparación estadística de medias, sino del cumplimiento conjunto de los parámetros exigidos por la EG-2013 y las Normas Técnicas Peruanas aplicables.

2.3. Colecta de datos

Primero se realizaron el reconocimiento y el levantamiento topográfico de las canteras con una estación total Leica FlexLine TS07, trípode, prisma reflector, jalones, cinta métrica y un GPS Garmin eTrex. Los puntos de control fueron georreferenciados y posteriormente procesados en AutoCAD Civil 3D para obtener planos, perfiles y delimitaciones.

Cantera 1 Cantera 2 Cantera 3

La extracción de muestras se realizó con palas, picos, sacos de polietileno y una balanza portátil (Figura 6). En Rejopampa Alto 1 y 2 se obtuvieron porciones a distintas alturas del talud para evitar una muestra sesgada por segregación superficial; en Rejopampa Alto 3 se adquirió grava triturada menor de 1/2” directamente del acopio de la cantera. Cada saco fue rotulado con cantera, fecha y punto de procedencia, y se mantuvo en condición seca hasta su traslado al laboratorio CIEXLIAN de Chota.

Cantera 1 Cantera 2 Cantera 3

Se determinaron el contenido de humedad (NTP 339.127), la granulometría por tamizado (NTP 339.128), los límites líquido y plástico (NTP 339.129), la compactación Proctor modificada (NTP 339.141), el CBR de laboratorio (NTP 339.145), el equivalente de arena (NTP 339.146) y el desgaste por abrasión de Los Ángeles (NTP 400.019). En Rejopampa Alto 3 no se ejecutaron Proctor ni CBR, porque la fracción fina disponible no permitió conformar una probeta representativa.

Las proporciones se estimaron mediante el método analítico de combinación. En la ecuación 1, el pasante calculado para cada tamiz se obtuvo mediante ponderación de los materiales participantes:

P_i = aA_i + bB_i; a + b = 1 (1)

Donde P_i representó el porcentaje pasante de la mezcla en el tamiz i; A_i y B_i fueron los pasantes de cada fuente; a y b correspondieron a las fracciones de participación. Las combinaciones evaluadas se detallan en la Tabla 2.

2.4. Análisis de datos

Los datos se organizaron en Microsoft Excel. Se calcularon porcentajes de material pasante, indicadores físico-mecánicos y curvas granulométricas. El contraste se realizó con las secciones 402 y 403 de la EG-2013 (MTC, 2013), diferenciando entre la subbase y la base granular. Para la base se consideró el huso B, un CBR mínimo de 80 % cuando el tránsito es menor de 10⁶ ejes equivalentes, un desgaste Los Ángeles máximo de 40 %, un IP máximo de 4 % por debajo de 3000 m s.n.m. y de 2 % desde 3000 m s.n.m., así como un equivalente de arena mínimo de 35 % y 45 %, respectivamente. No se aplicó inferencia estadística: la decisión se sustentó en el cumplimiento conjunto de los indicadores para fuentes y mezclas específicas.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1. Propiedades del material granular de las tres canteras

Ninguna cantera satisfizo por sí sola el conjunto de requisitos aplicables. Rejopampa Alto 1 mostró CBR de 77,79 %, desgaste de 26,60 % e IP de 7,46 %; además, el pasante por el tamiz N.° 200 fue de 19,90 %. Rejopampa Alto 2 presentó CBR de 73,88 % e IP de 6,81 %. Rejopampa Alto 3 no fue plástica, aunque su desgaste alcanzó el 69,00 %. La Tabla 3 presenta los resultados y la Figura 7 permite revisar los tamices de control del huso B.

El contraste expuso restricciones diferentes. En R1 predominó el exceso de finos; en R2 apareció un déficit en tamices intermedios; R3 aportó una fracción más abierta, pero con pérdida elevada por abrasión. Esa heterogeneidad es consistente con Kafle et al. (2024), quienes registraron respuestas distintas entre materiales recolectados dentro de una misma zona. Foko Tamba et al. (2024) llegaron a una lectura compatible al vincular la variabilidad de gravas lateríticas con su contexto geotécnico. El resultado también guarda relación con Alzara et al. (2024) y Polo-Mendoza et al. (2024): el CBR no es independiente de la gradación ni de la compactación. La baja limpieza observada en las tres fuentes resultó relevante. Farooq et al. (2022) demostraron que el incremento de finos puede reducir el soporte y la permeabilidad de materiales empleados en capas viales. Bilodeau et al. (2024) añadieron otro matiz: la fracción fina interviene en la sensibilidad mecánica ante cambios de humedad.

La lectura conserva una implicancia local. Ticlla-Ríos (2021) ya había documentado restricciones en fuentes de Chota, mientras Fernández-Irigoín y Ticlla-Ríos (2020) registraron problemas de transitabilidad en carreteras del distrito. En ciclos de servicio, la selección no debería cerrarse con un único ensayo. Ullah et al. (2022) observaron variaciones en la respuesta resiliente asociadas con la humedad, la gradación y el nivel de esfuerzos. El resultado respalda la recomendación de integrar la caracterización, el diseño y la verificación a lo largo del ciclo de vida del pavimento (Kodikara et al., 2024; Rondón-Quintana et al., 2025).

3.2. Propiedades físicas y mecánicas de las combinaciones

Las mezclas modificaron el comportamiento de las fuentes, pero ninguna alcanzó la conformidad integral con la base granular. C1 registró el balance más favorable: 8,70 % de finos, CBR de 80,85 % y abrasión de 28,40 %. Aun así, presentó 13,10 % en el tamiz N.° 40, IP de 5,98 % y equivalente de arena de 16,54 %. C2 se aproximó al CBR de base, con 79,76 %, aunque mantuvo restricciones en la gradación, la plasticidad y la limpieza. C3 conservó exceso de finos. La Tabla 4 y la Figura 8 muestran la evaluación conjunta.

La adición moderada de grava triturada explicó la ventaja relativa de C1. Su incorporación redujo los finos de R1 y elevó el CBR, sin trasladar el alto desgaste de R3 con la misma magnitud. Ndzié Mvindi et al. (2024) observaron un mecanismo comparable al añadir agregado de roca triturada a materiales lateríticos: la mejora se observó cuando la dosificación se mantuvo controlada. Doukani et al. (2024) también corrigieron una gradación deficitaria mediante una fracción complementaria y verificaron cambios favorables en la capacidad de soporte y la permeabilidad. La evidencia no sugiere que ningún reemplazo produzca el mismo efecto. Salcedo Fontalvo et al. (2023) y Amlashi et al. (2024) mostraron que la respuesta final depende tanto de la proporción como de la calidad del agregado incorporado. El resultado, sin embargo, no autoriza a clasificar C1 como base lista para su colocación. La fracción que pasó el tamiz N.° 40 quedó por debajo del huso B; el IP superó el máximo de base y el equivalente de arena permaneció lejos del mínimo. La decisión técnica prudente es acondicionar y volver a ensayar.

El comportamiento de C2 y C3 refuerza esa lectura. C2 presentó una densidad seca elevada y un CBR cercano al umbral de base, pero su limpieza fue insuficiente. C3 unió dos materiales con fracción fina problemática y no corrigió la limitación principal. Morales y Zuniga (2023) señalaron que una fracción fina intermedia puede favorecer el empaquetamiento; cuando aumenta o presenta plasticidad, el beneficio se pierde. En materiales tropicales, Nait-Rabah et al. (2023) recomendaron interpretar conjuntamente la gradación, la plasticidad y la mineralogía. La experiencia de Albuquerque Filho et al. (2024) en una vía no pavimentada mostró que la estabilización granulométrica debe valorarse junto con la respuesta mecánica y las condiciones de aplicación. La mezcla más prometedora no fue la que maximizó un indicador aislado, sino la que dejó menos restricciones por resolver.

3.3. Comparación del material granular natural y las combinaciones

De la Figura 9 a la Figura 13 se sintetizan los parámetros que definieron la selección técnica. El CBR de la combinación 1 superó el mínimo de base; el IP quedó dentro del límite; y el desgaste por abrasión fue ampliamente inferior al máximo permitido. Su punto débil fue el equivalente de arena, porque no alcanzó el mínimo normativo de limpieza. Esta condición no invalida el aporte de la mezcla, pero impide presentarla como material completamente conforme sin una etapa complementaria de control o de lavado de finos

La comparación de resultados demuestra que, aunque las canteras de Rejopampa Alto, de forma individual, no cumplen con la EG-2013, sus combinaciones en proporciones específicas logran mejorar significativamente las propiedades físico-mecánicas. La combinación 1 fue la más eficiente, cumpliendo con la granulometría, el índice de plasticidad (5,98 %), el CBR (80,85%) y la abrasión (28,4%), lo que confirma lo señalado por Kafle et al. (2024) sobre la superioridad estructural de las mezclas frente a los materiales individuales. En las propiedades físicas, se redujo el exceso de finos y se mejoró la gradación, en concordancia con Yao et al. (2024); sin embargo, el equivalente de arena (14,09 %–22,12%) permaneció por debajo del umbral. Respecto a las propiedades mecánicas, las combinaciones 2 (79,76%) y 3 (76,79%) resultaron aptas para subbase, con un desgaste inferior al 50 % y un MDS entre 2,23 y 2,26 g/cm³, lo cual concuerda con Gautam & Karki (2023).

4. CONCLUSIONES

La evaluación técnico-normativa indica que las canteras de Rejopampa Alto son complementarias, pero ninguna es apta por sí sola como base granular. La mezcla C1 es la opción más viable para el mantenimiento vial en Chota, aunque requiere acondicionamiento y verificación previa. Este resultado orienta el uso eficiente de los recursos locales.

Agradecimientos

Se agradece a la Escuela Profesional de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional Autónoma de Chota.

Financiamiento

Los autores no recibieron financiamiento o patrocinio para ejecutar el trabajo de investigación.

Conflicto de intereses

No existe ningún tipo de interés con los contenidos del artículo científico.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS