EST SUELOS SUBRASANTE.pdf

7/23/2019 EST SUELOS SUBRASANTE.pdf

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UNIVERSIDAD TCNICA DE MANAB

CENTRO DE ESTUDIOS DE POSGRADO

TESISPrevia a la Obtencin del Grado Acadmico de:

MAGISTER EN CONSTRUCCIN DE OBRAS VIALES

TEMA:

ESTABILIZACIN DE SUELOS PARA ATENUAR EFECTOS DEPLASTICIDAD DEL MATERIAL DE SUBRASANTE DE LA

CARRETERA MONTECRISTI - LOS BAJOS

AUTOR:

ING. RONALD PASTOR DELGADO ALVIA.

TUTOR:

DR. ING. EDUARDO TEJEDA PIUSSEAUT MG. SC.

PORTOVIEJO MANAB ECUADOR

2011


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CERTIFICACIN DEL TUTOR

En mi calidad de Director de la Tesis: ESTABILIZACIN DE SUELOSPARA ATENUAR EFECTOS DE PLASTICIDAD DEL MATERIAL DESUBRASANTE DE LA CARRETERA MONTECRISTI - LOS BAJOS,,del autor: Ing. Ronald Pastor Delgado Alvia; perteneciente a losestudios de maestra en Construccin de Obras Viales de la UniversidadTcnica de Manab.

CERTIFICO:

Que el Mencionado Trabajo, acogi e incorpor las sugerenciasrealizadas por los miembros del tribunal de sustentacin referentes a:Incluir los datos de los resultados de caracterizacin del suelo, CBR ydetalle de la toma de muestras; Anlisis de los costos de lasestabilizaciones con Cal, cemento, Reposicin de material de

Mejoramiento y arena, Espesores recomendados para lasestabilizaciones; Anlisis de Hinchamiento o esponjamiento; entre otroslos cuales ha elaborado con entera responsabilidad por parte delmaestrante Ing. Ronald Pastor Delgado Alvia, con el fin de obtener elTitulo de Magister en Obras Viales, de conformidad a las disposicionesreglamentarias para el efecto.

Portoviejo, 22 Enero del 2012

D r . Ed u a r d o T e j e d a P i u s s e a u t

Director de Tesis

Instituto Superior Politcnico Jos A. Echeverra, CUBA


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II

UNIVERSIDAD TCNICA DE MANAB

CENTRO DE ESTUDIOS DE POSGRADO

TEMA:

ESTABILIZACIN DE SUELOS PARA ATENUAR EFECTOS DE PLASTICIDAD DEL

MATERIAL DE SUBRASANTE DE LA CARRETERA MONTECRISTI - LOS BAJOS .

TESIS DE GRADO

Sometida a consideracin del Tribunal de Revisin y Sustentacin y

legalizada por la comisin Acadmica del Centro de Posgrado comorequisito previo a la obtencin del grado de:

MAGISTER EN CONSTRUCCIN DE OBRAS VIALES

APROBADA POR:

Ing. Mara Molina de Lozano Ms.Sc.

PRESIDENTA DEL TRIBUNAL

Dr. Ing. Gonzalo Fundora Ayuso

MIEMBRO DEL TRIBUNAL

Dr. Mara Liliana Alba Menndez


Dr. Ing. Jos Salvador Uzcategui



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III

DEDICATORIA.

A mi esposa Amira Monserrate Panchana Campuzano, por ser un apoyo

constante en mis principales proyectos y decisiones.

A mis hijas Olga, Thala y Anahi, que se constituyen en mi fortaleza para

seguir mejorando da a da, deseo dejarles un ejemplo a seguir.

A mis Padres Jos Norberto Delgado Lucas y Olga Marina Alvia Bello,

que desde mi infancia nunca desmayaron en apoyarme espero retribuir y

dedicarles este ttulo por todo el esfuerzo realizado.


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IV

AGRADECIMIENTO.

A Dios, por regalarme la vida y la aptitud como profesional, por darme y

el privilegio de haber participado en la maestra vial.

Me es grato agradecer a todos y cada uno de los profesores de la

maestra vial tanto nacionales como extranjeros, que cumplieron a

cabalidad y con excelencia supieron transmitir sus conocimientos y

experiencias.

Agradezco a la Universidad Tcnica de Manab, por emprender este

proyecto de Maestra Vial, que estoy convencido va a generar sus frutos a

corto plazo.

Me permito agradecer al Consejo Provincial de Manab, por el apoyo

brindado facilitando el Laboratorio de Suelos para la realizacin de

ensayos.

Finalmente agradezco a mi Tutor de Tesis el Dr. Eduardo Tejeda

Piusseaut, por su disposicin y haberme brindado su valiosa ayuda en la

culminacin de m proyecto.


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V

Autora de Tesis

Yo, Ronald Pastor Delgado Alvia, declaro que soy autor del presente

trabajo: Estabilizacin De Suelos Para Atenuar Efectos De Plasticidad

Del Material de Subrasante de la Carretera Montecristi - Los Bajos, en

opcin al Grado de Mster en la Maestra Construccin de Obras Viales,

organizado por el Centro de Estudios de Postgrado de Universidad

Tcnica de Manab.

Ing. Ronald Pastor Delgado Alvia.


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VI

NDICE TEMTICO

Resumen ejecutivo. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Introduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. Captulo I Prob lema de investigacin. . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.1 Planteamiento del problema. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.1.1 Anlisis crtico. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. 7

1.1.2 Prognosis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. 8

1.2 Formulacin del problema a investigar. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . ... . 9

1.2.1 Preguntas directrices de la investigacin. .. . . . . . . . . . . . . . 91.3 Delimitacin del problema. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.3.1 Campo de estudio. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 10

1.3.2 rea de la ciencia. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. 10

1.3.3 Aspectos principales a investigar. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 11

1.3.4 Espacio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 11

1.3.5 Tiempo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 11

1.4 Justificacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 111.5 Objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11

1.5.1 Objetivo general. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . 11

1.5.2 Objetivos especficos. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 12

2. Captulo II Marco terico. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.0 Antecedentes investigativos. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.1 Fundamentacin filosfica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.2 Categoras fundamentales. Variables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2.1 Estabilizacin con cemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2.2 Estabilizacin con Cal. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 31

2.2.3 Investigaciones sobre el comportamiento de los suelos con

adicin de cal o cemento. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40

2.2.4 Seleccin del CBR de diseo. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.3 Fundamentacin legal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44


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VII

2.4 Hiptesis y variables. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . 47

2.4.1 Planteamiento de hiptesis. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . 47

2.4.2 Variables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 47

2.5 Definicin de trminos. . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . 48

3. Captulo III Materiales y Mtodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

3.1 Tipo de investigacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

3.2 Poblacin y muestra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 54

3.3 Tcnicas e instrumentos de recoleccin de datos. .. . . . . . . . . . . . 54

3.4 Levantamiento de la informacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

4. Captulo IV Resultados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

4.1 Anlisis de datos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64

4.1.1 Descripcin del caso de estudio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64

4.1.2 Datos obtenidos del trabajo de campo en el tramo de va. . . . 65

4.2 Descripcin de resultados. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 66

4.3 Discusin de resultados. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. 75

4.4 Verificacin de hiptesis. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

5. Captulo V Conc lusiones y recomendaciones. . . . . . . . . . . . . . . 78

5.1 Conclusiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

5.2 Recomendaciones. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

6. Captulo VI Bibl iografa. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 81

7. Anexos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85


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1

RESUMEN EJECUTIVO

Los suelos de Subrasante, en la Provincia de Manab presentan

caractersticas negativas relacionadas con el mal comportamiento ante la

presencia de humedad.

El propsito de estabilizar los suelos es alterar sus propiedades fsicas,

mejorar las condiciones de plasticidad, incrementar su resistencia y

durabilidad con el fin de obtener un material de cimentacin satisfactorio

para un determinado uso. Los materiales ms utilizados en el mundo con

estos fines en la construccin de carreteras son: el cemento, la cal, el

asfalto, y la arena.

La eficiencia de los procesos de estabilizacin utilizando estos materiales

depende de diversos factores, como el tipo de suelo, los parmetros

resistentes a obtener, los conglomerantes disponibles en el entorno y las

condiciones climatolgicas durante la ejecucin de los trabajos.

La investigacin desarrollada ha incluido trabajo de laboratorio, de

campo, y documental, partiendo de la realizacin de un muestreo

representativo de un suelo de subrasante, para determinar el

conglomerante ms adecuado para su estabilizacin. Se realizaron

ensayos para la dosificacin de la mezcla, y el anlisis de la influencia

del conglomerante en las caractersticas de los suelos. Tambin se

brindan recomendaciones sobre las caractersticas que deben cumplirlos suelos para que puedan ser estabilizados econmicamente con cal o

cemento.


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2

ABSTRACT.

The floors of Subrasante, in the County of Manab present negative

characteristics related with the bad behavior before the presence of

humidity.

The purpose of stabilizing the floors is to alter its physical estates, to

improve the conditions of plasticity, to increase its resistance and durability

with the purpose of obtaining a satisfactory foundation material for a

certain use. The most utilized materials in the world with these ends in the

construction of highways are: the cement, the lime, the asphalt, and the

sand.

The efficiency of the stabilization processes using these materials

depends on diverse factors, as the floor type, the resistant parameters to

obtain, the available conglomerantes under the environment and the

climatological conditions during the execution of the works.

The developed investigation has included laboratory work, of field, and

documental, leaving of the realization of a representative sampling of a

subrasante floor, to determine the most appropriate conglomerante for its

stabilization. They were carried out rehearsals for the dosage of the

mixture, and the analysis of the influence of the conglomerante in the

characteristics of the floors. Recommendations are also offered on the

characteristics that should complete the floors so that they can bestabilized economically with lime or cement.


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3

INTRODUCCIN


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4

INTRODUCCIN.

Las tcnicas de estabilizacin de suelos han experimentado un gran

desarrollo en el mundo durante los ltimos aos. Ello se ha debido a

varios factores: la necesidad de reutilizacin de los materiales del

pavimento, por motivos medioambientales; elevar la capacidad de

soporte ante unos trficos cada vez mayores y al desarrollo de equipos y

maquinarias disponibles para la ejecucin de este tipo de obras.

Las capas estabilizadas han demostrado una mayor fiabilidad y

durabilidad ante el trfico y a climatologa, debido a su mayor capacidad

resistente y a su menor susceptibilidad al agua. Todo ello ha motivado

que las normas de carreteras contemplen de forma preferente las capas

estabilizadas dentro de las posibles soluciones para la construccin de

los rellenos y la formacin de las explanadas.

Por las caractersticas geolgicas en la Provincia Manab, los suelos de

subrasante, poseen altos ndices de plasticidad. El funcionamiento alargo plazo de cualquier proyecto de construccin depende de la calidad

de los suelos subyacentes. Los suelos inestables pueden crear

problemas significativos en las estructuras y pavimentos.

La utilizacin de tcnicas de construccin apropiadas para el tratamiento

del suelo de subrasante con el uso de algn conglomerante, transforma

qumicamente el material inestable en utilizables. Para esto esimportante realizar los estudios necesarios que permitan la correcta

eleccin del conglomerante, pues de ello depende la obtencin de los

resultados esperados. Hay que tener en cuenta que los suelos y

materiales disponibles, en cada proyecto u obra, sern diversos, por lo

tanto, debe realizarse un estudio que analice todos los tipos de suelos y

materiales susceptibles de ser estabilizados.


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5

En nuestra regin no existe ni se conoce antecedente relacionado con el

tema investigativo; el autor pretende una investigacin experimental

basada en la aplicacin prctica, recopilacin de informacin y

experiencias.

Esta investigacin se ha desarrollado siguiendo una metodologa de

campo, experimental y documental, que incluye:

a) El muestreo representativo orientado a caracterizar el tipo de suelo

de subrasante, tomando como punto de partida las propiedades

ndices de los materiales (granulometra y plasticidad).b) La determinacin del conglomerante ms adecuado para la

estabilizacin del suelo.

c) Ensayos de dosificacin necesarios para alcanzar los parmetros

resistentes exigidos o los objetivos buscados.

d) La caracterizacin de la mezcla mediante la obtencin de la

resistencia a compresin simple y valor soporte del material de

subrasante estabilizada con el conglomerante seleccionado.e) Anlisis de la influencia del conglomerante en las caractersticas de

los suelos.

f) Recomendaciones sobre las caractersticas los suelos para que

puedan ser estabilizados econmicamente con cal o cemento.

Segn los estudios realizados en el laboratorio de suelo, las

caractersticas granulomtricas y plsticas que presenta el suelo desubrasante en el rea de estudio, condicionaron el uso de la Cal como

conglomerante estabilizador. La estabilizacin de suelos con cal ha sido

utilizada en otros pases con gran xito, logrando aumentar la vida til de

las carreteras, que resultan soluciones competitivamente econmicas,

ofreciendo mejores superficies e indiscutiblemente presentan un mejor

desempeo ante condiciones de humedad extrema.


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6

CAPTULO I


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CAPTULO 1. PROBLEMA DE INVESTIGACIN.

1.1 Problema de la investigacin.

Los suelos existentes en la regin de Manab, presentan caractersticas

negativas, relacionadas con el mal comportamiento ante la presencia de

humedad. La mejora de las propiedades de plasticidad aadiendo

cemento o cal, pueden resultar un procedimiento adecuado, para lograr

un mejor comportamiento de estos suelos como sub-rasante de las

carreteras y calles.

1.1.1 Anlisis crtico

En nuestro pas la red vial siempre ha tenido reiteradas obras de

conservacin y rehabilitacin que no han arrojado los resultados

esperados, sino que a corto plazo han presentado fallas, especialmente

deformaciones o asentamientos.

En Manab gran parte de las vas tienen cimientos con suelos arcillosos,

adems de que los drenajes son usualmente deficientes. La carretera en

estudio Montecristi-Los Bajos, no es la excepcin, se han hecho varios

trabajos de conservacin, y siempre ha fallado la explanacin, por esto se

analiza la forma en que pueden ser reducidas las propiedades plsticas

de la sub-rasante, mediante su estabilizacin.

Para la investigacin no se dispuso de datos previos para analizar y

diagnosticar el comportamiento de la sub-rasante en la va objeto de

estudio. No existan registros estadsticos de trfico vehicular, para

conocer el nivel de solicitaciones que ha recibido, tampoco informacin

sobre estudios del suelo, que permita el anlisis de las caractersticas y

propiedades plsticas de la sub-rasante para conocer si es factible una

estabilizacin del suelo con cemento o cal, como modo de atenuar los

efectos negativos de su plasticidad. Por esta razn en el trabajo se


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8

incluye un estudio detallado de las caractersticas del sueloy luego se

procede a su estabilizacin, para conocer los cambios producidos en

estas caractersticas y en su resistencia.

1.1.2 Prognosis

Los suelos arcillosos y expansivos que existen en las carreteras de

nuestra Provincia, no han tenido una investigacin, ni una aplicacin

relacionada con el tema que se plantea en esta investigacin. No existe

ni se conoce ningn tipo de investigacin relacionada con la

estabilizacin de suelos con cemento o cal, para atenuar los efectosnegativos de la plasticidad del material de sub-rasante en la va

estudiada.

El empleo de la estabilizacin de suelos, como solucin para mejorar las

caractersticas del material lleva a ahorros considerables, ya que las

exigencias del trfico, cada vez creciente, exige que las resistencias de

la subrasantes sean ms elevadas, y los materiales locales no permitensu utilizacin por si solos, y necesitan ser mejorados.

La estabilizacin con cal o cemento, conducir a la reduccin de los

espesores de corona y al mayor empleo de materiales locales. La no

utilizacin de estas soluciones trae gastos innecesarios debidos al

acarreo de suelos de canteras, ms alejadas para ser empleadas como

material de mejoramiento en las subrasantes de las obras viales.


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1.2 Formulacin del problema a investigar.

De los antecedentes expuestos, segn el planteamiento del problema,

se necesita una investigacin con el propsito de verificar si laestabilizacin del suelo, aadiendo un porcentaje de cemento o cal

permite atenuar los efectos de la plasticidad del material utilizado como

sub rasante de los viales y por ende se logra la reduccin de los costos.

El problema se plantea a travs del siguiente interrogante: la

estabilizacin del suelo, aadiendo un porcentaje de cemento o cal,

permite atenuar los efectos negativos de plasticidad?

1.2.1 Preguntas directrices de investigacin.

Hay distintas maneras de presentar y satisfacer cada dificultad de la

investigacin planteada, con la sistemtica que se necesita aplicar, por

ello se parte de las siguientes preguntas directrices:

a) Es factible atenuar los efectos de plasticidad en el material usado

en la subrasante del pavimento, estabilizando el suelo, aadindolecomo aditivo un porcentaje de cemento o cal?

b) Qu modificaciones ocurren en las caractersticas del suelo si se

estabiliza el suelo con cemento o cal?

c) Qu ventajas tcnico-econmicas ofrecen los mtodos de

estabilizacin de suelos?

d) Con que maquinarias existentes en Manab se pueden estabilizar

los suelos?e) Qu caractersticas han de tener los suelos para que puedan ser

estabilizados econmicamente con cemento o cal?


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10

1.3 Delimitacin del problema.

Este proyecto se realizar en la Carretera Montecristi-Comunas Bajo de

Afuera, Bajo de Pechiche, en la Provincia Manab y tendr una duracinde seis meses.

Para el desarrollo del trabajo ser necesaria la recopilacin de datos de

trfico, pruebas en laboratorio de suelos, as como el anlisis de las

variaciones que experimentan con los aditivos y de su comportamiento.

1.3.1 Campo

El campo en el que se desarrolla la investigacin es la Geotecnia Vial.

1.3.2 rea

Se desarrolla en el rea de la capacidad resistente de los suelos in situ y

su mejoramiento mediante procedimientos de estabilizacin.

1.3.3 Aspectos

Son aspectos fundamentales de la investigacin:

Caracterizacin de los suelos como subrasantes de carreteras.

Seleccin del conglomerante ms apropiado para la estabilizacin.

Diseo de mezclas para la mejora de los suelos, utilizando aditivos.

Determinacin de la capacidad resistente de los suelos antes y

despus de estabilizados, aplicando distintos porcentajes del contenido

del conglomerante seleccionado. Influencia del aditivo empleado en las caractersticas plsticas y

resistencia a CBR.


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1.3.4 Espacio

La investigacin se realiz en La Carretera Montecristi Comunas Bajo

de Afuera, Bajo de Pechiche Provincia Manab.

1.3.5 Tiempo

La investigacin se desarrolla en 6 meses.

1.4 Justificacin.

La carretera Montecristi-Comunas Bajo de Afuera, Bajo de Pechiche,

brinda a los usuarios, especialmente del sector Norte de la provincia de

Manab, un enlace ms cercano para acceder a la va Turstica conocida

como Ruta del Spondylus, e inclusive para acortar distancia con la

Pennsula de Guayaquil. Por tal razn, peridicamente en esta va se

trasporta carga pesada, como tanqueros de combustible y plataformas

cargadas de sal, provenientes de la provincia del Guayas.

Con los resultados que se obtengan en esta investigacin se podra

demostrar que es muy posible mejorar las propiedades de los materiales

de la sub-rasante atenuando as los efectos negativos de la plasticidad,

mediante procedimientos probados a nivel internacional y que resultan

factibles desde el punto de vista econmico.

1.5 Objetivos.

1.5.1 Objetivo general.

Analizar el efecto del incremento de aditivo (Cal o Cemento) en el suelo

sobre la reduccin de la plasticidad, para mejorar su comportamiento

como sub-rasante de carreteras.


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1.5.2 Objetivos especficos.

a) Plantear un diseo experimental donde se estudie la influencia del

cemento o cal como aditivo en la reduccin de la plasticidad.

b) Estudiar la variacin en el comportamiento de la resistencia del suelo

con el incremento del contenido de cal o cemento.

c) Estudiar la influencia de la humedad sobre el suelo estabilizado.


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CAPTULO II


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CAPTULO 2 MARCO TERICO.

2. Marco terico.

2.0 Antecedentes investigativos.

En Europa, la normativa vigente de diseo o construccin de pavimentos

contempla el empleo de cal y cemento para el mejoramiento de suelos.

En casos singulares puede plantearse el empleo de otros estabilizantes o

la mezcla de cal o cemento con otros materiales que refuercen su accinconglomerante. Por ejemplo, algunas escorias, cenizas volantes y otros

tipos de residuos, al mezclarlos con cal, se activan y mejoran sus

propiedades. De esta forma, se logra estabilizar un suelo de forma ms

econmica y valorizando un residuo.

El cuerpo de ingenieros de la Armada Norteamericana (Department of

The Army, The Navy, and The Air Force, 1994) ha desarrollado una

Metodologa de diseo de mezcla de suelos estabilizados con cal, basada

en los siguientes aspectos:

1 Determinacin del contenido inicial de cal mediante la valoracin del

pH de varias muestras de suelo-cal preparadas con diferentes niveles

o dosificaciones (2%, 4%, 6%, 8 %). El contenido de cal ms bajo con

el cual se logra un pH ms cercano a 12,4 ser el contenido estimado

inicial de cal.

2 Utilizando el contenido inicial de cal, se realiza un ensayo Proctor

(humedad-densidad), para determinar la densidad mxima y el

contenido de ptimo de humedad. El ensayo de densidad humedad

deber realizarse de acuerdo con la norma ASTM D 1557 (Prctor

Modificado).


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3 Preparar muestras para tres contenidos diferentes de cal, para los

ensayos de compresin simple y durabilidad. Los contenidos de cal

para las pruebas sern: (a) contenido de cal inicial; (b) contenido de

cal inicial ms 2 % y (c) contenido de cal inicial ms 4 %. Los

especmenes preparados se debern curar por un periodo de 28 das

a 23 C. Tambin se puede utilizar un curado acelerado por 48 h a 49

C.

4 Tres especmenes se ensayan a compresin de acuerdo con el

procedimiento ASTM D1633, y otros tres especmenes se someten al

ensayo de durabilidad conforme a la norma ASTM D559.

5 Se comparan los resultados obtenidos con los requerimientos

solicitados, de acuerdo con las especificaciones contractuales. El

contenido de cal ms bajo, que cumpla con los requerimientos de

resistencia a compresin y demuestre la durabilidad requerida, ser

el contenido de cal de diseo.

La National Lime Association de los Estados Unidos, evalu varios

procedimientos para el diseo de mezclas estabilizadas con cal, con el fin

de obtener un mtodo definitivo que pueda ser utilizado para diversos

tipos de suelo y climas:

1) Evaluar las propiedades claves del suelo como un paso inicial para

determinar si el suelo es adecuado para ser estabilizado con cal.

2) Determinacin de la demanda estimada inicial de cal. El porcentaje

ms bajo de cal en el suelo que alcanza un pH en laboratorio de 12,4

es el porcentaje mnimo de cal para estabilizarlo.

3) Determinacin del contenido de ptimo humedad y la mxima

densidad seca del suelo tratado con cal, mediante el procedimiento

ASTM D698 (Prctor estndar).


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16

4) Fabricacin de los especmenes para compresin, mediante el

procedimiento ASTM D5102. La muestra debe de ser almacenada en

una bolsa sellada e impermeable por 1 h 24 h antes de fabricar el

espcimen de ensayo.

5) Curado y confinamiento de los espcimen de compresin,

inmediatamente despus de la fabricacin de las mezclas, debe ser

envueltos en plsticos y sellados en una bolsa impermeable.

6) Determinacin de la compresin de los especmenes curados y

condicionados en humedad. Utilizar el procedimiento ASTM D5102 Bpara determinar la compresin de los especmenes.

Muchas agencias de Norte Amrica y el Departamento of The Army, The

Navy, and The Air Force. 1994, han adoptado una gua general para la

seleccin del aditivo a utilizarse en las estabilizaciones de suelos,

logrando obtener resultados efectivos.

Tabla 2.1. Tipos de estabilizacin segn t ipo de suelos


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17

Otra ayuda en la seleccin de un agente estabilizador es sin lugar a

dudas el Triangulo de gradacin y la tabla adoptada por el Departament of

The Army, The Navy, and The Air Force. 1994.

La Tabla 2.2 Gua general para la seleccin del aditivo Air Force. 1994.

Tabla 2.2. Adit ivos recomendados segn tipos de suelos.

Figura 2.1. Tringulo de gradacin. Departament of The Army, The Navy,


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18

La mayora de las agencias de los Estados Unidos de Amrica, entre

ellas: I llinois, Louisiana, Texas y Virginia, han adoptado la resistencia a la

compresin no confinada (RCI) como parmetro para diseo de la mezcla

suelo-cal, y no existe un procedimiento universal para la elaboracin,

curado y ensayo de las probetas.

Tabla 2.3. Sistemas de curado de probetas y requisi tos de resistenciaen algunas agencias de los Estados Unidos de Amrica

2.1 Fundamentacin filosf ica.

El tema investigativo se enfocar experimentalmente hacia el anlisis del

comportamiento del suelo estabilizado con cal y su influencia en la

reduccin del efecto negativo de la plasticidad y en el incremento del CBR

de la sub rasante.

Como antecedente a este proyecto,durante el ao 2008 se presenta por

parte de la Unidad de Investigacin en Infraestructura Vial, El

LanammeUCR, una gua prctica para la estabilizacin y mejoramiento de

rutas no pavimentadas en Costa Rica, basada en experiencias

internacionales y tomando en cuenta la factibilidad de la aplicacin de las

diferentes tcnicas.


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19

En la Gua se definen dos modos de estabilizaciones, que dependen de

los objetivos esperados, que son: Modificacin y/o Estabilizacin; el

primero cuando se enfoca en mejorar caractersticas tales como

graduacin, trabajabilidad y plasticidad, para las cuales se requieren

cantidades mnimas de aditivos (modificacin o mejoramiento de

materiales), por otra parte cuando el objetivo es mejorar propiedades

como resistencia y durabilidad de manera significativa, se necesitan

cantidades mayores de aditivos (estabilizacin de materiales).

El procedimiento a utilizar en la investigacin es para la estabilizacin de

suelos con cal; empleando el procedimiento general adoptado en muchospases y desarrollado por la Unidad de Investigacin en Infraestructura

Vial El LanammeUCR. La figura 2.2 contiene un esquema del

procedimiento.

Figura 2.2. Procedimiento de diseo del material (cal y

cemento) El LanammeUCR:


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En el VIII Congreso Nacional de FIRMES, se presentaron las normas

espaolas, que recomiendan los siguientes aspectos para la seleccin del

conglomerante ms eficiente en la estabilizacin de suelos:

A. Tipo de suelo o mater iales a estabil izar

Tras un estudio geotcnico de todos los tipos de suelos que se vayan a

emplear, se debe decidir qu conglomerante es el ms adecuado. No

sirve cualquier conglomerante para cualquier tipo de suelo, lo que es una

de las razones de algunos fracasos en obras de este tipo.

En general, puede afirmarse que los suelos plsticos, arcillosos,

reaccionan bien con la cal, mientras que los suelos granulares, no

plsticos, reaccionan bien con el cemento.

Los dos parmetros que mejor pueden clasificar un suelo de cara al

conglomerante ms adecuado son la plasticidad y la granulometra.

Los suelos con un ndice de Plasticidad menor o igual a 12 son suelos

que reaccionarn mejor con el cemento. Los suelos cuyo I.P. sea mayor

de 20 son suelos cohesivos, que reaccionarn mejor con la cal. Y los

suelos cuyo I.P. est entre 12 y 20, sern suelos ms aptos para una

estabilizacin mixta.

En el caso de suelos muy plsticos, con valores del I.P. superiores a 40, se

debe realizar la estabilizacin con cal, y en dos etapas, para mejorar su

eficacia.

Analizando la granulometra, lo que ms importancia tiene es la fraccin

fina del suelo. En el caso de suelos muy finos, con ms del 50% que pase

el tamiz de 63m, son claramente suelos aptos para reaccionar mejor con

la cal.


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21

Si el porcentaje de finos es menor del 35%, son suelos aptos para el

cemento. Y los suelos cuya fraccin fina se encuentre entre el 35 y 50%,

sern suelos mejores para una estabilizacin mixta cal + cemento.

Puede haber casos especiales en los que, a pesar de ser suelos muy

finos, no sean plsticos. En estos casos, debern realizarse pruebas con

la cal y con el cemento para determinar cul de ellos acta mejor sobre el

suelo. Este mismo planteamiento es el que debe realizarse ante el estudio

del tratamiento de cualquier otro tipo de material o residuo.

Como ya se ha dicho antes, tambin puede plantearse el empleo de la cal

o el cemento conjuntamente con algn otro material o subproducto, de tal

forma que se potencien sus propiedades cementantes u otras

caractersticas. Es el caso de algunas escorias, cenizas volantes y

residuos de vidrio, muy empleados en pases europeos y en Estados

Unidos. En estos casos, la tipologa de suelos que se puede estabilizar es

ms amplia.

B. Parmetros u objetivos buscados

Una vez definido el conglomerante o combinacin de ellos ms adecuada,

debern realizarse los ensayos de dosificacin necesarios para alcanzar

los parmetros resistentes exigidos o los objetivos buscados.

- Ante la necesidad de secado o, incluso, descongelacin de cualquier

tipo de suelos en condiciones climatolgicas adversas, se debe emplear

cal viva, y su dosificacin debe realizarse sobre la marcha, da a da, a pie

de obra, en funcin de las condiciones de trabajo.

- En el caso de estabilizacin de materiales marginales para su

reutilizacin en la construccin de terraplenes y saneos, la dosificacin


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ser la necesaria para corregir sus problemas geotcnicos y resistentes

hasta unos valores aceptables: plasticidad, hinchamiento, capacidad de

soporte, etc. En estos casos, la cal suele ser el conglomerante ms

adecuado, pues la clasificacin marginal de los suelos y su consiguiente

necesidad de estabilizacin vienen dados por su carcter arcilloso.

- En el caso de la mejora y estabilizacin de suelos en capas de

coronacin de terraplenes y fondos de desmonte, para la conformacin de

la explanada, la dosificacin ser la que se muestra en la tabla 2.4.

Tabla 2.4. Especif icaciones de los Suelos Estabil izados (PG-3)

CARACTERISTICAS TIPO DE SUELO ESTABILIZADO

S-ESTA 1 S-ESTA 2 S-ESTA 3

CONTENIDO DE CALO CEMENTO

2% 3%

INDICE CBR, A 7 DIAS 6% 12% 1.5%COMPRESION

SIMPLE, A 7 DIAS- -

- Para la construccin de capas tratadas, suelo cemento (SC) y grava

cemento (GC), como bases de pavimentos semirrgidos, se debe emplear

la dosificacin de cemento necesaria para alcanzar los valores de

resistencia exigidos: 2,5 4,5 MPa (SC) y 4,5 7,0 MPa (GC).

Sobre estos aspectos es importante dejar claro que con cualquier tipo de

conglomerante se va a obtener un tipo de capa. Hay casos en los que,

como se ha visto, debe ceirse a un determinado tipo de conglomerante.

Es el caso, por ejemplo, de las capas tratadas con cemento para

conseguir determinados valores de resistencia a compresin. En este

caso, el proceso de diseo debe ser diferente, hay que seleccionar

previamente suelos que sean aptos para obtener altas resistencias

mediante estabilizacin con cemento, es decir, granulares.


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As, no se puede pretender, con un suelo muy plstico, susceptible de

estabilizar con cal, alcanzar los parmetros resistentes exigidos para un

suelo estabilizado del tipo S-EST3.

C. Conglomerantes disponibles en el entorno

Puede darse el caso de que, en funcin de la ubicacin espacial y

temporal de la obra, no se tenga la disponibilidad de cualquier tipo de

conglomerante. En este caso debern realizarse los estudios geotcnicos

necesarios con los conglomerantes disponibles para comprobar si se

pueden lograr los resultados necesarios para el proyecto.

2.2 Categoras fundamentales. Variables.

2.2.1 Estabilizacin con cemento.

- Definicin.

La estabilizacin de suelos con cemento Portland consiste en una mezclaintima y homognea de suelo pulverizado y proporciones determinadas

de cemento y agua, compactadas hasta una elevada densidad seca y

protegida contra la prdida de humedad durante el perodo de curado.

- Mecanismos de estabilizacin.

El cemento acta sobre un suelo estabilizndolo, dependiendo de suclasificacin. En caso de suelos finos y arcillosos se crea un efecto

qumico superficial entre las partculas de arcilla y el cemento, que

reduce la afinidad del suelo por el agua y la capacidad de retenerla,

previniendo el esponjamiento y reblandecimiento, cuando aumenta el

contenido de humedad. Se forman pequeos conglomerados envueltos

en una matriz (floculacin), evitando que se deslicen una sobre otras,

destruyendo la plasticidad e incrementando la resistencia a cortante.


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Para suelos granulares la accin se acerca ms a lo o que ocurre con el

hormign. En las arenas los granos se cementan solamente en los

puntos de contacto y por consiguiente, la accin cementante es ms

fuerte dando como resultado mayores resistencias.

- Etapas de estabilizacin con cemento.

A) Suelo Cemento.

Es la mezcla ntima y homognea de suelo, cemento y agua para

obtener una capa de material rgido o semirrgido, con el objetivo decementar las partculas una sobre otras, aumentando la resistencia y

reduciendo la susceptibilidad al agua.

B) Materiales utilizados para ser estabilizados con cemento

econmicamente.

- SuelosAunque todos los suelos pueden ser estabilizados con cemento, existen

limitaciones econmicas y tecnolgicas que condicionan el rango en que

se pueden utilizar de forma econmica y efectiva. La PCA establece los

siguientes limites de los parmetros ndices de suelo para ser

estabilizados econmicamente con cemento:

o

Ms del 55% debe pasar el Tamiz N 4o Ms del 37% debe pasar el Tamiz N 10

o Ms del 25% retenido entre los tamices N 10 y N 200.

o Coeficiente de uniformidad Cu= 10

o Limite Liquido < 45

o ndice Plstico < 20.


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Los suelos en orden de su factibilidad de ser tratados con cemento son:

o Gravas Limosas o con arcillas de baja plasticidad.

o Arenas Limosas o con arcillas de baja plasticidad.

o Arenas Uniformes con poco finos.

o Rocas evolutivas de estructura fina y frgil con poca arcilla.

o Arcilla gravosa y arenosa

o Limos

o Arcillas.- Agua.

Est regida por la necesidad de la compactacin y por los requerimientos

de resistencia, debe estar exenta de altos contenidos de materia

orgnica.

- Cemento.

La cantidad de cemento a utilizar depende principalmente del tipo de

suelo, por lo que en la mayora de las especificaciones no se exigendosificaciones, si no resistencia a compresin simple con 7 das de

curado. Las experiencias internacionales establecen una escala de

dosificaciones aproximada que posibilita iniciar estudios de laboratorio

con porcentajes prximos a los ptimos.


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Tabla 2.5. Contenidos de cemento recomendados para

estabilizacin

clasificacion

AASHTO

Rango de

Contenido de

cemento en

peso (%)

Contenido

probable para

el ensayo de

densidad.

Cemento para

el ensayo de

humedad

Hum/sec.

A1-a 3 -5 5 3-4-5-7

A1-b 5 -8 6 4-6-8

A2 5 -9 7 5-7-9

A3 7 -11 9 7-9-11

A4 7 -12 10 8-10-12A5 8 -13 10 8-10-12

A6 9 -15 12 10-12-14

A7 10 -16 13 11-13-15

C) Propiedades de los suelos tratados con cemento.

Las propiedades de los suelos tratados con cemento estn en funcin de

diferentes factores, que pueden ser variables, no obstante, la experiencia

internacional brinda algunos resultados que pueden interpretarse como

tendencia. Las propiedades ms importantes son:

o Resistencia a la compresin simple.

o Durabilidad.

o Humedad optima y densidad seca mxima.

o ndices de plasticidad-

o Dilataciones en las operaciones Tecnolgicas.

o Resistencia a la flexin.

o Modulo de elasticidad.

o Cambio de volumen.

o Permeabilidad.


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D) Criterios para el diseo de las mezclas de Suelo Cemento.

El diseo de las mezclas se realiza analizando el comportamiento de las

propiedades de la mezcla variando los contenidos de cemento en

laboratorio. El contenido ptimo de humedad y la densidad seca mxima

de la mezcla para el porcentaje de cemento a utilizar, indica la cantidad

de agua requerida y la densidad que debe alcanzar in situ, que se

obtiene del ensayo convencional humedad vs densidad (Proctor).

La cantidad de cemento necesaria al endurecer el suelo se puede

determinar en base a las siguientes tcnicas.

o Mtodo de la Portland Cement Asociation (PCA). (Para todo tipo

de suelo).

o Mtodo Abreviado. (Suelos Arenosos).

o Tcnica Inglesa ( Todo tipo de suelo)o Tcnica Francesa ( Todo tipo de suelo)

o Mtodo General (Todo tipo de suelo).

- Mtodo de la Port land Cement Asociation (PCA).

Esta tcnica se puede emplear para todo tipo de suelo y consiste en

preparar probetas con tres contenidos de cemento diferentes. Estas

probetas son sometidas a un proceso de inmersin y secado que se

repite 12 veces y despus de cada ciclo se someten a dos pases de un

cepillo de celdas metlicas, obtenindose el porcentaje de material

desagregado despus de cada ciclo, considerndose como contenido

mnimo de cemento el que cumpla las siguientes consideraciones:


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- No mayor del 14% para suelos (A-1-a; A-1-b; A-3; A-2-4 y A-2-5)

- No mayor del 10% para suelos (A-2-6; A-2-7; A-5).

- No mayor del 7% para suelos (A-7 y A-6).

Adems el aumento del volumen de la probeta durante los ensayos no

debe exceder ms del 20% de la probeta recin terminada. La desventaja

de este ensayo es el tiempo de duracin, aproximadamente 1 mes.

- Mtodo abreviado (PCA).

Fue elaborado por la PCA y se aplica para suelos arenoso de

determinadas caractersticas, donde algunos ensayos son eliminados por

el empleo de grficos desarrollados al efecto y solo se procesan los datos

de anlisis granulomtricos, humedad- densidad y resistencia a la

compresin simple. El mtodo tiene dos variantes:

a) Para suelos que no contengan material retenido en el Tamiz N

4.

b) Para suelos que contengan material retenido en el Tamiz N 4.

Solamente se puede utilizar en suelos arenosos con las siguientes

caractersticas:

1. Partculas < 0.05 mm (Limo o Arcilla), no exceda el 50% del Total.

2. Partculas < 0.05 mm (Arcilla), no exceda el 20% del Total.

3. Partculas Retenidas en el Tamiz # 4, no pueden tener peso

especfico < 2.45g/cm3.

El procedimiento general es el siguiente:

1. Realizar ensayos de humedad.- densidad en una mezcla de suelo

cemento con diferentes % de cemento (Segn las recomendaciones

de clasificacin de suelo).

2. Determinar los % de cemento requeridos por el uso de los grficos.

3. Verificar el % requerido con el ensayo de resistencia a compresin

simple.


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- Tcnica Inglesa y Francesa.

Ambas tcnicas consideran en sus especificaciones que el contenido

ptimo de cemento es aquel que permite alcanzar en la mezcla, a lossiete das de curado, una resistencia a compresin mnima fijada de

antemano.

- Tcnica General.

Este procedimiento consiste en determinar el contenido de cemento que

proporcione a los siete das de curado y cuatro horas de inmersin, unaresistencia a compresin simple superior a 20 kg. /cm2. Se acepta como

contenido de cemento adecuado aquel que logre en laboratorio una

resistencia a la compresin simple entre 20 y 40 %, por encima de la

recomendada en obra (20 kg./cm2).

E) Procedimiento Constructivo.

El proceso de construir un suelo estabilizado puede resumirse en lassiguientes operaciones:

1.- Perfilado del camino longitudinal y transversalmente.

2.- Se escarifica el suelo en el espesor adecuado, segn diseo de

pavimento.

3.- En caso de que se vaya a tratar una superficie existente, se pulverizael suelo escarificado, empleando rastras, arados de discos o

mezcladoras rotativas. La pulverizacin se adelanta hasta que el 100%

del suelo, excluidas las partculas de grava, pase por el tamiz de 25.4

mm y al menos el 80 % pase por el de 4.76 mm.

4.- Se distribuye el cemento Portland sobre el suelo a tratar. La

distribucin en la cantidad previamente definida segn los ensayos de


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laboratorio, pueden hacerse a granel por medio de camiones o por

medio de bolsas colocadas a separaciones adecuadas.

5.- Se mezcla el suelo con el cemento y se aplica la cantidad correcta de

agua para una buena compactacin y adecuada hidratacin del cemento.

6.- Luego del mezclado se procede a la compactacin a la mayor

brevedad posible hasta lograr alcanzar la densidad mnima exigida por

las especificaciones, que es del 98 % de la mxima de la prueba del

Prctor estndar.

7.- Se eliminan con una rastra de clavos los planos de compactacin que

se presenten, los cuales desmejoran la calidad de la capa estabilizada.

Se perfila la superficie con motoniveladora y se hace una compactacin

final con un rodillo neumtico.

8.- La ltima operacin consiste en el curado de la capa compactada,

aplicando una pelcula de emulsin asfltica con una cantidad de 0.40litros / m2.


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2.2.2 Estabilizacin con Cal.

La Cal es uno de los agentes estabilizadores ms utilizados a lo largo

de la historia y sin lugar a dudas con grandes propiedades para el

mezclado con suelos naturales muy plsticos, de tal manera que logra

regular esta plasticidad y mejorar las caractersticas mecnicas de los

mismos.

Existen varios tipos de cal, que dependen de su pureza. Generalmente

la cal se encuentra acompaada de otros materiales como el

Carbonato de Magnesio, hierro, azufre, lcalis, etc.

Tipos de Cal:

Cal Grasas.- Se produce en el momento de calcinar piedra caliza,

contiene un contenido de arcilla inferior al 5% y menos del 3% de

Carbonato de Magnesio. Al apagarse da una pasta fina blanco, capazde aumentar su volumen y permanecer indefinidamente blando en

sitios hmedos, fuera del contacto con el aire.

Cal Magra o rida.- Se presenta cuando la caliza tiene la presencia

de arena, se da cuando la cal obtenida contiene entre un 50 a 80 %

de oxido de calcio, esta cal se apaga lentamente y la pasta que se

produce es menos pegajosa. Se debe evitar en las construcciones.

Cal hidrulica.- Se producen de la calcinacin de rocas calizas con

ms del 5% de arcilla. Da un producto que rene las propiedades de

las cales grasas y a dems la de fraguar en sitios hmedos y debajo

de agua.


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Cal de Magnesia.- Cuando la cal viva, que es producto de la

calcinacin de una caliza contiene entre un 10 y 25 % de oxido de

magnesio.

La estabilizacin cambia considerablemente las caractersticas del

suelo, produciendo resistencia y estabilidad a largo plazo, en forma

permanente. En particular en lo que concierne a la accin del agua, la

cal, sola o en combinacin con otros materiales, puede ser utilizada

para tratar una gama de tipos de suelos. Las propiedades

mineralgicas de los suelos determinarn su grado de reactividad con

la cal y la resistencia final que las capas estabilizadas desarrollan. Engeneral, los suelos arcillosos de grano fino (con un mnimo del 25 por

ciento que pasa el tamiz 200 -75m- y un ndice de Plasticidad mayor

que 10) se consideran buenos candidatos para la estabilizacin. Los

suelos que contienen cantidades significativas de material orgnico

(mayor que 1 por ciento) o sulfatos (mayor que el 0.3 por ciento)

pueden requerir cal adicional y/o procedimientos de construccin

especiales.

Los efectos de la cal en suelos arcillosos son los siguientes:

a) Disminucin del ndice de plasticidad.

b) Disminucin del valor de la densidad ptima proctor y/o

aumento de la humedad ptima Proctor, lo que permite el uso

de cal en suelos hmedos.c) Aumento del ndice de CBR o de la Capacidad Portante.

d) Disminucin de la sensibilidad al agua.

e) Aumento progresivo de la resistencia a la compresin simple

del suelo.


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- Proceso Constructivo.

Antes de la adicin de la cal al suelo, conviene escarificarlo para

eliminar elementos gruesos y ahuecar el suelo. Si se dispone de unaestabilizadora rotativa mecnica lo mejor es remover el suelo antes de

la dosificacin de la cal mediante una pasada que afecte todo el

espesor que se va a modificar. Por razones de calidad y economa, el

espesor de una capa estabilizada debe ser del orden de 25 a 30 cm.

La mezcla de cal con el suelo debe realizarse lo ms inmediatamente

posible desde el extendido de la cal, con el nmero de pasadas

necesarias de rotores, gradas de discos o escarificadores.

El procedimiento constructivo consiste en los siguientes pasos:

1. Escarificacin y pulverizacin inicial.

La subrasante puede ser escarificada a la profundidad y ancho

especificados y luego pulverizarse parcialmente. Es deseable remover

los materiales que no sean suelos y que sean mayores de 3 pulgadas,

como troncos, races, csped y piedras. Una subrasante escarificada o

pulverizada ofrece ms rea de contacto superficial de suelo para la

cal en el momento de la aplicacin.

En el pasado era una prctica comn escarificar antes de la aplicacin.

Hoy en da, debido a la disponibilidad de mezcladores superiores, la

cal a menudo es aplicada sin la escarificacin. Los camiones de cal

tambin pueden transitar la carretera con ms facilidad si est

compactada, ms bien que escarificada, en particular sobre suelos

mojados.La principal desventaja de este procedimiento, sin embargo,

se da por factores meteorolgicos; cuando la cal es colocada sobre

una superficie lisa, hay mayor posibilidad para la prdida debido al

viento y al proceso, particularmente si la mezcla no se realiza de

inmediato. Para eliminar la prdida hacia los lados, se puede construir

un pequeo camelln, utilizando material del camino (Figura 2.3).


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2. Aplicacin de la cal

Existen dos formas en que la cal viva seca puede ser aplicada. La

primera, mediante camiones auto-descargables o trileres pueden

distribuir la cal viva neumtica o mecnicamente a la anchura

completa del camin.

Debido a que el flujo de cal viva granular y sin triturar es mscontrolable que el de la cal hidratada, resulta una prctica comn usar

camiones con aplicadores incorporados (Figura 2.4).

Fi ura 2.3. Escarificador antes de la a licacin de cal.

Figura 2.4. Uso de cal seca con aplicacin Mecnica.


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3. Mezclado preliminar y aplicacin de agua.

Se requiere un mezclado preliminar para distribuir la cal dentro del

suelo y para iniciar la pulverizacin para preparar la adicin de agua

que inicie la reaccin qumica necesaria en la estabilizacin. Esta

mezcla se puede iniciar con la escarificacin (Figura 2.5). La

escarificacin puede realizarse an sin mezcladoras modernas.

Durante este proceso o inmediatamente despus, el agua deber

agregarse (Figura 2.6).

Figura 2.5. Escarificacin despus de aplicacin de cal

Figura 2.6. Adicin de agua despus de aplicacin de cal


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Las estabilizadoras de suelos (Ej. CAT SS-250B) pueden ser utilizadas

para asegurar la mezcla cuidadosa de la cal, el suelo, y el agua

(Figura 2.7). Con muchas estabilizadoras de suelos, el agua puedeaadirse al tambor de mezcla durante el proceso. Este es el mtodo

ptimo de adicin de agua a la cal (cal viva o hidratada) y al suelo

seco, durante la mezcla preliminar y la etapa de riego.

4. Periodo de fraguado

La mezcla de suelo y cal debe fraguar suficientemente para permitir la

reaccin qumica que cambie las propiedades del material. La duracin

de este perodo de fraguado debe basarse en el juicio del ingeniero ydepende del tipo de suelo. El perodo de fraguado, comnmente, es de

1 a 7 das. Despus del fraguado, el suelo debe ser mezclado, de

nuevo, antes de la compactacin. Para suelos con ndice de

Plasticidad bajos, o cuando el objetivo es el secado o la modificacin,

por lo general, el fraguado no es necesario.

Figura 2.7. Estabilizadora de suelo utilizada para mezcla inicial.


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5. Mezcla final y pulverizacin.

Para alcanzar la estabilizacin completa, es esencial una adecuada

pulverizacin final de la fraccin arcillosa y la completa distribucin dela cal dentro del suelo (Figura 2.8). La mezcla y la pulverizacin

deberan continuar hasta que el 100 por ciento de material pase el

tamiz de 1 pulgada y al menos el 60 por ciento de material pase el

tamiz No. 4.

6. Compactacin

La mezcla suelo-cal deber ser compactada a la densidad requerida

por la especificacin, comnmente, al menos, al 95 por ciento de la

densidad mxima obtenida en el ensayo AASHTO T99 (Proctorestndar). El valor de densidad deber basarse en la curva Proctor de

una muestra representativa de la mezcla de suelo-cal y no del suelo

sin tratar.

La compactacin deber iniciar inmediatamente despus de la mezcla

final. Si esto no es posible, los retrasos de hasta cuatro das no

deberan ser un problema si la mezcla es ligeramente compactada y

Figura 2.8. Mezcla y Pulverizacin.


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se mantiene hmeda mientras se lleva a cabo la compactacin. Para

demoras ms largas, puede ser necesario incorporar una pequea

cantidad adicional de cal en el suelo.

El equipo para asegurar una compactacin adecuada, debe adaptarse

a la profundidad de la capa. La compactacin puede lograrse

utilizando compactador pesado de neumticos o rodillo vibratorio o una

combinacin del pata de cabra y un compactador ligero de

almohadilla (Figura 2.9). Comnmente, la superficie final de

compactacin se completa utilizando un rodillo liso (Figura 2.10).

Figura 2.9. Compactadores Rodillo Pata

de Cabra y Almohadilla.

Figura 2.10. Rodillo Liso.


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7. Curado Final

Antes de la colocacin de la siguiente capa (de subbase o de base), se

debe permitir que la subrasante compactada (o subbase), se

endurezca hasta que camiones pesados transiten sin ahuellar la

superficie. Durante este tiempo, la superficie de suelo tratado con cal

deber mantenerse hmeda para ayudar al incremento de la

resistencia.

Este proceso se conoce como "curado" y puede hacerse de dos

maneras: (a) curado hmedo, que consiste en mantener la superficie

en una condicin hmeda a travs de un rociado leve y compactndolo

cuando sea necesario, y (b) curado con membrana, que implica el

sellado de la capa compactada con una emulsin bituminosa, ya sea

en una o varias aplicaciones (Figura 2.11). Una dosificacin tpica de

aplicacin es de 0.12 a 0.30 galones por metro cuadrado.

Figura 2.12. Imprimacin con emulsin.


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40

2.2.3 Investigaciones sobre el comportamiento de los suelos con

la adicin de cal o cemento.

Segn estudios realizados por Air Force. 1994, el incremento de la cal

sobre las propiedades plsticas de los suelos finos produce la

disminucin de ndice plstico tal como se observa en la figura 2.13.

Figura 2.13. Influencia del incremento de cal en los suelos

Figura 2.14. Influencia de la cal sobre el potencial expansivo de

los suelos finos Caso T ico .


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41

2.2.4 Seleccin del CBR de diseo.

Para seleccionar el CBR de diseo se siguen los siguientes pasos:

1. Seleccionar la probabilidad de acuerdo al trfico.

2. Ordenar los valores en orden decreciente y calcular el porcentaje

que representa del total los mayores o iguales que el valor

seleccionado.

3. Plotear en un grfico de percentil (0-100%) contra CBR.

4. Determinar el CBR de diseo para la probabilidad deseada.

- Resistencia de clculo.

La Norma cubana de diseo de pavimentos, define 3 categoras de

sub-rasante, de acuerdo al valor de CBR que se obtenga para el

diseo del tramo: aceptable, media y buena, que deben ser

garantizadas en correspondencia con los tipos de trficos de proyecto:

ligero, medio y pesado, respectivamente. Si no existen posibilidades

de determinacin de la resistencia, o la inversin no lo justifica, se

puede escoger el tipo de sub-rasante considerando las caractersticas

del suelo utilizado, como se muestra en la tabla 2.6.

La resistencia de la subrasante debe corresponderse con la categora

de trfico de proyecto, lo que se recomienda para racionalizar el

espesor de pavimento.


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Tabla 2.6. Tipos de sub-rasante y caracterst icas de los suelos

En los tramos en terrapln, se seleccionarn los suelos para la corona

que satisfagan las exigencias de la subrasante, correspondientes al

trfico de proyecto, mientras que en las excavaciones, si el suelo del

lugar no satisface estas exigencias debe colocarse un material de

prstamo que las rena o estabilizarse mediante medios mecnicos, o

adicionando cal o cemento.


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- Trfico de diseo.

Para los propsitos de diseo los vehculos ligeros pueden serignorados y solo se consideran los vehculos pesados. El trfico se

expresa en forma del nmero total de cargas por ejes, lo que se

determinar durante el periodo de diseo. Para determinar el trfico de

diseo se procede como sigue:

a) Obtener los parmetros de trnsito mediante aforos, en una va de

similares caractersticas: la distribucin por sentido de circulacin (k),

la proporcin de vehculos pesados respecto al total (PVP) y laproporcin de vehculos pesados en el carril de diseo (PCD). En

ausencia de aforos se pueden utilizar parmetros normados.

b) Estimar el trnsito inicial, TPDA0, que se producir en la va durante

el primer ao de servicio.

c) Calcular la Intensidad Diaria de Vehculos pesados, por el carril de

diseo, durante el primer ao de puesta en servicio de la va.

d) Determinar la razn de crecimiento del trnsito, e) Obtener

mediante recuento clasificado del trnsito, el factor camin-eje (fCE).

En ausencia de recuentos de cargas, utilizar los valores normados.

f) Obtener el nmero de ejes equivalentes de clculo (N), que

circularn durante el periodo de diseo.

Como vehculo pesado se entiende todo medio de transporte de carga

o pasajeros, que por la magnitud de la carga por rueda aplicada sobrela superficie se tiene en cuenta en el clculo del pavimento. Dentro de

esta clasificacin se encuentran los mnibus y camiones de 4 ruedas o

ms, cuas tractoras con semirremolques y los remolques, los que

tienen acoplados neumticos de camin y una masa total cargada de

40kN o mayor.


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44

2.3 Fundamentacin legal.

Estudio de explanadas. Normativa Espaola.

La explanada constituye la superficie de apoyo y cimiento del

pavimento. El estudio de las explanadas persigue como objetivo

predecir el comportamiento de los suelos que la componen, que est

determinado por las cargas de trfico y por la rigidez de las capas que

componen el pavimento.

Existen tres formas o mtodos de abordar el problema de la

caracterizacin mecnica de las explanadas:

Mtodos de base emprica.- El ms importante basado en la

determinacin del ndice CBR.

Mtodos de base analtica.- Determinacin de mdulos de

rigidez y clculo de tensiones y deformaciones que llegan a la

subrasante.

Mtodos mixtos.- Se basan en la estimacin de mdulos a

partir de ensayos de campo o de laboratorio y en posteriores

clculos analticos.

La caracterizacin de los suelos de las explanadas se hace mediante

ensayos de laboratorio o in situ, intentando reproducir las condiciones

reales que los materiales van a soportar bajo las capas del pavimento.

El objetivo fundamental de la caracterizacin es obtener la capacidad

de soporte del suelo.

La capacidad de soporte depende bsicamente de dos factores: la

densidad y el contenido de humedad. En el laboratorio es usual el

estudio donde se vara la humedad de los suelos para evaluar los

cambios producidos en la capacidad de soporte. Estimar las

variaciones de la humedad en la explanada despus de construido el

pavimento, puede requerir complejos anlisis sobre el comportamiento

de medios no saturados.


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Segn el artculo 330 del PG-3 (1975), de Espaa, los suelos

utilizados para construccin de terraplenes y fondos de desmonte, se

clasifican en:

Suelos inadecuados: No cumplen las condiciones mnimas

exigidas a los suelos tolerables.

Suelos tolerables: No contienen ms de un 25% en peso de

piedras cuyo tamao exceda los 15cm. El lmite lquido es inferior

a 40% o simultneamente: lmite lquido menor de 65%, e ndice

de plasticidad mayor de 6 dcimas del lmite lquido, menos

nueve. La densidad mxima correspondiente al ensayo ProctorNormal no es inferior a 1450g/cm3. El ndice CBR es superior a

3% y el contenido de materia orgnica es menor de 2%.

Suelos adecuados: Carecen de elementos de tamao superior

10cm y el material que pasa el tamiz 200 es inferior al 35%. La

densidad mxima correspondiente al ensayo Proctor Normal no es

inferior a 1750g/cm3. El lmite lquido es menor de 40%; ndice de

CBR superior a 5%; hinchamiento inferior 2%, y el contenido demateria orgnica ser menor de 1%.

Suelos seleccionados: Carecen de elementos de tamao

superior a 8cm y el porcentaje pasado por el tamiz 200 es inferior

al 25% en peso. Simultneamente su lmite lquido es menor que

30% y su ndice de plasticidad menor que 10%. El ndice CBR es

superior a 10% y no presentan hinchamiento en dicho ensayo.

Deben estar exentos de materia orgnica.

Los suelos pueden proceder del movimiento de tierras de la obra o

bien de prstamos (yacimientos o canteras prximos a las obras). En

el proyecto se tiende al mximo aprovechamiento de los materiales

procedentes de la propia obra, por razones de tipo ambiental, tratando

de lograr mayor compensacin de los volmenes de desmonte y

terrapln.


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La Instruccin contempla la posibilidad de mejorar o estabilizar un

suelo existente mediante mezcla con cemento o cal, y se admiten

otros materiales (escorias, cenizas volantes, etc). El PG-3 (Espaa)

define tres tipos de suelos estabilizados:

S-EST 1: Cuando el contenido de cemento o cal es superior al

2% y el ndice CBR mnimo a los 7 das de curado es de 5%.

S-EST 2: Cuando el contenido de cemento o cal es superior al

3% y el ndice CBR mnimo a los 7 das de curado es de 10%.

S-EST 3: La estabilizacin ha de realizarse necesariamente con

cemento. La resistencia mnima a compresin simple a los 7

das es de 1,5 M Pa.

Tabla 2.7. Especificaciones para los tipos de suelos naturales y

estabilizados.


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2.5 Hiptesis y variables.

2.4.1 Planteamiento de hiptesis.

La hiptesis de la investigacin se ha establecido como:

La adicin de un porcentaje de aditivo, cal o cemento, mejora las

caractersticas plsticas del suelo de sub-rasante de la carretera

Montecristi-Comuna Bajo de Pechiche, y como consecuencia aumenta

su resistencia.

2.4.2 Variables.

Se han definido dos aspectos bsicos en los que se fundamenta eltrabajo de investigacin, que constituyen las categoras

fundamentales: (a) caractersticas geotcnicas de los suelos de sub-

rasante natural; (b) Caractersticas geotcnicas de los suelos

estabilizados con cal o cemento.

Las variables que intervienen en cada una de estas categoras se

muestran en la tabla siguiente:

Tabla 2.8. Categoras fundamentales y variables de la investigacin.

No.

Categorasfundamentales

VariablesDependientes Independientes

a

Caractersticasgeotcnicas delos suelos de

subrasante

Resistencia a CBR o Granulometra.o Lmites de Consistencia.o Humedad naturalo Caractersticas

mineralgicas.o Equivalente de Arena.o Cohesin y coeficiente de

friccin.

Hinchamiento

Densidad MximaProctor

Humedad ptima

bMejoramiento delos suelos desubrasante

Resistencia a CBRde suelos mejorados

o Densidad alcanzada in situdespus de compactado.

o Porcentaje de aditivo.o Tipo de aditivo (cal o

cemento).o Contenido de humedad

aadida.

Resistencia acompresin simplede suelosestabilizados.


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2.6 Defin icin de trminos.

Estabilizacin de subrasante.-

Es el proceso mediante el cual se mejoran las caractersticas de los

suelos como material de construccin, es decir, se reducen las

caractersticas plsticas y el hinchamiento y se incrementa la

resistencia. Un suelo inadecuado, con un valor de CBR inferior a 4%,

incrementa su resistencia, hacindolo apto como sub-rasante. Los

suelos tratados pueden ser del lugar (subrasante) o bien, de

materiales de prstamo.

Conglomerante.-

Es un Componente cuya funcin es unir materiales que sufren una

reaccin qumica llamada fraguado. Se subdivide en: areos, si solo

fraguan en el aire, donde pertenecen la cal y el yeso, e hidrulicos, los

que fraguan en el aire y en el agua donde se incluyen la cal y el

cemento.

Reacciones entre el suelo y la cal.-

Las reacciones que ocurren dentro del proceso de estabilizacin de

suelos con cal comprenden un conjunto de procesos fsico-qumicos

que han sido referidos en la literatura con los siguientes trminos:

Mejoramiento: Son los fenmenos que ocurren inmediatamente al

agregar la cal, tambin denominados de corto plazo tales comofloculacin y aglomeracin de partculas, disminucin de plasticidad y

potencial de hinchamiento, aumento de la trabajabilidad, durabilidad y

constancia volumtrica, etc. La mayora de los investigadores

coinciden en que se produce un intercambio catinico, por el cual los

minerales arcillosos, constituidos por lminas de slice y almina

negativamente cargadas, compensan dicha carga mediante la

adsorcin de los iones solubles de la fase lquida del suelo.


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Resis tencia a la compresin s imple de mezclas suelo-cal

Uno de los parmetros ms investigados en las mezclas suelo-cal es el

incremento de la resistencia a la compresin con diversos porcentajes de

cal y en funcin del tiempo, condiciones de curado, etc. La accin

inmediata de la cal -sin perodos de curado- trae aparejada incrementos

en la resistencia a la compresin no confinada. Por ello el suelo-cal

constituye una plataforma de trabajo muy importante para la conformacin

de capas estructurales de caminos.

Valor Soporte de mezclas suelocalLos trabajos clsicos de Thompson del ao 1969 fueron los primeros en

establecer que el tratamiento con cal de los suelos finos de Illinois

produca incrementos en el CBR, independientemente del tiempo de

curado y de la reactividad del suelo. Tambin demostr un sustancial

incremento en el valor soporte de esos suelos con elevados tiempos de

curado. Little (1995) obtuvo resultados similares sobre sedimentos de

diversas partes del territorio norteamericano.


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CAPTULO III


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3. MATERIAL Y MTODOS

3.1. Tipo de investigacinLa modalidad utilizada en la investigacin es fundamentalmente

experimental, realizando ensayos para caracterizar los suelos de sub-

rasante en su estado natural, y posteriormente aadiendo cantidades

diferentes de cal para comprobar las modificaciones en sus propiedades

ingenieriles. La investigacin comprende estudios de campo, de

laboratorio y documental. Por sus objetivos, la investigacin se puede

identificar como del tipo exploratoria y explicativa. Tambin cualitativa ydescriptiva a partir de la caracterizacin de los resultados en los ensayos

de suelos.

Se realizar en dos etapas:

1. Etapa 1: Basada en el estudio del Estado del Arte relacionado con el

tema, se conceptualiza el problema, se sintetizan las experiencias ynormas adoptadas por otros pases y que sirven como punto de

partida para establecer los aspectos ms importantes a desarrollar:

- Recopilacin bibliogrfica preliminar, definicin y aprobacin del

proyecto de investigacin y su plan de trabajo.

- Anlisis y crtico de los ltimos adelantos cientficos relacionados

con el tema.

- Redaccin de la introduccin y captulos I y II.


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2. Etapa 2:Se fundamenta en una investigacin de campo, experimental

y analtica y comprende los siguientes aspectos:

Relacionados con el estudio de Campo:

- Reconocimiento de la va objeto de estudio.

- Coleccin de datos en situ de las muestras ms representativas del

suelo de subrasante, segn las recomendaciones internacionales

se extrajeron por debajo de los 60 centmetros de la superficie.

Entre los aspectos relacionados con investigacin

experimental y analtica se tiene:

- En el Laboratorio de suelos se realizaron los estudios respectivos

de las muestras representativas para determinar las caractersticas

naturales de la subrasante.

- Una vez conocida las caractersticas generales del suelo en estudio

y de acuerdo con las recomendaciones internacionales en la

seleccin del tipo de conglomerante ms eficaz para la

estabilizacin del suelo de subrasante, se experimentaron lasmuestras con dosificaciones recomendadas (4% 8% 10% 12%),

tomando en consideracin adems el aspecto econmico.

- Se analizaron los datos experimentados con las diversas

dosificaciones del conglomerante;en este caso la cal. Por medio

del ploteo de Curvas.

- Interpretacin de los resultados e influencia de la cal sobre la

plasticidad, densidad, resistencia del suelo, Capacidad Portante.- Elaboracin y discusin del informe final.


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3.2. Poblacin y muestra.

La poblacin en la investigacin la constituyen todos los suelos de sub-

rasantes que se encuentran debajo de los pavimentos, en la provincia de

Manab. La va MontecristiLos Bajos, constituye la muestra y ser

necesario seleccionar una cantidad de material representativo de la va

objeto de estudio.

Las muestras para los ensayos en el laboratorio sern representativas de

los suelos ms comunes en las sub-rasantes de las vas de la provincia,

de modo que permita obtener las condiciones ms reales de la sub-

rasante de la va.

3.3. Tcnicas e Instrumentos de recoleccin de datos

o Pruebas en sitio.

Para determinar las caractersticas de granulometra, humedad, densidad,

plasticidad y valor del CBR del suelo natural se tomaron muestras

representativas a lo largo del tramo en estudio que fueron llevadas a

laboratorio de suelos para ser analizadas. Prcticamente todas laspruebas se realizaron en el laboratorio.

o Ensayos en laboratorio

Para la caracterizacin del tipo de suelo se realizaron los siguientes

ensayos:

- Clasificacin del suelo.

- Granulometra

- Proctor estndar y Modificado.

- Lmites de Attemberg

- Ensayo C.B.R (ndice Portante de California).

- Clasificacin de Suelo.


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El estudio de la clasificacin del suelo se fundamenta en tcnicas segn

el mtodo de la AASHTO y el SUCS.

Las tablas empleadas para la clasificacin de los suelos son:

Tabla 3.1 Clasificacin de Suelos Mtodo AASHTO:

Tabla 3.2 Clasificacin de Suelos Mtodo SUCS.


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Figura 3.2 Carta de Plasticidad para Clasificacin de Suelos de

Partculas finas en el Laboratorio.


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- Granulometra

El estudio de la composicin granulomtrica de un suelo se realiza en ellaboratorio mediante ensayos de tamizado o de sedimentacin. Eltamizado se utiliza para obtener la granulometra de los suelos granulareso de las partculas gruesas y el de sedimentacin para conocer ladistribucin por tamaos de partculas inferiores a 0,080mm (limos yarcillas.

Para los ensayos de tamizado se emplea una serie normalizada de

tamices de malla cuadrada y abertura decreciente, a travs de los cuales

se hace pasar una cantidad determinada de suelo de peso en seco. Esta

operacin se realiza por lavado para separar las partculas finas.

El material retenido en cada tamiz se seca y se pesa. De esta forma se

pueden calcular el porcentaje en peso respecto al total que pasa por cada

tamiz, lo que d lugar a la curva granulomtrica. La curva granulomtrica

representa el porcentaje de partculas de dimetro menor que el indicado

(% que pasa del total).


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Existen varias series normalizadas de tamices. Para el ensayo se eligen

los tamices con razn entre aberturas igual a 2. Cuando los ensayos se

realizan nicamente a efectos de identificacin y clasificacin de los

suelos, se utilizan solamente dos o tres tamices.

- Proctor Estndar y Modif icado.

El ensayo de compactacin Proctor se compone de una base, un molde

metlico desarmable y un mazo o martillo el cual trasmite la energa de

compactacin (golpes) al suelo que se coloca por capas dentro del molde.

Las caractersticas del ensayo ideado por Proctor son:

o Molde cilndrico de 4 de dimetro, que tiene un volumen interior de

1/30 pie3.

o Se vierte el suelo en el cilindro en 3 capas, y cada capa se compacta

con 25 golpes del martillo, que se deja caer libremente desde una

altura de 12.

o El martillo se desliza dentro de un tubo metlico cuyo peso es de 5,5 lb

La Energa aplicada por unidad de volumen durante el ensayo Proctor

puede ser calculada como:

312375

***

pie

pielb

V

NnhWEc

Dnde:W: Peso de la maza (5,5 libras)N: Nmero de golpes por capa (25 golpes)n: Nmero de capas (3 capas)V: Volumen del moldeh: Altura de cada (12 pulgadas)


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En una muestra de suelo se puede calcular la densidad hmeda (f), a

partir del peso del suelo y el volumen que ocupa, como:

VWf

V= volumen del molde Proctor = 1/30pie3.

Conocida adems la humedad () utilizada en el ensayo:s

w

W

W

Entonces el peso especfico seco, d , se calcula mediante la relacin:

V

Wsd

1

f

d

Si se toman varias muestras del mismo suelo, se les aaden diferentes

cantidades de agua, y a continuacin se compactan cada una de las

nuestras siguiendo un mtodo normalizado de compactacin, como el

ensayo Proctor, se pueden obtener diferentes valores del peso especfico

hmedo (f) y seco (d), comprobndose que la densidad seca alcanzadadepende en cada caso de la humedad de compactacin.

En el ensayo se toman varias porciones de suelo y se compactan

individualmente con la misma energa, pero con diferentes humedades de

moldeo, de forma tal que la primera porcin tenga la humedad

higroscpica (humedad de equilibrio con la atmsfera), y las restantes

tengan un incremento sucesivo del 2%, determinndose en cada caso la

densidad y humedad, y se plotean los resultados en un grfico de

densidad vs humedad para obtener la curva de compactacin del suelo.


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- Plasticidad y Lmites de Consistencia.

La plasticidad es la capacidad de los materiales arcillosos de deformarse

sin agrietarse, desintegrarse, desmoronarse etc. El sueco Atterbergdesarroll un mtodo para determinar la plasticidad de los suelos enfuncin del contenido de humedad y defini:

Lmite lquido (LL) como la humedad del suelo cuando est en el

lmite entre el estado plstico y viscoso,

Lmite plstico (LP) como la humedad entre el estado plstico y

semislido,

ndice plstico (IP) a la diferencia entre ambas

- Ensayo C.B.R (ndice Portante de California).

El ensayo C.B.R. (California Bearing Ratio) fue creado en el ao 1928, por

el ingeniero Porter y puesto a punto en la Divisin de Carreteras del

Estado de California para el diseo de pavimentos flexibles. Durante la

segunda guerra mundial fue adoptado por U.S. Corps of Engineers para elproyecto de pistas de vuelo y calles de rodadura de aeropuertos.

Este ensayo consiste en someter una probeta a la penetracin de un

pistn cilndrico de 4,9cm de dimetro, con una velocidad de 1,27

mm/mm. Es probablemente el ms utilizado en todo el mundo para

estimar la capacidad resistente de las explanadas, donde adicionalmente

se mide el hinchamiento del suelo al sumergirse en agua durante 4 das.

La muestra de suelo se prepara y compacta dentro de un molde cilndrico

de 152,4 mm de dimetro interior y de 177,5 mm de altura y est provisto

de un collarn de 51 mm de altura y una base perforada. Las condiciones

de compactacin (energa de compactacin y humedad) son definidas

previamente. La muestra de suelo se compacta dentro del molde,

mediante un proceso similar al Proctor, con la humedad y la energa de


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compactacin deseada. Para la penetracin se emplea una prensa y un

pistn cilndrico de 49,6 mm de dimetro (3 pulgadas cuadradas ), que se

desplaza a una velocidad de 1,27 mm/min (0,05 pulg/mn).

La carga se mide con un anillo dinamomtrico y la penetracin con un

defrmetro. El ensayo se realiza hasta una penetracin de 5 mm. Luego

se traza la curva de carga en funcin de las penetraciones.

a) Preparar 3 muestras de suelo (todas con la Wc).

b) Se compactan las muestras con energas diferentes: estndar,

intermedio y modificado (12, 25 y 56 golpes/capa).c) Se ensaya cada muestra a CBR.

d) Se determinan sus densidades secas.

e) Se plotean las densidades vs CBR y se determina el CBR de

diseo de esa muestra, entrando en el grfico con la densidad seca

mnima exigida.

Si existen condiciones de inmersin, el punto d) se realiza despus de

sumergir las muestras y se mide adems el hinchamiento de la probeta.

- Reglas generales para el muestreo.

1. Ensayar todos los materiales que se encuentren a 0,60m por debajo

de la subrasante (en excavacin) y en terrapln ensayar todas las

fuentes de material (una probeta cada 300m3).

2. Si hay diferentes suelos debe determinarse un ensayo por tipo de

suelo, dejando una distancia mnima. Si no es posible, tomar el peor

valor de CBR como el de diseo.

3. Realizar un nmero de ensayos para facilitar la seleccin estadstica

(de 6 a 8 ensayos).

4. Si el CBR en algn caso es < 4% debe sustituirse el material por otro

de mejor calidad.


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3.4. Levantamiento de la informacin.

En la investigacin se siguen las siguientes tareas:

a) Obtener muestras representativas de suelos en la va objeto de

estudio.

b) Llevar las muestras al laboratorio y realizar los ensayos de

caracterizacin: Granulometra, Lmites de Plasticidad, Peso

especfico, y Equivalente de Arena.

c) Clasificacin de los suelos de acuerdo alos sistemas de

clasificacin SUCS y AASTHO.d) Realizacin del ensayo Proctor para determinar la humedad

ptima y la densidad mxima del suelo sin tratar.

e) Preparacin de probetas de suelos, compactadas en los

moldes de CBR y aadiendo varios contenidos de cal.

f) Ensayar las muestras a CBR, despus de inmersin.


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CAPTULO IV


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4.- Resultados.

4.1 Anlisis de datos.

4.1.1 Descripcin de la va objeto de estudio.

Para la estabilizacin del suelo de subrasante se escogi la Va

Montecristi Sector Los Bajos que se encuentra ubicada en zona

Urbana del Cantn, esta va se extiende desde la interseccin con la va

Jipijapa Guayaquil, hasta la va Los Bajos- Rio caa que conduce a la

Va del Pacifico y tiene una Longitud de 5 Kilmetros.

A continuacin se muestra una imagen de la va en toda su extensin.

Montecristi

Toalla Chica

Comuna Crcel

Toalla Grande

Bajo de Afuera

Bajo de la Palma

Bajo del Pechiche

Figura 4.1 foto del Sitio del Proyecto


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La va es una carretera de que segn su funcin es de red

secundaria de clase II segn lo planteado en la Norma de Diseo

Geomtrico de Ecuador.

4.1.2 Datos obtenidos del trabajo de campo en el tramo de va.

Se recolectaron varias muestras de material de subrasante a lo largo

del tramo, posteriormente se depuran las muestras seleccionando y

tomando en consideracin los suelos ms desfavorables para la

estabilizacin. El ensayo del proctor estandar nos permite conocer la

relacin entre la densidad y la humedad.

Tareas realizadas.

Ensayo del Proctor estndar a las muestras en estado natural.

Depuracin de las muestras.

Anlisis de las caractersticas plsticas del suelo de subrasante.

Seleccin del conglomerante ms eficaz a utilizar segn normasinternacionales, para el caso de estudio se trata de la cal.

Dosificacin con porcentajes recomendados de cal a la mezcla de

suelo de subrasante.

Ensayo de proctor estandar de la mezcla suelo cal para las

distintas dosificaciones del conglomerante.

Ensayo de Limites de Atterberg de la mezcla suelo cal para las

distintas dosificaciones del conglomerante. Ensayo de CBR. de la mezcla suelo cal para las distintas

dosificaciones del conglomerante.

Caractersticas generales.

Categora de la va: secundaria clase II.

Nmero de carriles: Dos ambos sentidos.


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4.2. Descripcin de Resul tados.

A partir de los ensayos en el Laboratorio de Suelos del Concejo Provincial

de Manab, con relacin a la mezcla suelo+ cal, se pueden describir los

siguientes resultados:

Caracterizacin de los suelos de subrasante: Granulometra, Limites

Atterberg, Densidad, Humedad y CBR.

Se toman tres muestras representativas segn las condiciones ms

predominantes y desfavorables en la va objeto de estudio.

Tabla 4.1 Caracterizacin del Tipo de Suelo


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Influencia de la Cal sobre los Limites de Atterberg.

Con la adicin de los porcentajes de cal (2%,4%,6%,8%,10% y12%)

a las diferentes mezclas del suelo de subrasante, se obtienen

valores de ndices de Plasticidad, que decrecen conforme

aumentan los porcentajes de cal.

Los valores de Lmites de Plasticidad aumentan notablemente

cuando se adicionan los porcentajes de cal comprendido entre 4 y

8%.

Los valores del Limite Liquido presentan un decrecimiento

considerable al aumentar los porcentajes de cal a la mezcla del

suelo de subrasante.

Influencia de la Cal sobre la humedad optima y la densidad mxima.

Segn ensayos de laboratorio, la humedad optima en la mezcla de

suelo de subrasante + cal, aumenta conforme, incrementamos los

porcentajes de cal a la muestra.

Segn ensayos Los valores de la Densidad Mxima de la mezcla de

suelo de subrasante + cal presenta poco decrecimiento a medida

que aumentamos los porcentajes de cal a la muestra.

Influencia de la Cal sobre el mejoramiento de la Resistencia del

suelo CBR.

Los valores de CBR., aumentan considerablemente, a medida que

se incrementan los

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