LABORATORIO # 1

ESTABILIDAD GRANULAR

OBJETIVO

El objeto de este método es determinar por medio de tamices los tamaños adecuados de partículas y agregados de una capa de un pavimento. Esto es importante para asegurar la estabilidad del pavimento y su duración, al cumplir con especificaciones pedidas por las normas de construcción de carreteras del valle de aburra.

PROCEDIMIENTO

Tomamos una muestra de material fino y lo tamizamos comenzando por la malla de 3/8”, luego tomamos una muestra de material grueso y la tamizamos comenzando por la malla de 2”. Tomamos los pesos del material de cada tamiz.

Se graficaron curvas de granulometría con las franjas granulométricas para una base granular proporcionadas por el articulo 330, con ellas se obtuvo 2 bandas de confianza para dos tipos de materiales de las cuales se debía escoger la que mas se ajustara al material que se iba a estabilizar.

Procedimos a calcular el porcentaje de material que era retenido en cada tamiz, y con estos datos posteriormente se calculo, el porcentaje de material que atravesaba cada tamiz conocido como “% que pasa”.

Luego de ello se comparo el material con las franjas de granulometría y se escogió el par de franjas BG-1.

Se realizo el grafico de estabilización, con las franjas del artículo y los porcentajes de material que atraviesan los tamices. Primero graficamos el porcentaje de finos contra el porcentaje de gruesos en un intervalo de 0 a 100 que representa la cantidad real de material a usar, luego interceptamos las franjas del articulo para rango inferior y superior con las curvas de los materiales de cada tamiz, y trazamos dos líneas verticales en los interceptos de dos tamices distintos que tuvieran una menor distancia horizontal entre ellos. Posteriormente se trazo una línea vertical entre las líneas de los interceptos; esta línea se intercepto con las curvas de los materiales de cada tamiz y estos interceptos se tomaron como el nuevo porcentaje granulométrico de material a usar.

Finalmente el nuevo porcentaje se grafico encima de las graficas de curvas de confianza y se tomaron conclusiones y posibles errores.

DATOS

La tabla. 1 muestra los datos tomados en el laboratorio

Suelo finoTamiz Peso inicial (gr)

Nombre Diámetro (mm) -------------------3/8" 9,5 20,8N°.4 4,75 510N°.10 2 89,4N°.40 0,425 1161,8N°.100 0,149 120,7N°.200 0,075 26,4Fondo ----------------------- 4,8Sumatoria ----------------------- 1933,9

Suelo gruesoTamiz Peso inicial (gr)

Nombre Diámetro (mm) ----------------2" 50,8 01 1/2" 37,5 624,71" 25 614,23/4" 19 688,81/2" 12,7 8053/8" 9,5 392,8N°.4 4,75 789,6N°.10 2 176,7N°.40 0,425 12,1N°.100 0,149 1,9N°.200 0,075 1,5Fondo ------------------- 1Sumatoria ----------------------- 4108,3Peso total real Finos Peso total real gruesos1934,4 4098,1

Tabla. 1 Datos originales tomados en el laboratorio

CÁLCULOS

Los datos obtenidos en el laboratorio se sumaron de acuerdo al tamiz al que corresponden pues pertenecen a un mismo material, formando una nueva serie de datos de todo el material (suelo fino + suelo grueso). Estos datos se encuentran en la tabla. 2

Combinación de los 2 suelosTamiz Peso inicial (gr)

Nombre Diámetro (mm) -------------------2" 50,8 01 1/2" 37,5 624,71" 25 614,23/4" 19 688,81/2" 12,7 8053/8" 9,5 413,6N°.4 4,75 1299,6N°.10 2 266,1N°.40 0,425 1173,9N°.100 0,149 122,6N°.200 0,075 27,9Fondo -------------------- 5,8Sumatoria ----------------------- 6042,2

# tamices con material retenido 10Tabla. 2 Suelo total, obtenido de sumar el peso de material fino de un

tamiz con el peso del material grueso del mismo tamiz.

El peso total real que debe tener todo el suelo es la suma:

Peso total realde los finos+El pesototal realde los gruesos=Peso total real

Peso total realde la combiancionde los suelos=6032,5

Como vemos el valor del peso real es menor que el obtenido de la sumatoria del material retenido en cada tamiz, por lo tanto hicimos una corrección del material. La corrección consiste en hallar la diferencia entre los dos materiales y el valor que de, dividirlo por el número de mallas donde se retuvo material sin contar con el fondo. Los datos de la corrección se presentan en la tabla. 3

El porcentaje de material retenido se calcula por medio de la ecuación (1)

( Pesoretenido enmalla nPeso totalde suelo )∗100%Donde malla “n” representa el valor del peso en cada malla.

El porcentaje de material que pasa se calcula con la ecuación (2) y para el primer dato en el % que pasa, se usa la ecuación (3).

% que pasaantes−%retenido (2)

%100−% retenido (3)

Los valores del porcentaje retenido y el porcentaje que pasa se encuentran en la tabla 3.

Corrección y calculo de los porcentajes (combinación de los dos suelos)Nombre tamiz Diámetro tamiz (mm) Peso corregido (gr) % Retenido % que pasa2” 50,8 0 0 100

1 ½” 37,5 623,7310,339494

4 89,66050559

1” 25 613,2310,165437

2 79,49506838

¾” 19 687,8311,402072

1 68,09299627½” 12,7 804,03 13,328305 54,76469126

3/8” 9,5 412,636,8401160

4 47,92457522

N°.4 4,75 1298,6321,527227

5 26,3973477

N°.10 2 265,134,3950269

4 22,00232076

N°.40 0,425 1172,9319,443514

3 2,558806465

N°.100 0,149 121,632,0162453

4 0,542561127

N°.200 0,075 26,930,4464152

5 0,096145877

Fondo -------------------- 5,80,0961458

8 7,13318E-15Sumatoria ----------------------- 6032,5 100

Tabla. 3

Luego de tener estos datos procedimos a hacer graficas de las franjas granulométricas y de la granulometría de suelo de laboratorio, para determinar que franjas se ajustan mejor a nuestro material. Los datos de las franjas se presentan en la tabla. 4, y los datos del suelo de laboratorio que pasa en la tabla 3, se graficaría entonces el diámetro del tamiz Vs % porcentaje que pasa.

Franjas granulométricas para base granular (Art. 330-07)Tamiz % que pasa Base Granular 1 % que pasa Base granular 2

Nombre Diámetro (mm) Rango inferior Rango superior Rango inferior Rango superior1 1/2" 37,5 100 100 100 1001" 25 70 100 100 1003/4" 19 60 90 70 1003/8" 9,5 45 75 50 80N°.4 4,75 30 60 35 65N°.10 2 20 45 20 45N°.40 0,425 10 30 10 30N°.200 0,075 5 15 5 15

Tabla. 4 Franjas granulométricas del material de base granular

0.010.11101000

20

40

60

80

100% que pasa BG-1 Vs Diametro

BG-1 Rango In-ferior

BG-1 Rango Superior

Granulometria del suelo

Diametro (mm)

% que pasa

Figura . 1Grafico de% que pasaVs Diametro Para las franjas granulométricas de la base granular 1 (BG-1)

0.010.11101000

20

40

60

80

100

% que pasa BG-2 Vs Diametro

BG-2 Rango In-ferior

BG-2 Rango superior

Granulometria del suelo

Diametro (mm)

% que pasa

Figura. 2Grafico de% que pasaVs Diametro Para las franjas granulométricas de la base granular 1 (BG-1)

Como vemos, de estas graficas las franjas que mejor se ajustan a nuestro material son las BG-1, por lo tanto nos basaremos en estas para hacer la estabilización.

Para realizar el método grafico debemos usar los datos del suelo separados es decir necesitaremos los datos de material fino y material grueso. En la tabla. 1 se puede ver que hay una diferencia entre el peso final de los tamices y el peso real que tenia la muestra antes de comenzar, por lo tanto debemos usar el mismo método de corrección antes mencionado, los datos de la corrección están en la tabla. 5 y 6.

Correccion y calculo de los porcentajes (Suelo fino)# tamiz Diametro tamiz (mm) Peso corregido (gr) % Retenido % que pasa

3/8" 9,5 614,283333331,7557554

5 68,24424455

N°.4 4,75 688,883333335,6122484

1 32,63199614

N°.10 2 805,083333341,6192790

2 8,987282878

N°.40 0,425 392,883333320,3103460

2 29,29762889

N°.100 0,149 789,683333340,8231665

3 70,12079542

N°.200 0,075 176,78333339,13892335

3 79,25971878

Fondo -------------------- 12,10,62551695

6 79,88523573

Sumatoria ----------------------- 3479,7179,885235

7 ------------------# tamizes 6 Peso total Finos 1934,4

Tabla. 5

Correccion y calculo de los porcentajes (Suelo grueso)Nombre tamiz Diametro tamiz (mm) Peso corregido (gr) % Retenido % que pasa2" 50,8 0 0 1001 1/2" 37,5 686,81 16,7592299 83,240770111" 25 803,01 19,5946902 63,646079893/4" 19 411,61 10,0439228 53,60215711/2" 12,7 1297,61 31,6636978 21,938459293/8" 9,5 264,11 6,44469388 15,4937654N°.4 4,75 1171,91 28,5964227 -13,1026573N°.10 2 120,61 2,94307118 -16,0457285N°.40 0,425 25,91 0,63224421 -16,6779727N°.100 0,149 4,78 0,11663942 -16,7946121N°.200 0,075 6031,48 147,177472 -163,972085Fondo -------------------- 0 0 -163,972085Sumatoria ----------------------- 10817,84 263,972085 -----------# tamizes 10 Peso total grueso 4098,1

Tabla. 6

Con los datos del % que pasa y los de diámetro del tamiz de las tablas 5 y 6, hicimos el grafico de estabilización figura 3, mencionado anteriormente en el procedimiento. De la estabilización granular obtuvimos los siguientes datos del % que pasa, y estos nuevamente los graficamos sobre las franja granulométricas, para determinar si nuestro suelo ahora si se encuentra mejor situado entre las franjas de la BG-1.

Tamiz % que pasaNombre Diametro (mm) ------------------2" 50,8 1001 1/2" 37,5 931" 25 85,53/4" 19 77,51/2" 12,7 683/8" 9,5 62,5N°.4 4,75 39,5N°.10 2 35N°.40 0,425 4N°.100 0,149 1N°.200 0,075 0

Tabla. 7

0.010.11101000

20

40

60

80

100

Granulometria del material estabilizado

BG-1 Rango in-ferior

BG-1 Rango su-perior

% que pasa estabi-lizado

Diamtro (mm)

% que pasa

Figura. 4 Grafico de% que pasaVs Diametro Para las franjas granulométricas de la base granular 1 (BG-1)

ANÁLISIS

Como podemos ver la condición del material a mejorado bastante y se encuentra una buena parte del material entre las bandas de confianza de la granulometría de material. Hay algunos lugares en los cuales se sale el material estabilizado, esto puede deberse a que la norma de construcción de carreteras no trae todos los tamices que fueron usados en el laboratorio, también puede ser debido a que algunas curvas del grafico de estabilidad no alcanzaron a ser interceptadas por franjas granulométricas, esto se puede apreciar en la figura 3.

La estabilización podría mejorar tal vez agregando más finos a la muestra, de esta manera las curvas con materiales finos, alcanzarían un mayor porcentaje que probablemente pueda encontrarse entre las franjas pedidas por el artículo 330.

De la figura 4 podemos ver que nuestro nuevo material se encuentra bien gradado, condición fundamental para bases y sub-bases granulares, por lo tanto con el método estamos garantizando que nuestros agregados tengan la proporción de forma adecuada para acomodarse de una manera optima, al momento de suministrar presiones y lograr la resistencia apropiada a las cargas del transito.

Este material podría usarse para la base granular de un pavimento flexible ya que este tipo de pavimento tiene entre sus componentes principales la base granular

ENSAYO

Este método es de mucha importancia en la construcción de un pavimento, pues con el garantizamos que la proporción del tamaño de los agregados sea la apropiada, para soportar de una manera optima las cargas del transito y amortiguarlas como es requerido.

En este laboratorio se estabilizo un material para base granular, por lo que debemos recordar según lo aprendido, que la base granular en un pavimento es la capa que recibe la mayor parte de las cargas producidas por el transito, este material además de la estabilización requiere de compactación.

Las ventajas de este laboratorio son la rapidez, la sencillez, economía y la posibilidad de lograr mucha precisión. Es vital y demasiado útil en la construcción de un pavimento pues nos permite acomodar el material para lograr una fricción adecuada entre sus piezas que permita el amortiguamiento y evite la deformación del pavimento.

La falta de estabilidad del pavimento puede generar asentamientos longitudinales, simples o dobles y asentamientos transversales como el que se muestra en la figura. 5. También conlleva a una mala compactación. Los asentamientos longitudinales anteriormente mencionados son depresiones longitudinales continuas a través de las huellas del transito, con o sin levantamiento

de las áreas adyacentes; y los asentamiento transversales son depresiones localizadas del pavimento perpendicularmente al eje de la vía.Para reparar las fallas por asentamientos longitudinales y transversales se puede remover el pavimento y reconstruir las partes afectadas o reforzar el pavimento con una nueva capa nivelada a la superficie del pavimento ya existente.

Figura. 5 Falla por asentamiento longitudinal al eje de la vía.

BILIOGRAFÍA

Normas Para Construcción De Pavimentos En El Valle De Aburra: especificaciones. “Base granular”. Articulo 330-07

INV E-213. “análisis granulométrico de agregados gruesos y finos” Montejo Fonseca, A. “Ingeniería para pavimentos de carreteras” Universidad Católica de

Colombia. Pág. 513-516. Contabilidad. “Inspección de daños para pavimentos flexibles”. Disponible en :

http://fsotelo5.blogspot.com/2011/05/inspeccion-de-danos-en-pavimentos.html