3. estabilizacion de suelos- mtc

8/12/2019 3. Estabilizacion de Suelos- MTC

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Ing. Gonzalo Brazzini Silva

OAT - DGCF

ESTABILIZADORES DESUELOS PARA CARRETERAS


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Introduccin

La red nacional, en nuestro pas tieneuna longitud de 78,200 Km. de los

cuales 68,720 Km. (87%) son caminosno pavimentados , caminos quehistricamente se mantienen a travsde la ejecucin de carpetas derodadura granular (nivel de afirmado)


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Red Vial No Pavimentada

Carreteras Km

A Nivel de Afirmado 12,690Sin Afirmar 56,100

Total km de Superficie descubierta 68,790


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Uno de los objetivos primordiales de los organismos encargados deplanificar y/o ejecutar obras, concernientes al mejoramiento y conservacinde la red vial con superficies de rodadura a nivel afirmado, debera serbsicamente mejorar la superficie de rodadura de estos caminos a travs dela ejecucin de soluciones innovadoras, que beneficien a zonas de alto

impacto social y productivo, siendo adems estas soluciones de bajo costosi se compara con las de pavimentaciones tradicionales. As por ejemplo:

CHILE:

2003 Ejecuto 925 KM $ 28,000 X KM (66% a base de sales)

2004 Ejecuta 2600 KM $ 25,000 X KM (69% a base de sales)

Meta programada al 2004 5,000 km


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Cloruro de Magnesio

El Cloruro de magnesio es uncompuesto qumico natural quefacilita la captacin y retencinde agua en zonas semi-desrticas (propiedadhigroscpica), logrando unmejoramiento sustantivo de las

capas de rodadura, eliminandolas calaminas, el polvo y lasdeformaciones, y enconsecuencia reduciendo laconservacin rutinaria.


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Cloruro de Sodio - SalEl cloruro de sodio tiene uncomportamiento anlogo alcloruro de magnesio, al serun compuesto higroscpico.La sal se puede agregar a lacarpeta granular en estadoslido y/o disuelta en agua.De esta manera se mejora

ostensiblemente la cohesindel material de la carpeta derodadura. En las fotografassiguientes se aprecia elproceso de aplicacin y unacarpeta estabilizada con sal.


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Capas de Proteccin

Son recubrimientos asflticosde caminos granulares,constituidos por tratamientossuperficiales simples.

Corresponde a un riego deemulsin asfltica seguido deun riego de gravilla. Tienencomo objetivo proteger laestructura granular de la

disgregacin del material que laconforma. En algunos casostambin se utiliza un dobletratamiento superficial.


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Nuestra Realidad

Como ya se menciono el 87% de nuestros caminos cuentancon una superficie de rodadura granular (afirmado), los cualespor situaciones presupustales o bajo volumen de transitoactual no tienen asegurada su pavimentacin a corto o amediano plazo.

Generalmente estos caminos son atendidos mediante laejecucin de mantenimiento peridico anual, con la reposiciny/o mantenimiento de la superficie de rodadura, las que encorto tiempo se disgregan.

La disgregacin prematura de estas superficies de rodadura,adems de la inversin mal aplicada trae como consecuencia : Deterioro de las condiciones de trnsito de los vehculos Emisin de polvo

Existencia de barro en pocas de lluvias Explotacin indiscriminada de canteras


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Estabilizadores

Estabilizador de suelos .- Producto qumico, naturalo sinttico, que por su accin y/o combinacin con elsuelo, mejora una o mas de sus propiedades dedesempeo desde el punto de vista de la ingeniera.Estabilizar un suelo natural consiste en mejorar suscaractersticas fsicas y/o mecnicas, tales como laresistencia al esfuerzo cortante, la deformabilidad ocompresibilidad, la estabilidad volumtrica ante lapresencia de agua, entre otros, buscando en todoslos casos un buen comportamiento esfuerzodeformacin de los suelos y de la estructura que secoloque sobre ellos, a lo largo de su vida til.


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Los productos estabilizadores mas estudiadosson:

A) Cemento, cal y asfaltosB) En base a sales (cloruros de Na, Ca, Mg )

C) En base a polmeros (derivados del petrleo)

D) En base a enzimas


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Estos productos actan exclusivamente sobrela fraccin fina de los suelos (limos y arcillas)

El efecto mas importante de estos productoses la reduccin del agua contenida entre laspartculas de suelo, aumentando as el % devacos y facilitando una mejor compactacin.


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Las propiedades de estos productos, afectan a laspartculas del suelo cargadas elctricamente bajo lossiguientes efectos:

1. Aglomeracin de las partculas del suelo.

2. Al aglomerarse las partculas del suelo sereduce la superficie de la misma,

consecuentemente disminuye el aguaabsorbida y por lo tanto se reduce la capacidadde hinchamiento.


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Estos factores facilitan la mejor compactacin delsuelo.

De los efectos de estabilizar los suelos destacan:

a) Aumento de la capacidad portante

b) Ligera disminucin de la plasticidad

c) Reduccin de la capacidad de hinchamiento

d) Reduccin de la absorcin capilar


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Nuestra Realidad

Nuestras carreteras de superficie de rodadura descubierta (nivelde base/afirmado) en la actualidad sufren un rpido y prematurodeterioro; por prdida y contaminacin de las capas del materialde base; trayendo consigo la disminucin de la vida til de lasvas y la obligacin de un permanente y costoso trabajo deconservacin vial.

Adems de nuestra topografa accidentada, climas rgidos ypresencia de fenmenos de geodinmica externa, un problema

comn es que los bancos de materiales que cumplenespecificaciones estn ubicados a grandes distancias de la obra;lo que obliga muchas veces a usar bancos de materiales noapropiados.


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Experiencias en el Per

En nuestro pas, la inquietud de utilizarestabilizadores qumicos para mejorar lascaractersticas fsico mecnicas de los suelos

de fundacion de nuestras carreteras se inicia elao 1995 con la aplicacin de algunosproductos en tramos experimentales yevaluaciones en el laboratorio, los mismos que

fueron monitoreados por la llamada en eseentonces Oficina de Control de Calidad, hoyOficina de Apoyo Tecnologico de la DGCyF


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Cuadro N 01

Present. Caractersticas de Materiales Observacin

PERMAZYME 22X Lquido A. Grueso (2 malla N 4) .................. 30 a 60% Fino pasa Malla N 200 ........................ 20 a 30% ndice Plstico (IP) ............................... 6 15% IP entre 10 y 15% implica el empleo de capa

granular superficial antiderrapante. La dosis de Aditivo es a razn de un Litro por

cada 33 m 3 de material compactado.

El uso de mayorcantidad de arcilla IPmayor a 10% produce

resbalamiento alcontacto con el agua.Usar superficieantiderrape.

CON AID Lquido La dosis de Aditivo a aplicar es diseadaespecficamente para las condiciones propias delproyecto (suelos, canteras, condicionesambientales), variando entre 5 y 9 ml/m2.

Bsicamente funciona en suelos granulares quecontengan arcilla.

El fabricante delestabilizadorproporciona el diseo(%) del estabilizador

TERRAZYME 22X Lquido A. Grueso (2 malla N 4) .................. 30 a 60% Fino pasa Malla N 200 ........................ 15 a 35% ndice Plstico (IP) ............................... 6 10% La dosis de Aditivo es a razn de un Litro por

cada 33 m 3 de material compactado.

El uso de mayorcantidad de arcillaproduce resbalamientoal contacto con elagua. Usar superficieantiderrape.


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Present. Caractersticas de Materiales Observacin

RBI GRADO 81 Polvo Tamao mximo del agregado 2. Se emplea entre 2 y 5% de aditivo (en peso

respecto del suelo seco).

Puede aplicarse encasi toda la variedad

de suelos.CLORURO DECALCIO KD 36

Lquido A. Grueso (1 malla N 4) .................. 15 a 60% Fino pasa Malla N 200 ........................ 10 a 30% ndice Plstico (IP) ............................... 4 15% Sulfatos ............................................. Mx. 0.01% Se emplea entre 1 y 2% de aditivo (en peso

respecto del suelo seco).

No puede colocarsedirectamente capasasflticas, por laaccin qumica sobreel asfalto, que produceel estabilizador.

CEMENTOPORTLAND Polvo Suelos A-1, A-2, A-3, A-4, A-5. A-6 y A-7 ndice Plstico (IP) ............................... NP 18% Sulfatos SO4 ....................................... Mx. 0.2% Dependiendo del suelo entre 3 y 10% de cemento

(en peso respecto del suelo seco).

-.-

Cuadro N 01


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Cuadro N 02 Aplicacin ptima de Estabilizadores de Suelos

GW SW

GP SP

TIPO DE SUELO

NDICE DE PLASTICIDAD (%)20 1 9 1 8 1 7 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 N.P. 20 1 9 1 8 1 7 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 N.P. 20 1 9 1 8 1 7 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 N.P.

(*) los fabricantes del producto deben definir la afinidad y el porcentaje de Aditivo en los suelos a estabilizar

CLASIFICACIN DE

SUELOS SUCS

ML

GM

G RA VA S A RENA S L IM O S Y A RCIL L A S

SC

GM-GC

GC

GW-GC

CL-ML

CLSM

SM-SC

PERMA ZYME 22X

TERRA ZYME 22X

CON AID (*)

CLORURO DE CALCIO KD36

RBI GRADO 81

CAL

CEMENTO

EMULSIN

Requiere la colocacin de superficies antiderrapes

GP-GC

GW-GM

SW-SC

SP-SC

SW-SM


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Ubicacin : Departamento de HuancavelicaTrfico : Mediano pesadoMedio ambiente : Sierra con perodos de lluvia y heladas.Tipo de Superficie : Superficie de rodadura de tipo grava

arcillosa GC/A-2-4(0)Caractersticas del suelo:

Pasa malla N 200 : 17%Piedra : 67%

Arena : 16%ndice plstico : 10%Estabilizador : Cloruro de Calcio KD-36Presentacin : Lquido de color amarillentoFecha de aplicacin : Agosto 2001Comportamiento : Bueno

Carretera: Huancayo Imperial Pampas ChurcampaSector: km 43+480 km 43+980


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Subtramo I (afirmado sin estabilizar). Tomas donde se aprecian el antes y eldespus de los trabajos de mantenimiento efectuado por la Residencia de lacarretera Imperial Pampas Churcampa.

Abril 2002

Julio 2002



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Subtramo II (afirmado estabilizado). En lafoto del mes de abril se puede apreciar elestado de un sector de la va, conpresencia de baches incipientes. La fotodel mes de julio se muestra el estadoactual del mismo sector, los baches hansido totalmente cubiertos.

Abril 2002

Julio 2002



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Carretera: Lunahuana - YauyosSector: km 42+900 km 43+300

Ubicacin : Departamento de LimaTrfico : MedianoMedio ambiente : Sierra baja con lluvias escasasTipo de Superficie : Base del tipo SM-SC / A-1-b(0)Caractersticas del suelo:

Pasa malla N 200 : 22%Piedra : 41% Arena : 35%

ndice plstico : 4% - 6%Estabilizador : TERRAZYME 22XPresentacin : Lquido color oscuroFecha de aplicacin : Junio 1998

Comportamiento : Bueno


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AfirmadoEstabilizado

Afirmado NoEstabilizado



Carretera: Lunahuana - YauyosSector: km 42+900 km 43+300

C t P C j


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Carretera: Pacasmayo - CajamarcaSector: Acceso a la Mina Yanacocha

Carretera: Conococha AntaminaSector: Acceso a la Mina Antamina / Yanacancha

Ubicacin : Departamento de Cajamarca-AncashTrfico : PesadoMedio ambiente : Sierra alta con lluvias y heladas

Tipo de Superficie : Base del tipo GM / A-1-a(0); GP-GM / A-1-a(0)Caractersticas del suelo:

Pasa malla N 200 : 10% - 14%Piedra : 55% - 63%

Arena : 35% - 19%ndice plstico : NPEstabilizador : RBI Grado 81Presentacin : PolvoFecha de aplicacin : Setiembre y Agosto 2001Comportamiento : Bueno

h


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Carretera: Conococha AntaminaSector: Acceso a la Mina Antamina /

Yanacancha



C C h A i


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Carretera: Conococha AntaminaSector: Acceso a la Mina Antamina /

Yanacancha



Carretera: C mb q e San Jos de Sisa


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Carretera: Cuumbuque San Jos de SisaSector: km 20+000

Carretera: Tarapoto JuanjuiSector: Yacatina km 26+500

Ubicacin : Departamento de San MartnTrfico : Ligero - MedianoMedio ambiente : Selva media a baja con fuertes lluvias

Tipo de Superficie : Base tipo grava arcillosa del tipo GC / A-2-4(0)Caractersticas del suelo:

Pasa malla N 200 : 20% - 30%Piedra : 30% - 40%

Arena : 50% - 30%ndice plstico : 6% - 12%Estabilizador : PERMAZYME 22XPresentacin : Lquido color oscuroFecha de aplicacin : Noviembre 1995Comportamiento : Buen comportamiento


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Carretera: Cuumbuque San Jos de SisaSector: km 20+000

Carretera: Tarapoto Juanjui, Sector: Yacatina km 26+500

AO 2000


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A finales del ao 2003 el MTC DGCyF, mediante resolucinministerial N 062-2003 MTC/02 conforma un grupo de trabajodenominado Comision Tecnica para tratar la problemtica sobreestabilizadores de suelos .

En Junio del 2003 la Comisin emite la Directiva N 05-2003-MTC/14,la cual estipula las pautas para Evaluar la Aplicabilidad deEstabilizadores de Suelos, y que fue aprobada con ResolucinDirectoral N 040-2003-MTC/14.

En marzo- 2004 mediante Resolucin Directoral N 007-2004-MTC/14,se aprueba La Norma MTC E 1109 sobre estabilizadores qumicos desuelos.

Dentro de los alcances de la Directiva N 005-2003-MTC/14 esta la deevaluar el comportamiento de los estabilizadores en tramos de pruebamediante monitoreos peridicos durante un ao despus de aplicados,as como mediante ensayos de laboratorio, labor que esta a cargo dela OAT.


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Pachacamac - Cieneguilla Ayabaca - Sajinos

Imperial - Pampas

Pomabamba - Piscobamba

Oxapampa - Pozuzo


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ESCARIFICADO Y LIMPIEZA


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DOSIFICACIN EN EL AGUA DE RIEGO


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RIEGO DE ESTABILIZADOR


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BATIDO Y MEZCLADO


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COMPACTACIN


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CONTROL DE COMPACTACIN


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Carretera Sajinos-Ayabaca


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Carretera Huari - Pomabamba


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Carretera Huari - Pomabamba


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Carretera Imperial - Pampas


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Carretera Imperial - Pampas


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Carretera Oxapampa - Pozuzo


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Carretera Oxapampa - Pozuzo


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Carretera Pachacamac - Cieneguilla


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Albuferas de Medio Mundo


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Ensayos de Laboratorio

El programa de estabilizadores contemplatambin evaluar el comportamiento de estosproductos en el laboratorio, realizandoensayos convencionales en suelos naturales ysuelos estabilizados.


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Resultados de Laboratorio

l d d b


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l d d b


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R l d d L b i


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1 (SIN ADITIVO) 1.983 15.3 6.0 2.04E-05

1 QUMICO 2 2.023 49.7 14.0 1.85E-06

2 QUMICO 3 2.041 23.4 10.1 6.78E-06

3 POLMERO 1.993 20.4 11.2 6.78E-06

4 EMULSIN 1.964 23.5 12.5 4.07E-06

ndice dePlasticidad

(%)

AscencinCapilar

(mm/seg)ADITIVOS Densidad Seca(g/cm3)

CBR(%)

(100% MDS)

PATRNCBR(%)

(100% MDS)

ndice dePlasticidad

(%)

AscencinCapilar

(mm/seg)

Densidad Seca(g/cm3)

CLASIFICACIN SUCS : SMCLASIFICACIN AASHTO : A-4(0)

PTIMO CONTENIDO DE HUM. : 9.7%

DESCRIPCIN : ARENA LIMOSA DE MEDIA A BAJA PLASTICIDAD

R l d d L b i


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R l d d L b i


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R l d d L b i


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R l d d L b i


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Ventajas

Tiempo de ejecucin de la obra es ms corta

respecto de los proyectos de afirmado. Obtencin de superficies de rodadura resistentes,sin deformaciones y de baja permeabilidad.

Reduccin del polvo originado por la friccin entre

los neumticos y la superficie de rodadura. Disminucin de costos comparado con laconstruccin de espesores mayores cuando elvalor de acarreo es alto.


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Desventajas

Algunos tipos de estabilizadores por su

formulacin y reaccin con alta cantidad dematerial fino pasante la malla N 200,produce resbalamiento de los neumticos alcontacto de la superficie de rodadura con el

agua de las lluvias. Muchos estabilizadores estn formuladosslo para actuar ante la presencia dematerial arcilloso.

C l i


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Conclusiones

Los estabilizadores de suelos no son de aplicacinuniversal; es decir, la formulacin a emplear debeestar en conformidad con los suelos donde se

obtienen ptimos resultados. Requiere absoluto control durante la aplicacin, yaque la variacin en la cantidad del estabilizador o elcambio del estrato puede alterar los resultadosprevistos.

Una mayor inversin inicial respecto de lo invertidoen Afirmados.

R d i


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Recomendaciones Certificacin tcnica de propiedades del producto. Experiencias en carreteras. Requerimientos tcnicos (dosificacin, modo de

empleo, control de calidad, etc).

Impacto ambiental. Honradez en la aplicacin del producto en obra, enla dosificacin especificada para cada tipo desuelo.

Realizar pruebas de laboratorio antes de suaplicacin en obra. Realizar un estricto control de campo durante laetapa constructiva.


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MUCHAS GRACIAS

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