4.capas granulares mineral (heredia).pdf

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Daz, Prez, Heredia, Gonzlez & Loaiza: Mejoramiento de suelos plsticos -1-

MEJORAMIENTO DE LOS SUELOS PLSTICOS MEDIANTE MEZCLA CON SUELOS GRANULARES.

CASO AUTOPISTA DE LOS LLANOS. TRAMO SAN FRANCISCO DE TIZNADOS TIGIGE.

Autores:

Anayansi Daz1; Daniela Prez1; Jos Heredia2; Erika Gonzlez3, TSU Rodrigo Loaiza4

(1) Oficina de Ingeniera Jos Heredia, Ingeniero Proyecto, [email protected] (2) Oficina de Ingeniera Jos Heredia, Ingeniero Proyecto, [email protected]

(3) Oficina de Ingeniera Jos Heredia, Director Principal, [email protected] (4) Oficina de Ingeniera Jos Heredia, Ingeniero Sala Tcnica, [email protected]

(5) Oficina de Ingeniera Jos Heredia, Director Principal, [email protected]

Resumen

Actualmente Venezuela cuenta con un programa de desarrollo bastante amplio en el mbito de la construccin de obras civiles. Las obras de mayor inters nacional se relacionan con el sistema vial, debido a la magnitud de stas; en lo que se refiere a la planificacin, proyecto, construccin y mantenimiento. Es necesario implementar acciones que permitan o faciliten la ejecucin de estos proyectos, por ello se propone una solucin que disminuya los costos en la construccin de la Autopista de los Llanos Centrales; tramo que va desde San Francisco de Tiznados Tigige, mejorando las propiedades del terreno y asegurando su calidad. El presente trabajo engloba el desarrollo de una investigacin experimental, basada en el mejoramiento de suelos locales por medio de estabilizacin mecnica. La propuesta de esta investigacin, establece mezclas entre arcilla y fragmentos de arenisca, en proporciones arbitrarias: 100% arcilla; mezcla de 90% arcilla 10% arenisca; mezcla de 80% arcilla 20% arenisca; mezcla de 70 % arcilla 30 % arenisca y mezcla de 40% arcilla 60% arenisca; como una posible solucin para disminuir la expansibilidad de los suelos presentes en el tramo en estudio. Con el anlisis de los ensayos de laboratorio: granulometra seca y hmeda, limites de consistencia, Prctor y CBR de 15 puntos, se obtuvo una mezcla ideal de 70% arcilla 30% arenisca que cumpli con las normas de control para reducir la expansin del suelo arcilloso presente en la zona, evitndose as en un futuro, las posibles fallas del pavimento.

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MEJORAMIENTO DE LOS SUELOS PLSTICOS MEDIANTE MEZCLA CON SUELOS GRANULARES.

CASO AUTOPISTA DE LOS LLANOS. TRAMO SAN FRANCISCO DE TIZNADOS TIGIGE.

INTRODUCCIN Actualmente Venezuela cuenta con un programa de desarrollo bastante amplio en el mbito de la construccin. Las obras de mayor inters nacional pueden relacionarse con el sistema vial, debido a la magnitud de la ejecucin de dichas obra, desde sus inicios (proyecto, planificacin), hasta su construccin y futuro mantenimiento. Para el venezolano es importante contar con un sistema de vialidad confiable y seguro, que le brinde confort y a su vez le permita cumplir con sus actividades correspondientes del da a da. Es necesario implementar acciones que permitan o faciliten la ejecucin de estos proyectos. Por ello se propone una solucin que disminuya los costos en la construccin de este tramo, sin alterar las propiedades del terreno y asegurando la calidad que tendr la futura va. Venezuela dispone de una extensa red de comunicaciones por carreteras y autopistas de aproximadamente 95.802 kilmetros. Esta cifra, coloca al pas entre los primeros de Ibero Amrica en cuanto a la red vial, que viene justificada por la casi inexistencia de ferrocarril, hecho que ha motivado el desarrollo de las vas de comunicaciones por carretera como indispensables para el transporte tanto de personas como de mercancas por todo el territorio nacional. La infraestructura de carreteras en el pas alcanza su expresin ms refinada en la construccin de autopistas, por la necesidad que se ha visto de comunicar regiones de diferentes zonas del pas sin importar su distancia, tambin para fortalecer la economa de los estados, permitiendo que el sistema de transporte sea ms rpido y efectivo, para cumplir con las expectativas de las demandas del pas. El PROYECTO DE LA AUTOPISTA DE LOS LLANOS. TRAMO SAN FRANCISCO DE TIZNADOS-TIGUIGUE Actualmente se encuentra en desarrollo el proyecto de la continuacin de la construccin de la autopista de los llanos, cuyo fin es unir a la Autopista de Oriente con la Autopista Jos Antonio Pez. La carretera existente (Troncal 013) y la futura autopista a proyectar, se encuentra comprendida entre los llanos altos y ondulados centrales, en este caso especfico el tramo que va desde San Francisco de Tiznados Tigige. Progresivas 106+000 a 148+000, con una longitud de 42 Km. El tramo se caracteriza por un predominio de lutitas descompuestas, intercaladas con arenisca asociadas a las formaciones Quebradn y Roblecito. Las areniscas controlan formas topogrficas, alargadas de varios kilmetros y las lutitas un relieve suave con desarrollo de suelos arcillosos de plasticidad media a alta con carcter expansivos. Esta propiedad fsica no es recomendable para ser usada en la construccin, debido a que cuando los suelos presentan un perfil arcilloso, se debe tomar en cuenta el efecto que los cambios de humedad producen sobre el pavimento, originando posibles agrietamientos longitudinales, deformacin en la carpeta de rodamiento y corrimientos en los bordes del pavimento. Debido a que no es aconsejable usar suelos arcillosos en la construccin, fu interesante realizar una mezcla con los materiales del entorno que permita la construccin de la Autopista mencionada,

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evitando as recurrir a la compra de material de prstamo, no solo se abarataran los costos sino que se mejorara la calidad de los suelos del rea. La mezcla que se prepar busca mejorar las caractersticas de la arcilla y el control de su expansin mediante el uso de la arenisca proveniente de la misma zona, a su vez evitar el bote de material, mejorar la disposicin del suelo, disminuir la expansin de la arcilla y sus caractersticas plsticas. Para ello, se considero delimitar las proporciones de materiales de la zona para sus respectivos ensayos, ya que; mediante los estudios geolgicos realizados por la Oficina Tcnica Ing. Jos V. Heredia y Asoc., se tomaron muestras de calicatas y perforaciones hechas en sitio, lo que arrogo como resultado un predominio de suelos arcillosos del tramo en estudio, razn por la cual se llevo a seleccionar arbitrariamente la siguientes mezclas mostradas en la tabla A:

Tabla A. Proporciones de mezclas escogidas arbitrariamente y dadas como propuesta para el mejoramiento del suelo en la Autopista de los Llanos.

Arenisca

(%)

Arcilla

(%)

10 90

20 80

30 70

40 60

Fuente: Elaboracin propia Esta proporcin se debe a que se realiz una estabilizacin mecnica, este procedimiento consiste en mezclar el suelo arcilloso con arenas naturales para disminuir la plasticidad total y adicionarle vacos al nuevo suelo. Fue necesario realizar ensayos de laboratorio. stas permitieron determinar cual de las proporciones escogidas anteriormente cumplen con los requisitos para ser utilizados como material en la construccin de la ya mencionada Autopista. Como alternativa a esta problemtica surgi la necesidad de estudiar las posibles soluciones, que se dieron al realizar ensayos de mejoramiento a estos suelos plsticos (arcillas) por medio de suelos granulares (areniscas) que controlan las formas topogrficas en varios kilmetros y obtener posibles resultados de este estudio que generarn un importante aporte econmico al Pas, ya que se puede economizar el traslado de material granular de otros sitios y aprovechar los materiales de la zona en su condicin natural, evitando el bote de material, mejorando la calidad del suelo, y disminuyendo la expansin de la arcilla. Venezuela en los ltimos aos ha puesto nfasis en el papel de la vialidad y el transporte, ya que como vas de comunicacin terrestre cumplen la funcin de ser elementos ordenadores del territorio y palancas de apoyo para el desarrollo econmico del Pas. Este desarrollo econmico se evidencia en el crecimiento acelerado del parque urbano, industrial y petrolero, en los ncleos poblacionales cercanos a los Llanos, donde sus tierras se caracterizan por tener una buena agricultura y ganadera. Adems de ser una zona turstica y

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cultural por sus bellezas naturales, que deben ser desde el punto de vista econmico explotadas al mximo. Razn por la cual, se hizo relevante la realizacin del Proyecto de los Llanos Centrales que unir el Occidente con el Oriente del Pas, respondiendo as al mejoramiento de la infraestructura de comunicaciones a lo largo del eje norte llanero que se inserta dentro de las estrategias contenidas en el Plan de Desarrollo Econmico y Social de la Nacin (PDESN) y el Plan de Desarrollo Regional (PNDR); con ello se busca la mejor economa en el momento de su construccin debido a que a lo largo del tramo en estudio se intercalan suelos arcillosos de plasticidad media a alta con carcter expansivos. En vista de lo antes planteado, se consider importante realizar los diferentes ensayos del material plstico combinado con el material granular del entorno del tramo San Francisco de Tiznados Tigige. Progresivas 106+000 a 148+000. Longitud 42 Km, perteneciente a la Autopista de los Llanos y de esta manera evaluar diferentes alternativas que permitieron el control del carcter expansivo de las arcillas por medio del aprovechamiento del material granular encontrado en sitio; para as economizar los altos costos del traslado del material de prstamo al lugar de la obra, ya que por dems es de difcil acceso por las caractersticas geogrficas de la zona. La Autopista de los Llanos Centrales se desarrollar inicialmente en una franja que va desde Tinaco en el estado Cojedes hasta el Crucero de Aragua del estado Anzotegui, atravesando los estados Cojedes, Gurico, Aragua y Anzotegui. El desarrollo del presente estudio se llevar a cabo en el tramo San Francisco de Tiznados Tigige. Progresivas 106+000 a 148+000. Con la realizacin de esta investigacin se podr sugerir una posible solucin para solventar la problemtica de los altos costos de traslado de material de prstamo al lugar de la obra, ya que es complicado por las caractersticas geogrficas de la zona. Con las proporciones de mezclas (tabla A), se trata de dar una solucin a las caractersticas exigidas a la hora de la construccin del tramo vial que va desde San Francisco de Tiznado Tigige y as poder establecer de una manera sencilla las proporciones ptimas en que se deben mezclar estos componentes. Una vez determinadas las propiedades del suelo arcilloso y granular, se procedi a verificar su calidad mediante las normas exigidas por la AASTHO, para luego realizar el clculo del posible control que se le debe tener al hinchamiento del suelo mencionado anteriormente. Luego de conocida la distribucin granulomtrica por va seca y hmeda de ambos materiales, se calculan los porcentajes pasantes de material por cada uno de los tamices y se crea una tabla con datos como peso retenido en cada tamiz, peso retenido acumulado, porcentaje retenido y finalmente porcentaje de pasante. La relacin entre el suelo arcilloso y el granular, debe ser constituida de tal manera que pueda proporcionar una granulometra, que conferida por la mezcla, d un resultado posible entre los porcentajes escogidos para un mayor control de expansibilidad de la arcilla. De igual manera se realizaron los ensayos de los lmites de consistencia, que busca determinar la cantidad de humedad necesaria a la cual una masa de suelo hmeda, colocada en un recipiente de bronce separada en dos por la accin de una herramienta metlica y dejada caer desde una altura de 1 cm, sufra una falla o cierre de la ranura por la cantidad de veces que se golpee, en este caso fue para

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tres contenidos de humedad, el primero va en un rango entre 30 y 40 golpes, el segundo desde 20 a 30 y el tercero desde 10 a 20, controladas todas estas variables por el operador del laboratorio. De las propuestas escogidas como proporciones de mezclas a utilizar, se procedi al ensayo de compactacin, donde se determina el contenido de humedad ptimo y la correspondiente Densidad Mxima, dando como resultado la curva de compactacin para una determinada energa de compactacin, de la misma muestra de suelo a diferentes contenidos de humedades. Para el ensayo de CBR, de igual manera se utilizaron las proporciones de mezclas escogidas anteriormente. Buscando con ello medir la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, especificado segn la ASTM 1883-73. Evaluando de esta manera la calidad relativa de suelos mezclados y como posibles opciones para ser utilizados como subrasante, o materiales de sub bases y bases. De esta manera se llev solo a cabo el ensayo solo de forma sumergible, debido a que lo que se esta estudiando, es como vara el porcentaje de expansin de la arcilla mezclada con material granular, cuando los vacos presentes en el suelo con una humedad controlada se llenen de agua. Una vez que se analizaron las caractersticas granulomtricas y los lmites de consistencia, se procedi a clasificar las muestras segn el Sistema de Clasificacin Unificada de los Suelos S.C.U.S , dando como resultado en todas las proporciones de mezclas, un suelo de grano fino donde ms de la mitad del material pasa por el tamiz #200. Por medio de la obtencin del lmite lquido se enmarca lo antes mencionado en una Arcilla Inorgnica de plasticidad baja a media. Pero con el ndice de plasticidad se identificaron como un suelo arcilloso de plasticidad alta para el caso del 100% arcilla y las dems proporciones pudieron ser controladas. Luego se clasificaron las muestras en grupos y subgrupos segn HRB (Highway Research Board), dando como resultado que para 100% arcilla, 90% arcilla 10% arenisca y 80% arcilla 20% arenisca, el ndice de plasticidad es mayor que su lmite lquido menos 30, lo cual hizo que se identificaran dentro del grupo de A 7 y entrara segn su ndice de plasticidad y limite liquido en el sub-grupo A 7 6. Pero se pudo constatar por medio del lmite lquido y el ndice de plasticidad en las combinaciones propuestas de 70% arcilla 30% arenisca y 60% arcilla 40% arenisca, que estn enmarcadas dentro del grupo de A 6, observndose que sigue siendo un suelo arcilloso pero mejorado gracias a combinarlo con un suelo de caractersticas granulares. Estas combinaciones granulomtricas, permitieron tener en primer lugar una base slida en el propsito que se buscaba, como era el de controlar de una manera significativa el hinchamiento del suelo arcilloso dentro de un nivel de tolerancia no mayor al 3%. Este nivel de tolerancia es dado segn la Norma de ensayo para CBR de 15 puntos, que explica lo siguiente: Por sucesivos ensayos se ha determinado que el nivel de tolerancia no puede ser mayor a un 3% de hinchamiento del suelo en estudio, cuando este suelo es de caractersticas expansivas, para que as, el pavimento no sufra deformaciones importante. Para la proporcin 100% arcilla, se utiliz para granulometra un peso total de muestra igual a 318, 1 gramos, una vez realizado el ensayo el peso en gramos retenido en el tamiz #200 es de 46,5 gramos, lo cual equivale a un 14,6 % de la muestra total, observndose que el porcentaje de pasantes por el tamiz #200 es de un 85,4%, es decir, que sus caractersticas lo refieren a un suelo compuesto en su mayora por granos finos.

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Para la proporcin 90% arcilla - 10% arenisca, se utiliz para su granulometra un peso total de muestra igual a 344, 1 gramos, una vez realizado el ensayo el peso en gramos retenido en el tamiz #200 es de 72,5 gramos, lo cual equivale a un 21,1 % de la muestra total, observndose que el porcentaje de pasantes por el tamiz #200 es de un 78,9 %, es decir, que sus caractersticas lo refieren a un suelo con un mejor contenido de retenidos, aunque siguen en su mayora la presencia de granos finos. Para la proporcin 80% arcilla - 20% arenisca, se utiliz para su granulometra un peso total de muestra igual a 338, 1 gramos, una vez realizado el ensayo el peso en gramos retenido en el tamiz #200 es de 89,7 gramos, lo cual equivale a un 26,5 % de la muestra total, observndose que el porcentaje de pasantes por el tamiz #200 es de un 73,5 %, es decir, que sus caractersticas lo refieren a un suelo mas controlado en cuanto a sus finos y gruesos. Por ello se escogi como posible solucin a la hora de estabilizacin del suelo presente en la futura autopista de los llanos. Para la proporcin 70% arcilla - 30% arenisca, se utiliz para su granulometra un peso total de muestra igual a 327, 6 gramos, una vez realizado el ensayo el peso en gramos retenido en el tamiz #200 es de 91.9 gramos, lo cual equivale a un 28,1 % de la muestra total, observndose que el porcentaje de pasantes por el tamiz #200 es de un 71.9 %, es decir, que sus caractersticas lo refieren a un suelo mejorado y mas controlado en cuanto a sus finos y gruesos. Por ello se escogi como otra posible solucin a la hora de la estabilizacin del suelo presente en la futura autopista de los llanos. Para la proporcin 60% arcilla - 40% arenisca, se utiliz para su granulometra un peso total de muestra igual a 348,3 gramos, una vez realizado el ensayo el peso en gramos retenido en el tamiz #200 es de 136,3 gramos, lo cual equivale a un 39,1 % de la muestra total, observndose que el porcentaje de pasantes por el tamiz #200 es de un 60,9 %, es decir, que sus caractersticas lo refieren a un suelo mejorado y de un ptimo control en cuanto a sus finos y gruesos. Pero no se escogi como la proporcin ms idnea, ya que; en la realidad el tramo consta en su mayor parte de un suelo arcilloso, por dicha razn se debe trabajar con proporciones altas de arcillas y en un menor grado las granulares. Una vez concluida la granulometra seca, se prosigui a realizar el ensayo del Picnmetro para obtener la gravedad especfica de los suelos. Luego, se procedi a la granulometra va hmeda o ensayo del hidrmetro, donde se obtiene un porcentaje de finos que le siguen a la curva granulomtrica, por la prdida de grandes cantidades del material empleado. Una vez culminado los ensayos de granulometra, se procedi a realizar los ensayos de lmites de consistencia con las proporciones de mezclas propuestas, las cuales arrojaron los siguientes resultados:

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Resumen de la mezcla de arcilla natural y arenisca

Material

% Pas.

Tamiz

#200

Lmite

Lquido

Lmite

Plstico

ndice de

Plasticidad

ndice

de

Grupo

Clasific.

H.R.B

Clasific.

S.U.C.S

Solo Arcilla 85,40 48,36 16,78 31,570 17,00 A-7-6 CL

90% Arcilla - 10%

Arenisca 78,90 43,37 20,64 22,730 13,00 A-7-6 CL

80% Arcilla - 20%

Arenisca 73,50 41,82 19,18 22,640 12,00 A-7-6 CL

70% Arcilla - 30%

Arenisca 71,90 36,50 14,48 22,020 10,00 A-6 CL

60% Arcilla - 40%

Arenisca 60,90 28,00 16,36 11,640 5,00 A-6 CL

Fuente: Elaboracin propia

1) Para 100% arcilla, se pudo evidenciar que el porcentaje del lmite lquido y el ndice de plasticidad son muy altos, clasificando la arcilla en estudio como expansiva, de cuidado para la construccin de vas. Por ello se busca la alternativa de mezclarse con material granular de la zona y de esta manera comprobar el posible control que se le pueda tener al suelo presente en el tramo vial. 2) Para la proporcin de 90 % arcilla y 10% arenisca, se obtuvo de igual manera que el porcentaje de lmite lquido y el ndice de plasticidad sigue estando en un rango poco controlable, lo cual indica que dicha proporcin no es la ms ptima para el tipo de suelo arcilloso presente en la zona. 3) Para las proporciones de 80% arcilla y 20% arenisca; 70% arcilla y 30% arenisca, dieron como resultado que, dichas mezclas son las ms idneas para el posible control de expansin sobre el suelo arcilloso presente en la va. Debido a que los lmites lquidos y los ndices de plasticidad bajan a un rango donde el suelo mezclado en las proporciones antes mencionadas le confieren caractersticas propias de un suelo mejorado y que a la hora de la construccin haya un mejor control de un posible hinchamiento que pueda producirse, al estar en contacto con el agua. 4) Para la proporcin de 60% arcilla y 40% arenisca, de igual modo el suelo entra en un rango controlable y mejorado, pero se descarta para los posteriores ensayos a practicar, ya que; en el tramo vial al cual nos referimos con anterioridad y estudios previos de la geologa de la zona proporcionados por la Oficina Tcnica Ingeniero Jos V. Heredia y Asociados, el porcentaje de arcilla es en mayor cantidad que suelo el granular Obtenindose los resultados anteriores, se definieron las proporciones de mezclas ms idneas para la realizacin de los ensayos de Compactacin (Prctor) y CBR, buscando de esta manera delimitar las proporciones y obtener mejores y precisos resultados. Estas mezclas fueron 80% de arcilla 20 % de arenisca y 70% arcilla y 30 % arenisca, manteniendo como patrn los resultados que proporciona el estado natural de la arcilla y as poder evidenciar de una manera experimental y visual como es controlable el hinchamiento que le es conferido a la arcilla por la cantidad de humedad proporcionada. Una vez analizado los resultados obtenidos mediante la granulometra y los lmites de consistencia, y escogidas las proporciones mas aptas para el estudio del posible control del hinchamiento presente

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en los suelos arcillosos del tramo San Francisco de Tiznados Tigige, se procedi a la bsqueda de la humedad ptima y la correspondiente densidad mxima del suelo en su estado natural y las mezclas de 80% arcilla -20% arenisca y 70% arcilla 30% arenisca, por medio del ensayo de Prctor. Con dichos resultados de humedades y densidades mximas se procedi a obtener la curva de Densidades Mximas Vs. Humedades verificndose de esta manera que la humedad ptima es el punto mximo a la cual llega la curva y vuelve a caer, es decir; representa su densidad mxima seca. Luego se procedi por medio del ensayo de CBR, que mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, proporcionadas stas variables por el ensayo de compactacin.

Solo Arcilla. Porcentajes de Humedad y sus respectivos CBR

56 GOLPES 25 GOLPES 12 GOLPES

% HUMEDAD CBR % HUMEDAD CBR % HUMEDAD CBR

4.72 0.20 4.72 0.10 4.72 1.74

6.72 1.00 6.72 0.60 6.72 1.76

8.72 1.30 8.72 0.80 8.72 1.88

10.72 0.95 10.72 0.60 10.72 1.76

12.72 0.33 12.72 0.20 12.72 1.70


80% arcilla 20% arenisca. Porcentajes de Humedad y sus respectivos CBR



5.65 3.55 5.65 3.20 5.65 1.42

7.65 6.39 7.65 5.92 7.65 4.73

9.65 7.10 9.65 6.39 9.65 5.68

11.65 6.39 11.65 5.33 11.65 4.26

13.65 4.72 13.65 4.07 13.65 3.22


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70% arcilla 30% arenisca. Porcentajes de Humedad y sus respectivas densidades



4,57 2,84 4,57 2,13 4,57 0,89

6,57 9,59 6,57 6,04 6,57 4,97

8,57 28,40 8,57 15,62 8,57 12,07

10,57 13,14 10,57 10,18 10,57 7,10

12,57 7,10 12,57 5,44 12,57 4,26

Fuente: Investigacin propia A su vez, este ensayo permiti obtener los valores de hinchamiento en las diferentes proporciones de mezcla.

Cuadro resumen de expansiones para solo arcilla.

DIA % HINCHAMIENTO

MOLDE D1 D2 D3

N. GOLPES 56,00 25,00 12,00

HMEDAD=4,72% 6,74 6,18 4,18

HMEDAD=6,72% 6,39 5,02 3,58

HMEDAD=8,72% 4,00 3,57 3,20

HMEDAD=10,72% 1,50 0,88 0,26

HMEDAD=12,72% 1,20 0,70 0,40


Cuadro resumen de expansiones para la mezcla 80% arcilla - 20% arenisca.

DIA % HINCHAMIENTO

MOLDE D1 D2 D3

N. GOLPES 56,00 25,00 12,00

HMEDAD=5,65% 4,41 3,68 2,36

HMEDAD=7,65% 3,47 3,29 2,48

HMEDAD=9,65% 2,50 1,87 1,60

HMEDAD=11,65% 1,33 1,10 0,32

HMEDAD=13,65% 0,62 0,39 0,25


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Cuadro resumen de expansiones para la mezcla 70% arcilla - 30% arenisca

DIA % HINCHAMIENTO

MOLDE D1 D2 D3

N. GOLPES 56,00 25,00 12,00

HMEDAD=4,72% 2,87 2,33 2,03

HMEDAD=6,72% 2,50 2,08 1,80

HMEDAD=8,72% 2,12 1,80 1,61

HMEDAD=10,72% 1,56 1,29 0,98

HMEDAD=12,72% 1,10 0,70 0,26

Fuente: Elaboracin propia Con los resultados antes expuestos se procedi a realizar las curvas de CBR Vs. Humedad, que junto a otra representacin grfica de Densidades Vs. Humedad se puede obtener el rango de humedad a la cual se puede controlar la compactacin en campo, no estando ste en algunos de los casos dentro del ptimo ya que al llegar a l es posible que no se controle el hinchamiento. De igual manera se observa la densidad seca mxima y la densidad seca mnima de lo antes mencionado a la cual se debe llegar. Las curvas de CBR de los golpes dados (56, 25, 12), al ser interceptadas con posibles rectas, se obtienen valores arbitrarios de CBR, que representan puntos de humedades, los cuales al ser traslados a la grfica Densidad seca vs %hmedad arrojan coordenadas que al ser graficadas simbolizan el posible CBR dentro de la densidades seca mxima y mnima que controlan la compactacin en campo.

Solo arcilla. Porcentajes de Humedad y sus respectivas DSM


% HUMEDAD DSM % HUMEDAD DSM % HUMEDAD DSM

4,72 1,93 4,72 1,88 4,72 1,74

6,72 1,97 6,72 1,92 6,72 1,76

8,72 2,08 8,72 2,01 8,72 1,88

10,72 1,90 10,72 1,82 10,72 1,76

12,72 1,82 12,72 1,78 12,72 1,70


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80% arcilla 20% arenisca. Porcentajes de Humedad y sus respectivas DSM



5,65 1,85 5,65 1,79 5,65 1,76

7,65 2,00 7,65 1,92 7,65 1,78

9,65 2,13 9,65 1,93 9,65 1,87

11,65 1,98 11,65 1,89 11,65 1,85

13,65 1,82 13,65 1,78 13,65 1,75


70% arcilla 30% arenisca. Porcentajes de Humedad y sus respectivas DSM



4,57 1,97 4,57 1,79 4,57 1,62

6,57 2,11 6,57 1,90 6,57 1,84

8,57 2,01 8,57 1,94 8,57 1,84

10,57 1,97 10,57 1,90 10,57 1,85

12,57 1,87 12,57 1,83 12,57 1,80


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SOLO ARCILLA

%HUMEDAD VS %EXPANSIN

0,001,002,003,004,005,006,007,008,00

4,72 6,72 8,72 10,72 12,72

%HUMEDAD

%EX

PAN

SI

N

56 Golp. 25 Golp. 12 Golp.

SOLO ARCILLA CBR VS %HUMEDAD

0,000,100,200,300,400,500,600,700,800,901,001,101,201,301,401,501,60

4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00

% HUMEDAD

CB

R

56 GOLPES 25 golpes 12 golpes 0,40% 0,60% 0,80% 1,00%

DENSIDAD SECA VS %HUMEDAD

1,651,701,751,801,851,901,952,002,052,102,15

4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00

%HUMEDAD

DES

NSI

DA

D S

ECA

(g/c

m3)

56 GOLPES 25 GOLPES 12 GOLPES 0,40%0,60% 0,80% 1,00%

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80% ARCILLA - 20% ARENISCACBR VS %HUMEDAD

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00

% HUMEDAD

CB

R

56 GOLPES 25 golpes 12 golpes 4% 5% 6% 6,50%

DENSIDAD SECA VS %HUMEDAD

1,70

1,75

1,80

1,85

1,90

1,95

2,00

2,05

2,10

2,15

2,20

5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00

%HUMEDAD

DES

NSI

DA

D S

ECA

(g/c

m3)

56 GOLPES 25 GOLPES 12 GOLPES 4% 5% 6%

80% ARCILLA - 20% ARENISCA %HUMEDAD VS %EXPANSIN

0,000,501,001,502,002,503,003,504,004,505,00

5,65 7,65 9,65 11,65 13,65

%HUMEDAD

%EX

PAN

SI

N


__________________________________________________________________________________________


70% ARCILLA - 30% ARENISCACBR VS %HUMEDAD

0,003,006,009,00

12,0015,0018,0021,0024,0027,0030,00

4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00

% HUMEDAD

CB

R

56 GOLPES 25 golpes 12 golpes 6% 9% 12% 15% 3%

DENSIDAD SECA VS % HUMEDAD

1,551,601,651,701,751,801,851,901,952,002,052,102,15

4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00

%HUMEDAD

DES

NSI

DA

D S

ECA

(g/c

m3)


70% ARCILLA - 30% ARENISCA % HUMEDAD VS % EXPANSIN

0,000,300,600,901,201,501,802,102,402,703,003,30

4,57 6,57 8,57 10,57 12,57

%HUMEDAD

% E

XPA

NSI

N


__________________________________________________________________________________________


PROPORCINDE MEZCLAS HMEDAD

OPTIMA (%)

HINCHAMIENTO

(%)

C.B.R

Solo Arcilla 8.72 6.74 1.00

80% Arcilla - 20% Arenisca 9.65 4.41 6.50

70% Arcilla - 30% Arenisca 8.57 2.87 15.00

Sistema de Clasificacin de los suelos para CBR

Sistema de Clasificacin N

CBR

Clasificacin

General Usos Unificado AASHTO

0-3 Muy pobre Sub-rasante OH, CH, MH, OL A5, A6, A7

3-7 Pobre a regular Sub-rasante OH, CH, MH, OL A4, A5, A6, A7

7-20 Regular Sub-base OL, CL, ML, SC, SM, SP A2, A4, A6, A7

20-50 Bueno Base, sub-base GM, GC, SW, SM, SP, GP A1b, A2-5, A3, A2-6

>50 Excelente Base GW, GM A1a, A2-4, A3

Esto quiere decir que el material propuesto de forma mezclada puede clasificarse segn el % de CBR

observado en grfica, para ser utilizado en el diseo posterior de pavimento como base, sub-base en la

va a construirse y evitando as las posibles fallas de la futura Autopista. CONCLUSIONES Venezuela es un pas muy rico en cuanto a la produccin de petrleo, alimentos y artesana. A su vez, posee paisajes maravillosos que permiten implementar el turismo, estos elementos son algunos de los motivos importantes por los cuales un buen sistema de vialidad permite el traslado y el comercio entre otros, es decir; involucra una gran inversin, de tiempo, dinero y personal. Este hecho tan importante, llev a implementar acciones que permitan o faciliten la ejecucin de estos proyectos de vialidad. Es por ello que la tesis que lleva por titulo Mejoramiento de suelos plsticos, mediante la mezcla con suelos granulares en la autopista de los llanos. Tramo que va desde San francisco de Tiznados Tigige, busca una solucin posible para que dichos estudios puedan llevarse a cabo sin incrementar los posibles costos de su ejecucin, dado que por la ubicacin geogrfica de la futura autopista la obtencin del material necesario para la construccin del terrapln proviene de canteras, las cuales se encuentran lejos de la regin. Una vez obtenidas las muestras de suelos del rea en estudio, especficamente en la progresiva 143+000 a travs de calicatas, se llev a cabo la realizacin de varios ensayos de laboratorio, con el fin de obtener resultados precisos buscando controlar de una manera eficaz las caractersticas presentes del suelo en la zona antes mencionada, ya que; segn estudios previos suministrados por la Oficina Tcnica Ingeniero Jos V. Heredia y Asociados C.A., se consigui como composicin del suelo segn la geologa del lugar una Arcilla Inorgnica de plasticidad alta.

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Esto tendra como efecto si no se llegase a tratar con cuidado, la falla inmediata del pavimento. Lo que dio lugar, a dar una posible solucin a la hora de la construccin, proponiendo con los materiales encontrados en el tramo mencionado con anterioridad, la combinacin de stos con el fin de obtener posibles mezclas que ayuden al mejoramiento del suelo y as poder controlar las caractersticas propias de la arcilla. La propuesta involucra, una relacin de mayor proporcin de suelo arcilloso, el cual busca estabilizarse con material granular de la misma zona en menor proporcin, ya que una de las propiedades de precaucin de las arcillas, es el hinchamiento al contacto con el agua. Estas combinaciones fueron las siguientes:

Arenisca

(%)

Arcilla

(%)

10 90

20 80

30 70

40 60

Una vez iniciado el proceso de seleccin de las proporciones propuestas, se dio lugar a una serie de pruebas que permitieron descartar las mezclas que no cumplan con las caractersticas necesarias para el control y mejoramiento del suelo de la zona. Por lo que se escogieron como posibles alternativas a esta problemtica las proporciones de 80% arcilla 20% arenisca y 70% arcilla 30% arenisca, debido a que se evidencio segn los lmites de consistencia que son mezclas donde su plasticidad disminuyo considerablemente. Tambin sera posible haber tomado la proporcin de 60% arcilla 40% arenisca, porque al igual que el caso anterior era de parmetros controlables y aceptables, pero como el tramo consta de una mayor cantidad de arcilla, es razonable trabajar con una relacin que asegure la existencia de los agregados. Ahora se hizo necesario determinar, cual de las mezclas entre 80% arcilla 20% arenisca y 70% arcilla 30% arenisca, es la ms idnea para la ejecucin del proyecto en estudio, por lo que fue necesario determinar el rango de trabajabilidad que abarca las humedades y densidades mximas a utilizarse en campo y as poder controlar los niveles de hinchamiento no mayores al 3%. Una vez teniendo en cuenta estos parmetros se pudo conocer cual es la propuesta ideal para mejorar las condiciones de los suelos presentes en la futura va, la cual es de 70% arcilla 30% arenisca, debido a que es la nica relacin que permiti optimizar el suelo, ya que se obtuvieron valores de hinchamiento menores al 3% y CBR que califican esta mezcla como una posible sub-base a la hora del diseo del pavimento y no sufra fallas futuras.

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RECOMENDACIONES Al momento de iniciar los ensayos de laboratorio, se debe verificar que se cuenta con el equipo, material y mano de obra necesaria para su debida ejecucin, llevando un control de todos los resultados obtenidos, para facilitar la trascripcin y anlisis de los mismos. Aprovechar este Trabajo Especial de Grado como un aporte para los futuros proyectos viales que presentan caractersticas semejantes, en cuanto a la topografa y perfiles litolgicos del tramo que va desde San Francisco de Tiznado Tigige, como un medio para disminuir el costo de obra, utilizando los materiales del entorno. Con los resultados obtenidos, realizar una estabilizacin qumica con cemento, para observar como se comporta las proporciones de 80% arcilla 20% arenisca y 70% arcilla 30% arenisca, para as lograr un mayor control en la expansin, asegurar la existencia de los materiales y obtener una mayor estabilidad.

4.capas granulares mineral (heredia).pdf

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