bloque 2 - suelos aplicados a pavimentos

SUELOS APLICADOS A SUELOS APLICADOS A PAVIMENTOS PAVIMENTOS

YANACOCHA, ABRIL 2012YANACOCHA, ABRIL 2012

INGº GERMÁN VIVAR ROMEROINGº GERMÁN VIVAR ROMERO

Por: Ing° Germán Vivar Suelos Aplicados a Pavimentos 2

ATOMOSATOMOS

ATOMOSATOMOS

ATOMOSATOMOS

ATOMOSATOMOS

ATOMOSATOMOS

ATOMOSATOMOS

ELEMENTOSELEMENTOS

ELEMENTOSELEMENTOS

ELEMENTOSELEMENTOS

ELEMENTOSELEMENTOS

COMPUESTOS MINERALESCOMPUESTOS MINERALES



ROCASROCAS

SUELOSSUELOS

NATURALEZA Y ORIGEN NATURALEZA Y ORIGEN DE LOS SUELOSDE LOS SUELOS


ROCAROCA

Ref.: Sowers & Sowers. Introducción a la Mecánica de Suelos y Cimentaciones.LIMUSA WILEY. 1970.


SUELOSUELO

Ref.: Sowers & Sowers. Introducción a la Mecánica de Suelos y Cimentaciones.LIMUSA WILEY. 1970.


SUELOSUELOG

rav

as

Are

na

s

Lim

os

Arc

illa

s


ROCAS: ROCAS:

- Igneas- Igneas

- Sedimentarias- Sedimentarias

- Metamórficas- Metamórficas

SUELOS*:SUELOS*:

-ResidualesResiduales: :

. Eluviales (intemperismo). Eluviales (intemperismo)

-TransportadosTransportados::

. Coluviales (gravedad). Coluviales (gravedad)

. Volcánicos (gravedad). Volcánicos (gravedad)

. Eólicos (viento). Eólicos (viento)

. Aluviales y Fluviales (agua). Aluviales y Fluviales (agua)

. Lacustres (viento-gravedad-. Lacustres (viento-gravedad-agua)agua)

* Según medio de deposición.


SUELOSSUELOS EluvialesEluviales


ColuvialesColuviales


VolcánicosVolcánicos


EólicosEólicos


FluvialesFluviales

AluvialesAluviales


LacustresLacustres


RESUMEN DE LAS PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS ROCASRESUMEN DE LAS PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS ROCAS

Tipo de Roca Resistencia Durabilidad Estabilidad Características Presencia de

Mecánica Química Superficiales Impurezas

- Igneas

Granito, sienita, diorita Buena Buena Buena Buenas Posible

Felsita Buena Buena Cuestionable Regulares Posible

Basalto, diabasa, gabro Buena Buena Buena Buenas Rara vez

Peridotita Buena Regular Cuestionable Buenas Posible

- Sedimentarias

Caliza, dolomita Buena Regular Buena Buenas Posible

Arenisca Regular Regular Buena Buenas Rara vez

Pedernal Buena Pobre Pobre Regular Probable

Conglomerado, Brecha Regular Regular Buena Buenas Rara vez

Esquisto Pobre Pobre Pobre Buenas Posible

- Metamórficas

Gneis, esquisto Buena Buena Buena Buenas Rara vez

Cuarcita Buena Buena Buena Buenas Rara vez

Mármol Regular Buena Buena Buenas Posible

Serpentinita Regular Regular Buena Regular a pobre Posible

Anfibolita Buena Buena Buena Buenas Rara vez

Pizarra Buena Buena Buena Pobre Rara vez

REFREF.: The Identification of Rock Types. BPR. 1960


RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL SUELO COMO UN MATERIAL DEL PAVIMENTO

Divisiones principales

Nombre

Resistencia cuando no hay acción del hielo

Potencial acción de

helada

Compresibilidad y expansión

Características de drenaje

Gravas y suelos

gravosos

Arenas y suelos

arenosos

Limos y arcillas con

LL<50

Limos y arcillas con

LL>50

Suelos muy orgánicos

Nota: La información presentada en esta tabla es una adaptación de publicaciones del USACE, FAA y del FHWA.

Excelente

Bueno a ExcelenteBueno a

Excelente

Bueno

Bueno

Bueno

Regular a Bueno

Regular a Bueno

Regular

Pobre a Regular

Pobre a Regular

Pobre a Regular

Pobre a Regular

Pobre

Pobre

Pobre a muy pobre

No sirve Ligera

Media

Media a alta

Media a alta

Media a muy alta

Media a muy alta

Media a muy alta

Ninguna a muy ligeraNinguna a muy ligera

Ligera a media

Ligera a media

Ligera a media

Ninguna a muy ligera

Ninguna a muy ligera

Ligera a alta

Ligera a alta

Ligera a alta

Casi ninguna

Casi ninguna

Muy ligera

Ligera

Ligera

Casi ninguna

Casi ninguna

Muy ligera

Ligera a media

Ligera a media

Ligera a media

Ligera a media

Media a alta

Alta

Alta

Alta

Muy alta

Excelentes

Excelentes

Excelentes

Excelentes

Regular a pobre

Regular a pobre

Regular a pobre

Regular a pobre

Pobre a práctica mente imperm.

Pobre a práctica mente imperm.

Pobre a práctica mente imperm.Pobre a práctica mente imperm.

Prácticamente impermeable

Pobres

Regular a pobre



Gravas bien graduadas o mezclas grava-arena, con pocos finos o sin finos, GW

Gravas mal graduadas o mezclas grava-arena, con pocos finos o sin finos, GP

Gravas limosas o mezclas grava-arena, limosas, GM

Gravas muy limosas o mezclas grava-arena, limosas, GMGravas arcillosas o mezclas grava-arena arcillosas, GC

Arenas bien graduadas o arenas-gravosas, con pocos finos o sin finos, SW

Arenas bien graduadas o arenas-gravosas, con pocos finos o sin finos, SWArenas mal graduadas o arenas-gravosas, con pocos finos o sin finos, SP

Arenas limosas o mezclas arena-limo, SPArenas limosas o mezclas arena-limo, SM

Arenas arcillosas o mezclas arena-arcilla, SC

Limos inorgánicos y arena muy fina, polvo de roca, arena fina limosa o arcillosa con ligera plasticidad; MG, MS y ML

Arcillas inorgánicas de baja a media plasticidad, arcillas gravosas, arcillas arenosas, limos arcillosos, arcillas magras; CG, CL y CS

Suelos orgánicos y limos arcillosos de baja plasticidad; MSO y CLO

Limos inorgánicos, o arenas finas diatomáceas, o suelos limosos, limos elásticos; MH

Arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas grasas; CH

Arcillas orgánicas de mediana a alta plasticidad, limos orgánicos; MHO y CHO

Turba y otros suelos orgánicos


(Antecedentes, Alcances y Generalidades, Parámetros de Diseño, Caracterización de los Materiales)


• CANTERAS• ESTABILIZACION• CBR, MODULO k Y MODULO RESILENTE

SUELOS DE SUB-RASANTE Y DE FUNDACIONSUELOS DE SUB-RASANTE Y DE FUNDACION

ASPECTOS RELEVANTESASPECTOS RELEVANTES


CANTERASCANTERAS


CBR de laboratorio (ASTM D 1883, AASHTO T193, MTC E132 y NTP 339.145)


10


15%0.5%

Suelo de sub-rasante

Suelo de fundación


Carpeta Asfáltica

Sub-base

Base

SUELO DE SUB-RASANTE

SUELO DE FUNDACIÓN

COMPACTADO AL 95% P.M. (CBR = 15%)

DENSIDAD NATURAL < 90% P.M. (CBR < 0.5%)

PAVIMENTOe= 50 cm

30 cm

CBRdiseño= 30x15 + 70x0.5 = 5%

100

e= 70 cm


ESTABILIZACION DE SUELOSESTABILIZACION DE SUELOS

• ESTABILIZACION FISICA:ESTABILIZACION FISICA: - COMPACTACIÓN - MEZCLA - USO DE GEOSINTETICOS - OTROS METODOS

• ESTABILIZACION QUIMICA:ESTABILIZACION QUIMICA:- - CON CEMENTO- CON CAL- CON EMULSION ASFALTICA- CON EMULSIONES ACRILICAS DE CAUCHO- CON COMPUESTOS ANIONICOS ACTIVOS- CON ENZIMAS O CATALIZADORES NATURALES- CON CLORUROS - ETC.


COMPACTACIONCOMPACTACION


Rodillo de Impactos


COMPACTACION DE ARENASCOMPACTACION DE ARENAS

SP


COMPACTACION DE ARCILLASCOMPACTACION DE ARCILLAS


RODILLO DE PATAS RODILLO DE PATAS (PAD FOOT)(PAD FOOT)

RODILLO “PATA DE RODILLO “PATA DE CABRA”CABRA”


““ACOLCHONAMIENTO”ACOLCHONAMIENTO”


SOLUCION CONVENCIONALSOLUCION CONVENCIONAL

SOLUCION CON SOLUCION CON GEOSINTETICOSGEOSINTETICOS


ASTM D2167 / AASHTO T205

ASTM D4017 NTP 339-144

CONTROL DE LA CONTROL DE LA COMPACTACIONCOMPACTACION


MEZCLA DE SUELOSMEZCLA DE SUELOS

Por: Ing° Germán Vivar Suelos Aplicados a Pavimentos 34Por: Ing° Germán Vivar Romero

Por: Ing° Germán Vivar Suelos Aplicados a Pavimentos 35Ingeniería de Suelos Por: Ing° Germán Vivar Romero 35

ESTABILIZACION CON GEOSINTETICOSESTABILIZACION CON GEOSINTETICOS

Geotextil TuboGeotextil TuboGeoceldaGeocelda

Geomalla BiaxialGeomalla Biaxial

GeobloquesGeobloques

Geocompuesto de Drenaje

Geocompuesto de Drenaje

GeomantaGeomanta

Geomalla UniaxialGeomalla UniaxialGeomalla UniaxialGeomalla Uniaxial


ESTABILIZACION CON CEMENTOSTABILIZACION CON CEMENTO

RELLENO FLUIDO

RELLENO FLUIDO

CCRCCR

SUELO-CEMENTO

SUELO-CEMENTO -Estabilización “de cuerpo”.


ESTABILIZACION CON CAL

-Estabilización “de cuerpo”.

- Se aplica en suelos arcillosos para hacerlos más friables.

- Requiere equipo especial

- Tratamiento costoso.


ESTABILIZACION CON EMULSION ASFALTICA

• Estabilización “de cuerpo”

• Con emulsión catiónica super estable.

• Dosificación: 12 galones de emulsión; 9 galones de agua por m3 de material de base.

• No se cuenta con información de otras experiencias en Perú.


ESTABILIZACION USANDO ESTABILIZACION USANDO EMULSIONES ACRILICAS EMULSIONES ACRILICAS

DE CAUCHODE CAUCHO

• Estabilización “de cuerpo”.

• Emplea dos aditivos que se aplican en el cuerpo del pavimento (25 cm) a razón de 100 cc/m2 y en la capa superior (10 cm), a razón de 1 lt/m2.

• Los aditivos actúan electroquímica e irreversiblemente con las partículas del suelo.

• Se usan en suelos arcillosos y en suelos granulares con por lo menos 20% de finos.

• Disminuyen el O.C.H. y la Plasticidad y aumentan la M.D.S. y el CBR.

• No se cuenta con información de costos.


ESTABILIZACION USANDO COMPUESTOS ANIONICOS ACTIVOS

• ¿QUE SON?: Compuestos químicos líquidos, reactivos, de formulación desconocida.

• ¿COMO ACTUAN?: Cambian la naturaleza de las partículas arcillosas, de hidrofílicas a hidrofóbicas (Característica Surfactante). El proceso puede variar entre 7 y 60 días.

• MECANISMO:– Reducen la Plasticidad y mejoran la trabajabilidad.– Reducen los requerimientos de agua.– Incrementan la densidad y el CBR– No aplicables en arenas (A-3) ni en suelos con alto contenido de

materia orgánica (A-8)FORMULACION : De 0.06 a 0.07 lt/m2 para e= 0.15 mCOSTO REFERENCIAL: $ 0.78/m2 (promedio) para e= 0.15 mEQUIPOS: Motoniveladora, Tanque Regador, Rodillo (liso o pata de

cabra).


ESTABILIZACION USANDO CATALIZADORES NATURALES LIQUIDOS

• ¿QUE SON?: Aditivos líquidos obtenidos de la fermentación de extractos de plantas naturales cuya formulación final contiene sub-productos de un proceso metabólico microbial, incluyendo enzimas.

• ¿COMO ACTUAN?: Sobre las partículas cohesivas del suelo de Base.

• MECANISMO:

– Reducen la Plasticidad y la Permeabilidad

– Reducen los requerimientos de agua

– Incrementan la densidad y el CBR

– TIENEN FORMULACIONES PARA SUELOS “NORMALES” Y PARA SUELOS CON ELEVADO CONTENIDO DE ARCILLA.

FORMULACION : 1 lt/33 m3 “de material a compactar”

COSTO REFERENCIAL : $1.34/ m2 para e= 0.25 m y

$ 0.80/m2 para e= 0.15 m


ESTABILIZACION USANDO ESTABILIZACION USANDO CLORURO DE SODIOCLORURO DE SODIO

• Estabilización “de superficie”.• La sal es Higroscópica: tiene

capacidad de absorver agua en películas delgadas.

• Aumenta la densidad del suelo• Reduce la presión de agua.• Reduce la contracción y el secado.• Una solución al 5% duplica la

capacidad del agua para disolver a los agregados calcáreos, formando una costra superficial.

• Desventajas: se disuelve con el agua de lluvia; requiere mantenimiento continuo; es muy corrosivo.

• Dosificación normal: de 0.11 a 0.22 kg/m2/cm de espesor.

Ingeniería de Suelos Por: Ing° Germán Vivar Romero 43

ESTABILIZACION USANDO CLORURO DE CALCIOESTABILIZACION USANDO CLORURO DE CALCIO

• Higroscópico: Absorbe la humedad del aire o del entorno.

• Delicuescente: Se redisuelve en la humedad que absorbe, formando una solución clara, resistente a la evaporación.

• Aumenta la Tensión Superficial del agua en la que está disuelto: Retiene la humedad por un tiempo mayor.

• Crioscópico: Capacidad de bajar el punto de congelación de la solución a –50 °C.

• Baja o Nula Corrosividad: Muy bajo contenido de cloruro de sodio (máx. 50 ppm).

• Toxicidad negativa: No constituye peligro para el medio ambiente.

• Versátil: Tiene múltiples aplicaciones.

bloque 2 - suelos aplicados a pavimentos

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