trabajo de diploma - rocamix.es · 1.11 estabilización con melaza. ..... 20 . Índice. 1.12...
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Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echeverría”
Facultad de Ingeniería Civil
Departamento de Ingeniería Civil
Trabajo de Diploma
Título: Comportamiento de un suelo fino estabilizado con ROCAMIX.
Autor: Reinaldo Rey Santovenia.
Tutores: MSc. Ing. Juan M. Junco.
MSc. Ing. Pedro Morales Quevedo.
La Habana, Junio de 2012
Dedicatoria.
Dedicatoria.
A toda mi familia, en especial a mis padres y mis hermanos que supieron apoyarme en los instantes más difíciles de mi carrera como estudiante. Que me ayudaron y estuvieron presentes en los momentos que más los necesité. A ellos les debo lo que soy, gracias por confiar en mí.
Agradecimientos.
Agradecimientos.
A toda mi familia por el apoyo que me brindaron a lo largo de toda la carrera y darme ánimo para seguir adelante.
A mis tutores Juan M Junco y Pedro Morales Quevedo por la cooperación que me brindaron en la realización de esta investigación.
A todos los profesores y asesores del departamento de geotecnia de la facultad de Civil, a los profesores Carlos Alberto García y Eduardo Tejeda que de una forma u otra cooperaron con el desarrollo de este trabajo.
A mis amigos y compañeros de curso por su apoyo incondicional a lo largo de la carrera en especial a Tony y Abel por expresarme siempre ese espíritu de amistad y compañerismo.
A la profesora de pedagogía Ibette Alfonso Pérez por su dedicación para conmigo tanto en el plano personal como profesional.
A José R Regalado, Carlos González, Wendy Rodríguez, Luis Ángel González, Yusniel Roque, Ernis Domínguez, Miguel A Orozco, por sus consejos y apoyo que fueron útiles para el desarrollo de este trabajo.
Resumen.
RESUMEN.
Un suelo es estable cuando presenta buena resistencia a la deformación y es poco sensible a la presencia de agua. En ocasiones nos encontramos con suelos que no reúnen las características necesarias para ser utilizados en obras ingenieriles, por lo que es necesario utilizar otras vías para mejorar sus propiedades. Esto se logra mediante la estabilización química.
Para corregir el problema de la inestabilidad de los suelos se requiere estabilizarlos en forma permanente, utilizando productos químicos, no tóxicos, que den a estos suelos un comportamiento en servicio, a un menor costo.
La técnica de estabilización de los suelos aplicadas al mejoramiento vial, se constituye en una de las mejores alternativas desde el punto de vista funcional, ambiental (sus componentes son no tóxicos) y económico, teniendo en cuenta que las regiones deben optimizar sus recursos en actividades que generalmente demandan grandes inversiones. La técnica permite que se emplee en forma intensiva la mano de obra o que se emplee maquinaria normal.
ABSTRACT.
A soil is stable when exhibits good resistance to deformation and is insensitive to the presence of water. Sometimes we find soils that do not meet the necessary characteristics to be used in engineering works, so it is necessary to use other ways to improve their properties. This is accomplished by chemical stabilization.
To correct the problem of instability of the soils is required to stabilize the soil permanently, using chemicals, non-toxic; these soils give a performance in service at a lower cost.
The technique of soil stabilization applied to road improvement, constitutes one of the best alternatives from a functional standpoint, environmental (components are nontoxic) and economic development, taking into account that the regions must optimize their resources on activities which generally require large investments. The technique allows the use intensively labor or machinery used as normal.
Índice.
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN. .............................................................................................. 1
Situación Problemática: ............................................................................... 1
Problema científico: ...................................................................................... 2
Objetivo general: ........................................................................................... 2
Objetivos específicos: .................................................................................. 2
Hipótesis: ....................................................................................................... 2
Objeto de estudio: ......................................................................................... 2
Tareas a realizar: ........................................................................................... 2
Alcance de la investigación: ........................................................................ 3
Métodos y Técnicas: ..................................................................................... 3
Estructura de la Tesis: .................................................................................. 3
Capítulo#1. Antecedentes del uso del suelo en la ingeniería civil y los
diferentes métodos de estabilización química para el mejoramiento de sus
propiedades. ..................................................................................................... 4
1.1 Introducción. ....................................................................................... 4
1.2 Las Arcillas. ......................................................................................... 4
1.2.1 Consistencia y Plasticidad........................................................... 6
1.2.2 Fricción Estática. .......................................................................... 6
1.3 Mejoramiento y estabilización de los suelos para uso ingenieril. .. 7
1.4 Conceptos de estabilización. ............................................................. 9
1.4.1 Estabilización Física: ................................................................. 10
1.5 Estabilización con Cal. ..................................................................... 11
1.5.1 Procedimiento Constructivo:..................................................... 12
1.6 Estabilización con Cemento. ............................................................ 13
1.6.1 Dosificación de Cemento: .......................................................... 14
1.6.2 Ensayos a realizarse: ................................................................. 15
1.6.3 Procedimiento Constructivo:..................................................... 16
1.7 Estabilización con Cloruro de Sodio. .............................................. 18
1.8 Estabilización con Cloruro de Calcio. ............................................. 19
1.9 Estabilización o Mejoramiento con Productos Asfálticos. ............ 19
1.10 Estabilización con Ceniza de Arroz. ................................................ 20
1.11 Estabilización con Melaza. ............................................................... 20
Índice.
1.12 Estabilización con Sueros. ............................................................... 20
1.13 Utilización de los Estabilizadores. ................................................... 21
1.14 Conclusiones Parciales. ................................................................... 21
Capítulo #2. Clasificación del suelo y descripción de los ensayos para
determinar sus propiedades físicas y mecánicas. ...................................... 22
2.1 Introducción. ..................................................................................... 22
2.2 Ensayos realizados para la clasificación del suelo. ....................... 22
2.2.1 Granulometría. ............................................................................ 22
2.2.2 Ensayo Granulométrico. ............................................................ 23
2.3 Límites de Consistencia. .................................................................. 26
2.3.1 Límite Líquido. ............................................................................ 26
2.3.2 Límite Plástico. ........................................................................... 27
2.3.3 Determinación del Índice de Plasticidad. ................................. 27
2.4 Clasificación del suelo. ..................................................................... 28
2.4.1 Método de la American Association of State Highway and
Transportation Officials (AASHTO). ....................................................... 28
2.4.2 Método del Sistema Unificado de Clasificación se Suelos
(SUCS). ..................................................................................................... 29
2.5 Peso Específico. ................................................................................ 30
2.6 Compactación de Suelos. ................................................................. 31
2.6.1 Próctor Estándar. ........................................................................ 32
2.6.2 Próctor Modificado. ....................................................................... 33
2.7 Ensayo CBR. ...................................................................................... 35
2.8 Ensayo Compresión Axial. ............................................................... 38
2.9 Absorción Capilar. ............................................................................ 41
2.10 Conclusiones Parciales. ................................................................... 43
Capítulo #3: Estabilización del suelo fino con el Sistema ROCAMIX
Líquido y Resultados Alcanzados en sus Propiedades Mecánicas. ......... 44
3.1 Introducción. ..................................................................................... 44
3.2 El Sistema ROCAMIX Líquido. ......................................................... 44
3.3 Efectos del Sistema ROCAMIX Líquido. .......................................... 44
3.3.1 Economía y Resistencia. ............................................................ 45
3.3.2 Resistencia. ................................................................................. 45
3.3.3 Simplicidad.................................................................................. 45
Índice.
3.3.4 Ecología. ...................................................................................... 45
3.4 Aplicaciones del Sistema ROCAMIX Líquido. ................................ 46
3.5 Ensayos realizados con el Sistema ROCAMIX Líquido. ................ 46
3.6 Procedimiento Constructivo en la obra. ......................................... 48
3.7 Procedimiento realizado en el laboratorio. ..................................... 49
3.7.1 Ensayo CBR estabilizado. .......................................................... 50
3.7.2 Ensayo de Compresión Axial. ................................................... 52
3.7.3 Ensayo de Absorción Capilar. ................................................... 54
3.8 Cálculo de la Actividad de la Arcilla. ............................................... 55
3.9 Conclusiones Parciales. ................................................................... 57
Conclusiones Finales..................................................................................... 59
Recomendaciones. ......................................................................................... 60
Referencias Bibliográficas. ........................................................................... 61
Bibliografía. ..................................................................................................... 62
ANEXOS .......................................................................................................... 63
Introducción y Diseño Metodológico.
1
INTRODUCCIÓN.
En la construcción de obras ingenieriles y cualquier otra que requiera grandes explanaciones, es fundamental minimizar y compensar al máximo posible el movimiento de tierras y materiales debido a consideraciones de tipo económico, ambiental y técnico. Además, las condiciones de competitividad y el entorno exigen la continua mejora de los procesos constructivos en cuestiones de costo, plazo y calidad. La reducción al mínimo de los préstamos y vertederos necesarios es el factor determinante en esta optimización.
Por lo tanto, se hace cada vez más necesaria la utilización de todos los materiales que se encuentran directamente en la traza de las propias obras, sean cuales sean sus propiedades.
Ello obliga a un estudio detallado de sus propiedades para así adoptar los tratamientos y medidas necesarios con el objetivo de lograr que su comportamiento sea satisfactorio y fiable durante la vida útil de la obra, y por supuesto, a un costo razonable.
Las estabilizaciones químicas de los suelos son una solución viable desde los puntos de vista económico, ambiental y técnico.
En general, a partir de las experiencias tan satisfactorias obtenidas en las estabilizaciones químicas aplicadas en la construcción de explanadas en carreteras, se ha extendido su práctica a cualquier tipo de explanaciones con suelos con problemas geotécnicos y baja capacidad de soporte.
La estabilización química de los suelos protege el medio ambiente y el clima. No sólo es rápida y eficiente, sino también sumamente ecológica y económica. La razón es que la estabilización química de los suelos hace superfluo el intercambio y depósito del suelo, lo que ahorra una gran cantidad de gastos de combustibles y personal para el transporte. En vez de eliminar muchos metros cúbicos de suelo, de excavar tierra nueva en otro sitio, de transportarla y distribuirla, basta con acarrear unas cuantas toneladas de ligantes al lugar de obras y entremezclarlas en el suelo.
Situación Problemática:
En ocasiones el suelo a utilizar no reúne las características y propiedades necesarias para la conformación de subrasante, por lo que se necesita mejorar sus características. La solución de utilizar material de préstamo es una alternativa costosa, dependiendo de la distancia de transporte, por eso con la estabilización química se pueden obtener las exigencias necesarias de forma más económica.
Se dispone de un suelo fino arcilloso que no cumple con las propiedades físicas y mecánicas como material de subrasante de carretera. Se plantea utilizar la estabilización del suelo con ROCAMIX, que es un aditivo químico elaborado a partir de sales cuaternarias de amonio, para alcanzar los requerimientos mínimos de un material de subrasante.
Introducción y Diseño Metodológico.
2
Problema científico:
¿Qué comportamiento tendrá el suelo fino y qué resultados se obtendrán cuando se estabilice con el aditivo ROCAMIX?
Objetivo general:
Demostrar que las características mecánicas de un suelo fino se mejoran
mediante su estabilización con sales cuaternarias de amonio (ROCAMIX).
Objetivos específicos:
1. Explicar similitudes y diferencias de los diferentes métodos de estabilización química.
2. Caracterizar en el laboratorio un suelo fino.
3. Determinar las propiedades mecánicas (CBR) de un suelo fino, estabilizado con ROCAMIX, en las condiciones de diseño de una subrasante de carretera, y compararlas con las exigencias de proyecto.
4. Comparar las características resistentes del suelo antes y después de su estabilización con el aditivo ROCAMIX.
Hipótesis:
La utilización del ROCAMIX mejora las propiedades de los suelos finos, reduciendo la absorción capilar e incrementando su resistencia, permitiendo un mejor comportamiento del suelo y el cumplimiento de las exigencias como material de subrasante.
Objeto de estudio:
Caracterización, clasificación y estabilización química de los suelos finos de la formación Capdevila en toda la zona perteneciente al municipio Boyeros de la provincia La Habana (incluir áreas cercanas a la CUJAE) y también de la zona del Mariel en la costa norte de la provincia de Artemisa.
Tareas a realizar:
Investigación bibliográfica sobre el tema de estabilización química de los suelos.
Ensayos de caracterización al suelo natural: granulometría, límites de consistencia (límite líquido y límite plástico), clasificación y peso específico.
Ensayos Próctor (Estándar y Modificado) y ensayos de CBR.
Ensayos al suelo estabilizado, añadiendo el aditivo ROCAMIX.
Comparación de los resultados antes y después de aplicado el aditivo con que se estabiliza.
Introducción y Diseño Metodológico.
3
Alcance de la investigación:
Pretender lograr con la estabilización química del suelo fino adicionándole el aditivo ROCAMIX una mejora significativa de las propiedades mecánicas de dicho suelo para su utilización como subrasante de una carretera obteniendo las exigencias necesarias de forma más económica.
Métodos y Técnicas:
Para llegar al cumplimiento de los objetivos de la investigación, se efectuaron ensayos en el laboratorio según indican las normas cubanas. Se compararon los resultados obtenidos con los que regulan las mismas. Además, se utilizaron criterios de especialistas que trabajan usualmente con este sistema de estabilización química.
Estructura de la Tesis:
Introducción. Diseño metodológico.
Capítulo# 1. Antecedente del uso del suelo en la ingeniería civil y los diferentes métodos de estabilización química para el mejoramiento de sus propiedades.
Capítulo #2. Clasificación del suelo y descripción de los ensayos para determinar sus propiedades físicas y mecánicas.
Capítulo #3. Estabilización del suelo fino con el Sistema ROCAMIX Líquido y Resultados Alcanzados en sus Propiedades Mecánicas.
Conclusiones finales.
Recomendaciones.
Referencias bibliográficas.
Bibliografía.
Anexos.
Capítulo # 1.
4
Capítulo#1. Antecedentes del uso del suelo en la ingeniería civil y los
diferentes métodos de estabilización química para el mejoramiento de sus
propiedades.
1.1 Introducción.
Cuando un suelo presenta resistencia suficiente para no sufrir deformaciones ni desgastes inadmisibles para la acción del uso o de los agentes atmosféricos y conserva además esta condición bajo los efectos climatológicos normales en la localidad, se dice que el suelo es estable.
El suelo natural posee a veces la composición granulométrica y la plasticidad así como el grado de humedad necesario para que, una vez apisonado, presente las características mecánicas que le hacen utilizable como firme de un camino.
Los métodos empleados en la antigüedad para utilizar los suelos en la construcción eran empíricos y, como las demás actividades artesanas, se transmitían de generación en generación. Los conocimientos en la actualidad sobre este campo se basan principalmente en estudios sistemáticos con fundamento científico corroborado mediante la experimentación.
En general puede decirse que todos los suelos pueden ser estabilizados, pero si la estabilización ha de lograrse por aportaciones de otros suelos o por medios de otros elementos (por ejemplo: cemento, cal, cloruro de sodio), el costo de la operación puede resultar demasiado alto si el suelo que se trata de corregir no posee determinadas condiciones.
Entre las aplicaciones de un suelo modificado o estabilizado se encuentran, la mejora de los suelos granulares susceptibles a las heladas y el tratamiento de los suelos limosos y/o arcillosos para reducir los cambios de volumen.1
1.2 Las Arcillas.
Las arcillas son constituyentes esenciales de gran parte de los suelos y sedimentos debido a que son, en su mayor parte, productos finales de la meteorización de los silicatos que, formados a mayores presiones y temperaturas, en el medio exógeno se hidrolizan. Se consideran arcillas todas las fracciones con un tamaño de grano inferior a 2 µm.
Los minerales de arcillas de acuerdo con su estructura reticular se dividen en tres grupos básicos; montmorilonitas, caolinitas e illitas. Las montmorilonitas están formadas por una lámina entre dos silícicas. Es el mineral del producto de la hidratación de las rocas ígneas o, en general, de productos de origen piroclástico. Los minerales de este grupo tienen la propiedad de hincharse 1 B. Sowers, George y F. Sowers, George: ´´Introducción a la mecánica de
suelos y las cimentaciones´´, Capitulo 3, Edición Revolucionaria, La Habana
Cuba.
Capítulo # 1.
5
considerablemente al entrar en contacto con el agua libre. El hinchamiento se debe a la gran afinidad que tiene el mineral montmorilonita con las moléculas de agua, la cual es absorbida entrando a formar parte de la estructura molecular del mineral.
Cuando la alúmina es remplazada en parte por hidrógeno, sodio, calcio o litio; la montmorilonita toma el nombre de dicho complejo de absorción. Las montmorilonitas que resultan más activas son las de sodio y litio.
La actividad superficial de los minerales de la caolinita es pequeña. Están formadas por una lámina silícica y otra alumínica. La unión entre todas las retículas es lo suficientemente firme para no permitir la penetración de las moléculas de agua. La forma de los granos también es plana o escamosa pero la caolinita no absorbe agua en su estructura molecular como lo hacen las montmorilonitas. Las capas de agua adheridas a los granos son también muy pequeñas, lo que las hacen diferenciarse del fuerte efecto de la viscosidad intergranular que tienen las montmorilonitas. Los minerales de caolinita pura no presentan el efecto de la expansión al contacto con el agua o fuerte contracción al secarse.
Las illitas corresponden a las arcillas que son producto de la hidratación de las micas blancas que comúnmente se les llama como: minerales de arcilla de estructura similar a las micas. Están estructuradas análogamente como las montmorilonotas, pero su constitución interna manifiesta tendencia a formar grumos de materia, que reduce el área expuesta al agua por unidad de volumen; por ello, su expansividad es menor que las montmorilonotas.
Las arcillas poseen una elevada superficie específica, muy importante para ciertos usos industriales en los que la interacción sólido-fluido depende directamente de esta propiedad.
A continuación se expresan algunos ejemplos de superficies específicas de arcillas:
Caolinita de elevada cristalinidad hasta 15 m2/g
Caolinita de baja cristalinidad hasta 50 m2/g
Halloisita hasta 60 m2/g
Illita hasta 50 m2/g
Montmorillonita 80 – 300 m2/g
Sepiolita 100 – 240 m2/g
Paligorskita 100 – 200 m2/g
La capacidad de absorción está directamente relacionada con las características texturales (superficie específica y porosidad) y se puede hablar de dos tipos de procesos que difícilmente se dan de forma aislada: absorción (cuando se trata fundamentalmente de procesos físicos como la retención por capilaridad) y adsorción (cuando existe una interacción de tipo químico entre el
Capítulo # 1.
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adsorbente, en este caso la arcilla, y el líquido o gas absorbido, denominado adsorbato).2
La absorción de agua en el espacio interlaminar tiene como consecuencia la separación de las láminas dando lugar al hinchamiento. Este proceso depende del balance entre la atracción electrostática catión-lámina y la energía de hidratación del catión. A medida que se intercalan capas de agua y la separación entre las láminas aumenta, las fuerzas que predominan son de repulsión electrostática entre láminas, lo que contribuye a que el proceso de hinchamiento pueda llegar a disociar completamente unas láminas de otras.
1.2.1 Consistencia y Plasticidad.
Etimológicamente, consistencia equivale a capacidad de mantener las partes del conjunto integradas, es decir, estabilidad y coherencia. En mecánica de suelos, sólo se utiliza para los suelos finos que, dependiendo del contenido de agua y su mineralogía, fluyen sin romperse.
La plasticidad de un suelo se atribuye a la deformación de la capa de agua adsorbida alrededor de los minerales; desplazándose como sustancia viscosa a lo largo de la superficie mineral, controlada por la atracción iónica. La plasticidad en las arcillas, por su forma aplanada (lentejas) y pequeño tamaño, es alta.
La plasticidad del suelo, depende del contenido de arcilla. Skempton (1953) expresó esta relación matemáticamente con la actividad A de la arcilla, así:
A = IP/% de arcilla donde
% de arcilla = % en peso WS de partículas con f < 2µ
La actividad de la caolinita es baja: A = 0.38
La actividad de la Illita es media: A = 0.90
La actividad de la Montmorillonita es alta: A = 7.20
La plasticidad de la arcilla se atribuye a la deformación de las capas de agua adsorbida, que la liga a ella.
1.2.2 Fricción Estática.
Es la cohesión c entre las pequeñas partículas de la arcilla, responsable de su
consistencia. Por sus formas aplanadas y pequeños tamaños, la alta relación
entre área y volumen de granos, y su proximidad, se generan fuerzas
interpartículas que los ligan. Estas fuerzas eléctricas que se aplican son varias:
las fuerzas de Van der Waal, sumada a la acción de algunos cationes y a
cargas asociadas al efecto borde-cara entre granos. Si un bloque de arcilla
2 Tesis: Ever Gustavo Gutiérrez Tórrales. Facultad de ingeniería Civil, CUJAE
(2009).
Capítulo # 1.
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seca se pulveriza, desaparece la fricción estática: se requiere humedecer el
polvo para que esta fuerza cohesiva al igual que la plasticidad reaparezcan.
La consistencia de la arcilla seca es alta y húmeda es baja.
Las arcillas son eminentemente plásticas. Esta propiedad se debe a que el agua forma una envuelta sobre las partículas laminares produciendo un efecto lubricante que facilita el deslizamiento de unas partículas sobre otras cuando se ejerce un esfuerzo sobre ellas.
La elevada plasticidad de las arcillas es consecuencia, nuevamente, de su morfología laminar, tamaño de partícula extremadamente pequeño (elevada área superficial) y alta capacidad de hinchamiento.
Generalmente, esta plasticidad puede ser cuantificada mediante la determinación de los índices de Atterberg (Límite Líquido, Límite Plástico y Límite de Retracción). Estos límites marcan una separación arbitraria entre los cuatro estados o modos de comportamiento de un suelo sólido, semisólido, plástico y semilíquido o viscoso.
1.3 Mejoramiento y estabilización de los suelos para uso ingenieril.
Para el proyecto de cualquier obra de ingeniería, es necesario conocer las propiedades fundamentales del suelo y los tratamientos a utilizar para su mejoramiento.
Entre las principales propiedades del suelo que pueden interesar a un ingeniero se pueden contar con las siguientes:
1. Estabilidad volumétrica: actualmente las soluciones para evitar cambios volumétrico en suelos expansivos consiste en introducir humedad al suelo en forma periódica, aplicar cargas que equilibren la presión de expansión, utilizar membranas impermeables y apoyar la estructura a profundidades tales que no se registre variación estacional en la humedad. Otro medio podría consistir en modificar a la arcilla expansiva transformándola en una masa rígida o granular cuyas partículas estén lo suficientemente ligadas para resistir. La presión expansiva interna de la arcilla, lo cual puede lograrse por medios químicos o térmicos. En estos casos cuando la capa a estabilizar sea pequeña deberá tenerse en cuenta que el suelo subyacente es aún susceptible de expandirse, pero tales movimientos podrían tolerarse siempre y cuando la capa estabilizada se mueva en forma uniforme. Un medio más podría consistir en hacer que el agua se mueva más lentamente dentro de la masa expansiva mediante el sellado de sus poros y grietas.
2. Resistencia mecánica: la resistencia de los suelos es en general más baja cuando éstos se encuentran húmedos, la resistencia de los suelos cohesivos es de mucho más difícil determinación que los suelos friccionales. Los suelos arcillosos al secarse alcanzan grandes resistencias, teniéndose inclusive la condición más alta de resistencia cuando se calientan a temperaturas más elevadas como sucede en la fabricación de ladrillos y tabiques; a veces, la resistencia de un suelo es
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menos importante que su deformabilidad bajo cargas. En otras ocasiones se han presentados diminuciones considerables en la resistencia de un suelo arcilloso debido, por ejemplo a la disolución de cristales que conferían a la arcilla su resistencia, como sucede a algunas arcillas sensitivas donde el equilibrio físico-químico en ellas. Un factor que modifica la compresibilidad y la resistencia al esfuerzo a cortante de las arcillas, es el de la precipitación de agentes cementantes químicamente estables, constituidos a partir de ciertos agentes químicos solubles. Estos cementantes poseen considerable resistencia. El efecto de esta precipitación de cementantes está limitada a esforzar las ligas estructurales de arcilla, sin afectar a la arcilla misma.
3. Permeabilidad: en los suelos, la permeabilidad se plantea en dos problemas básicos generalmente: la relación con disipación de las presiones de poro y el flujo del agua a través del suelo. El tener presiones de poro excesivas puede originar deslizamientos de terracerías y el flujo del agua puede originar tubificaciones y arrastres. En estudios realizados sobre la permeabilidad de las arcillas se obtuvieron resultados en los que se denotó que la permeabilidad era mínima cuando más cerca de la humedad óptima se encontraba el espécimen, mientras que por debajo de dicha humedad se presenta un ligero incremento en la permeabilidad. El ligero incremento de la permeabilidad se debe a que al compactar el suelo, el agua de compactación llena espacios que ocupan las partículas cuando nos encontramos en lado seco y esto hace que el suelo aunque se encuentre orientado presente una mayor permeabilidad que cuando se le compactó con la humedad cercana a la óptima. Al incrementar la energía de compactación se obtuvo una permeabilidad todavía menor debido a que se tiene una mejor orientación de las partículas a la vez que se cerraba más la estructura.
4. Durabilidad: al igual que con todos los materiales de construcción, una condición muy deseable en los suelos estabilizados es la durabilidad definida como la resistencia a los procesos de intemperización, erosión y abrasión. La durabilidad en caminos está relacionada con las capas superficiales de los pavimentos en la formación de baches o disgregaciones, erosiones en los taludes, cortes y cambios en la textura de los agregados en las carpetas. Desde luego que una baja durabilidad tiene una alta repercusión en el costo de mantenimiento, más que en fallas estructurales por consideración. En los suelos estabilizados la durabilidad baja se debe en general a un diseño deficiente que puede tener su origen en la elección de un estabilizante inadecuado, por ejemplo, cuando se aplica cal hidratada con algún tipo de arcilla con la cual no reacciona favorablemente; también puede deberse a una cantidad insuficiente de estabilizante o a una resistencia inadecuada contra los ataques del agua o agentes químicos, por ejemplo, los suelos arcillosos estabilizados con cemento en zonas salinas.
5. Compresibilidad: los cambios volumétricos o compresibilidad, tienen una importante influencia en las propiedades ingenieriles de los suelos, pues
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se modifica la permeabilidad, se alterarán las fuerzas existentes entre las partículas tanto en magnitud como en sentido, lo que tiene una importancia decisiva en la modificación de la resistencia del esfuerzo a cortante y se provocan desplazamientos. La compresibilidad de un suelo puede presentar variaciones importantes dependiendo de algunos factores como la relación de carga aplicada respecto a la que el suelo soportaba anteriormente, tiempo de aplicación de la carga una vez que se ha disipado la presión de poro en exceso de la hidrostática, naturaleza química del líquido intersticial, aunados estos factores a los originados por el muestreo, sensibilidad del suelo y aún la forma de ejecutar las pruebas que se utilizan para estudio de consolidación.
Generalmente el terreno o zona a desarrollar, no suele ser ideal desde el punto de vista de la ingeniería de los suelos por sus propiedades inadecuadas. Existiendo tratamientos que pueden alterar las propiedades del suelo simultáneamente, como puede ser: por medios mecánicos, drenaje, medios eléctricos, cambios de temperaturas o adición de agentes estabilizantes, aunque aplicable a un número limitado de ellos.
La mejora del terreno se suele denominar frecuentemente estabilización que en su sentido más amplio, es la modificación de cualquiera de sus propiedades del para mejorar su comportamiento ingenieril.
El modo de modificar y el grado de modificación necesarios dependen del carácter del suelo y de sus deficiencias. En la mayoría de los casos necesitan aumentar su resistencia como es el caso de subrasante de carretera. La reducción de compresibilidad se puede lograr llenando poros, cementando los granos con un material rígido o cambiando las fuerzas del agua adsorbida por el mineral de una arcilla como es el caso de la cimentación de una estructura. La permeabilidad se puede reducir llenando los poros con un material impermeable o modificando la estructura del mineral de la arcilla y de agua adsorbida para impedir la floculación como es el caso de cimentación de presas; se puede aumentar la permeabilidad quitando los granos finos, creando una estructura conglomerada.3
1.4 Conceptos de estabilización.
Se le llama estabilización al proceso por el cual se mejora el suelo para que pueda alcanzar los requisitos fijados, en su más amplio sentido incluye la compactación, el drenaje la preconsolidación, y la protección de la superficie contra la erosión y la infiltración de la humedad.
Llamamos estabilización de un suelo al proceso mediante el cual se someten los suelos naturales a cierta manipulación o tratamiento de modo que podamos aprovechar sus mejores cualidades, obteniéndose un firme estable, capaz de soportar los efectos del tránsito y las condiciones del clima más severas.
3http://geodiendo.com/2012/02/manual-de-estabilizacion-de-suelos-con-
cemento-o-cal.html.
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Se dice que es la corrección de una deficiencia para darle una mayor resistencia al terreno o bien, disminuir su plasticidad. Sin embargo, al término estabilización se le va restringiendo gradualmente su alcance a un solo aspecto del mejoramiento del suelo, la modificación del propio material del suelo. Los tres métodos más comunes de estabilización en la práctica son: la adición de cemento, la adición de cal y la adición de productos asfálticos los cuales serán analizados más adelante como métodos de estabilización química. Existen otros métodos especiales pero de aplicación restringida, ya sea por razones económicas o de orden práctico.4
1.4.1 Estabilización Física:
Éste se utiliza para mejorar el suelo produciendo cambios físicos en el mismo. Hay varios métodos como lo son:
Mezclas de suelos: este tipo de estabilización es de amplio uso, pero por sí sola no logra producir los efectos deseados, necesitándose siempre de por lo menos la compactación como complemento.
Por ejemplo, los suelos de granos gruesos como las grava-arenas tienen una alta fricción interna lo que lo hacen soportar grandes esfuerzos, pero esta cualidad no hace que sea estable como para ser firme de una carretera ya que al no tener cohesión sus partículas se mueven libremente y con el paso de los vehículos se pueden separar e incluso salirse del camino.
Las arcillas, por lo contrario, tienen una gran cohesión y muy poca fricción lo que provoca que pierdan estabilidad cuando hay mucha humedad. La mezcla adecuada de estos dos tipos de suelos puede dar como resultado un material estable en el que se puede aprovechar la gran fricción interna de uno y la cohesión del otro para que las partículas se mantengan unidas.
Geotextiles
Vibroflotación (Mecánica de Suelos)
Consolidación previa
Estabilización Química: Se refiere principalmente a la utilización de ciertas sustancias químicas patentizadas y cuyo uso involucra la sustitución de iones metálicos y cambios en la constitución de los suelos involucrados en el proceso.
Cal: disminuye la plasticidad de los suelos arcillosos y es muy económica.
Cemento Portland: aumenta la resistencia de los suelos y se usa principalmente para arenas o gravas finas.
Productos Asfálticos: es una emulsión muy usada para material triturado sin cohesión.
Cloruro de Sodio: impermeabilizan y disminuyen los polvos en suelo, principalmente para arcillas y limos.
Cloruro de Calcio: impermeabilizan y disminuyen los polvos en suelo, principalmente para arcillas y limos.
4Tesis de grado científico, MSc. Ing. Juan M. Junco del Pino.
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Escorias de Fundición: este se utiliza comúnmente en carpetas asfálticas para darle mayor resistencia, impermeabilizarla y prolongar su vida útil.
Polímeros: este se utiliza comúnmente en carpetas asfálticas para darle mayor resistencia, impermeabilizarla y prolongar su vida útil.
Hule de Neumáticos: este se utiliza comúnmente en carpetas asfálticas para darle mayor resistencia, impermeabilizarla y prolongar su vida útil.
Estabilización Mecánica: Es aquella con la que se logra mejorar considerablemente un suelo sin que se produzcan reacciones químicas de importancia.
Compactación: este mejoramiento generalmente se hace en la sub-base, base y en las carpetas asfálticas.5
1.5 Estabilización con Cal.
Este método se utiliza para estabilizar suelos finos en especial arcillas. Este aditivo, la cal, es efectivo con suelos de asentamiento de arcilla y agregados con los cuales reacciona tanto química como físicamente para producir material de calidad. La reacción química de la cal con suelos arcillosos tiene dos aspectos: el primero que aglomera las partículas finas de arcilla en partículas gruesas desmenuzables, a través de un fenómeno llamado intercambio de base. Segundo, produce una definitiva cementación o acción de endurecimiento, en la cual la cal reacciona químicamente con la sílice disponible con alguna alúmina en el suelo raso formando silicato de calcio y aluminatos.
Una parte importante de los suelos con los que el ingeniero tiene que trabajar, corresponde a las arcillas, las cuales frecuentemente requieren de su estabilización con el objetivo de incrementar su resistencia y disminuir su sensibilidad a cambios volumétricos debidos a cambios en el contenido de agua. El tratamiento de suelos arcillosos mediante la cal puede lograr estos objetivos obteniéndose varios efectos.
Los productos obtenidos son permanentes, la resistencia impartida a la capa estabilizada ayuda a promover la durabilidad y una mayor vida a la obra.
Antes del advenimiento de la estabilización con cal, grandes masas de residuos carecen de valor en la pavimentación, generalmente se extraen y se tiran al desperdicio. Con la cal, estos suelos altamente plásticos son mejorados y utilizados como sub-bases requiriendo un abastecimiento limitado de agregados.
La capa estabilizadora de cal forma una barrera estabilizadora de cal, la cual impide su paso por gravedad de la parte a de arriba y de humedad capilar de abajo.
La cal hidratada es el agente estabilizador que se ha usado más profundamente a través de la historia, pero solo recientemente se han hecho estudios científicos relacionados a su empleo como estabilizador de suelos y se han cuantificados sus magníficos resultados.
5http://es.wikipedia.org/wiki/geotextiles.html.
Capítulo # 1.
12
Cuando tenemos arcillas muy plásticas podemos disminuir dicha plasticidad y consecuentemente los cambios volumétricos de la misma asociados a la variación en los contenidos de humedad con el solo hecho de agregarle una pequeña proporción de cal.
Este es un método económico para disminuir la plasticidad de los suelos y darle un aumento en la resistencia. Los porcentajes por agregar varían de 2 al 6% con respecto al suelo seco del material para estabilizar, con estos porcentajes se consiguen estabilizar la actividad de las arcillas obteniéndose un descenso en el índice plástico y un aumento en la resistencia.
Es recomendable no usar más del 6% ya que con esto se aumenta la resistencia pero también tenemos un incremento en la plasticidad. Los estudios que se deben realizar a los suelos estabilizados con cal son: límites de Atterberg, granulometría, valor cementante, equivalente de arena, CBR compresión.
Se ha determinado que la mezclar arcilla con cal apagada, los iones de calcio sustituyen algunos iones metálicos presentes en la película de agua que rodea a la partícula de arcilla y que son responsables de los cambios volumétricos, además, si el suelo tratado contiene suficiente sílice y alúmina estos pueden reaccionar formando silicato de calcio y alúmina. Estos silicatos tienen un gran poder cementante, lo que implica que al agregar cal, también se logra aumentar la resistencia del suelo.
Como se especificó anteriormente, la dosificación dependerá del tipo de arcilla, se agregará de 1% al 6% de cal por peso seco. Este porcentaje debe determinarse en el laboratorio, pero lo más común en la mayoría de los casos se requiere de un porcentaje cerca del 3%.6
1.5.1 Procedimiento Constructivo:
La capa inferior a la que se va a estabilizar, deberá estar totalmente terminada, el mezclado puede realizarse en una planta adecuada o en campo, obteniéndose mejores resultados en el primer caso, la cual puede agregarse en forma de lechada, a granel o en sacada. Si se agrega en forma de lechada, ésta se disuelve en el agua de compactación, la que se incrementa en un 5%.
Cuando se efectúa el mezclado en el campo, el material que se va a mejorar deberá estar disgregado y acamellonado, se abre una parte y se le agrega el estabilizador distribuyéndose en el suelo para después hacer mezclado en seco, se recomienda agregar una ligera cantidad de agua para evitar los polvos. Después de esto se agrega el agua necesaria y se tiende la mezcla debiendo darle un curado de hasta 48 horas de acuerdo con el tipo de arcilla de que se trate.
Se tiende la mezcla y se compacta a lo que marca el proyecto para después aplicarle un curado final, el cual consiste en mantener la superficie húmeda por 6 http://calidra.com/mejores-practicas/grupo-calidra-y-su-compromiso-con-el-medio-ambiente.
Capítulo # 1.
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medio de un ligero rocío. Se recomienda no estabilizar cuando amanece, lluvia o cuando la temperatura ambiente se menor a 5ºC, además se recomienda que la superficie mejorada se abra al tránsito vehicular en un tiempo de 24 a 48 horas.6
1.6 Estabilización con Cemento.
El cemento mezclado con el suelo mejora las propiedades de éste desde el punto de vista mecánico.
Siendo los suelos por lo general un conjunto de partículas inertes granulares con otras activas de diversos grados de plasticidad, la acción que en ellos produce el cemento es doble. Por una parte actúa como conglomerante de las gravas, arenas y limos desempeñando el mismo papel que en el hormigón. Por otra parte, el hidrato de calcio, que se forma al contacto del cemento con el agua, libera iones de calcio que por su gran afinidad con agua roban algunas de las moléculas de ésta interpuestas entre cada dos laminillas de arcilla. El resultado de este proceso es la disminución de la porosidad y de la plasticidad así como un aumento en la resistencia y en la durabilidad.
Se pueden utilizar todos los tipos de cementos, pero en general se emplean los de fraguado y endurecimiento normales. En algunos casos, para contrarrestar los efectos de la materia orgánica son recomendables los cementos de alta resistencia y si las temperaturas son bajas se puede recurrir a cementos de fraguado rápido o al cloruro de calcio como aditivo.
Este tipo de estabilización es de uso cada vez más frecuente y consiste comúnmente en agregar cemento Portland en proporción de un 7% a un 16% por volumen de la mezcla.
Al mejorar un material con cemento Portland se piensa principalmente en aumentar su resistencia, pero además de eso, también se disminuye la plasticidad, es muy importante para que se logren estos efectos, que el material por mejorar tenga un porcentaje máximo de materia orgánica del 34%.
Casi todos los tipos de suelos que encontramos pueden estabilizarse con cemento con excepción de los que contienen altos porcentajes de materia orgánica. Por otra parte, los suelos de arcilla o limo requerirán un mayor porcentaje de cemento para lograr los resultados esperados.
Por lo general, la capa que se estabiliza tiene un espesor de 10 a 15 centímetros y podrá coronarse con una capa de rodadura de poco espesor (ya sea para tránsito ligero o medio); también podrá servir de apoyo a un pavimento rígido o flexible de alta calidad.
Para la utilización del cemento, lo que tiene verdadera importancia es que el suelo no contenga materias que perjudiquen el fraguado o la resistencia. Interesa también para la economía de la obra, limitar el porcentaje de cemento necesario y prever el comportamiento de las arcillas.
En este orden hay que tomar en cuenta las aptitudes intrínsecas del suelo para la estabilización como son la Granulometría, lo que implica que los suelos a mejorarse no deben contener piedras de tamaño superior a 60 milímetros (es
Capítulo # 1.
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decir, que el porcentaje que pasa por el tamiz # 200 sea menor del 50%); y la Plasticidad, lo que determina la calidad de las arcillas, estableciendo un Límite Líquido menor de 50% (< 40%) y un Índice de Plasticidad menor de 25% (< 18%).
El éxito de la estabilización con cemento depende de tres factores:
Contenido apropiado de cemento
Contenido apropiado de humedad
Adecuada compactación
Por esto las mezclas deben ser sometidas a diversos ensayos como son de compactación, durabilidad y compresión que aparte de su objeto específico servirán para la dosificar el cemento que se empleará en la muestra.
1.6.1 Dosificación de Cemento:
Si mediante el análisis granulométrico y la determinación de los límites de Atterrberg se ha procedido a la clasificación del suelo de acuerdo a la H.R.B (Highway Research Board o Departamento de Investigaciones Sobre Carreteras) se puede adoptar la dosificación de cemento de la siguiente tabla:
Tipos de Suelo Suelo Estabilizado Suelo-Cemento
A-1 y A-3 3-8 5-8
Límite de A-3 y A-2 5-10 6-10
Límite de A-2 y A-4 7-12 9-14
A-5 y A-6 8-15 No Económico
A-7 10-16
Existen dos formas o métodos para estabilizar con cemento Portland, una es la llamada estabilización de tipo flexible, en la cual el porcentaje de cemento varía del 1 al 4%, con esto solo se logra disminuir la plasticidad y el incremento en la resistencia resulta muy bajo, las pruebas que se las efectúan a este tipo de muestras son semejantes a las que se hacen a los materiales estabilizados con cal.
Otra forma de mejorar el suelo con cemento, se conoce como estabilización rígida, en ella el porcentaje de cemento varía del 6 al 14%, este tipo de mejoramiento es muy común en las bases, ya que resulta muy importante que éstas y las carpetas presenten un módulo de elasticidad semejante, ya que con ello se evita una probable factura de la carpeta, ya que ambos trabajan en conjunto; para conocer el porcentaje óptimo a emplear se efectúan pruebas de laboratorio con diferentes contenidos de cemento.
Capítulo # 1.
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1.6.2 Ensayos a realizarse:
Lo primero que hay que hacer es identificar el suelo. Se deben realizar sondeos para determinar los diferentes tipos de suelos, ya que cada tipo requerirá diferentes dosificaciones.
Determinación del contenido mínimo de cemento y la humedad óptima de compactación, con lo siguiente:
Se toma una muestra de suelo, se seca y se pulveriza hasta que pase por el tamiz #4 para los suelos finos y se mezcla con diferentes contenidos de cementos (entre 8% y 16% por volumen).
Para cada contenido de cemento se preparan 4 probetas compactadas a densidad máxima, dos para la prueba de humedad y secado y dos para la prueba de resistencia a la compresión a diferentes edades. Todas se dejan fraguar en cámara fría por 7 días.
Pasados los 7 días, las dos probetas destinadas a la prueba de humedad-secado se sumergen agua a temperatura ambiente por 5 horas, se sacan y secan al horno a 70ºC por 42 horas. Este proceso de inmersión y secado se repite hasta un máximo de 12 veces y luego de cada ciclo una de las probetas se pesa y se le determina el grado de absorción a la otra, se limpia pasándole un cepillo metálico energéticamente, eliminando todo el material suelto y luego se pesa, obteniéndose el porcentaje de material disgregado después de cada ciclo.
Las probetas destinadas a la prueba de compresión se someten a lo mismo, después que éstas tengan de uno a cuatro días de curado. Siempre la resistencia debe aumentar con el tiempo.
La dosificación mínima de cemento será que cumpla con lo siguiente:
La pérdida máxima de material disgregado durante los 12 ciclos de inmersión-secado será:
14% para los suelos A-1, A-2-4, A-2-5 y A-3
10% para los suelos A-4, A-5, A-2-6 y A-2-7
7% para suelos A-6 y A-7
La resistencia a la compresión debe aumentar con la edad y con el contenido de cemento.
El cambio volumétrico en cualquier momento de la prueba humedad-secado no debe ser superior a un 2% del volumen inicial.
El contenido de humedad en todo tiempo no debe ser mayor que el necesario para llenar los vacíos de la probeta en el momento de ser fabricada.
Capítulo # 1.
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1.6.3 Procedimiento Constructivo:
Limitación de la Zona de Trabajo:
La zona de trabajo deberá limitarse de acuerdo con la disponibilidad de los equipos de compactación, debido a que cada tramo deberá terminarse antes de que la mezcla comience a ganar resistencia.
Se despeja la zona del camino de piedras grandes, plantas y materia orgánica, se excava hasta encontrar terreno firme que servirá de apoyo a la base. La resistencia del cimiento determinada deberá contar con un CBR de al menos 20%.
Pulverización del Suelo:
Si además de suelo nativo se utiliza suelo de aportación, éste deberá esparcirse sobre la superficie en cantidad suficiente para lograr la proporción adecuada de la mezcla, posteriormente se procede a escarificar y mezclar los materiales, procurando un mezcla homogénea.
Si solo se usa suelo nativo se procede a cortar el material a la profundidad de la paca a estabilizar, para esto se pasa varias veces el escarificador o discos de arado rotatorio.
Si el suelo es arcilloso, presentará resistencia a pulverizarse, por lo que será necesario romper los terrones antes de pulverizarlo; si está muy húmeda formará una masa pastosa difícil de mezclar o que encarecerá el proceso; y si es arenoso conviene humedecerlo antes de echarle el cemento para que éste no pase por los huecos a la parte inferior en detrimento de la dosificación en el resto de la capa.
En todo caso, el material se reducirá al mínimo tamaño sin romper las partículas ya que los grumos o terrones no tendrán cemento y se convertirán en elementos débiles del firme ya estabilizado.
Una vez pulverizado el suelo, se reconstruye el perfil para que quede con las dimensiones dada antes de la operación.
Distribución del Cemento:
La distribución del cemento se puede hacer mecánicamente, pero la forma más adecuada para lograr una distribución uniforme es haciéndolo manualmente y utilizando el cemento en fundas no a granel.
Conviene comenzar la distribución del cemento a una hora del día en que la temperatura no sea inferior a 5ºC y se espere a que vaya en aumento; se hará de tal modo que la cantidad de cemento por unidad de superficie responda aproximadamente a la dosificación establecida.
Si se hacen por sacos, éstos se colocaran en hileras y filas regulares con la separación necesaria para la dosificación. Luego se abren los sacos o fundas y se deposita el cemento en el lugar en que se hallan formando pequeños montones.
Capítulo # 1.
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Como el cemento se agrega de acuerdo a un porcentaje por volumen entonces, podemos determinar el volumen de suelo a estabilizar en cada tramo:
V = L x A x E
Donde:
V = el volumen de suelo a estabilizar
L = la longitud del tramo
A = el ancho de la franja
E = el espesor de la capa
Conocido el volumen de suelo lo multiplicamos por el porcentaje de cemento y obtenemos el volumen total de cemento. Conocida la cantidad de fundas de cemento a usar, el área sobre la que se va a distribuir entonces podemos hacer la distribución, colocando las fundas equidistantes una con otra. Luego se esparce el cemento de forma uniforme y se procede a mezclar.
Mezclado Uniforme:
La mezcla deberá ser homogénea y para lograrlo se debe pasar varias veces el escarificador hasta la profundidad deseada, también se usarán discos rotatorios de arado hasta que se determine un mezclado total.
Hay dos tipos de mezcla: Mezcla en Seco y Mezcla Húmeda. La Mezcla Seca consiste en una vez distribuido el cemento se procede a mezclarlo con el suelo hasta lograr la homogeneidad requerida. La Mezcla Húmeda es la más usada y es en la que a la mezcla se le adiciona agua.
Adición de Agua:
El agua es el elemento esencial para hidratar el cemento y para facilitar la compactación, al ésta entrar en contacto con el cemento en poco tiempo se producirá una reacción química y desprendimiento de calor: esto a su vez provocará evaporación del agua incorporada, de modo que para lograr mantener la humedad óptima de compactación a la mezcla, se agregará un 3% de agua adicional al porcentaje óptimo obtenido en el laboratorio para éste tipo de suelo.
La distribución del agua debe ser uniforme en toda la extensión de la zona cuidándose de que no quede depositada en huecos. Después de esto, se hará una pasada de las herramientas o máquinas de que se disponga para que la mezcla quede removida hasta lograr que sea homogénea comprobándose el contenido de agua para que por defecto o por exceso no difiera de la humedad óptima en más del 10%. Tras esta operación, como después de cada una de las operaciones parciales se restituye el perfil a las dimensiones previas.
Compactación:
Capítulo # 1.
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Inmediatamente se comienza la consolidación de la capa formada hasta lograr una densidad igual cuando menos a la Próctor. La compactación se realiza partiendo de los bordes hacia el centro excepto en las curvas con peralte.
Durante la compactación debe mantenerse el contenido de agua dentro de los límites. Como casi siempre los suelos que se estabilizan son finos, el compactador adecuado es el Pata de Cabra. Cuando el suelo que se estabiliza es grava-arena, entonces el rodillo adecuado es aquel que cuenta con un rolo vibrador y llantas en el eje motor.
A continuación de la última pasada de la máquina que se emplee, es preciso que la niveladora restituya el perfil si éste ha quedado ondulado. En tal caso es preciso humedecer de nuevo el suelo suelto y volver a compactarlo.
Terminación:
Una vez completada la compactación se procede a perfilar la superficie dejando la pendiente transversal o bombeo deseada, luego se da un par de pasadas de un rodillo liso de 3 a 12 toneladas, dependiendo del tipo de suelo.
Curado:
El agua es muy importante en el proceso de endurecimiento del cemento; por lo tanto, debemos preservarla evitando su evaporación, para ello, se debe hacer un riego asfáltico en proporción de 0.15 a 0.30gls/m2, el cual se puede hacer con RC-2 o emulsión de rompimiento rápido.
Si la capa estabilizadora va a servir a un tránsito ligero o medio entonces se colocará la capa de rodadura que puede consistir en un doble tratamiento superficial. Si va a servir de apoyo a un pavimento de alta calidad se aconseja que el mismo se construya después de que el cemento haya alcanzado un alto grado de resistencia.6
1.7 Estabilización con Cloruro de Sodio.
El principal uso de la sal es como mata polvo en bases y superficies de rodamiento para tránsito ligero. También se utiliza en zonas muy secas para evitar la rápida evaporación del agua.
La sal común es un producto higroscópico; es decir, es capaz de absorber la humedad del aire y de los materiales que la rodean, de ahí que sea un efectivo matapolvo al mantener la capa con alto contenido de humedad.
Se puede utilizar en forma de salmuera o triturada. La dosificación es de 150grs/m2 por cada centímetro de espesor de la capa estabilizada contando con un máximo de 8 centímetros.
Para mezclar es más adecuado el uso de rastras con discos rotatorios. La compactación se puede iniciar en cualquier momento luego de perfilada la superficie con el equipo adecuado al tipo de suelo. Cuando se observe que se ha perdido la sal por efecto del tránsito o las lluvias, la superficie debe rociarse con 450grs de sal por cada metro cuadrado.
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1.8 Estabilización con Cloruro de Calcio.
Este proceso trabaja de forma similar a la sal común, su costo es mayor, pero se prefiere debido al efecto oxidante del cloruro de sodio. En todo caso, el cloruro de calcio ayuda al proceso de compactación y contribuye con la resistencia del suelo, previene el desmoronamiento de la superficie y reduce el polvo.
Se puede utilizar de dos formas:
En granos regulares o Tipo I
En hojuelas o pelotillas o Tipo II
La dosificación es de 7 a 10 libras del tipo I o de 5.6 a 8 libras del tipo II por toneladas del suelo. El mezclado, compactación y terminación son similares a los de la estabilización con cloruro de sodio.
1.9 Estabilización o Mejoramiento con Productos Asfálticos.
El material asfáltico que se emplea para mejorar un suelo puede ser el cemento asfáltico o bien las emulsiones asfálticas, el primero es el residuo último de las destilación del petróleo. Para eliminarle los solventes volátiles y los aceites y para ser mezclado con material pétreo deberá calentarse a temperaturas que varían de 140 a 160ºC, el más común que se emplea en la actualidad s el AC-20. Este tipo de producto tiene la desventaja de que resulta un poco más costoso y que no puede mezclarse con pétreos húmedos.
En las estabilizaciones, las emulsiones asfálticas son las más usadas ya que este tipo de productos si pueden emplearse con pétreos húmedos y no se necesitan altas temperaturas para hacerlo maniobrable, es este tipo de productos se encuentra en suspensión con el agua, además se emplea un emulsificante que puede ser el sodio o el cloro, para darle una cierta carga a las partículas y con ello evitar que se unan dentro de la emulsión; cuando se emplea sodio, se tiene lo que se conoce como emulsión aniónica con carga negativa y las que tienen cloro son las emulsiones catiónicas que presentan una carga positiva, siendo estas últimas las que presentan una mejor resistencia a la humedad que contienen los pétreos.
Se tienen emulsiones de fraguado lento, medio y rápido, de acuerdo al porcentaje de cemento asfáltico que se emplea. Una emulsión asfáltica es una dispersión de asfalto en agua en forma de pequeñas partículas de diámetro de entre 3 y 9 micras.
Este tipo de aglutinantes puede usarse casi con cualquier tipo de material aunque por economía se recomienda que se emplee en suelos gruesos o en materiales triturados que no presenten un alto índice de plasticidad, puede usarse también con las arcillas pero solo le procura impermeabilidad, resultando un método muy costoso, además con otros productos se logra mayor eficiencia y menor costo para los suelos plásticos.
Es importante que el material pétreo que se va a mejorar, presente cierta rugosidad para que exista un anclaje adecuado con la película asfáltica, situación que se agrava si el material pétreo no es afín con el producto
Capítulo # 1.
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asfáltico. Algunos productos asfálticos contiene agua y si esto no se toma en cuenta se pueden presentar problemas muy serios al momento de compactar, la prueba que más comúnmente se emplea en el laboratorio para determinar el porcentaje adecuado de asfalto a utilizar se conoce como ¨prueba de valor soporte florida modificada¨ y el procedimiento consiste en elaborar especímenes de pétreos que presenten cierta humedad usando diferentes porcentajes de asfalto, se compactan con cargas estáticas de 11.340 Kg. (140Kg/cm2).
Después de esto, se pasan y se meten a curar el horno a una temperatura de 60ºC, se sacan y se penetran hasta la falla o bien hasta que tengan una profundidad de 6.35 mm registrándose la carga máxima en Kg., se efectúa una gráfica para obtener el porcentaje óptimo de emulsión y se recomienda que el material por mejorar presente un equivalente de arena mayor de 40% y el porcentaje de emulsión varíe en un porcentaje de 1.
El procedimiento constructivo se desarrolla de la manera siguiente: la capa a mejorar ya tiene que estar completamente terminada. No se debe hacer la estabilización cuando hay mucho viento, menos de 5ºC o lluvia. También se puede estabilizar con ácido fosfórico y fosfatos, fosfato de calcio (yeso), resinas y polímeros.
La dosificación depende de la granulometría del suelo, suelos finos requieren mayor cantidad de bitumen, así, suelos plásticos muy finos no pueden estabilizarse a un costo razonable debido a la dificultad para pulverizarlos y la cantidad de bitumen exigido. En general, la cantidad de bitumen utilizado no debe exceder a la cantidad necesaria para llenar los vacíos de la mezcla.
1.10 Estabilización con Ceniza de Arroz.
La evaluación de la estabilización de los suelos arenosos locales con adición de ceniza de cáscara de arroz y cal es una alternativa de interés, siendo que la ceniza de cáscara de arroz está compuesta entre 90% y 96% por sílice, proporcionándole a los suelos la sílice necesaria para reaccionar con cal y formar productos puzolánicos, obteniéndose así materiales más resistentes, menos deformables y más duraderos.7
1.11 Estabilización con Melaza.
La melaza es un producto secundario de la industria azucarera, añadiendo melaza al suelo se mejora su resistencia a la compresión y reduce la capilaridad del suelo. Se ha comprobado que trabaja bien con suelos limosos y arenosos, en caso de los suelos arcillosos, se debe añadir pequeñas cantidades de cal a la melaza. La cantidad de melaza añadida normalmente al suelo es aproximadamente de 5% por peso del suelo.7
1.12 Estabilización con Sueros.
El suero (caseína) es un líquido rico en proteínas formado al hacer el requesón. Su empleo en edificaciones será muy limitado en mayoría de países en desarrollo, debido a su valor nutritivo. Sin embargo, en regiones en donde se 7http://www.auxiliardeobras.com/quienes-somos.asp.
Capítulo # 1.
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produce suero en exceso, su uso como estabilizador superficial para construcciones de tierras se considera muy valioso. Añadiendo suero a un mortero de suelo-cal o a una lechada de cal se obtiene una protección superficial contra agentes atmosféricos, sin que el suelo pierda capacidad de respirar. Para obtener una buena adherencia y evitar grietas, la lechada de cal debería aplicarse en dos o tres capas delgadas. Emplear el suero como imprimación también puede dar buenos resultados.7
1.13 Utilización de los Estabilizadores.
El beneficio completo de emplear un estabilizador se alcanza sólo si éste hace contacto con cada partícula del suelo, por ello, se necesita un mezclado bastante completo.
Para encontrar la mejor combinación y las mejores proporciones de estabilizadores para un suelo determinado se necesita mucha preparación y muchos ensayos. Vale la pena gastar tiempo y esfuerzo, incluso si se toma uno o dos meces de preparación. La única manera de determinar la proporción correcta de estabilizador es de 5 a 7 bloques de prueba por cada mezcla y someterlos a una serie de ensayos, tales como los ensayos de resistencia a compresión simple después de diferentes períodos de sacado, ensayos de secado y humedecimiento prolongado, e inmersión en agua.
Los bloques estabilizados con cal y cemento Portland necesitan ser curados en húmedo por lo menos 7días para que obtengan resistencia. Los bloques de prueba sólo necesitan una pequeña cantidad de suelo, la cual es fácil de mezclar. Durante la construcción real o la producción de bloques en serie, el mezclado de grandes cantidades de suelo es más difícil, de modo que debería añadirse una proporción ligeramente mayor de estabilizador (excepto en el caso del cemento).7
1.14 Conclusiones Parciales.
Puede decirse que la estabilización de suelos no es sólo popular como tema de conversación entre nuestros constructores de caminos, ya que constituye una vía posible para lograr mejores propiedades de los suelos para la construcción de obras ingenieriles. Los diferentes métodos de estabilización química utilizados en el mundo constituyen un gran aporte al desarrollo de la ingeniería construyendo miles de kilómetros de caminos de bajo costo y cimientos para capas de rodadura de alta calidad, con un mínimo de inversión.
Capítulo # 2.
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Capítulo #2. Clasificación del suelo y descripción de los ensayos para
determinar sus propiedades físicas y mecánicas.
2.1 Introducción.
Para la investigación llevada a cabo se tomó el suelo fino de la Formación Capdevila que se encuentra en varias localidades de la provincia La Habana. Su aspecto litológico es muy típico y muy fácil de distinguir. Esta formación se encuentra principalmente en áreas pertenecientes al municipio Boyeros y muy cercanas a nuestro instituto y generalmente están intercaladas con otras formaciones que datan de la misma edad de la Capdevila. Este tipo de suelo ha sido empleado como materiales de construcción en presas de tierras como por ejemplo la presa La Coronela y se pretende utilizar como material de subrasante para una carretera lo que lleva al traste su investigación. Las propiedades de este suelo pueden ser encontradas en la naturaleza muy alterada, por lo que es necesario someterla a una determinada cantidad de ensayos para conocer su verdadera utilidad en la construcción de subrasante de una carretera.
Para la realización de esta investigación se tomó el suelo natural y este fue alterado con una porción más de fino. Es decir que para el desarrollo de cada ensayo se agregó el 50% de fino. Si el ensayo requiere cierta cantidad de material, en este será utilizado la mitad del suelo natural más la otra mitad de fino pasado por la malla No 40. En la realización de cada ensayo se explicará su composición.
2.2 Ensayos realizados para la clasificación del suelo.
Los ensayos que se realizaron para la clasificación del suelo y obtención de sus propiedades físicas y mecánicas fueron los correspondientes a Granulometría, Límites de Consistencia, Peso Específico, Hidrómetro, Próctor (modificado y estándar), CBR, Absorción Capilar y Ensayo Axial, los cuales se irán describiendo más adelante.
La clasificación del suelo es de gran importancia en cualquier obra ingenieril que se desee construir ya que conociendo que tipo de suelo es, podemos saber sus características y así lograr un mejor aprovechamiento del mismo determinando si es apto o no para las condiciones a que estará sometido.
2.2.1 Granulometría.
Para clasificar el suelo en los usos de ingeniería es universalmente acostumbrado el análisis granulométrico. Una parte importante de los criterios de aceptabilidad de suelos para carreteras. Aeropistas, presas de tierras, diques, y otro tipo de terraplenes es el análisis granulométrico.
La información obtenida del análisis granulométrico puede en ocasiones utilizarse para predecir movimientos del agua a través del suelo, aún cuando los ensayos de permeabilidad se utilizan más comúnmente.
Para obtener un resultado significativo, la muestra debe ser representativa de la masa de suelo. Como no es posible determinar el tamaño real de cada partícula independiente de suelo, la práctica solamente agrupa los materiales
Capítulo # 2.
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por rangos de tamaños. Para lograr esto se obtiene la cantidad de material que pasa a través de un tamiz con una malla dada pero es retenida por un siguiente tamiz cuya malla tiene diámetros ligeramente menores al anterior y se relaciona esta cantidad retenida con el total de la muestra pasada a través de los tamices.8
Todos los sistemas de clasificación utilizan el tamiz # 200 como punto divisorio; las clasificaciones se basan en términos de cantidad retenida y cantidad que pasa el tamiz # 200.
2.2.2 Ensayo Granulométrico.
Para las partículas mayores de 0.074 mm (Tamiz # 200) el procedimiento que se emplea es el tamizado y ocasionalmente es deseable conocer la escala aproximada de las partículas menores que el Tamiz #200 cuando esto requiere, el método a seguir es el ensayo de “análisis granulométrico utilizando el ensayo del hidrómetro”.
2.2.2.1 Análisis por Cribado.
Para las partículas mayores de 0.074 mm (Tamiz #200).
Se emplea el tamizado y el procedimiento es el siguiente:
-Se trae la muestra de suelo del lugar que se va a estudiar al laboratorio.
-Se coloca la muestra en una bandeja diferente y mete al horno (estufa) a una temperatura de 110 °C como mínimo 18 horas.
-Pasado dicho tiempo se saca del horno y se pesa para obtener el peso seco del suelo (WS).
-Se pone en maceración durante 24 horas.
-Se procede a lavar las muestras de suelo utilizando los tamices # 10 y # 200 y lo retenido en estos dos tamices se vuelve a meter en el horno a una temperatura de 110 °C como mínimo 18 horas.
-Luego de cumplido este plazo se pesa la muestra, la cual será pasada a través de un conjunto de tamices que tienen aberturas progresivamente más pequeñas. Este conjunto de tamices se sacude por un tiempo de 5 minutos, luego se pesa cuidadosamente el suelo retenido en cada tamiz.8
8 NC.59-2000: ´´Clasificación de Suelos´´.
Capítulo # 2.
24
Figura (2.1): Muestras en Maceración.
2.2.2.2 Análisis del Ensayo del Hidrómetro.
Para las partículas menores de 0.074 mm (Tamiz # 200).
Este ensayo se basa en el principio de la sedimentación de los granos de suelo en el agua. Cuando un espécimen de suelo se dispersa en el agua sus partículas se asientan a diferentes velocidades, dependiendo de su forma, tamaño y peso.
El procedimiento es el siguiente:
Se tomaron dos muestras del suelo de aproximadamente 50g (suelo natural más el 50% de fino del mismo suelo) y se pasaron por el tamiz #10. Previamente se secaron en el horno por un tiempo de aproximadamente 18 horas; se extraen y se colocan en un beaker de 250 ml y se le agrega 125 ml de una solución desfloculante previamente preparada. Posteriormente se deja reposar esta mezcla por un tiempo de 18 horas. Luego de cumplido este tiempo se procede a realizar la dispersión de las partículas del suelo mediante una batidora durante 15 minutos, después de esto se coloca la muestra en una probeta de 1000 ml completando este volumen mezclando el contenido del beaker con agua destilada. Se tapa la probeta y se mueve de forma semicircular durante un minuto y te toman las lecturas, a las probetas que contienen el suelo, con el aerómetro en diferentes intervalos de tiempo realizando al mismo tiempo mediciones de temperatura correspondientes a cada medición realizada con el aerómetro.
Figura (2.2): Toma de Lecturas (Hidrómetro) Figura (2.3): Utensilios para medición
Capítulo # 2.
25
ANÁLISIS HIDRÓMETRO
DIÁMETRO(mm) 0,059 0,043 0,026 0,020 0,014 0,012 0,009 0,006 0,004 0,003 0,002 0,001
% DE FINO REAL 59,34% 53,96% 47,81% 45,66% 42,59% 39,51% 35,67% 31,06% 25,68% 21,53% 16,14% 13,07% Tabla (2.1): Resultados del Ensayo Hidrómetro.
Se tomaron cinco muestras del suelo para el análisis granulométrico de aproximadamente 500g (suelo natural más un 50% de fino del mismo suelo) cuyos resultados y gráficos aparecen en los anexos. A continuación se presenta una tabla y su gráfico correspondiente al análisis granulométrico promedio de las cinco muestras del suelo más el análisis de hidrómetro del mismo.
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO PROMEDIO
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Promedio
TAMIZ TAMIZ PASADO DEL TOTAL
3/4' 19,00 100,00% 100,00% 100,00% 100,00% 100,00% 100,00%
1/2' 12,70 98,69% 98,30% 100,00% 99,00% 98,04% 98,81%
3/8' 9,52 97,71% 95,08% 98,98% 97,98% 97,11% 97,37%
N° 4 4,75 94,50% 92,47% 97,14% 94,93% 94,51% 94,71%
N° 10 2,00 92,34% 90,58% 94,83% 93,22% 92,12% 92,62%
N° 20 0,85 90,52% 88,98% 92,86% 91,34% 90,38% 90,82%
N° 40 0,43 88,75% 87,47% 90,69% 89,39% 88,55% 88,97%
N° 60 0,25 86,54% 85,32% 87,98% 86,90% 85,91% 86,53%
N° 100 0,15 83,33% 82,32% 84,29% 83,17% 82,03% 83,03%
N° 200 0,07 76,28% 75,86% 76,77% 75,39% 74,37% 75,74%
Fondo 0,00 76,06% 75,69% 76,54% 75,16% 74,14% 75,52% Tabla (2.2): Granulometría del suelo.
Figura (2.4): Curva granulométrica promedio más el análisis de hidrómetro de las muestras del suelo.
Capítulo # 2.
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2.3 Límites de Consistencia.
Los límites de Atterberg (nombre debido al científico Albert Mauritz Atterberg) o límites de consistencia se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos. Estos límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino solo pueden existir cuatro estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo se encuentra en estado sólido, cuando está seco. Al agregársele agua poco a poco va pasando sucesivamente a los estados semisólido, plástico y finalmente líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado a otro son los denominados límites de Atterberg.
2.3.1 Límite Líquido.
Cuando el suelo pasa de un estado semilíquido a un estado plástico y puede moldearse se le denomina Límite Líquido. Para la determinación de este límite se utiliza la cuchara de Casagrande.
El procedimiento normalizado para determinar límite líquido es el siguiente: se tomaron 5 muestras de suelo (suelo natural más 50% de fino del mismo suelo) y se les agrego agua formando una mezcla capaz de ser moldeada, se pone en un humedífero a un plazo de mínima de 18 horas. Transcurrido este tiempo la muestra se deposita en la cuchara de Casagrande y se divide en dos partes con el sanjoneador, luego se procede a girar la manivela dando golpes consecutivamente (dos por segundo) contra la base de la máquina, hasta que la zanja que se había hecho se cierre en una longitud de 10 mm contando a la vez los golpes (entre 10 y 40 golpes) hasta producirse dicho cierre, se toma una pequeña muestra en un pesa-filtro para determinar el contenido de humedad y se pone en el horno no menos de 18 horas. Se repite dicho procedimiento cinco veces por cada muestra incrementando el contenido de agua.
Se recomienda que los golpes se encuentren distribuidos por encima y por debajo de los 25 requeridos y que deban ser mayores e iguales que tres entre ellos. Obtenidos los datos se procede a graficar, el número de golpes en coordenadas logarítmicas en el eje de las abscisas, contra el contenido de humedad correspondiente, en coordenadas normales, en el eje de las ordenadas. La gráfica corresponde a una recta. La intersección de esta recta con el contenido de humedad de los 25 golpes determina el porcentaje de humedad que corresponde al límite líquido.
Generalidades:
-El método que se utiliza para el ensayo de límite líquido es el método de multipunto.
- El ensayo partirá desde muestras con su humedad natural.
Aparatos, utensilios y medios de medición.
-Equipo de límite líquido manual.
-Estufa con control de temperatura de 110 °C ± 5 °C
Capítulo # 2.
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-Balanza de capacidad 2200g y valor por división de 0.01g
-Calibrador de metal en forma de bloque de 25 mm de ancho, 50 mm de largo y 10 mm ± 0.5 mm de altura.
-Espátula rígida de aproximadamente 20 mm de ancho y de 100 mm a 130 mm de longitud.
-Humedífero.
- Vaso de precipitado plástico.
-Pipeta y agua.
-Recipientes de aluminios (pesa filtros).
Figura (2.5): Equipo y utensilios para Límite Líquido. Figura (2.6): Humedífero.
2.3.2 Límite Plástico.
Este ensayo también se mide en el laboratorio mediante un procedimiento normalizado pero sencillo. Para el mismo se pueden utilizar las mismas muestras utilizadas en el límite líquido. Se toma la muestra y se amasa entre los dedos o una superficie logrando la pérdida de humedad hasta conseguir un cilindro de 3 mm de diámetro. Al llegar a este diámetro, se desarma el cilindro y vuelve a amasarse hasta lograr nuevamente un cilindro de 3 mm. Esto se realiza consecutivamente hasta que no es posible el cilindro de la dimensión deseada y se hacen otros más pequeños y ponen en pesas filtros, se pesan y se colocan en la estufa a un plazo no menor de 18 horas hasta que son sacados y se vuelven a pesar determinando así el porciento de humedad. Con este contenido de humedad el suelo se vuelve quebradizo (por pérdida de humedad).
2.3.3 Determinación del Índice de Plasticidad.
El índice de plasticidad (IP) se obtiene por la siguiente expresión:
IP = LL – LP donde:
LL: es el límite líquido en números enteros, en porcentaje.
Capítulo # 2.
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LP: es el límite plástico en números enteros, en porcentaje.
Para determinar la plasticidad del suelo objeto de estudio, se tomó como base la norma cubana NC 58.2000 correspondiente a: “Geotecnia. Determinación del límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad de los suelos”.
Se tomaron 5 muestras y haciendo uso de los métodos mencionados anteriormente se obtuvieron los resultados que aparecen las tablas siguientes:
Límite Líquido (%) Límite Plástico (%) Índice de Plasticidad (%)
Muestra 1 52,40 19,90 32,50
Muestra 2 50,84 20,67 30,17
Muestra 3 50,80 20,31 30,49
Muestra 4 50,51 20,14 30,36
Muestra 5 49,98 20,36 29,63 Tabla (2.3): Límites de consistencia de las muestras de suelo.
Límites de Consistencia Promedio
Límite Líquido (%) 51
Límite Plástico (%) 20
Índice de Plasticidad (%) 31
Tabla (2.4): Límites de consistencia promedio de las muestras del suelo.
2.4 Clasificación del suelo.
Para la clasificación del suelo en Cuba se utilizan fundamentalmente dos métodos: SUCS y AASHTO. Para el análisis realizado se siguieron las orientaciones de la norma 59.2000 correspondiente a: “Geotecnia. Clasificación geotécnica de los suelos”.
2.4.1 Método de la American Association of State Highway and
Transportation Officials (AASHTO).
El sistema declasificación AASHTO (Designación ASTM D-3282; método AASHTO M145) es uno de los primeros sistemas de clasificación de suelos, desarrollados por Terzaghi y Hogentogler en 1928.Este sistema pasó por varias revisiones y actualmente es usado para propósitos ingenieriles enfocados más en el campo de las carreteras como la construcción de los terraplenes, subrasantes, subbases y bases de las carreteras. Sin embargo es necesario recordar que un suelo que es bueno para el uso de subrasantes de carreteras puede ser muy pobre para otros propósitos.
Este sistema de clasificación está basado en los resultados de la determinación en laboratorio de la distribución del tamaño de las partículas, límite líquido y límite plástico.9
La evaluación de los suelos dentro de cada grupo se realiza por medio de un índice de grupo, que es un valor calculado a partir de una ecuación empírica. El 9Braja M. Das, ´´Fundamentos de Ingeniería Geotécnica´´. Editorial Thompson
Learning, México, 2001.
Capítulo # 2.
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comportamiento geotécnico de un suelo varía inversamente con su índice de grupo, es decir que un suelo con índice de grupo igual a cero indica que es material ¨bueno¨ para la construcción de carreteras, y un índice de grupo igual a 20 o mayor, indica un material ´´muy malo´´ para la construcción de carreteras.
( )[ ( )] ( )( ) Donde: F = porciento que pasa el tamiz # 200. LL = límite líquido. IP = índice de plasticidad Este sistema divide a los suelos en tres categorías: granular, con 35% o menos, en peso, pasado por el tamiz # 200, limo-arcilla con más de 35% pasado por el tamiz #200 y suelos orgánicos. Resultados de la clasificación del suelo por el método AASHTO.
En la siguiente tabla aparece la clasificación del suelo teniendo en cuenta los porcientos de pasado por los tamices señalados y los límites de consistencia.
% pasado Tamiz No LÍMITE LÍQUIDO
(%) LÍMITE PLÁSTICO
(%) ÍNDICE DE PLASTICIDAD (%)
ÍNDICE DE GRUPO
No 10
No 40
No 200
92,62 88,97 75,74 51 20 31 23 Tabla (2.5): Clasificación del suelo por el método AASHTO.
El suelo se clasifica como A-7-6 (IG = 23). Arcilla de alta compresibilidad.9
2.4.2 Método del Sistema Unificado de Clasificación se Suelos (SUCS).
Este sistema de clasificación de suelos, es una consecuencia del Sistema de Clasificación para Aeropistas (AC), desarrollado por Casagrande, como un método rápido para identificar y agrupar los suelos para construcciones militares.
Los suelos se dividen en dos clases: de granos gruesos y de granos finos.
Los suelos de granos gruesos tienen más del 50% en peso, que el tamiz # 200, estos se representan por el símbolo G, si más de la mitad, en peso, de las partículas gruesas, son más gruesas que el tamiz # 4 y por el símbolo S si más de la mitad son más finas.
A la G o a la S le sigue una segunda letra que describe la buena graduación, con poco o ningún fino; P, graduación pobre, uniformidad o discontinua con poco o ningún fino; M, que contiene limo o arena; C, que contiene arcilla o arena y arcilla.
Los suelos de grano fino (más de la mitad más finos que 0.074 mm) se dividen en tres grupos: C, arcillas; M, limos y arcillas limosas; y O, limos y arcillas orgánicas.9
Resultados de la clasificación del suelo por el método SUCS.
El suelo fino se clasifica como (CH), arcilla muy plástica.
Capítulo # 2.
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2.5 Peso Específico.
El pesos específico de un suelo se utiliza para calcular las relaciones entre las fases de los suelos (o sea, los volúmenes relativos de los sólidos respecto al agua y al aire en volumen de suelo dado).
Para su determinación, se ha empleado el método húmedo o inmersión, sometido el contenido a un proceso de ebullición.
El objetivo del ensayo es romper con todos los flóculos de suelo que sean posibles. Al colocar las muestras a baño de María se puede apreciar la subida de las burbujas de aire. Se retiran las muestras cuando se estime que se han roto todos los flóculos del suelo.
Primeramente se tomaron tres matraces y se calibraron a diferentes temperaturas. Luego de esto se procedió a colocar dentro de cada matraz 40 g (suelo natural más 50% de fino del mismo suelo) pasado por el tamiz # 10, se dejaron en reposo durante más de 12 horas.
Transcurrido dicho tiempo, se colocaron las tres muestras en Baño de María, para así lograr expulsar todo el aire de las muestras del suelo.
Las matraces se retiran cuando se observa que no queden burbujas en su interior. Estos se llenan con agua destilada a temperatura ambiente hasta la marca de aforo talque no queden atrapadas las burbujas de aire. Luego se procede a pesar las matraces tomando lecturas de temperaturas para cada una de ellas.10
Con los datos obtenidos se calculó el peso específico, donde los resultados se muestran en la siguiente tabla.
CÁLCULO DEL PESO ESPECÍFICO
Número de Matraz 1 4 8
Peso Específico (γ) 2,73 g/cm³ 2,69 g/cm³ 2,74 g/cm³
PROMEDIO 2,72 g/cm³ Tabla (2.6): Resultados del ensayo Peso Específico.
Generalidades.
-El agua a utilizar será agua destilada.
-La separación de las partículas se hace por el tamiz de 2.00 mm (Tamiz # 10).
Aparatos, utensilios y medios de medición.
-Estufa con control de temperatura de hasta 110 ºC ± 5 ºC.
-Balanza de capacidad 2200g.
-Baño de María.
10Norma NC19.1999 correspondiente a: ´´Geotecnia. Determinación del peso
específico de los suelos´´.
Capítulo # 2.
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-Tanque de agua para sumergir el frasco.
-Frasco de vidrio de 250 ml.
-Bandejas.
-Termómetro de 50 ºC con valor de división de 0.5 ºC.
-Embudo.
-Pipeta.
-Tamiz 2.00 mm (Tamiz # 10).
Figura (2.7): Cálculo del Peso Específico Figura (2.8): Matraces en Baño de María.
2.6 Compactación de Suelos.
Según Braja M. Das (1985), en la construcción de terraplenes para carreteras, presas de tierras y muchas otras estructuras de ingeniería, los suelos sueltos deben ser compactados para incrementar sus pesos específicos. La compactación incrementa las características de resistencia de los suelos, aumentando así la capacidad de carga de las cimentaciones construidas sobre ellos. La compactación disminuye también la cantidad de asentamientos indeseables de la estructura e incrementa la estabilidad de los taludes de los terraplenes. Los rodillos de ruedas lisas, los rodillos de pata de cabra, los rodillos con neumáticos de hule y los rodillos vibratorios son usados generalmente en el campo para la compactación del suelo. Los rodillos vibratorios se usan principalmente para la densificación de los suelos granulares.
La compactación de suelos es el proceso artificial por el cual las partículas de suelo son obligadas a estar más en contacto unas con las otras, mediante la reducción del índice de vacíos, empleando medios mecánicos, lo cual se traduce en un mejoramiento de sus propiedades ingenieriles.
La importancia de la compactación de suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene al someter el suelo a técnicas convenientes, que aumentan el peso específico seco, disminuyendo sus vacíos.
Los métodos empleados para la compactación de suelos dependen del tipo de materiales con que se trabaje en cada caso; en los materiales puramente
Capítulo # 2.
32
friccionantes como la arena, los métodos vibratorios son los más eficientes, en tanto que en los suelos plásticos el procedimiento de carga estática resulta el más ventajoso.9
2.6.1 Próctor Estándar.
En la actualidad existen distintos métodos para reproducir en el laboratorio las condiciones de compactación en obra. El primero y más difundido es debido al Dr. R.R. Próctor (1933) y es conocido como Ensayo Próctor Estándar.
Fue ideado para duplicar en el laboratorio, con la mayor aproximación posible, los resultados que podían obtenerse con el equipo usado comúnmente en la década de los treinta para la compactación de suelos en el campo. Desde entonces, el equipo de compactación en el campo se ha perfeccionado al punto que es posible obtener pesos volumétricos secos mayores.
En la prueba de Próctor Estándar, el suelo es compactado en un molde que tiene un volumen de 945 cm3. El diámetro del molde es de 10.16 cm. Se tomaron dos muestras de 3000g cada una (suelo natural más 50% de fino del mismo suelo) y se le agregaron ciertos porcientos de agua y se fueron compactando en tres capas iguales por medio de un martillo con 25 golpes a cada capa. El peso del martillo es de 5.5 lb. (24.4 N) y tiene una altura de caída de 1 pie. (304.8 mm). Una vez compactado se toma su peso y rompen otra vez las probetas (a esto se le denomina suelo rehusado) y se toman muestras en los pesa filtros para determinar la humedad óptima y su densidad máxima, se le agrega nuevamente el porciento de agua y así sucesivamente hasta que obtengan como mínimo tres putos de subida y dos de bajada en la curva próctor obtenida.
La energía de compactación para la prueba de Próctor Estándar se da como:
Donde:
-w: peso del pisón
-h: altura de caída del pisón.
-n: número de capas.
-N: número de golpes.
-v: volumen del cilindro
-E = 12375 lb. Pie/pie3
(Tomada del libro Braja M. Das (1985)).
Capítulo # 2.
33
Figura (2.9): Molde para Ensayo Próctor Estándar.
Figura (2.10): Curva promedio del ensayo Próctor Estándar.
Muestras 1 2 Promedio
W (%) 24,02% 24,39% 24,21%
δd (kN/m³) 14,392 14,187 14,29 Tabla (2.7): Resultados de humedad óptima y densidad máxima del Próctor Estándar.
2.6.2 Próctor Modificado.
Con el desarrollo de rodillos pesados y su uso en la compactación de campo, la prueba de Próctor Estándar fue modificada para representar mejor las condiciones del campo. A ésta se le llama Prueba de Próctor Modificada (Prueba D-1557 de la ASTM y Prueba T-180 de la AASHTO). Para llevar la prueba de Próctor Modificado se utilizó un molde mayor con un volumen de 2304.25 cm3, se tuvo en cuenta la altura del espaciador igual a 5 cm. El suelo es compactado en 5 capas por un pisón que pesa 10lb. La caída del martillo es de 1.5 pie. El número de golpes del martillo por cada capa es de 56.8
Capítulo # 2.
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Efecto del esfuerzo de compactación.
La energía de compactación E usada para la prueba Próctor Modificado es:
E = 56250 lb. Pie/pie3 (Tomada del libro Braja M. Das (1985)).
Procedimiento.
-Se procede a secar al aire una cantidad suficiente de suelo.
-Se selecciona el material haciéndolo pasar por la malla No4.
-Se utiliza en el ensayo solo el material que pasó bajo esta malla y para cada muestra se toman 5000g de suelo.
-Se mezcla cada porción de suelo con agua para llevarla al contenido de humedad deseado, considerando el agua contenida en la muestra.
-Se debe procurar mantener el contenido de humedad uniformemente en toda la muestra.
-Se pesa el molde y su base, se coloca el collar ajustable sobre el molde.
-Colocar una capa de material aproximadamente 1/3 de la altura del molde más el collar.
-Compactar la capa con 56 golpes uniformemente distribuidos en el molde.
-Repetir la operación anterior, escarificando ligeramente la superficie compactada antes de agregar una nueva capa.
-Retirar cuidadosamente el collar y enrasar la superficie del molde con una regla metálica. Pesar el molde (con la placa) y el suelo para obtener la masa del suelo compactada.
-Retirar el material del molde y extraer dos muestras del suelo compactado en pesas filtros que se pesarán y se pondrán en la estufa para determinar la humedad.
-Obtener el valor de humedad de cada uno de ellos y el promedio será el valor de la humedad óptima.
Para el ensayo se tomaron tres muestras de suelo pasado por la malla No4 con un peso de 5000g (suelo natural más 50% de fino del mismo suelo).
En la tabla (2.8) se muestran los valores promedios obtenidos en el ensayo. Los resultados individuales de cada ensayo se pueden apreciar en los Anexos.
Capítulo # 2.
35
Figura (2.11): Molde para ensayo Próctor Modificado.
Figura (2.12): Curva promedio del ensayo Próctor Modificado.
Muestras 1 2 3 Promedio
W (%) 19,70% 19,43% 17,01% 18,71%
δd (kN/m³) 15,74 15,71 15,97 15,81
Tabla (2.8): Resultados de humedad óptima y densidad máxima del ensayo Próctor Modificado
2.7 Ensayo CBR.
Mejor conocida como capacidad de soporte; es un ensayo que mide la resistencia de soporte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, permitiendo obtener un porcentaje de la relación de soporte. El índice de CBR es la relación de la carga unitaria en Kg/cm2 para lograr una profundidad de penetración en un espécimen de suelo compactado con cilindro de 19.4 cm2 de área. El material se encuentra preparado en condiciones determinadas de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón, necesitado para la misma profundidad de penetración en muestra.
Capítulo # 2.
36
El CBR se expresa en porciento, siendo este una carga unitaria que se requiere para introducir un pistón dentro del suelo, en una muestra tipo de piedra partida, usualmente se basa en la relación de carga para una penetración. Este ensayo se realiza sobre una muestra compactada la cual posee una humedad óptima (obtenida de los resultados del ensayo Próctor) del suelo fino analizado con objetivo de evaluar la capacidad de soporte de dicho suelo para subrasante, capa de subbase y base de pavimentos.
La energía que se utilizó fue la modificada donde se ejecutó el ensayo con un contenido de humedad constante (humedad óptima w = 18.71%) y un número de golpes variables.
Se realizaron tres ensayos con suelo natural más 50% de fino del propio suelo.
La muestra para este ensayo se realiza con 5000g de suelo (suelo natural más 50% de fino del mismo suelo), se prepara teniendo en cuenta la humedad higroscópica y la humedad óptima. Preparado el suelo se compacta la muestra (56 golpes del martillo) por capa. La energía de compactación que se utiliza es la Modificada. Previo a esto se debe determinar el peso de la tara, se vierte el material en el molde, se apisona aplicándole los golpes uniformes en su superficie.
Terminada la compactación de la primera capa, se escarifica el suelo y se procede a verter la segunda capa, repitiéndose el mismo procedimiento hasta completar las capas requeridas, siempre escarificando entre capas.
Finalizada la compactación de todas las capas, se retira el collarín, se enrasa para crear una superficie plana con el borde superior. Se llena cualquier vacío que se produzca en estas superficies con el suelo que no se ha usado o con el que se ha eliminado del espécimen, presionando con los dedos o realizando nuevamente el en enrase. Se limpia bien de residuos, se desmonta el molde, se retira el disco espaciador y se pesa obteniendo así ni masa del suelo compactado más la tara. Para reproducir la sobrecarga que vaya a tener una determinada capa en el pavimento real, por el efecto del peso de las superiores, al ensayar el material se coloca sobre él una placa que comunique al material una presión equivalente a la sobrecarga que se tendrá en el pavimento.
Se mantiene sumergido durante 4 días (96 horas). Se toman las lecturas por cuatro días consecutivos a la misma hora. Terminada la lectura del cuarto día, se extraen los moldes del tanque, se vierte el agua, dejando escurrir durante 15 minutos para poder colocarlo en el equipo de compresión CBR.
Una vez colocado en equipo se van tomando las lecturas de deformación contra carga para así calcular el CBR de dicho suelo. Se rompen las probetas y se extraen dos muestras del suelo en pesas filtros para calcular la humedad.
Capítulo # 2.
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Figura (2.13): Muestras en inmersión. Figura (2.14): Muestra ensayada en CBR.
Figura (2.15): Gráfico de Penetración – Esfuerzo del suelo sin aditivo.
Figura (2.16): Gráfico de Hinchamiento del suelo sin aditivo.
Capítulo # 2.
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TABLA DE LOS RESULTADOS
ENSAYO Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Promedio
% CBR 1,765 1,912 1,618 1,765
PESO UNITARIO 15,18 15,18 15,21 15,19
% COMPACTACIÓN 96,00% 95,99% 96,20% 96,06% Tabla (2.9) Resultados del suelo sin aditivo.
2.8 Ensayo Compresión Axial.
Para este ensayo se utilizó el equipo de Mini Próctor con el fin de acelerar el proceso de elaboración de las muestras cilíndricas para la realización de los ensayos de Compresión Axial y Absorción Capilar minimizando así el tiempo y el trabajo.
Se calculó el número de golpes para alcanzar la energía de compactación del próctor modificado.
Datos del Mini Próctor:
Peso del pisón = 996g
W = 996g
V del molde = 85 cm3
No de capas = 5
Altura del molde = 23 cm
Energía de compactación (Ec) = 27453 kN.m/m3.
El número de golpes se determina de la siguiente manera:
Se despeja el número de golpes:
Dando como resultado aproximadamente 21 golpes por cada capa para lograr la energía del Próctor Modificado.
Capítulo # 2.
39
Figura (2.17): Molde y Martillo para la compactación con el Mini Próctor.
Para la realización de este ensayo se tamizó el suelo por la malla No4 y se tomó seis porciones de 1000g (suelo natural más 50% de fino del propio suelo) y se preparó con la humedad óptima del Próctor Modificado. El ensayo requiere de cinco capas y 21 golpes cada capa. Se compactaron muestras para 7, 14 y 21 días respectivamente. Una vez terminadas las muestras se pesaron y seguidamente fueron puestas en un humedífero durante 24 horas. Transcurrido el plazo se procedió a romper dichas probetas debido a su tiempo (7, 14, 21 días respectivamente) en el equipo de CBR. Tomando como relación que la altura no debe ser mayor e igual a dos veces un tercio del diámetro, se procedió a enrasar las muestras quedando como:
-h = 7.8 cm y d = 3.9 cm.
Una vez rotas las muestras se fueron tomando lecturas de deformación contra carga para determinar el comportamiento del suelo mediante este ensayo, sin aditivo.
Figura (2.18): Curva Promedio de las muestras sin aditivo rotas a los 7 días.
Capítulo # 2.
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Deformación Promedio(carga)
0 0
0,2 1,179
0,4 2,595
0,6 4,482
0,8 6,133
1,2 10,143
1,6 12,266
2 12,737
2,4 12,737 Tabla (2.10): Resultados promedios de deformación contra carga a los 7 días.
Fugura (2.19): Curva promedio de las muestras sin aditivo rotas a los 14 días.
Deformación Promedio(carga)
0 0
0,2 1,179
0,4 2,831
0,6 4,482
0,8 6,605
1,2 9,199
1,6 11,558
2 12,266
2,4 12,973 Tabla (2.11): Resultados promedios de deformacion contra carga a los 14 días.
Capítulo # 2.
41
Figura (2.20): Curva promedio de las muestras sin aditivo rotas a los 21 días.
Deformación Promedio(carga)
0 0
0,2 1,179
0,4 3,066
0,6 4,718
0,8 7,548
1,2 10,614
1,6 12,737
2 13,681
2,4 13,681 Tabla (2.12): Resultados promedios de deformacion contra carga a los 21 días.
Como se puede observar en los gráficos y resultados promedios de las tablas el valor de las cargas soportadas por las muestras sin aditivo se encuentran en el rango de 12 a 14 las cuales fueron incrementando ligeramente debido al curado del paso de los días (7, 14 y 21 respectivamente).
2.9 Absorción Capilar.
La absorción capilar es la propiedad que tiene un suelo de absorber líquidos, lo cual se produce por el ascenso del agua a través de los pequeños espacios vacíos de la masa de suelo. Estos espacios vacíos de diámetros muy pequeños, permiten que el agua ascienda a través de la muestra del suelo.
Este ensayo se realiza con el objetivo de determinar la altura del agua en una muestra de suelo en un tiempo determinado. Para este análisis se tomaron muestras elaboradas con el molde del Mini Próctor, con la energía del Próctor Modificado para alcanzar la humedad óptima y el peso específico seco máximo.
Para la realización de este ensayo se tamizó el suelo por la malla No4 y se tomó una porción de 1000g (suelo natural más 50% de fino del propio suelo) y
Capítulo # 2.
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se preparó con la humedad óptima del Próctor Modificado. El ensayo requiere de cinco capas y 21 golpes cada capa. Una vez terminadas las muestras fueron puestas en un humedífero durante 24 horas. Terminado dicho plazo de tiempo, se extrajeron del humedífero y se pesaron y después fueron depositadas en una bandeja con agua y se observó su comportamiento por un período de tiempo; la última medición se realizó a las 24 horas. Transcurrida la primera hora de medición las muestras ya habían absorbido un gran porciento de agua y fueron agrietándose hasta el punto que fue imposible pesarlas. En las imágenes siguiente se pueden observar cuan saturadas están las muestras y la altura del agua absorbida.
Figura (2.21): Pesado de la Muestra. Figura (2.22): Fallo de la muestra (7 días).
Figura (2.23): Fallo de la muestra (14 días). Figura (2.23): Fallo de la muestra (21 días).
Capítulo # 2.
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ABSORCIÓN CAPILAR
PERÍODO DE DÍAS PESO INICIAL(g) 1 HORA 2 HORAS 3 HORAS 24 HORAS
7 DÍAS 181,64 FALLÓ FALLÓ FALLÓ FALLÓ
14 DÍAS 194,73 FALLÓ FALLÓ FALLÓ FALLÓ
21 DÍAS 192,69 FALLÓ FALLÓ FALLÓ FALLÓ Tabla (2.13): Resultados de la Absorción Capilar sin aditivo.
La tabla (2.13) expone solo el valor inicial de la muestra una vez extraída del humedífero y pesada ya que al resto de la hora fue imposible pesarlas porque ya estaban agrietadas y prácticamente destruidas por eso no se puso obtener el porciento de absorción de las muestras según el período de días. Esta tabla refleja que el suelo natural analizado absorbe gran cantidad de agua por lo que es muy necesario utilizar algún método de estabilización química para obtener mejores resultados en sus propiedades físico-mecánicas par ser usado como subrasante de una carretera según las condiciones de diseño lo exigen.
2.10 Conclusiones Parciales.
El suelo objeto de estudio después de ser debidamente examinado mediante los diferentes ensayos de Granulometría, Hidrómetro e índice de plasticidad fue clasificado como CH, arcilla de alta compresibilidad por el método SUCS y A-7-6 (23) arcilla de alta compresibilidad por el método AASHTO. Según los ensayos realizados para determinar sus propiedades mecánicas se obtuvo un CBR = 1,765 el cual es muy bajo para las condiciones de diseño requeridas para la confección de bases, subbases y subrasante de una carretera, por lo que se requiere utilizar algún método de estabilización con el objetivo de alcanzar las propiedades mecánicas requeridas para la construcción de carreteras.
Capítulo # 3.
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Capítulo #3: Estabilización del suelo fino con el Sistema ROCAMIX
Líquido y Resultados Alcanzados en sus Propiedades Mecánicas.
3.1 Introducción.
Las formas más empleadas en la estabilización química de los suelos son el cemento, sales y cal. Con el objetivo de modificar las propiedades de los suelos para hacerlo más denso o incrementar la vinculación de las partículas del mismo para aumentar su capacidad de soporte sin deformación se desarrolló una investigación en Cuba que culminó con la creación de un Sistema de Estabilización e Impermeabilización de Suelos a partir de del empleo de Sales Cuaternarias de Amonio, el cual tiene como efectos, economía, resistencia, simplicidad y beneficios ecológicos. Las aplicaciones fundamentales de esta técnica de estabilización e impermeabilización son en subrasantes estabilizadas para pavimentos, mantenimiento y conservación de vías, terraplenes para ferrocarril y basureros entre otros. La aplicación de este sistema de estabilización e impermeabilización ha mostrado como su efecto sobre las propiedades mecánica y de impermeabilización en los suelos aumentan considerablemente con el tiempo.
El empleo de la estabilización química de los suelos con el sistema ROCAMIX se ha convertido en una muy seria alternativa de empleo a considerar en estos momentos, a partir de contar con una gran cantidad de viales que han sido evaluados y construidos con este método en los últimos años con resultados altamente alentadores.11
3.2 El Sistema ROCAMIX Líquido.
Se han realizado diversas investigaciones con este nuevo Sistema ROCAMIX Líquido en diferentes ensayos demostrando que ofrece resultados positivos pero se continúa su estudio con el objetivo de cuantificar su utilidad en la estabilización de bases, subbases y subrasante de carreteras.
Este Sistema ROCAMIX Líquido como su nombre lo dice ya viene líquido, listo para ser unido al agua que se utilizará para compactar en el laboratorio o en el terraplén de la obra, sin tener que procesar el producto que antes venia sólido y que se debía esperar no menos de 24 horas para ser diluido en tanques y luego ser aplicado en obra, además se le añadía cal y cemento, y para la utilización del Sistema ROCAMIX Líquido, también se ha eliminado la cal.11
3.3 Efectos del Sistema ROCAMIX Líquido.
El manual de ROCAMIX afirma, que el Sistema ROCAMIX Líquido es un sistema de estabilización y de impermeabilización de suelos de alta tecnología que se diferencia de los métodos tradicionales porque torna la compactación del suelo en un estado totalmente irreversible.
11http://www.rocamix.es/descro-product.php.
Capítulo # 3.
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3.3.1 Economía y Resistencia.
El Sistema ROCAMIX Líquido permite una mejora de los valores de sustentación de cualquier tipo de suelo ligante o débilmente ligante entre 3 y 5 veces, en un 50% de los casos incluso muy por encima. Se pueden lograr los valores de sustentación deseados con un 75% hasta un 100% del suelo disponible a pie de obra y se ahorra la extracción y el transporte a vertederos controlados y la aportación de material comprado. El ahorro es importante.
La mejora de las propiedades así como de los valores de sustentación del suelo es permanente y mejora en tiempo corto el efecto del tráfico. La firmeza y la estabilidad creciente del suelo tratado llevan a una mejor durabilidad y por eso también a ahorros aún mayores debido a un menor mantenimiento.11
3.3.2 Resistencia.
El Sistema ROCAMIX Líquido trabaja igual con cualquier tipo de suelos, activa las fuerzas cohesivas propias del suelo y reduce la influencia del agua de forma importante y duradera. Éste sistema modifica los suelos en sí mismos de forma permanente y puede ser utilizado por tanto en el lugar de aplicación como en un procedimiento de mezcla previa en planta. Una vez añadido al suelo, éste mantiene el efecto del sistema.
Los valores de sustentación del suelo tratado permiten una función puente de las capas de sustentación notablemente mejores y por eso una reducción sin riesgo de las capas de rodadura que pueden pasar de 60 mm a 20/25 mm. Teniendo en consideración que con el diseño de la mejora del suelo, se dan nuevas posibilidades de ahorro que en el mundo entero pueden llegar entre 20% y 45% de los costos de construcción convencionales o tradicionales. Y este ahorro se refiere sólo a la construcción en sí y no incluye los ahorros adicionales debido a una mayor durabilidad.11
3.3.3 Simplicidad.
Con la utilización de los suelos disponibles a pie de obra, este sistema provoca un aumento del ahorro y productividad de los recursos (humanos, materiales, energético, financieros y de tiempo) los cuales se gastan y solo se recuperan en un porciento determinado; el alto precio del combustible hace que muchos países y empresas constructoras están sometidas a gastos superiores por este concepto frenando el desarrollo.11
3.3.4 Ecología.
Ya que el suelo interviene con el papel de actor principal, la aplicación de este sistema es muy sencilla; se precisa en casi todos los suelos la misma cantidad de aditivo para conseguir el resultado deseado. Los otros puntos fuertes del Sistema ROCAMIX Líquido son:
Simplicidad en la aplicación, ya que se realiza con el parque de maquinaria disponible y resultado asegurado puesto que se conocen de antemano, ya que se han hecho visibles con ensayos previos de laboratorio.
Inocuidad para el medio ambiente.11
Capítulo # 3.
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3.4 Aplicaciones del Sistema ROCAMIX Líquido.
Este Sistema ROCAMIX Líquido plantea numerosas aplicaciones utilizando la misma tierra del lugar más el aditivo que podemos clasificar en dos grupos:
1. Bases estabilizadoras para pavimentos: se plantea que con las bases estabilizadoras construidas en este nuevo sistema se obtienen: autopistas, carreteras, pistas de aeropuertos, parqueos, áreas de ocio, áreas deportivas, base de almacenamiento, basureros, estabilización de taludes, relleno de zanjas y canalizaciones, etc., con pavimentos muy eficientes por sus prestaciones y muy ventajosos por sus costos.
2. Mantenimiento de calles, caminos de tierras, terraplén para ferrocarril: en cuanto a la aplicación del sistema para mantenimiento de calles y caminos de tierra, es donde este aditivo está teniendo una difusión cada día más importante, ya que cada municipalidad, consorcio caminero y otros tipos de instituciones lo adoptan como solución definitiva a los interminables problemas de mantenimiento. Esto es así porque vastos sectores de nuestras ciudades no pueden afrontar los costos de la pavimentación urbana, lo que origina, paradójicamente, elevados gastos de mantenimiento o en su defecto caminos, calles, terraplenes para ferrocarril con grado de deterioro. Otro tanto ocurre con los caminos inter-urbanos, rurales o secundarios, donde el mantenimiento para la comunicación entre poblaciones o para la movilización de la producción rural.
El Sistema ROCAMIX Líquido al reducir a una mínima expresión las tareas de mantenimiento logra un doble propósito:
Primero, con una única inversión inicial, se elimina definitivamente el gasto continuo que genera el mantenimiento convencional de una calle o un camino de tierra.
En segundo término se libera al vecino o usuario de las molestias ocasionadas por el barro, el polvo y los baches que jamás pueden ser solucionados por mantenimiento convencional por más frecuente que sea su realización.11
3.5 Ensayos realizados con el Sistema ROCAMIX Líquido.
Con el objetivo de obtener mejores resultados en las propiedades mecánicas del suelo utilizado se realizaron los ensayos correspondientes a CBR, Compresión Axial y Absorción Capilar con la adición del Sistema ROCAMIX Líquido más una dosis de cemento según las condiciones de diseño exigidas para cada ensayo.
El Sistema ROCAMIX Líquido cuenta con un Manual en que el fabricante establece las especificaciones para su empleo, que incluye la dosificación. Esta última se basa en la clasificación de suelos por el método AASHTO.
Capítulo # 3.
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La dosis para la aplicación del producto ROCAMIX y del cemento corresponde a la clasificación del suelo que debe tratarse. La cantidad del producto, es la cantidad del producto ROCAMIX concentrado que debe, para su aplicación, mezclarse con el agua. A continuación se muestran dos tablas en las que se muestran las dosis para la aplicación de los productos líquidos y sólidos.
DOSIS para su aplicación del producto líquidos ROCAMIX
Con la misma tierra del lugar se riega el producto ROCAMIX concentrado según la clasificación propia y exclusiva de ROCAMIX llamada R1, R2, R3, R4.
Suelo clasificado R1 0,30 Litros de Rocamix concentrado por m3 de la misma tierra del lugar
Suelo clasificado R2 0,40 Litros de Rocamix concentrado por m3 de la misma tierra del lugar
Suelo clasificado R3 0,45 Litros de Rocamix concentrado por m3 de la misma tierra del lugar
Suelo clasificado R4 0,50 Litros de Rocamix concentrado por m3 de la misma tierra del lugar
Capítulo # 3.
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DOSIS para su aplicación del producto sólido aditivo CEMENTO
En una proporción de:
Suelo clasificado R1 7,5 kg de Cemento por m3 de la misma tierra del lugar.
Suelo clasificado R2 10/15kg de Cemento por m3 de la misma tierra del lugar.
Suelo clasificado R3 20 kg de Cemento por m3 de la misma tierra del lugar.
Suelo clasificado R4 25 g de Cemento por m3 de la misma tierra del lugar.
3.6 Procedimiento Constructivo en la obra.
-Primero de escarifica el suelo.
Figura (3.1): Escarificación del terreno con arado de disco y mototraílla.
-Se procede a la aplicación del cemento requerido, que puede ser a granel o en sacada.
Figura (3.2): Riego de cemento en sacada.
-Se aplica el agua de compactación junto con el producto.
Capítulo # 3.
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Figura (3.3): Riego de agua más la cantidad requerida de ROCAMIX.
-Se mezcla el suelo lo más homogéneamente posible.
Figura (3.4): Mezcla del suelo con arado de disco.
-Se procede a la compactación inmediatamente para evitar que el cemento comience a fraguar antes de ser compactado.
Figura (3.5): Compactación con rodillo liso.
3.7 Procedimiento realizado en el laboratorio.
Según se explicó anteriormente el Sistema ROCAMIX Líquido presenta un Manual en el que hay que utilizar la clasificación del suelo por el método AASHTO. En el capítulo se clasificó el suelo analizado en cuestión por este método y dio como resultado que es un suelo A-7-6 lo que corresponde a la categoría de R4 según el Manuel del Sistema ROCAMIX.
La categoría R4 tiene en consideración una cantidad de aditivo igual a 0.5 L/m3 de producto concentrado y de 25 kg/m3 de cemento.
Para la determinación de las dosis de ROCAMIX y cemento necesarias para los ensayos a realizar en el laboratorio se partió de que 1m3 de suelo tiene una
Capítulo # 3.
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masa aproximada de 1400 kg. Aplicando una regla de tres para 1 kg de suelo se obtiene 0.2 ml del producto ROCAMIX concentrado diluido ya rebajado en agua. De igual manera se procede a determinar la dosis de cemento quedando que para 1kg de suelo son necesarios 17.8 g de cemento.
En la realización de cada ensayo se utilizó la humedad óptima del suelo, una vez determinada la humedad higroscópica del mismo se le restó a la humedad óptima para así obtener la cantidad de agua a añadir en el ensayo. El suelo fino analizado y clasificado en el capítulo anterior es una arcilla que tiene una humedad higroscópica de 5.70% y para el ensayo de Próctor Modificado que es el que se utilizó para los ensayos realizados la humedad óptima es de 18.71% como se describe en el capítulo anterior. En la siguiente tabla se muestran los valores necesarios para la aplicación del aditivo y el aglomerante en los diferentes ensayos estabilizados.
CANTIDAD 1 Kg 5 Kg
ROCAMIX (líquido) 0,2 ml 1 ml
Cemento 17,8 g 89 g
Agua 130 ml 650 ml Tabla (3.1): Valores necesarios para realizar los ensayos estabilizados.
3.7.1 Ensayo CBR estabilizado.
La realización de este ensayo se hace de forma análoga a la ya expuesta en el capítulo anterior con la excepción de la preparación del material, ya que ahora presenta las dosis del aditivo ROCAMIX y cemento para su estabilización.
Para la realización de dicho ensayo, se toman 5000 g de suelo (suelo natural más 50% de fino del mismo suelo) pasado por la malla No 4 y se vierte en una bandeja lo suficientemente grande para su manejo. Seguidamente se le agregan 89 g de cemento y se revuelve de manera que el aglomerante se esparza por todo el suelo quedando bien distribuido. Se toma una probeta con cierta porción de agua y se le vierten 2 ml de aditivo con una pipeta y después se rellena con agua hasta los 650 ml y se agita para que el aditivo se disuelva en toda el agua. Seguido se vierte todo el contenido de la probeta lo más uniformemente sobre el suelo. Se procede a terminar el ensayo como se explicó en el capítulo anterior utilizando el mismo molde del Próctor Modificado. Seguidamente se muestran los resultados obtenidos del ensayo.
Capítulo # 3.
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Figura (3.6): Gráfico de Penetración-Fuerza del suelo estabilizado.
Figura (3.7): Gráfico de Hinchamiento del suelo estabilizado.
TABLA DE LOS RESULTADOS
ENSAYO 1 2 3 Promedio
% CBR 21,176 21,471 21,029 21,225
PESO UNITARIO 15,447 15,476 15,480 15,468
% COMPACTACIÓN 97,71% 97,89% 97,91% 97,84% Tabla (3.2): Resultados del suelo estabilizado.
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos del suelo sin estabilizar calculados en el capítulo 2 y los obtenidos con el suelo estabilizado podemos darnos cuenta de la efectividad de este aditivo, unido también al cemento para ser utilizado como estabilizador de suelos. Pudimos comprobar un aumento considerable del CBR de un 1.765 sin estabilizar a 21.225 estabilizado. Esto demuestra que efecto del aditivo ROCAMIX junto con el cemento cumplió con los objetivos esperados en el aumento del CBR y demostró que este sistema cumple con los requisitos de diseño para ser utilizado como estabilizador en la construcción de subrasante de carreteras.
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3.7.2 Ensayo de Compresión Axial.
El ensayo de compresión axial se realiza de forma análoga a la ya expuesta en el capítulo anterior con la excepción de la preparación del material, ya que ahora presenta las dosis del aditivo ROCAMIX y cemento para su estabilización.
Para la realización de dicho ensayo, se toman 1000 g de suelo (suelo natural más 50% de fino del mismo suelo) pasado por la malla No 4 y se vierte en una bandeja lo suficientemente grande para su manejo. Seguidamente se le agregan 17.8 g de cemento y se revuelve de manera que el aglomerante se esparza por todo el suelo quedando bien distribuido. Se toma una probeta con cierta porción de agua y se le vierten 0.4 ml de aditivo con una pipeta y después se rellena con agua hasta los 130 ml y se agita para que el aditivo se disuelva en toda el agua. Seguido se vierte todo el contenido de la probeta lo más uniformemente sobre el suelo. Se procede a terminar el ensayo como se explicó en el capítulo anterior utilizando el molde del Mini Próctor. Se realizaron muestras para 7, 14 y 21 días para observar el comportamiento entre sí de los resultados según el paso del tiempo y el curado de las mismas. Seguidamente se muestran los resultados promedios obtenidos del ensayo.
Figura (3.8): Curva promedio de las muestras estabilizadas rotas a los 7 días.
Deformación Promedio(carga)
0 0
0,2 2,123
0,4 4,953
0,6 9,671
0,8 14,153
1,2 17,927
1,6 19,578
2 20,757
2,4 21,701 Tabla (3.3): Resultados promedios de deformación-carga a los 7 días.
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Figura (3.9): Curva promedio de las muestras estabilizadas rotas a los 14 días.
Deformación Promedio(carga)
0 0
0,2 2,123
0,4 4,246
0,6 7,548
0,8 12,266
1,2 15,332
1,6 16,983
2 18,634
2,4 22,644 Tabla (3.4): Resultados promedios de deformación-carga a los 14 días.
Figura (3.10): Curva promedio de las muestras estabilizadas rotas a los 21 días.
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Deformación Promedio(carga)
0 0
0,2 1,887
0,4 4,246
0,6 7,312
0,8 11,086
1,2 14,624
1,6 18,398
2 20,993
2,4 23,116 Tabla (3.5): Resultados promedios de deformación-carga a los 21 días.
Analizando en las tablas correspondientes a los 7, 14 y 21 días, se puede observar en los últimos valores de deformación que el promedio de las cargas está en un rango de 21 a 24 teniendo un ligero incremento entre sí debido al curado de las muestras con el paso del tiempo. Además podemos comprobar que los valores de las muestras sin aditivo están en un rango promedio de carga de 12 a 14 mientras que el de las muestras estabilizadas sobrepasa los 23 notando un incremento considerable. Se puede concluir que efecto del aditivo ROCAMIX junto con el cemento cumplió con los objetivos esperados y demostró que este sistema cumple con los requisitos de diseño para ser utilizado como estabilizador en la construcción de subrasante de carreteras.
3.7.3 Ensayo de Absorción Capilar.
Para la realización de este ensayo se tomó una muestra (de cada uno de los días), de las confeccionadas para el ensayo de Compresión Axial, realizando el ensayo como se explicó en el capítulo 2 y se obtuvieron los siguientes resultados.
Hora Muestra No 1
Peso Porcentaje
Inicial 191,16 0,00%
1 hora 194,31 1,65%
2 hora 195,85 2,45%
3 hora 196,7 2,90%
24 hora 205,57 7,54% Tabla (3.6): Resultados de la Absorción Capilar (muestra a los 7 días).
Hora Muestra No 1
Peso Porcentaje
Inicial 191,92 0,00%
1 hora 200 4,21%
2 hora 203,16 5,86%
3 hora 204,85 6,74%
24 hora 209,73 9,28% Tabla (3.7): Resultados de la Absorción Capilar (muestra a los 14 días).
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Hora Muestra No 1
Peso Porcentaje
Inicial 195,23 0,00%
1 hora 199,89 2,39%
2 hora 202 3,47%
3 hora 203,25 4,11%
24 hora 209,87 7,50% Tabla (3.8): Resultados de la Absorción Capilar (muestra a los 21 días).
Las tablas expuestas anteriormente muestran los valores de porciento de absorción de cada muestra estabilizada en períodos de horas diferentes durante los días previstos del ensayo, se puede ver que las muestras se pudieron pesar una vez concluido el plazo de tiempo y así se logró obtener el porciento de absorción, no sucediendo así con las muestras sin aditivo analizadas en el capítulo anterior donde al paso de una hora ya las mismas se encontraban agrietadas y algunas destruidas siendo imposible su pesado. Esto demuestra el cumplimiento de los objetivos que se pretendían lograr con la estabilización con el Sistema ROCAMIX Líquido.
3.8 Cálculo de la Actividad de la Arcilla.
Por lo general, los suelos arcillosos están constituidos por un 40 a 70% de partículas que contienen minerales de arcilla que dan plasticidad al suelo. Si aumenta la cantidad de minerales de arcilla, proporcionalmente también serán afectados el límite líquido y el límite plástico del suelo. Skempton (1953), observó que el índice de plasticidad del suelo aumenta linealmente con el incremento en porcentaje de partículas de arcillas (de tamaño menor a 2 micras), esta proporción lineal variará de acuerdo al tipo de minerales de arcilla que contenga el suelo. Skempton definió una cantidad llamada actividad como la pendiente de la línea que correlaciona el índice de plasticidad y la fracción en peso de las partículas compuestas de minerales de arcilla expresada en porcentaje, que será:
Seed, Woodward y Lundgren (1964) realizaron diversos estudios de la influencia del porcentaje de partículas de arcilla en la plasticidad del suelo y concluyeron que la correlación entre éstas está descrita por dos líneas similares a las que se muestran en la figura.
Capítulo # 3.
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Figura (3.11): Relación entre el índice de plasticidad y el porcentaje en peso de partículas compuestas de minerales de arcilla menor que 2 micras.
Estos investigadores observaron que los suelos que contienen más del 10% de su peso en partículas de arcilla presentan plasticidad. La plasticidad está correlacionada linealmente con la cantidad de partículas de arcilla del suelo hasta un contenido del 40% en peso, donde la relación cambia a una línea que parte del origen de coordenadas. La actividad resulta ser la pendiente de la línea de correlación. En la siguiente tabla se muestran valores característicos de la actividad para algunas arcillas típicas.
Actividad de las Arcillas
Tipo de Arcilla Minerales Actividad
Arcilla de Caolín Muscovita 0,4-0,5
Arcillas Glaciares Caolinita 0,5-0,75
Arcilla Común Illita 0,75-1,25
Arcilla Orgánica Montmorilonita > 1,25 Tabla (3.9): Actividad de algunas arcillas comunes.
De ensayos anteriores tenemos algunos valores que son de vital importancia para el cálculo de la actividad de la arcilla.
-Del ensayo de hidrómetro tenemos el contenido de fino de arcilla menor de 2 micras:
CF = 16.14%.
-Del ensayo de granulometría tenemos el promedio retenido en el Tamiz No 40 (88.97%) que servirá para determinar el porciento de contenido de fino real para el cálculo de la actividad. Aplicando una regla de tres (88.97% es a 100 como 16.14% es a X) obtenemos que el contenido de fino real es:
CFreal =18.14%
-Del ensayo de límites de consistencia tenemos el índice de plasticidad (IP = 30.63%).
Aplicando la fórmula de la actividad de la arcilla:
Capítulo # 3.
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Tenemos que A = 1.71.
3.1.1 Cálculo del porciento de aceptación del CBR.
CF = 18.14%
IP = 31%
A= 1.71
Var CBR = 2.6713(A)2 + 3.3856 A + 3.9369
Var CBR = 2.6713(1.71)2 + 3.3856 (1.71) + 3.9369
Var CBR = 7.81114833 + 5.789376 + 3, 9369
Var CBR = 17.54.
CBR sin aditivo (CBRi).
CBR estabilizado (CBRf).
CBR i = 1,765
CBR f = 21, 225
Var CBRreal = CBRf – CBRi = 19, 46.
Teniendo la variación del CBR por la ecuación de la actividad de la arcilla y la variación del CBRreal aplicamos regla de tres y calculamos el porciento de aceptación del CBR, el cual será igual a 90.12%.4
3.9 Conclusiones Parciales.
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en este capítulo podemos concluir que el parámetro CBR aumenta significativamente con la adición del producto y con el aumento de la energía de compactación con que se confeccionan las muestras. Este parámetro es de gran importancia para el diseño de carreteras, pues en los proyectos de confección de bases, subbases y subrasantes es una de las condicionantes de diseño más importantes a medir.
La resistencia de compresión axial aumenta considerablemente con la presencia del aditivo, es más significativo en este parámetro el aumento del tiempo de curado de 7, 14 y 21 días e igualmente asciende la resistencia con el aumento de la energía de compactación.
Las mejoras en las propiedades del suelo estabilizado con el aditivo ROCAMIX con respecto a su absorción capilar se evidencian en le disminución del nivel de absorción capilar que en este caso fue medido por peso de las probetas. A
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medida que la muestra se realiza con mayor energía de compactación menos absorbe el agua, la adición del producto demuestra que existe menos posibilidad de absorción capilar y el aumento del tiempo de curado también surge efecto pero en menos medida.
Conclusiones Finales.
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Conclusiones Finales.
El estudio realizado al suelo fino en cuestión permitió obtener resultados relacionados con la estabilización química de dicho suelo con el sistema ROCAMIX, lo que permite tener una mejor comprensión de la efectividad que presenta dicho estabilizante para el mejoramiento de las propiedades mecánicas del suelo.
El ensayo CBR, realizado con el Sistema ROCAMIX Líquido dio un aumento sustancial con respecto a las muestras ensayadas con el suelo sin estabilizar, demostrando que este aumento es considerable para los valores de CBR para la confección de subrasantes según lo indica la Norma Cubana 334-2004 ´´Carreteras-Pavimentos Flexibles-Método de Cálculo´´, es un suelo estabilizado en categoría buena, puede ser utilizado para subrasante.
La absorción capilar en las muestras del suelo estabilizado con ROCAMIX en las edades de 7, 14 y 21días disminuyó significativamente con respecto a las muestras sin estabilizar que al cabo de una hora ya se encontraban agrietadas y prácticamente destruidas.
Los efectos producidos por el Sistema ROCAMIX Líquido en el suelo fino arcilloso son:
Disminución de la plasticidad.
Aumentó la capacidad portante del suelo notablemente.
Mejoró la impermeabilidad del suelo fino.
Mejoró la estabilidad volumétrica del suelo.
Aumentó la compresibilidad axial del suelo fino arcilloso.
Luego de analizado todos los resultados obtenidos podemos llegar a la conclusión que el método de estabilización química con Sales Cuaternarias de Amonio (Sistema ROCAMIX Líquido) aportó resultados significativos a las propiedades mecánicas del suelo fino arcilloso analizado en el laboratorio, convirtiéndolo de un suelo con bajas propiedades mecánicas a uno que cumple con los requisitos necesarios para la confección de bases, subbases y subrasante de carreteras según las condiciones de diseño establecidas para la construcción de carreteras.
Recomendaciones.
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Recomendaciones.
Utilización del Sistema ROCAMIX Líquido en diferentes suelos de otras formaciones para su comparación con el ya analizado.
Realización de ensayos con nuevas dosificaciones del producto para evaluar si resulta más económico obteniendo propiedades mecánicas similares.
Realización de ensayos de CBR con tiempo más prolongado en inmersión para conocer el comportamiento del suelo bajo estas condiciones.
Utilización de otros estabilizadores químicos y compararlos con los resultados obtenidos con el Sistema ROCAMIX Líquido.
Realizar nuevos ensayos (Compresión Triaxial, Fallo a Cortante, entre otros) con el Sistema ROCAMIX Líquido.
Referencias Bibliográficas.
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Referencias Bibliográficas.
1. B. Sowers, George y F. Sowers, George: ´´Introducción a la mecánica de suelos y las cimentaciones´´, Capitulo 3, Edición Revolucionaria, La Habana Cuba.
2. Tesis: Ever Gustavo Gutiérrez Tórrales. Facultad de ingeniería Civil, CUJAE (2009).
3. http://geodiendo.com/2012/02/manual-de-estabilizacion-de-suelos-con-cemento-o-cal.html.
4. Tesis de grado científico, MSc. Ing. Juan M. Junco del Pino.
5. http://es.wikipedia.org/wiki/geotextiles.html.
6. http://calidra.com/mejores-practicas/grupo-calidra-y-su-compromiso-con-el-medio-ambiente.
7. http://www.auxiliardeobras.com/quienes-somos.asp.
8. NC.59-2000: ´´Clasificación de Suelos´´.
9. Braja M. Das, ´´Fundamentos de Ingeniería Geotécnica´´. Editorial Thompson Learning, México, 2001.
10. Norma NC19.1999 correspondiente a: ´´Geotecnia. Determinación del peso específico de los suelos´´.
11. http://www.rocamix.es/descro-product.php.
Bibliografía.
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Bibliografía.
Libros: 1. B. Sowers, George y F. Sowers, George: ´´Introducción a la mecánica de
suelos y las cimentaciones´´. 2. Braja M. Das, ´´Fundamentos de Ingeniería Geotécnica´´. 3. Manual del ROCAMIX.
Normas:
Norma NC20.1999 ´´Geotecnia. Determinación de la granulometría de los suelos.
Norma NC 58:2000 para determinar el límite líquido, límite plástico y de forma indirecta el índice de plasticidad.
Norma NC19.1999 correspondiente a: ´´Geotecnia. Determinación del peso específico de los suelos´´.
NC.054.148.88: “Geotecnia. Determinación de la Compactación del Próctor”.
NC.10.1998: “Geotecnia. Preparación de las muestras de suelos”.
NC.59.2000: ´´Clasificación de Suelos´´.
Tesis
EleysiDurruthy Pozo “Comparación de los resultados de diversos ensayos en suelos arcillosos estabilizados con el nuevo ROCAMIX líquido” (2010).
Greter Santana Lam “Estabilización de un suelo arcilloso con el sistema ROCAMIX Líquido”.
Ever Gustavo Gutiérrez Torales. “Estabilización de suelos nuevo ROCAMIX Líquido”.
Caridad Oliva Díaz, Trabajo de diploma “Estabilización de un suelo de la Formación Toledo con Cemento Portland y Sistema ROCAMIX Líquido.”
Internet:
http://www.arqhys.com/articulos/suelos-propiedades.html.
http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/7605/Capitulo1.pdf.
Anexos.
63
ANEXOS
Anexos.
64
Anexo # 1: Ensayos de Granulometría.
Tamiz Tamiz
Retenido Pasado del
total (%) PARCIAL (g) Tanto por ciento
Parcial Total
3/4' 19,00 0,00 0,00% 0,00% 100,00%
1/2' 12,70 7,16 1,31% 1,31% 98,69%
3/8' 9,52 5,35 0,98% 2,29% 97,71%
N° 4 4,75 17,53 3,21% 5,50% 94,50%
N° 10 2,00 11,82 2,16% 7,66% 92,34%
N° 20 0,85 9,92 1,82% 9,48% 90,52%
N° 40 0,43 9,70 1,78% 11,25% 88,75%
N° 60 0,25 12,09 2,21% 13,46% 86,54%
N° 100 0,15 17,51 3,20% 16,67% 83,33%
N° 200 0,07 38,50 7,05% 23,72% 76,28%
Fondo 0,00 1,23 0,23% 23,94% 76,06%
Σ 130,81
Granulometría # 1 del suelo fino arcilloso.
Peso Seco (W1) 546,4
1/Peso Seco (100) 0,002
Peso Seco (lavado) (W2) 130,37
Error entre peso total y por tamices -0,34%
Tamiz Tamiz
Retenido Pasado del
total (%) PARCIAL (g) Tanto por ciento
Parcial Total
3/4' 19,00 0,00 0,00% 0,00% 100,00%
1/2' 12,70 9,26 1,70% 1,70% 98,30%
3/8' 9,52 17,61 3,23% 4,92% 95,08%
N° 4 4,75 14,26 2,61% 7,53% 92,47%
N° 10 2,00 10,28 1,88% 9,42% 90,58%
N° 20 0,85 8,75 1,60% 11,02% 88,98%
N° 40 0,43 8,26 1,51% 12,53% 87,47%
N° 60 0,25 11,73 2,15% 14,68% 85,32%
N° 100 0,15 16,41 3,01% 17,68% 82,32%
N° 200 0,07 35,25 6,46% 24,14% 75,86%
Fondo 0,00 0,92 0,17% 24,31% 75,69%
Σ 132,73
Granulometría # 2 del suelo fino arcilloso.
Peso Seco (W1) 546,01
1/Peso Seco (100) 0,002
Peso Seco (lavado) (W2) 132,46
Error entre peso total y por tamices -0,20%
Anexos.
65
Tamiz Tamiz
Retenido Pasado del
total (%) PARCIAL (g) Tanto por ciento
Parcial Total
3/4' 19,00 0,00 0,00% 0,00% 100,00%
1/2' 12,70 0,00 0,00% 0,00% 100,00%
3/8' 9,52 5,56 1,02% 1,02% 98,98%
N° 4 4,75 10,09 1,85% 2,86% 97,14%
N° 10 2,00 12,62 2,31% 5,17% 94,83%
N° 20 0,85 10,74 1,97% 7,14% 92,86%
N° 40 0,43 11,84 2,17% 9,31% 90,69%
N° 60 0,25 14,83 2,71% 12,02% 87,98%
N° 100 0,15 20,14 3,69% 15,71% 84,29%
N° 200 0,07 41,10 7,52% 23,23% 76,77%
Fondo 0,00 1,25 0,23% 23,46% 76,54%
Σ 128,17
Granulometría # 3 del suelo fino arcilloso.
Peso Seco (W1) 546,36
1/Peso Seco (100) 0,002
Peso Seco (lavado) (W2) 128,41
Error entre peso total y por tamices 0,19%
Tamiz Tamiz
Retenido Pasado del
total (%) PARCIAL (g) Tanto por ciento
Parcial Total
3/4' 19,00 0,00 0,00% 0,00% 100,00%
1/2' 12,70 5,46 1,00% 1,00% 99,00%
3/8' 9,52 5,61 1,02% 2,02% 97,98%
N° 4 4,75 16,72 3,05% 5,07% 94,93%
N° 10 2,00 9,37 1,71% 6,78% 93,22%
N° 20 0,85 10,27 1,87% 8,66% 91,34%
N° 40 0,43 10,73 1,96% 10,61% 89,39%
N° 60 0,25 13,64 2,49% 13,10% 86,90%
N° 100 0,15 20,44 3,73% 16,83% 83,17%
N° 200 0,07 42,62 7,78% 24,61% 75,39%
Fondo 0,00 1,26 0,23% 24,84% 75,16%
Σ 136,12
Granulometría # 4 del suelo fino arcilloso.
Peso Seco (W1) 547,95
1/Peso Seco (100) 0,002
Peso Seco (lavado) (W2) 136,18
Error entre peso total y por tamices 0,04%
Anexos.
66
Tamiz Tamiz
Retenido Pasado del
total (%) PARCIAL (g) Tanto por ciento
Parcial Total
3/4' 19,00 0,00 0,00% 0,00% 100,00%
1/2' 12,70 10,69 1,96% 1,96% 98,04%
3/8' 9,52 5,04 0,93% 2,89% 97,11%
N° 4 4,75 14,15 2,60% 5,49% 94,51%
N° 10 2,00 13,03 2,39% 7,88% 92,12%
N° 20 0,85 9,48 1,74% 9,62% 90,38%
N° 40 0,43 9,97 1,83% 11,45% 88,55%
N° 60 0,25 14,40 2,64% 14,09% 85,91%
N° 100 0,15 21,13 3,88% 17,97% 82,03%
N° 200 0,07 41,69 7,65% 25,63% 74,37%
Fondo 0,00 1,28 0,24% 25,86% 74,14%
Σ 140,86
Granulometría # 5 del suelo fino arcilloso.
Peso Seco (W1) 544,67
1/Peso Seco (100) 0,002
Peso Seco (lavado) (W2) 140,85
Error entre peso total y por tamices -0,01%
Curva de granulometría de las cinco muestras.
Ensayo Hidrómetro
ANÁLISIS HIDRÓMETRO
DIÁMETRO(mm) 0,059 0,043 0,026 0,020 0,014 0,012 0,009 0,006 0,004 0,003 0,002 0,001
% DE FINO REAL 59,34% 53,96% 47,81% 45,66% 42,59% 39,51% 35,67% 31,06% 25,68% 21,53% 16,14% 13,07%
Resultados promedios del hidrómetro.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0,010,101,0010,00100,00
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Anexos.
67
Gráfico de granulometría más hidrómetro.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0,010,101,0010,00100,00
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO PROMEDIO
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO PROMEDIO
Anexos.
68
ANEXO # 2 Ensayos de Límites de Consistencia.
ISPJAE LABORATORIO DE GEOTECNIA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO, LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DEL SUELO
OBRA: Suelo Formación Capdevila FECHA: 5/3/2012
MUESTRA: 1
Límite Líquido Límite Plástico
N° DE GOLPES 36 31 28 25 21
PESAFILTRO 12 18 48 13 15 5 8
MASA HÚMEDA (g) 21,94 21,66 22,44 22,02 25,47 16,21 16,71
MASA SECA (g) 19,62 19,18 19,77 19,33 21,52 15,77 16,23
TARA (g) 14,84 14,08 14,56 14,16 14,30 13,61 13,76
% HUMEDAD 48,54 48,63 51,25 52,03 54,71 20,37 19,43
RESULTADOS FINALES
LL 52,41 LP 19,90 IP 33
ISPJAE LABORATORIO DE GEOTECNIA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO ,LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOS
OBRA: Suelo Formación Capdevila FECHA: 5/3/2012
MUESTRA: 2
Límite Líquido Límite Plástico
N° DE GOLPES 36 33 29 26 21
PESAFILTRO 46 34 33 32 7 11 25
MASA HÚMEDA (g) 24,15 23,14 22,25 22,80 22,00 16,82 16,00
MASA SECA (g) 20,95 20,25 19,56 20,02 19,55 16,38 15,68
TARA (g) 14,47 14,46 14,19 14,53 14,79 14,28 14,11
% HUMEDAD 49,38 49,91 50,09 50,64 51,47 20,95 20,38
46
48
50
52
54
56
10,00
Po
rce
nta
je d
e h
um
ed
ad
Número de golpes
MUESTRA: 1
Anexos.
69
RESULTADOS FINALES
LL 50,85 LP 20,67 IP 30
ISPJAE LABORATORIO DE GEOTECNIA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO ,LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOS
OBRA: Suelo Formación Capdevila FECHA: 5/3/2012
MUESTRA: 3
Límite Líquido Límite Plástico
N° DE GOLPES 37 29 28 20 12
PESAFILTRO 33 35 25 45 8 32 35
MASA HÚMEDA (g) 20,15 21,48 18,55 20,29 19,47 16,05 16,97
MASA SECA (g) 18,35 19,28 17,13 18,63 17,52 15,70 16,57
TARA (g) 14,62 14,76 14,25 15,31 14,12 14,01 14,56
% HUMEDAD 48,26 48,67 49,31 50,00 57,35 20,71 19,90
RESULTADOS FINALES
LL 50,80 LP 20,31 IP 30
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
10
Po
rce
nta
je d
e h
um
ed
ad
Número de golpes
MUESTRA: 2
Anexos.
70
ISPJAE LABORATORIO DE GEOTECNIA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO ,LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOS
OBRA: Suelo Formación Capdevila FECHA: 5/3/2012
MUESTRA: 4
Límite Líquido Límite Plástico
N° DE GOLPES 39 30 21 16 13
PESAFILTRO 32 43 5 23 11 37 43
MASA HÚMEDA (g) 20,13 19,17 20,06 20,32 18,97 16,24 15,90
MASA SECA (g) 18,08 17,48 18,12 18,53 17,29 15,93 15,53
TARA (g) 13,84 14,01 14,14 15,10 14,29 14,34 13,75
% HUMEDAD 48,35 48,70 48,74 52,19 56,00 19,50 20,79
RESULTADOS FINALES
LL 50,51 LP 20,14 IP 30
-3
7
17
27
37
47
57
10
Po
rce
nta
je d
e h
um
ed
ad
Número de golpes
MUESTRA: 3
-3
7
17
27
37
47
57
10
Po
rce
nta
je d
e h
um
ed
ad
Número de golpes
MUESTRA: 4
Anexos.
71
ISPJAE LABORATORIO DE GEOTECNIA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO ,LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOS
OBRA: Suelo Formación Capdevila FECHA: 5/3/2012
MUESTRA: 5
Límite Líquido Límite Plástico
N° DE GOLPES 33 32 20 18 12
PESAFILTRO 24 50 37 23 44 45 50
MASA HÚMEDA (g) 19,99 19,77 20,47 20,36 18,81 17,15 15,65
MASA SECA (g) 18,20 17,65 18,62 18,27 17,23 16,80 15,29
TARA (g) 14,61 13,55 14,95 14,19 14,08 15,11 13,49
% HUMEDAD 49,86 51,71 50,41 51,23 50,16 20,71 20,00
RESULTADOS FINALES
LL 49,98 LP 20,36 IP 30
495051525354555657
10
Po
rce
nta
je d
e h
um
ed
ad
Número de golpes
MUESTRA: 5
Anexos.
72
ANEXO # 3 Ensayo de Peso Específico.
ISPJAE MECÁNICA DE SUELO PESO ESPECÍFICO
Obra: Tesis
Muestra: 1, 2, 3 Profesor: Pedro Morales
Fecha: 12/4/2012 Operador: Reinaldo Rey Santovenia
TEMPERATURA (°C) 27,5 28 28
FRASCO 1 4 8
(a) PESO DEL SUELO SECADO EN ESTUFA 40 g 40 g 40 g
(b) PESO DEL FRASCO LLENO DE AGUA 319,03 g 320,60 g 321,30 g
(c) = (a) + (b) 359,03 g 360,60 g 361,30 g
(d) = PESO DEL FRASCO + AGUA + SUELO 344,39 g 345,72 g 346,70 g
(e) VOLUMEN DEL AGUA DESPLAZADA (c) – (d) 14,64 ml 14,88 ml 14,60 ml
γ= (a)/(e) 2,73 g/cm³ 2,69 g/cm³ 2,74 g/cm³
PESO ESPECIFICO PROMEDIO γs 2,72 g/cm³
DESCRIPCION:
Anexos.
73
ANEXO # 4 Ensayo Próctor Modificado.
Muestra 1 (Próctor-CBR)
Paso 1 2 3 4 5 6
Peso Húmedo + Tara 10180 10725 11105 11290 11019 10890
Tara 6728 6728 6728 6728 6728 6728
Peso Húmedo 3452 3997 4377 4562 4291 4162
Densidad Húmeda 14,690 17,009 18,627 19,414 18,261 17,712
Pesa filtro 1 2 3 4 5 6 9 10 21 27 25 26
Agua 0 250 ml 500 ml 750 ml 1000 ml 1250 ml
Peso Húmedo + Tara 78,64 77,07 80,86 84,33 82,23 87,65 103,38 137,88 126,72 129,71 107,68 108,94
Peso Seco + Tara 74,96 73,63 74,63 77,81 73,69 76,21 89,51 117,91 105,28 106,67 87,85 88,80
Tara 25,51 25,42 25,81 25,41 25,46 21,56 29,77 33,08 31,32 35,95 28,68 28,83
Peso Seco 49,45 48,21 48,82 52,40 48,23 54,65 59,74 84,83 73,96 70,72 59,17 59,97
% Humedad 7,44% 7,14% 12,76% 12,44% 17,71% 20,93% 23,22% 23,54% 28,99% 32,58% 33,51% 33,58%
Densidad Seca 13,67 13,71 15,08 15,13 15,82 15,40 15,76 15,71 14,16 13,77 13,27 13,26
Promedio de humedad 7,29% 12,60% 19,32% 23,38% 30,78% 33,55%
Promedio de densidad 13,69 15,11 15,61 15,74 13,97 13,26
Muestra 2 (Próctor-CBR)
Paso 1 2 3 4 5
Peso Húmedo + Tara 10702 11095 11290 10868 10600
Tara 6728 6728 6728 6728 6728
Peso Húmedo 3974 4367 4562 4140 3872
Densidad Húmeda 16,912 18,584 19,414 17,618 16,477
Pesa filtro 1 2 3 4 5 6 9 10 21 27
Agua 250 ml 500 ml 750 ml 1000 ml 1250 ml
Peso Húmedo + Tara 75,70 78,76 74,52 75,42 74,20 72,73 86,19 116,13 108,69 116,13
Peso Seco + Tara 70,11 72,87 67,16 67,96 65,11 63,30 72,21 95,45 86,58 93,92
13
14
15
16
17
18
5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%
Muestra 1 (Proctor-CBR)
Curva de cero aire
Anexos.
74
Tara 25,50 25,42 25,80 25,43 25,47 21,55 29,78 32,28 29,04 35,95
Peso Seco 44,61 47,45 41,36 42,53 39,64 41,75 42,43 63,17 57,54 57,97
% Humedad 12,53% 12,41% 17,79% 17,54% 22,93% 22,59% 32,95% 32,74% 38,43% 38,31%
Densidad Seca 15,03 15,04 15,78 15,81 15,79 15,84 13,25 13,27 11,90 11,91
Promedio de humedad 12,47% 17,67% 22,76% 32,84% 38,37%
Promedio de densidad 15,04 15,79 15,81 13,26 11,91
Muestra 3 (Próctor-CBR)
Paso 1 2 3 4 5
Peso Húmedo + Tara 10351 10989 11290 11165 10977
Tara 6728 6728 6728 6728 6728
Peso Húmedo 3623 4261 4562 4437 4249
Densidad Húmeda 15,418 18,133 19,414 18,882 18,082
Pesa filtro 1 2 3 4 5 6 9 10 21 27
Agua 200 ml 400 ml 600 ml 800 ml 1000 ml
Peso Húmedo + Tara 78,81 78,84 82,20 79,26 76,00 76,08 91,45 125,46 110,02 119,08
Peso Seco + Tara 73,59 78,55 74,38 72,27 67,60 67,10 78,87 106,26 91,30 98,73
Tara 25,51 25,40 25,81 25,43 25,42 21,62 29,75 33,69 31,31 33,69
Peso Seco 48,08 53,15 48,57 46,84 42,18 45,48 49,12 72,57 59,99 65,04
% Humedad 10,86% 0,55% 16,10% 14,92% 19,91% 19,74% 25,61% 26,46% 31,21% 31,29%
Densidad Seca 13,91 15,33 15,62 15,78 16,19 16,21 15,03 14,93 13,78 13,77
Promedio de humedad 5,70% 15,51% 19,83% 26,03% 31,25%
Promedio de densidad 14,62 15,70 16,20 14,98 13,78
11
12
13
14
15
16
17
18
19
10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%
Anexos.
75
13
14
15
16
17
18
19
20
5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%
Anexos.
76
ANEXO # 5 Ensayo CBR sin estabilizar.
DATOS DE COMPACTACIÓN (SOBRECARGA): 5,8 (kg)
ENSAYO MOLDE TARA DEL
MOLDE
P. NUM. INICIAL +
TARA
P. NUM. INICIAL f d
1 40 6772 10725 3953 18,022 15,177
2 41 6810 10765 3955 18,031 15,176
3 60 6980 10943 3963 18,068 15,209
DATOS DE HINCHAMIENTO
DEFORMACIÓN POR CIENTO
ENSAYO No. 1 2 3 1 2 3
1er DÍA 0,71 0,69 0,65 20,40% 20,78% 20,00%
2do DÍA 0,86 0,78 0,76 24,71% 23,49% 23,38%
3er DÍA 0,92 0,89 0,87 26,44% 26,81% 26,77%
4to DÍA 0,99 0,96 0,97 28,45% 28,92% 29,85%
K constante del anillo = 1.03 kg / división TABLA DE PENETRACIÓN
TIEMPO PENETRACIÓN ENSAYO 1 ENSAYO 2 ENSAYO 3
Min PULG. mm. LECT. KG. CBR LECT. KG. CBR LECT. KG. CBR
1 0,02 0,67 2 4 2 4 1 2
2 0,05 1,27 3,5 7 4 8 2 4
3 0,1 2,54 12 24 1,7647 13 26 1,9118 11 22 1,6176
4 0,15 3,81 14,5 29 16 32 13 26
6 0,2 5,08 16 32 1,5686 18 36 1,7647 15,5 31 1,5196
8 0,3 7,62 25 50 27 54 23 46
10 0,4 10,16 30 60 33 66 31 62
TABLA DE LOS RESULTADOS
ENSAYO Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Promedio
% CBR 1,765 1,912 1,618 1,765
PESO UNITARIO 15,18 15,18 15,21 15,19
% COMPACTACIÓN 96,00% 95,99% 96,20% 96,06%
Anexos.
77
Gráfica de hinchamiento.
Gráfica de penetración contra fuerza.
Suelo estabilizado con ROCAMIX.
DATOS DE COMPACTACIÓN (SOBRECARGA): 5700 (kg)
ENSAYO MOLDE TARA DEL
MOLDE
P. NUM. INICIAL +
TARA
P. NUM. INICIAL f d
1 18 6888 10825 3937 18,186 15,447
2 25 6905 10840 3935 18,177 15,476
3 57 6890 10815 3925 18,131 15,480
0
0,5
1
1,5
2
0 1 2 3 4
Hin
ch
am
ien
to
Días en inmersión
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
0
10
20
30
40
50
60
70
0 2 4 6 8 10 12
Fu
erz
a
Penetración
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Anexos.
78
DATOS DE HINCHAMIENTO
DEFORMACIÓN POR CIENTO
ENSAYO No. 1 2 3 1 2 3
1er DÍA 0,65 0,71 0,68 20,38% 20,88% 21,73%
2do DÍA 0,77 0,83 0,74 24,14% 24,41% 23,64%
3er DÍA 0,84 0,91 0,81 26,33% 26,76% 25,88%
4to DÍA 0,93 0,95 0,9 29,15% 27,94% 28,75%
K constante del anillo = 2 TABLA DE PENETRACIÓN
TIEMPO PENETRACIÓN ENSAYO 1 ENSAYO 2 ENSAYO 3
Min PULG. mm. LECT. KG. CBR LECT. KG. CBR LECT. KG. CBR
1 0,02 0,67 56 112 60 120 64 128
2 0,05 1,27 94 188 105 210 99 198
3 0,1 2,54 144 288 21,1765 146 292 21,4706 143 286 21,0294
4 0,15 3,81 155 310 154 308 154 308
6 0,2 5,08 161 322 15,7843 160 320 15,6863 163 326 15,9804
8 0,3 7,62 179 358 175,5 351 177 354
10 0,4 10,16 190 380 188 376 188 376
TABLA DE LOS RESULTADOS
ENSAYO 1 2 3 Promedio
% CBR 21,176 21,471 21,029 21,225
PESO UNITARIO 15,447 15,476 15,480 15,468
% COMPACTACIÓN 97,71% 97,89% 97,91% 97,84%
Gráfico de hinchamiento.
0
0,5
1
1,5
2
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Hin
ch
am
ien
to
Días en inmersión
1
2
3
Anexos.
79
Gráfico de penetración contra fuerza.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 2 4 6 8 10 12
Fu
erz
a
Penetración
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Anexos.
80
ANEXO # 6 Ensayo de Absorción Capilar.
Sin estabilizar.
ABSORCIÓN CAPILAR
PERÍODO DE DÍAS PESO INICIAL(g) 1 HORA 2 HORAS 3 HORAS 24 HORAS
7 DÍAS 181,64 FALLÓ FALLÓ FALLÓ FALLÓ
14 DÍAS 194,73 FALLÓ FALLÓ FALLÓ FALLÓ
21 DÍAS 192,69 FALLÓ FALLÓ FALLÓ FALLÓ
Tabla resumen de la absorción capilar sin aditivo para los diferentes días.
Suelo estabilizado para los primeros 7 días.
Hora Muestra No 1
Peso Porcentaje
Inicial 191,16 0,00%
1 hora 194,31 1,65%
2 hora 195,85 2,45%
3 hora 196,7 2,90%
24 hora 205,57 7,54%
Suelo estabilizado para los 14 días.
Hora Muestra No 1
Peso Porcentaje
Inicial 191,92 0,00%
1 hora 200 4,21%
2 hora 203,16 5,86%
3 hora 204,85 6,74%
24 hora 209,73 9,28%
Suelo estabilizado para los 21 días.
Hora Muestra No 1
Peso Porcentaje
Inicial 195,23 0,00%
1 hora 199,89 2,39%
2 hora 202 3,47%
3 hora 203,25 4,11%
24 hora 209,87 7,50%
Anexos.
81
ANEXO # 7 Ensayo de Compresión Axial.
7 días natural
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4
Lectura No Deformación Lectura Carga Lectura Carga
Lectura Carga Lectura Carga
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0,2 0,5 0,9435 1 1,887 0,5 0,9435 0,5 0,9435
2 0,4 1,5 2,8305 1,5 2,8305 1,5 2,8305 1 1,887
3 0,6 2,5 4,7175 2,5 4,7175 2 3,774 2,5 4,7175
4 0,8 3,5 6,6045 3 5,661 3 5,661 3,5 6,6045
5 1,2 5 9,435 6 11,322 5 9,435 5,5 10,3785
6 1,6 5,5 10,3785 7 13,209 6,5 12,2655 7 13,209
7 2 6 11,322 7 13,209 6,5 12,2655 7,5 14,1525
8 2,4 6 11,322 7 13,209 6,5 12,2655 7,5 14,1525
14 días natural
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4
Lectura No Deformación Lectura Carga Lectura Carga
Lectura Carga Lectura Carga
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0,2 0,5 0,9435 1 1,887 0,5 0,9435 0,5 0,9435
2 0,4 1,5 2,8305 1,5 2,8305 1,5 2,8305 1,5 2,8305
3 0,6 2,5 4,7175 2,5 4,7175 2,5 4,7175 2 3,774
4 0,8 3,5 6,6045 3,5 6,6045 4,5 8,4915 2,5 4,7175
5 1,2 4,5 8,4915 5,5 10,3785 5,5 10,3785 4 7,548
6 1,6 5,5 10,3785 6,5 12,2655 7 13,209 5,5 10,3785
7 2 5,5 10,3785 6,5 12,2655 7 13,209 7 13,209
8 2,4 5,5 10,3785 6,5 12,2655 7 13,209 8,5 16,0395
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Car
ga
Deformación
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Anexos.
82
21 días natural
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4
Lectura No Deformación Lectura Carga Lectura Carga
Lectura Carga Lectura Carga
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0,2 0,5 0,9435 0,5 0,9435 0,5 0,9435 1 1,887
2 0,4 1,5 2,8305 1,5 2,8305 2 3,774 1,5 2,8305
3 0,6 2 3,774 2,5 4,7175 3 5,661 2,5 4,7175
4 0,8 3,5 6,6045 3,5 6,6045 4 7,548 5 9,435
5 1,2 6 11,322 5 9,435 6 11,322 5,5 10,3785
6 1,6 7,5 14,1525 6,5 12,2655 7 13,209 6 11,322
7 2 8 15,096 7 13,209 7,5 14,1525 6,5 12,2655
8 2,4 8 15,096 7 13,209 7,5 14,1525 6,5 12,2655
Compresión Axial Estabilizado.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Car
ga
Deformación
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Car
ga
Deformación
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Anexos.
83
7 días (Estabilizado)
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4
Lectura No Deformación Lectura Carga Lectura Carga
Lectura Carga Lectura Carga
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0,2 1,5 2,8305 1 1,887 1 1,887 1 1,887
2 0,4 3,5 6,6045 2 3,774 2,5 4,7175 2,5 4,7175
3 0,6 6,5 12,2655 3 5,661 5 9,435 6 11,322
4 0,8 8 15,096 5 9,435 7 13,209 10 18,87
5 1,2 9,5 17,9265 8,5 16,0395 9 16,983 11 20,757
6 1,6 10 18,87 9,5 17,9265 10 18,87 12 22,644
7 2 11 20,757 10 18,87 10,5 19,8135 12,5 23,5875
8 2,4 12 22,644 10,5 19,8135 11 20,757 12,5 23,5875
14 días(Estabilizado)
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4
Lectura No Deformación Lectura Carga Lectura Carga
Lectura Carga Lectura Carga
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0,2 1,5 2,8305 1 1,887 1 1,887 1 1,887
2 0,4 2,5 4,7175 3 5,661 2 3,774 1,5 2,8305
3 0,6 6 11,322 4 7,548 3,5 6,6045 2,5 4,7175
4 0,8 7,5 14,1525 8 15,096 5,5 10,3785 5 9,435
5 1,2 8 15,096 9,5 17,9265 7,5 14,1525 7,5 14,1525
6 1,6 8,5 16,0395 10 18,87 9,5 17,9265 8 15,096
7 2 9 16,983 10,5 19,8135 10,5 19,8135 9,5 17,9265
8 2,4 12 22,644 11,5 21,7005 12,5 23,5875 12 22,644
0
5
10
15
20
25
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Car
ga
Deformación
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Anexos.
84
21 días (Estabilizado)
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4
Lectura No Deformación Lectura Carga Lectura Carga
Lectura Carga Lectura Carga
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0,2 1,5 2,8305 1 1,887 1 1,887 0,5 0,9435
2 0,4 2,5 4,7175 1,5 2,8305 4 7,548 1 1,887
3 0,6 4 7,548 3,5 6,6045 5,5 10,3785 2,5 4,7175
4 0,8 5,5 10,3785 6 11,322 7 13,209 5 9,435
5 1,2 6 11,322 8 15,096 9,5 17,9265 7,5 14,1525
6 1,6 8,5 16,0395 10,5 19,8135 11 20,757 9 16,983
7 2 10,5 19,8135 11 20,757 12 22,644 11 20,757
8 2,4 11,5 21,7005 13 24,531 12,5 23,5875 12 22,644
0
5
10
15
20
25
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Car
ga
Deformación
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Anexos.
85
0
5
10
15
20
25
30
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Car
ga
Deformación
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Anexos.
86
ANEXO # 8 Ensayo de Próctor Estándar.
Muestra 1 (Próctor Estándar)
Paso 1 2 3 4 5 6 7
Peso Húmedo + Tara 6800 6930 7020 7196 7266 7262 7145
Tara 5300 5300 5300 5300 5300 5300 5300
Peso Húmedo 1500 1630 1720 1896 1966 1962 1845
Densidad Húmeda 14,086 15,307 16,152 17,805 18,462 18,424 17,326
Pesa filtro 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 27 26
Agua 120 ml 240 ml 360 ml 480 ml 600 ml 720 ml 840 ml
Peso Húmedo + Tara 65,86 72,42 74,43 75,09 74,33 76,03 107,46 115,42 99,98 65,94 100,27 100,90 112,65 87,88
Peso Seco + Tara 62,17 68,06 68,38 68,99 66,87 68,33 92,96 99,90 85,37 56,60 83,24 84,38 91,98 72,85
Tara 25,50 25,42 25,82 25,42 25,46 25,64 31,96 33,39 31,31 21,54 30,42 33,76 36,02 32,20
Peso Seco 36,67 42,64 42,56 43,57 41,41 42,69 61,00 66,51 54,06 35,06 52,82 50,62 55,96 40,65
% Humedad 10,06% 10,23% 14,22% 14,00% 18,01% 18,04% 23,77% 23,33% 27,03% 26,64% 32,24% 32,64% 36,94% 36,97%
Densidad Seca 12,80 12,78 13,40 13,43 13,69 13,68 14,39 14,44 14,53 14,58 13,93 13,89 12,65 12,65
Promedio de humedad 10,14% 14,11% 18,03% 23,55% 26,83% 32,44% 36,96%
Promedio de densidad 12,79 13,41 13,68 14,41 14,56 13,91 12,65
Anexos.
87
12
13
14
15
16
17
10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%
Anexos.
88
Muestra 2 (Próctor Estándar)
Paso 1 2 3 4 5 6 7
Peso Húmedo + Tara 6730 6840 6913 7050 7134 7110 7025
Tara 5185 5185 5185 5185 5185 5185 5185
Peso Húmedo 1545 1655 1728 1865 1949 1925 1840
Densidad Húmeda 14,508 15,541 16,227 17,513 18,302 18,077 17,279
Pesafiltro 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 26 27
Agua 120 ml 240 ml 360 ml 480 ml 600 ml 720 ml 840 ml
Peso Húmedo + Tara 72,12 69,00 71,72 71,52 70,71 72,77 101,74 112,43 98,93 65,08 101,94 103,93 92,12 107,93
Peso Seco + Tara 66,81 64,50 67,21 64,51 63,54 65,21 88,24 97,16 84,07 55,66 84,11 86,63 75,48 87,91
Tara 25,50 25,42 25,43 25,82 25,47 25,64 31,97 33,40 31,30 21,55 30,43 33,76 32,20 36,02
Peso Seco 41,31 39,08 41,78 38,69 38,07 39,57 56,27 63,76 52,77 34,11 53,68 52,87 43,28 51,89
% Humedad 12,85% 11,51% 10,79% 18,12% 18,83% 19,11% 23,99% 23,95% 28,16% 27,62% 33,22% 32,72% 38,45% 38,58%
Densidad Seca 12,86 13,01 14,03 13,16 13,66 13,62 14,12 14,13 14,28 14,34 13,57 13,62 12,48 12,47
Promedio de humedad 12,18% 14,46% 18,97% 23,97% 27,89% 32,97% 38,51%
Promedio de densidad 12,93 13,59 13,64 14,13 14,31 13,59 12,47
Anexos.
89
12
13
14
15
16
17
10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%