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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE PAVIMENTOS EN CARRETERAS

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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE PAVIMENTOS EN CARRETERAS 3.8. PROCTOR MODIFICADO (ASTM D-1557, MTC E 115) ....................... 28 3.8.1. EQUIPOS ...................................................................................... 29 3.8.2. PROCEDIMIENTO. ....................................................................... 30 3.8.3. CÁLCULOS ................................................................................... 31 3.9. CUANDO USAR EL ENSAYO PROCTOR STANDAD O PROCTOR MODIFICADO ............................................................................................... 32 3.10. ENSAYO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD Y PESO UNITARIO DEL SUELO INSITU MEDIANTE EL METODO DEL CONO DE ARENA (MTC E 117) 33 3.10.1. EQUIPOS ................................................................................... 33 3.10.2. PROCEDIMIENTO. ....................................................................... 35 3.10.3. CALCULOS ............................................................................... 36 3.11. MÉTODOS EMPLEADOS PARA COMPACTAR EL SUELO EN CAMPO 37 3.11.1. COMPACTADOR DE RODILLOS DE RUEDA LISA ................... 38 3.11.2. COMPACTADOR DE NEUMATICOS DE HULE ......................... 39 3.11.3. COMPACTADOR CON RODILLOS DE PATA DE CABRA ......... 39 3.11.4. COMPACTADOR DE RODILLO VIBRATORIOS ........................ 40 3.11.5. COMPACTACION POR IMPACTO ............................................. 41 3.12. ELECCIONES DEL MÉTODO DE COMPACTACIÓN .......................... 41 3.13. SELECCIÓN DEL TIPO DE MÁQUINA ............................................... 42 3.13.1. VELOCIDAD DE COMPACTACIÓN .......................................... 42 3.14. BENEFICIOS DE LA COMPACTACIÓN.............................................. 42 CAPÍTULO 4: ESTABILIZACIÓN DE SUELOS POR MEDIOS QUÍMICOS ........ 44 4.1. ENSAYO A MUESTRAS ESTABILIZADOS ........................................ 45 4.2. ESTABILIZACIÓN CON CAL ............................................................. 46 4.2.1. REQUISITOS DE LA CAL ............................................................. 46 4.2.2. MATERIALES ............................................................................... 47

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE PAVIMENTOS EN CARRETERAS 4.8. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON SILICATO DE SODIO (Na2SiO3)

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE PAVIMENTOS EN CARRETERAS INTRODUCCIÓN En el campo labora no siempre nos encontramos un suelo que cumpla todas las especificaciones para ser bueno, sino que debemos eliminar material o sino alterar algunas veces sus propiedades para proseguir con la construcción de las obras. Si es el segundo caso, a lo largo de la historia se ha implementado una serie de materiales adicionados para mejorar el suelo, modificándolo para utilizarlo. A su vez se hicieron estudios para analizar cuál es la adición optima de cada material para logar que el suelo actué de manera correcta. En el presente trabajo trataremos sobre la estabilización de suelos, el concepto teórico, tipos de estabilización, describir cada tipo, la compactación como estabilización, tipo de estabilizador según tipo de suelo, combinación de suelos, ejercicios y aplicaciones en campo.

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE PAVIMENTOS EN CARRETERAS OBJETIVOS OBJETIVO PRINCIPAL Conocer las diferentes metodologías de estabilización de suelos para la construcción de pavimentos. OBJETIVOS SECUNDARIOS

• Conocer las diferentes metodologías de estabilización mecánica de suelos.
• Conocer las diferentes metodologías de estabilización química de suelos.
• Determinar la dosificación, especificaciones, diseño, procedimiento y resultados para cada tipo de estabilizador.
• Establecer el método de selección de estabilizador para suelos.
• Explicar algunos ejercicios aplicativos.

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE PAVIMENTOS EN CARRETERAS Como una consecuencia del auge en la construcción de obras de tierra, en la tercera década de este siglo se iniciaron los primeros esfuerzos por racionalizar la compactación en diversas partes del mundo, principalmente en los Estados Unidos. En 1928 y 1929, O. J. Porter desarrolló en la División de Carreteras de California las investigaciones básicas de laboratorio que permitieron el inicio de la aplicación racional de las técnicas de compactación a la construcción de carreteras. En 1933, Proctor comenzó a producir resultados de importantes investigadores que hicieron posibles muchas de las técnicas de uso actual. Tales investigaciones condujeron al establecimiento de métodos para la especificación y verificación de los trabajos de campo en el laboratorio. Estos patrones se fijaron, obviamente, atendiendo a las necesidades específicas y a los procedimientos de construcción de la época. A partir de este momento se observa la tendencia a referir todo trabajo de compactación a aquellos patrones, independientemente de los requerimientos particulares de la obra. Ello ha implicado proceder como si la compactación fuese un fin en sí misma, independiente de las características de la estructura por construir, y no solo un medio para lograr las propiedades mecánicas adecuadas, como la sabían ya los primeros constructores de presas. En la actualidad aún persiste en nuestro medio la idea de que la compactación consiste en: “incrementar el peso volumétrico seco (o densidad seca) del material por medios mecánicos y que a mayor peso volumétrico mejor obra se está ejecutando”. Esto desde luego en términos generales no es cierto ya que dentro del comportamiento mecánico de los suelos interviene otras variables. Los proyectos típicos que se han beneficiado de la estabilización incluyen:

• Autopistas, carreteras principales y secundarias.
• Pistas de aterrizaje y de servicio en aeropuertos.
• Estabilización de laderas.
• Caminos vecinales, pistas forestales y caminos rurales.
• Vías férreas.
• Recuperación de muelles en desuso.
• Recuperación de terrenos contaminados.
• Rellenos estructurales.

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE PAVIMENTOS EN CARRETERAS En nuestro país, existen diversos proyectos de carreteras en los cuales se ha implementado la estabilización de los suelos con diferentes tipos de materiales, entre las más destacadas tenemos a la Cal por lo cual mostraremos proyectos donde se han empleado esta alternativa son los siguientes:

• Proyecto denominado “MEJORAMIENTO VIAL DE LA CARRETERA HUÁNUCO
  • TINGO MARÍA – PUCALLPA SECTOR: AGUAYTÍA – PUCALLPA” el mismo se ejecutó en el año 2001, ubicada en los departamentos de Huánuco y Ucayali, teniendo esta como principal fin la conectividad entre los departamentos Huánuco y Ucayali. Los porcentajes de cal utilizados en la estabilización del suelo que compone la subrasante de la carretera, estuvieron dentro del rango 3.5% a 6%, esto debido a la variación de plasticidad que presentaba el suelo del lugar. Fuente: Extraído del proyecto
• Proyecto denominado REHABILITACIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA CHONGOYAPE COCHABAMBA – CAJAMARCA TRAMO LLAMA – COCHABAMBA ejecutado en el año 2011 ubicada en el departamento de Cajamarca, en este proyecto se ha hecho el uso de la estabilización suelo-cal, por motivos que se ha verificado un pronto agotamiento de suelo aluvial que viene siendo utilizado en capa de subrasante para corregir la plasticidad de materiales excedentes de corte. empleo de la tecnología suelo-cal, con la finalidad de mejorar la plasticidad de los materiales que conforman la subrasante. El porcentaje de cal utilizado estuvieron dentro del rango de 4% a 5%. GRÁFICO 1. Estabilización con cal utilizada en un proyecto

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2. Capítulo 2 CAPÍTULO 2: DESCRIPCIÓN 2.1. EL SUELO Desde el punto de vista de la ingeniería, suelo es el estrato físico sobre el que se apoyaran todas las obras de ingeniería también conocida como el terreno de fundación el cual está conformado por diferentes tipos de estratigrafía. Los suelos cumplen un rol esencial como base de cualquier infraestructura, es por ello que se requiere realizar una evaluación detallada de estos mismos para determinar las condiciones de la zona los suelos arenosos o limosos, son aquellos tipos de suelos que no presentan las propiedades deseadas para ser base o sub- base de pavimentos, para ello, se requiere realizar mejoramientos o estabilizaciones de este tipo de suelos para proporcionar mejores condiciones y así sea un suelo apto para la construcción. También se puede decir que el suelo es un conjunto de partículas minerales o de materia orgánica en forma de depósito, generalmente minerales, pero a veces de origen orgánico, que pueden separarse por medio de una acción mecánica sencilla y que incluyen cantidades variables de agua y aire. Fuente: Extraído del proyecto 2.1.1. CLASIFICACIÓN DE SUELOS En la ingeniería hay dos sistemas de clasificación de suelos GRÁFICO 3. Estratigrafía

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• SUCS, usado en ingeniería geotécnica.
• AASHTO, usado en construcción de carreteras. El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (Unified Soil Classification System (USCS), fue presentado por Arthur Casagrande, usado para describir la textura y el tamaño de las partículas de un suelo. Los suelos de granos grueso y fino se distinguen mediante el tamizado del material por el tamiz N°. 200. Los suelos gruesos corresponden a los retenidos en dicho tamiz y los finos a los que lo pasan, de esta forma se considera que un suelo es grueso si más del 50% de las partículas del mismo son retenidas en el tamiz N°. 200 y fino si más del 50% de sus partículas son menores que dicho tamiz. Esta clasificación divide los suelos en: Suelos gruesos. Se dividen en gravas y arena, y se separan con el tamiz N° 4, de manera que un suelo pertenece al grupo de grava si más del 50% retiene el tamiz No 4 y pertenecerá al grupo arena en caso contrario. Suelos finos. El sistema unificado considera los suelos finos divididos entre grupos: limos inorgánicos (M), arcillas inorgánicas (C) y limos y arcillas orgánicas (0). Cada uno de estos suelos se subdivide a su vez según su límite líquido, en dos grupos cuya frontera es Ll = 50%. Si el límite líquido del suelo es menor de 50 se añade al símbolo general la letra L (low compresibility). Si es mayor de 50 se añade la letra H (hight compresibility). Obteniéndose de este modo los siguientes tipos de suelos: Fuente: Extraído del Google GRÁFICO 4. Sistema SUCS

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE PAVIMENTOS EN CARRETERAS 2.2. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS La estabilización de suelos se define como el mejoramiento de las propiedades físicas de un suelo a través de procedimientos mecánicos e incorporación de productos químicos naturales o sintéticos. La estabilización de un suelo mejora o controla su estabilidad volumétrica, aumenta su resistencia y el módulo esfuerzo-deformación, mejora su permeabilidad y durabilidad y reduce su susceptibilidad al agua. Se requieren ensayos de laboratorio y pruebas de campo para evaluar el rendimiento de la técnica. Se aprovechan los suelos de baja calidad, evitando su extracción y transporte a vertedero, aumenta su resistencia a la erosión, a la helada y otros agentes climáticos, permite la circulación por terrenos impracticables y obtiene una plataforma estable de apoyo del firme de infraestructuras lineales que colabore estructuralmente con el mismo. La estabilización de suelos consiste en dotar a los mismos, de resistencia mecánica y permanencia de tales propiedades en el tiempo. Las técnicas son variadas y van desde la adición de otro suelo, a la incorporación de uno o más agentes estabilizantes. Cualquiera sea el mecanismo de estabilización, es seguido de un proceso de compactación. 2.3. CONOCE LA TECNOLOGÍA DE ESTABILIZACIÓN DE SUELOS 2.3.1. CLASES DE ESTABILIZACIÓN DE SUELOS SEGÚN NORMA Según la norma CE.020 ESTABILIZACION DE SUELOS Y TALUDES: Nos indica que un suelo debe estabilizarse si este pierde su capacidad de carga, o el tener deformación excesiva ponga en riesgo la vida humana, viene materiales y el ambiente, de acuerdo al análisis realizado por el profesional responsable: Dentro de los tipos de estabilización por norma tenemos los siguientes: Estabilización de suelos mediante métodos químicos:

• Aditivo estabilizado
• Estabilización con cal
• Estabilización con cemento
• Estabilización con asfalto

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• Etc Estabilización de suelos mediante métodos físicos:
• Estabilización por compactación
• Combinación de suelos 2.4. VENTAJAS DE LA ESTABILIZACIÓN Las ventajas que obtenemos de la estabilización de suelos son, las siguientes:
• Aprovechar suelos de baja calidad, evitando su extracción y transporte a vertedero
• Reducir la sensibilidad al agua del suelo aumentando su resistencia a la erosión, a la helada y otros agentes climáticos.
• Permitir la circulación por terrenos impracticables.
• Obtener una plataforma estable de apoyo firme de infraestructuras lineales que colabore estructuralmente con el mismo

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE PAVIMENTOS EN CARRETERAS dependencia es como la mostrada en la figura que se relaciona con peso volumétrico seco (o densidad seca) y la humedad agregada al suelo en el proceso de compactación. En esta figura se puede ver que l peso volumétrico seco resultante de la compactación es tanto mayor cuanto menor es la diferencia entre el contenido de agua de compactación y el contenido de agua optimo, y alcanza un máximo para dicho óptimo. b) El grado de saturación En la figura se presenta una curva típica de compactación con diferentes grados de saturación. De ella se puede observar que el grado de saturación disminuye rápidamente al disminuir el contenido de agua por debajo del óptimo, y el grado de saturación de muestras compactadas con el contenido de agua superior al optimo es casi constante y relativamente alto. GRÁFICO 6. Curva típica de compactación de suelos Fuente: Libro del ingeniero Alfonso Montejo Fonseca

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE PAVIMENTOS EN CARRETERAS Fuente: Libro del ingeniero Alfonso Montejo Fonseca 3.3.2. Efectos de la energía de compactación a) En el peso volumétrico seco En la figura muestra un conjunto de curvas de compactación de un mismo suelo con el mismo procedimiento, pero diferentes energías de compactación. Se observa al aumentar la energía de compactación que las curvas se desplazan hacia arriba y hacia la izquierda, es decir, aumenta el peso volumétrico, máximo y disminuye el contenido de agua óptimo. Puede observarse también que el incremento de peso volumétrico seco que se logra con un cierto aumento en la energía de compactación, es tanto mayor cuanto menor sea el contenido de agua del suelo, de modo que cualquier incremento de energía aplicado a un suelo con contenido de agua superior al optimo se “gasta” en deformarlo angularmente, pero no en reducir el volumen del suelo. Esto se debe a que un suelo con contenido de agua superior al optimo es más deformable y su base fluida menos compresible debido a su bajo contenido de aire. b) En el grado de saturación GRÁFICO 7. Curva yd vs W con curvas Gw= 100%, 90%, 80% 70%