TESIS QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO CIVIL

      “Estabilización de un suelo arcilloso con cal hidratada, para ser utilizada como capa subrasante de pavimentos  en  la colonia San Juan Capistr

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“Estabilización de un suelo arcilloso con cal hidratada, para ser utilizada como capa subrasante de pavimentos  en  la colonia San Juan Capistrano  de  Ciudad Obregón, Son.”

TESIS QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO CIVIL Presenta

MARIO ALBERTO BELTRÁN PARRA JOSE ALOIX COPADO BELTRÁN

Ciudad Obregón, Sonora;

Diciembre de 2011

INDICE GENERAL.   I.- INTRODUCCIÓN.  ...........................................................................................................  1   1.1 ANTECEDENTES.  .............................................................................................................  1   1.5 DELIMITACIONES.  ............................................................................................................  4   II.-MARCO TEORICO  .........................................................................................................  6   2.1 SUELO ARCILLOSO.  .........................................................................................................  7   2.2 SUB-RASANTE.  ................................................................................................................  8   2.2.1 CARACTERÍSTICAS DE LA CAPA SUB-RASANTE.  ...........................................................  8   2.2.2 FUNCIONES DE LA CAPA SUB-RASANTE.  ......................................................................  8   2.4.6 CRIBADO.  ...................................................................................................................  10   2.4.7 TRITURACIÓN Y PULVERIZACIÓN.  ...............................................................................  11   2.4.8 HIDRATACIÓN.  ............................................................................................................  11   2.4.9 ENVASE Y EMBARQUE.  ...............................................................................................  11   2.5 VALOR SOPORTE DE CALIFORNIA (CBR).  .....................................................................  11   2.6 ESTABILIZACIÓN DEL SUELO.  ........................................................................................  12   2.7 ESTABILIZACIÓN IN SITU.  ...............................................................................................  12   2.8.2 RESISTENCIA.  ............................................................................................................  13   2.8.3 PERMEABILIDAD.  ........................................................................................................  13   2.8.4 COMPRESIBILIDAD.  ....................................................................................................  14   2.8.5 DURABILIDAD.  ............................................................................................................  14   2.9 ESTABILIZACIÓN FÍSICA.  ................................................................................................  14   2.10 ESTABILIZACIÓN MECÁNICA.  .......................................................................................  15   2.10.1 COMPACTACIÓN.  ......................................................................................................  15   2.11 OTROS AGENTES ESTABILIZADORES.  ..........................................................................  15   2.11.1CEMENTO PORTLAND.  ..............................................................................................  15   2.11.2 PRODUCTOS ASFALTICOS.  .......................................................................................  16   2.11.5 POLÍMEROS.  .............................................................................................................  18   III.-METODOLOGÍA  ..........................................................................................................  23   3.2 LOCALIZACIÓN DEL LUGAR DE ESTUDIO.  .......................................................................  24   3.3 PROCEDIMIENTO DE MUESTREO.  ...................................................................................  25   3.4 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE ÓPTIMO DE CAL DE LA CAPA SUBRASANTE.  ...........  25   3.4.1 PREPARACIÓN DEL SUELO-CAL  ........................................................................................  26   3.4.3 PROCEDIMIENTO DE EADES & GRIM. (ASTM D-6276)  ...................................................  28   3.4.4 VALOR SOPORTE DE CALIFORNIA (M-MMP-1-11)  .......................................................  29   3.5 DESCRIPCIÓN DE PRUEBAS DE LABORATORIO.  .............................................................  30   3.5.1 PESO VOLUMÉTRICO SUELTO DEL MATERIAL. (M-MMP-1-03)  .......................................  30   3.5.2 DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD (M-MMP-1-04)  ..................................  30   3.5.3 PORCENTAJE QUE PASA MALLA NO. 200 POR LAVADO (ASTM D421)  ..........................  31  

3.5.4 DENSIDAD DE SÓLIDOS (M-MMP-1-05)  ..........................................................................  32   3.5.6 PRUEBA PROCTOR ESTÁNDAR (M-MMP-1-09)  ..............................................................  36   3.5.7 VALOR SOPORTE CALIFORNIA (M-MMP-1-11)  ...............................................................  37   IV.- RESULTADOS  ...........................................................................................................  39   4.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS.  ..........................................................................................  39   4.2.1 PESO VOLUMÉTRICO SUELTO.  ..........................................................................................  39   4.2.2 CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL.  ...............................................................................  39   4.2.3 PORCENTAJE QUE PASA LA MALLA 200.  .........................................................................  40   4.2.5 LIMITES DE ATTERBERG.  ..................................................................................................  40   4.2.6 PRUEBA PROCTOR ESTÁNDAR.  .......................................................................................  41   4.3 DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO ÓPTIMO DE CAL MEDIANTE EL PROCEDIMIENTO DE EADES & GRIM.  ..........................................................................................................................  41   EL OBJETIVO DE ESTA PRUEBA ES DETERMINAR EL PORCENTAJE ÓPTIMO DE CAL PARA ESTABILIZAR SUS PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS. SE REALIZARON VARIAS MUESTRAS QUE VARIARON DEL 0% AL 8%, OBTENIENDO UN PORCENTAJE ÓPTIMO DEL 6% DE CAL EN PESO, LOS RESULTADOS SE MUESTRAN EN LA TABLA 4.2 Y EN LA FIGURA 4.1.  .....................  41   4.4 VALOR SOPORTE DE CALIFORNIA (CBR)  ...........................................................................  42   4.5 PROPIEDADES PLÁSTICAS DEL SUELO ESTABILIZADO.  .................................................  45   V.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES  ............................................................  46   5.1 CONCLUSIÓN  .................................................................................................................  46   5.2 RECOMENDACIONES  .....................................................................................................  47  

BIBLIOGRAFIA  

49  

ANEXOS  

51  

APENDICE A  

56  

APENDICE B  

59  

APENDICE C  

62  

APENDICE D  

64  

APENDICE E  

67  

APENDICE F  

70  

LISTA DE TABLAS. 3.1 Requisitos de calidad de materiales para capa subrasante.  ...........................  24   3.2 Símbolos de identificación del método SUCS.   ..................................................  25   3.3 tabla de cantidad mínima a ensayar según tamaños de partículas.  ..........  31   3.4 Tabla de numeración y abertura de tamices.  .....................................................  32   3.5 Relación Tiempo-Penetración  ...................................................................................  38   4.1 resultados de los límites de consistencia del suelo en estado natural.  ...................  40   4.2 Resultados del método Eades & Grim.  ......................................................................  41   4.3 Resultados de las 6 muestras del valor soporte de California.  ................................  43   4.4. Resultados de los límites de consistencia.  ..............................................................  45  

LISTA DE FIGURAS. 2.1 suelo agrícola compuesto en su mayoría por arcilla expansiva.  ................................  7   2.2 Trituración y Pulverización de cal viva.(Grupo Calidra)  .............................................  9  

2.3 Ensayo CBR in situ (ELE Internacional Ltda., 1993).  ......................................  11   2.4 Rodillo pata de cabra en obra.  .............................................................................  15   3.1 localización de los muestreos sobre el terreno natural.  ...........................................  24  

3.2 excavación en el lugar donde se realizó el muestreo.  ......................................  25   3.3 preparación de suelo-cal para las muestras CBR.  ....................................................  27   3.4 material combinado con cal después del proceso de secado.  .................................  27   3.5 preparación de las 9 muestras de suelo-cal para determinar el PH del mismo.  .....  28   3.6 potenciómetro utilizado para la medición del PH de la arcilla con 3 % de cal.   .....  29   3.7 Suelo-cal sometido a la prueba valor soporte de california.  .....................................  29  

3.8 Cuarteo del material y determinación de su peso volumétrico.  ......................  30   3.9 Proceso de lavado del material para determinar su clasificación.  ..........................  31   3.10 Elaboración y proceso de la prueba de la densidad de sólidos.  ............................  33  

3.11 copa Casagrande y penetrometro de cono.  ............................................................  34   3.12 amasado y rodamiento del material para efectuar el límite plástico.  ...................  34   3.13 acomodo y enrasado del material sobre el Petri.  ...................................................  35   3.14 muestra para determinar la contracción lineal del suelo.  ......................................  35   3.15 homogenización, compactación, extracción y pesado del material.  ......................  36   3.16 Saturación y aplicación de carga a las muestras para determinar su valor CBR.   37   4.1 % de cal vs PH para la obtención del % de cal ideal.  ..............................................  42   4.2 Relación de los resultados del CBR para penetraciones de 2.54 y 5.08 mm respecto al porcentaje de cal.  ...........................................................................................  44  

Dedicatorias            

A  mis  padres,  Alberto  Beltrán  Lizárraga  y  María   Santos   Parra   Campos,   por   apoyarme   cuando   lo   he   necesitado   a   lo   largo   de   mi   vida,   darme   la   oportunidad  de  estudiar    y  por  la  confianza  que   siempre  han  depositado  en  mí.         A   Rocío   Elena,   por   los   buenos   momentos   que   hemos   compartido   a   lo   largo   de   tres   años,   los   mejores  que  he  vivido.  Contigo  aprendí.                       Mario  Alberto  Beltrán  Parra  

Agradecimientos Mi  agradecimiento  al  profesor  Luis  Gerardo  Herrera,  asesor  de  esta  investigación,  por   darme   la   oportunidad   de   seleccionar   este   tema   que   particularmente   es   de   mi   total   agrado,   y   también,   por   la   amabilidad   que   siempre   mostró   en   las   horas   de   asesorías,   que  fueron  personalmente  de  gran  provecho  y  parte  fundamental  de  la  realización  de   este  proyecto.  Disculpe  por  todas  las  molestias  que  le  pude  haber  ocasionado.     Gracias  al  profesor  Germán  Alberto  Ibarra  por  revisar  este  trabajo,  detallarlo,  pulirlo,   añadiéndole   importante   información   y   orientarnos   a   mejorar   nuestro   desbarajuste   ortográfico  en  aquellas  prolongadas  revisiones.  Agradecerle  también,  por  sus  consejos   personales  que  me  sirvieron  de  mucho,  aunque  por  otra  parte,  comprendí  que  una  tesis   es   un   proyecto   complicado   de   realizar   que   absorbe   mucho   tiempo   y   requiere   gran   dedicación.     Agradecer   al   profesor   Raúl   Gutiérrez,   por   dedicar   parte   de   su   tiempo   al   revisar   este   trabajo  y  contribuir  en  la  elaboración  del  mismo.       Gracias  a  Luis,  encargado  del  laboratorio,  por  estar  siempre  al  pendiente  de  nuestras   pruebas,   por   facilitarnos   el   equipo   que   requeríamos,   ofrecerse   a   cuidar   nuestro   material  y  ayudarnos  cuando  requeríamos  de  una  supervisión  de  improviso.     Gracias  a  todas  las  personas  que  me  acompañaron  voluntaria  e  involuntariamente  en   todo   este   tiempo,   en   especial   a   Sergio   Llanes,   que   estuvo   siempre   con   nosotros   en   el   principio(para  bien  y  para  mal),  y  por  ayudarnos  a  realizar  el  muestreo.  Puro  compa.   También   agradecer   a   Marco   y   Margarita   por   la   ayuda   que   me   brindaron   con   el   potenciómetro  al  realizar  la  prueba  del  PH.     Gracias  a  mis  primos,  Cesar  González,  Héctor  Parra  y  José  María  Báez,  por  los  buenos   momentos  que  hemos  pasado  estos  últimos  meses,  y  por  la  ayuda  que  me  han  ofrecido   cuando  la  he  necesitado.     Quiero  dar  las  gracias  a  todos  mis  compañeros  de  la  carrera  de  Ingeniería  Civil  con  los   que  tuve  una  muy  buena  amistad,  especialmente  con  Abel  González,  Mario  Hernández,   Joel  Valenzuela,  Cristian  Flores,  Ramón  Corral,  Daniel  Romero,  Areli  Hernández,  Gisela   Cuamea,   Raúl   Pérez,   Daniel   Rey,   Olivia   Cornejo,   Daniel   Castro,   Perla   Cañedo,   Mónica   Moreno   y   Jorge   Urquidez.   Cada   uno   de   ustedes   me   ayudaron   a   mejorar   como   estudiante,   al   ayudarme   para   un   examen   o   pasarme   un   problema(o   varios)   de   una   tarea   que   no   entendía,   etc.   A   los   que   se   me   olvido   mencionarlos   les   ofrezco   una   disculpa.  Aunque  tal  vez,  los  mencione  cuando  presente  una  maestría  (si  es  que  hago   una).     Por   último,   agradecer   a   mi   compañero   de   batalla,   José   Aloix   Copado.   Juntos,   hemos   logrado  presentar  esta  investigación,  no  sin  antes,  pasar  varias  largas  y  pesadas  tardes   en   biblioteca   y   en   el   laboratorio.   Pero   todo   ese   esfuerzo,   se   ve   reflejado   en   estas   páginas,   que   al   igual   que   yo,   espero   que   te   sientas   orgulloso   del   trabajo   que   hemos   realizado.  Logramos  nuestro  objetivo.  Fue  un  placer  haber  trabajado  contigo.      

Mario  Alberto  Beltrán  Parra  

Dedicatoria.

A mi hija Que me ha dado tanta felicidad y me ha mantenido fuerte estos años, que me ha dado razón para seguir adelante y tratar de conseguir todo para hacerla feliz, todo lo que haré será para ti que es lo que más quiero en este mundo. A mis padres Que me han brindado todo su cariño todos estos años, por ustedes soy la persona que hoy soy, gracias por la confianza que pusieron en mi y que lograría todos mis planes y principalmente, por todo el apoyo incondicional que me otorgaron durante todo este tiempo, sin ustedes no hubiera logrado lo que hasta hoy he hecho.                                 José  Aloix  Copado  Beltrán.    

  Agradecimientos.

A mis padres J. Aloix Copado Quintana y Sandra Luz Beltrán Machado, por la confianza ciega y el apoyo brindado y por los sacrificios hechos para que pudiera culminar con mis estudios. A mi hija Krisdel Copado Hernández por ser la persona que me hace más feliz en el mundo y la persona que me hace querer seguir adelante. A mi novia, Areli Hernández, que me ha apoyado durante tantos años con su cariño y comprensión, que me ha brindado confianza y amor. A mi hermana, Alejandra Copado, por estar siempre a mi lado y tener su ayuda y su apoyo en todo momento. A mi abuela Hilda, que toda mi vida ha sido como mi segunda madre, por ser una de las mujeres más importantes en mi vida, por todos los cuidados que ha tenido hacia mí y todo el cariño que me ha demostrado. A mi asesor Ing. Gerardo Herrera por apoyarme durante este proyecto y

a mis revisores, Ing. German Ibarra e Ing. Raúl

Gutiérrez por su participación y ayuda en este mí último proyecto. A Luis, encargado de laboratorio, gracias por apoyarnos en las pruebas y estar al pendiente de nosotros. A mi compañero Mario Beltran, gracias a tu ayuda juntos logramos el objetivo después de tanto esfuerzo y dedicación que se muestra en el trabajo.

José  Aloix  Copado  Beltrán.

Resumen    

RESUMEN El presente trabajo consistió en la determinación del porcentaje óptimo de cal que se le debe agregar al suelo para ser utilizado como capa subrasante, basado en los métodos establecidos por la secretaría de comunicaciones y transportes (SCT). Las muestras fueron obtenidas al costado sur del fraccionamiento San Juan Capistrano, localizado al poniente de Cd. Obregón, Sonora. El procedimiento aplicado logró definir las propiedades de resistencia y plasticidad que adquirió el suelo al ser mezclado con cal, el cual consistió en agregar porcentajes de cal de 0% a 8%, en intervalos de 1%, a las muestras de suelo. Siguiendo con la normativa de materiales para subrasante N-CMT-1-03 de la SCT, que exige un valor de CBR del 20% mínimo y una expansión de 2% máximo, se procedió al estudio del material. El suelo se clasificó como una arcilla de baja compresibilidad (CL), arrojando valores relativamente bajos, con un valor CBR del 2.17 % y un porcentaje de expansión del 2.79%. Al no cumplir las especificaciones, se decidió estabilizar el suelo con el método de Eades & Grim (ASTM D-6276), el cual consistió en medir el nivel del PH de las muestras de suelo-cal, determinando el porcentaje óptimo de cal que requirió el suelo analizado para lograr estabilizarlo. El resultado obtenido en la prueba del PH, indicó que el suelo requiere de 6% de cal en peso para lograr su objetivo. Al realizar la prueba CBR con este porcentaje, se obtuvo un valor CBR del 73.5%, muy por encima del requerimiento mínimo exigido por la SCT. Se optó por realizar una gráfica en relación del valor CBR en base a su porcentaje de cal en peso, con la finalidad de disminuir el porcentaje de cal y apegándose al 20% requerido. Para ello, se elaboraron especímenes de 2%, 4%, 6% y 8% de cal en peso que se compactaron y saturaron para cuantificar las magnitudes de penetración específicas. Al introducir los resultados en la gráfica, se determinó que el suelo requiere de una cantidad de 2.5 % de cal en peso para alcanzar el valor mínimo requerido del 20%.

Resumen    

Finalmente, al comparar el suelo-cal con el suelo en estado natural, se asumió que se redujo su plasticidad y el porcentaje de expansión. Por lo que el porcentaje de 2.5% de cal es satisfactorio para lograr una estabilización del suelo analizado, cumpliendo así, con las especificaciones de la SCT.

 

                                 

CAPITULO  I  Introducción    

                         

I.- INTRODUCCIÓN. 1.1 Antecedentes. En muchas zonas alrededor del mundo las vías terrestres que son fundamentales en el desarrollo de los países están en franco deterioro, causando preocupación y dificultades a los gobiernos desde los países, estados, provincias, hasta los niveles regionales. Debido a la falta de financiamiento en muchos países deben ser establecidos métodos de construcción y mantenimiento de vialidades más eficientes desde el punto de vista costo - efectividad. El empleo de la Estabilización química de suelos se ha convertido en una muy seria alternativa a considerar en estos momentos, a partir de contar con una gran cantidad de vialidades que han sido evaluadas y construidas con este método en los últimos años con resultados altamente alentadores. La Estabilización química de suelos ofrece una alternativa en costos más bajo a los métodos tradicionales de Construcción de sub-rasantes y tiene la gran ventaja de utilizar los suelos del sitio de los trabajos. A partir de los exitosos trabajos Página  |  1      

CAPITULO  I  Introducción    

realizados y la ventajosa relación costo-efectividad lograda, este método ha ido ganando adeptos en muchos sectores de gobierno en todo el mundo. La estabilización de suelos con cal parece ser la más antigua forma de mejoramiento de suelos por este estilo de métodos. Hay evidencias de que la vía Apia, acceso a la antigua Roma, se construyó utilizando estas técnicas. En términos generales, las técnicas de estabilización con cal hidratadas son bastantes similares a las de la estabilización con cemento, pero existen dos aspectos de diferencia que conviene destacar desde un principio. En primer lugar la cal tiene un espectro de aplicación que se extiende mucho más hacia los materiales más arcillosos que el cemento y, en contrapartida, se extiende algo menos hacia el lado de los materiales granulares de naturaleza friccionante. En segundo lugar, está el uso cada día más extendido que se hace de la estabilización con cal como un pre-tratamiento, lo que da una fisonomía especial a mucho de los usos de la cal, pues en estos casos no necesariamente han de satisfacerse todos los requerimientos de una estabilización definitiva. (Rico y Del castillo, Vol 2, 2000). La forma más usual de la cal empleada en las estabilizaciones es la hidratada, óxidos o hidróxidos de calcio. Los carbonatos de calcio no tienen virtudes estabilizantes dignas de mención. La cal viva se utiliza con frecuencia en pretratamientos con suelos húmedos. El efecto básico de la cal es la constitución de silicatos de calcio que se forman por acción química de la cal sobre los minerales de arcilla, para formar compuestos cementadores. (Rico-del castillo, 2000). Un suelo se estabiliza químicamente cuando interviene el agua en la mezcla de los materiales y se presentan reacciones químicas. Hay diferentes materiales para realizar el tratamiento, los cuales son por lo general de tipo industrial como el cemento Portland y la cal hidratada, que son los principales. Con el uso de la cal o el cemento Portland es posible bajar la plasticidad y aumentar la resistencia. Usualmente los porcentajes de cal empleados varían del 2 al 7%. El porcentaje es diferente en el tratamiento con cemento Portland, pues Página  |  2      

CAPITULO  I  Introducción    

responde a la característica principal que se desee obtener en la mezcla. Si el objetivo es reducir la plasticidad, las proporciones varían del 2 al 7%; en cambio, si se desea aumentar de manera considerable la resistencia, la proporción es del 5 al 15%. (Olivera, 1999). El suelo para este estudio proviene del sector localizado entre las colonias Casa Blanca y San Juan Capistrano en Cd. Obregón, Sonara, el cual contiene más del 25% de partículas finas y un índice plástico mayor del 10%, estas características lo hacen susceptible a ser estabilizado con cal. 1.2 Planteamiento del problema. El suelo muestreado en sector antes mencionado, no es apto para usarse como capa subrasante en la construcción de la estructura para pavimentos. Por lo tanto, el suelo deberá ser removido y sustituido por otro de mejor calidad, o en su defecto, emplear cualquier método de estabilización que permita cumplir con las especificaciones de la SCT para ser utilizado como capa subrasante. Dado lo anterior se plantea la siguiente pregunta de investigación: ¿Se podrá incrementar la capacidad de soporte (CBR) y reducir la plasticidad del suelo al añadirle cal, y que porcentaje es el requerido para lograr dicho objetivo? 1.3 Hipótesis El suelo del sector antes mencionado, inicialmente no apto para usarse como capa subrasante en la construcción de la estructura para pavimentos de acuerdo con las especificaciones de la SCT, resulta adecuado una vez que se estabiliza adicionando un porcentaje óptimo de cal hidratada. 1.4 Objetivo general. Estabilizar un suelo del sector localizado entre las colonias Casa Blanca y San Juan Capistrano en Cd. Obregón, Sonora, adicionado al suelo un porcentaje óptimo de cal hidratada, y que este posteriormente pueda ser usado como capa Página  |  3      

CAPITULO  I  Introducción    

sub-rasante de un pavimento según especificaciones de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT). Objetivos Específicos • Obtener muestras suficientes del sector antes mencionado. • Clasificar el suelo en base a sus características físicas. • Determinar las propiedades mecánicas del suelo a estabilizar. • Obtener el porcentaje optimo de cal a través de la prueba Eades & Grim. • Obtener el porcentaje óptimo de cal a través del valor soporte de california (CBR) para una capa sub-rasante. • Determinar límites de plasticidad del suelo estabilizado y comparar resultados con la plasticidad del suelo en estado natural. 1.5 Delimitaciones. El presente trabajo se limita al suelo muestreado en el sector antes mencionado. Los criterios para decidir si el suelo es apto para usarse como capa sub-rasante son de acuerdo con los que marca la especificaciones de la SCT(N-CMT-1-03). La prueba del pH Eades & Grim para determinar la demanda de cal es de acuerdo con la norma ASTM D-6276. Todas las pruebas ocurren en las instalaciones del laboratorio LV-800 de ingeniería civil. 1.6 Justificación. Entre las causas que ocasionan el deterioro prematuro de los pavimentos de algunas vialidades de Cd. Obregón están las siguientes: falta de estudios geotécnicos, uso de materiales de baja calidad, falta de adecuada supervisión, falta de drenaje pluvial, falta de control de tráfico y falta de experiencia de la compañía constructora. Por lo tanto, el éxito en la aplicación de cualquier método de estabilización depende en gran medida que se atiendan estas causas. El suelo muestreado en el sector antes mencionado no es apto para usarse como capa subrasante en la construcción de la estructura para pavimentos, sin embargo, su estabilización significa lo siguiente: Página  |  4      

CAPITULO  I  Introducción    

• Beneficios para la población que hace uso de estas vialidades. • Prestigio para la compañía constructora. • Eficiente uso de los recursos públicos. • Reducción de costos por mantenimiento.

                                       

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CAPITULO  II  Marco  Teórico.    

                     

II.-MARCO TEORICO  

Cada vez se hace más difícil optimizar los procesos constructivos en cuestiones de costo, plazo y calidad. La necesidad de terrenos para préstamos y vertederos puede llegar a ser 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 para lograr que su comportamiento sea satisfactorio durante la vida útil de la obra, y por supuesto, a un costo razonable. Los suelos con contenidos apreciables de

arcillas y limos, presentan graves

problemas geotécnicos para su empleo en la construcción de infraestructuras debidos a su elevada plasticidad, reducida capacidad cortante e inestabilidad de volumen en función de la humedad (expansión y contracción). Página  |  6      

CAPITULO  II  Marco  Teórico.    

El tratamiento y estabilización con cal de estos suelos es una solución muy interesante desde los puntos de vista económico, ambiental y técnico, citados anteriormente. En general, puede afirmarse que siempre que el Índice de Plasticidad (I.P.) de un suelo sea igual o mayor que 10, es aconsejable y satisfactoria su estabilización con cal. También es importante indicar las ventajas que presenta la técnica de estabilización de suelos con cal para el tratamiento y reparación de caminos y terraplenes con problemas de plasticidad y baja capacidad portante. 2.1 Suelo arcilloso. Están formados fundamentalmente por arcilla. La arcilla está constituida fundamentalmente por silicato de aluminio hidratado. Es un tipo de suelo que, cuando esta húmedo o mojado, resulta pegajoso pero, cuando está seco es muy fino y suave dado que la arcilla está formada por partículas diminutas de menos de 0.005 mm de diámetro. Desde un punto de vista de la textura, tiene consistencia plástica y puede ser modelado. Son suelos que para la agricultura, se conoce como suelos húmedos y pesados. Son muy impermeables dado que no dejan pasar el agua o el aire, todo ello propicia que sean suelos donde el agua se estanque con facilidad por lo que en este tipo se necesita realizar un sistema de drenaje adecuado porque, después de las lluvias el agua queda retenida en la superficie. Presenta un color marrón oscuro.

Fig. 2.1 suelo agrícola compuesto en su mayoría por arcilla expansiva.

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CAPITULO  II  Marco  Teórico.    

2.2 Sub-rasante. La sub-rasante se refiere al suelo que se encuentra aproximadamente un metro bajo el pavimento. Para terraplén es la parte que se encuentra a una profundidad de un metro bajo la superficie acabada del mismo. En caso de corte la sub-rasante implica la parte bajo un metro bajo la superficie excavada. Esto también incluye material de relleno que reemplaza completa o parcialmente al suelo natural inapropiado para la construcción de caminos suelos estabilizados tratado con cal cemento, el material de relleno utilizado en una sección de transición entre el corte y el terraplén y la capa filtrante diseñada para impedir que el suelo de la sub rasante se introduzca a la capa sub-base. La superficie de sub rasante terminada se introduzca a la capa sub base. 2.2.1 Características de la capa sub-rasante. La capa sub-rasante se presentó oficialmente en las especificaciones mexicanas de 1957. Sus características mínimas deben ser: • Espesor de la capa: 30 cm mínimo • Tamaño máximo: 7.5 cm (3 pulg.) • Grado de compactación: 95% del PVSM. • Valor relativo de soporte: 15% mínimo. • Expansión máxima: 5%. Estos dos últimos valores se obtienen por medio de la prueba Porter estándar. Hasta la fecha, las especificaciones para las dos últimas características marcan valores de 5% mínimo y 5% máximo, respectivamente, pero los proyectistas exigen las especificaciones antes citadas. 2.2.2 Funciones de la capa sub-rasante. Las principales funciones de la capa sub-rasante son: 1.- recibir y resistir las cargas del tránsito que le son transmitidas por el pavimento. 2.- transmitir y distribuir de modo adecuado las cargas del tránsito al cuerpo del terraplén. (Fernando Olivera Bustamante, 1999). Página  |  8      

CAPITULO  II  Marco  Teórico.    

2.3 Cal.

La cal es un elemento cáustico, muy blanco en estado puro, que proviene de la calcinación de la piedra caliza. La cal común es el óxido de calcio de fórmula CaO, también conocido como cal viva. Es un material muy utilizado en construcción y en otras actividades humanas. Como producto comercial, normalmente contiene también óxido de magnesio, óxido de silicio y pequeñas cantidades de óxidos de aluminio y hierro. Desde la antigüedad, el uso más frecuente de la cal es como aglomerante en la construcción. Al mezclar cal con agua y arena, se produce una especie de mortero que se utiliza para pegar ladrillos, piedras y también para aplanar paredes y techos. Este uso se debe principalmente a que la cal puede adquirir mucha dureza al secarse y puede ser un material muy resistente. Eso se produce debido a que la cal apagada absorbe el dióxido de carbono que había perdido y se convierte lentamente en carbonato de calcio al secarse. Debido a esa misma característica, la cal también se utiliza para crear pinturas murales con la técnica del fresco. Al endurecerse la cal, por convertirse en carbonato de calcio, facilita la fijación de los colores del fresco. En muchos lugares, también se usa para recubrir fachadas debido a su impermeabilidad.

Fig. 2.2 Trituración y Pulverización de cal viva.(Grupo Calidra) Página  |  9      

CAPITULO  II  Marco  Teórico.    

2.4 Producción de la cal 2.4.1 Extracción. Se retira material vegetal, procediendo a perforar según el plan de minado diseñado, cargando después los explosivos para el tumbe, se carga el material ya fragmentado y se trasporta al sistema triturador. 2.4.2 Trituración. Los fragmentos de roca se reducen de tamaño tamizándolos, ya homogéneos, se transportan mediante bandas hacia los hornos; para rotatorios se requieren tamaños pequeños. 2.4.3 Calcinación. La cal se produce por cocción de las rocas calizas o dolomitas mediante flujos de aire caliente que circula en los huecos o poros de los fragmentos rocosos; las rocas pierden bióxido de carbono produciéndose el óxido de calcio. Debido al tamaño y forma homogénea de los fragmentos, la cocción ocurre de la periferia hasta el centro quedando perfectamente calcinada la roca. 2.4.4 Enfriamiento. Posteriormente se somete a un proceso de enfriamiento para que la cal pueda ser manejada y los gases calientes regresen al horno como aire secundario. 2.4.5 Inspección. El proceso siguiente es la inspección cuidadosa de muestras para evitar núcleos o piezas de roca sin calcinar. 2.4.6 Cribado. Se somete a cribado separando a la cal viva en trozo y segmentos de la porción que pasará por un proceso de trituración y pulverización.

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CAPITULO  II  Marco  Teórico.    

2.4.7 Trituración y pulverización. Este paso se realiza con el objeto de reducir más el tamaño y así obtener cal viva molida y pulverizada, la cual se separa de la que será enviada al proceso de hidratación. Ver Fig. 2.4. 2.4.8 Hidratación. Consiste en agregar agua a la cal viva para obtener la cal hidratada. A la cal viva dolomítica y alta en calcio se le agrega agua y es sometida a un separador de residuos para obtener cal hidratada normal dolomítica y alta en calcio. Únicamente la cal viva dolomítica pasa por un hidratador a presión y posteriormente a molienda para obtener cal dolomítica hidratada a presión. 2.4.9 Envase y embarque. La cal es llevada a una tolva de envase e introducida en sacos y transportada a través de bandas hasta el medio de transporte que la llevará al cliente. 2.5 Valor soporte de California (CBR). El objetivo del ensayo de CBR es establecer una relación entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y sub-rasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, determinando la relación entre el valor de CBR y la densidad seca que se alcanza en el campo. El ensayo de CBR mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, la SCT denomina a este ensayo, simplemente como “Relación de soporte” y esta normado con el número M-MMP-1-08.

Fig. 2.3 Ensayo CBR in situ (ELE Internacional Ltda., 1993). Página  |  11      

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Se aplica para la evaluación de la calidad relativa de suelos de sub-rasante, algunos materiales de sub-bases y bases granulares, que contengan solamente una pequeña cantidad de material que pasa por el tamiz de 50 mm, y que es retenido en el tamiz de 20 mm. Se recomienda que la fracción no exceda del 20% Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este último no es muy practicado. Ver Figura 2.5. 2.6 Estabilización del suelo. La estabilización de un suelo es el proceso mediante el cual, se someten los suelos naturales a cierta manipulación o tratamiento de modo que podamos aprovechar sus mejores cualidades, obteniéndose una capa de asiento del firme estable y durable, capaz de soportar los efectos del tránsito y las condiciones de clima más severas y por ende asegure geotécnicamente el comportamiento de la explanada. La estabilización del suelo también es la corrección de una deficiencia para darle una mayor resistencia al terreno o bien, disminuir su índice de plasticidad. Las tres formas de lograrlo son: estabilización física, estabilización química y estabilización mecánica. 2.7 Estabilización in situ. Se define un suelo estabilizado “in situ” a la mezcla homogénea y uniforme de un suelo con cal o con cemento, y eventualmente agua, en el propio trazo de la carretera, la cual convenientemente compactada, tiene por objeto disminuir la susceptibilidad al agua del suelo o aumentar su resistencia, para su uso en la formación de explanadas.

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2.8 Propiedades de un suelo estabilizado. 2.8.1 Estabilidad volumétrica. La expresión se refiere por lo general a los problemas relacionados con los suelos expansivos por cambio de humedad, relacionado con variaciones estacionales o con la actividad del ingeniero. Se trata de transformar la masa de arcilla expansiva bien sea en una masa rígida o en una granulada, con sus partículas unidas por lazos suficientemente fuertes como para resistir las presiones internas de expansión. 2.8.2 Resistencia. La compactación es de hecho una forma de estabilización mecánica a la que se recurre para incrementar la resistencia de los suelos, como uno de sus objetivos más comunes. Algunas de las formas de estabilización más usadas para elevar resistencias son las siguientes: • Compactación. • Vibro flotación. • Precarga. • Drenaje. • Estabilización mecánica. • Estabilización química. 2.8.3 Permeabilidad. No suele ser muy difícil modificar substancialmente la permeabilidad de formaciones de suelo por métodos tales como la compactación, la inyección etc. En materiales arcillosos, el uso de floculantes puede reducir la permeabilidad también significativamente; el uso de floculantes aumenta correspondientemente el valor de la permeabilidad. En la actualidad se va disponiendo de algunas substancias que introducidas en el suelo en forma de emulsión pueden reducir mucho su permeabilidad, si bien el uso de estas substancias ha de ser Página  |  13      

CAPITULO  II  Marco  Teórico.    

cuidadosamente analizado, pues no es raro que ejerzan efectos desfavorables en la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos. 2.8.4 Compresibilidad. La compactación es una forma rutinaria de estabilización que modifica fuertemente la compresibilidad de los suelos. 2.8.5 Durabilidad. Suelen involucrarse en este concepto aquellos factores que se refieren a la resistencia al intemperismo, a la erosión a la abrasión del tráfico; de esta manera, los problemas de durabilidad en las vías terrestres suelen estar muy asociados a suelos situados relativamente cerca de la superficie de rodamiento. En rigor, estos problemas pueden afectar tanto a los suelos naturales como a los estabilizados, si bien en estos últimos los peores comportamientos suelen ser consecuencia de diseños inadecuados, tales como una mala elección del agente estabilizador o un serio error en su uso, tal como podría ser el caso cuando se ignora la bien conocida susceptibilidad de los suelos arcillosos estabilizados con cal a la presencia de sulfatos. 2.9 Estabilización física. 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 si sola no logra producir los efectos deseados, necesitándose siempre de por lo menos la compactación como complemento. Por ejemplo, los suelos de grano grueso como las gravas-arenas tienen una alta fricción interna lo que le permiten soportar grandes esfuerzos, pero esa cualidad no hace que sea estable como capa de asiento del 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 Página  |  14      

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pierdan estabilidad cuando hay mucha humedad. La mezcla adecuada de estos dos tipos de suelo puede dar como resultado un material estable en el que se puede aprovechar la gran función interna de uno y la cohesión del otro para que las partículas se mantengan unidas. 2.10 Estabilización mecánica. Es aquella con la que se logra mejorar considerablemente un suelo sin que se produzcan reacciones químicas de importancia.

Fig. 2.4 Rodillo pata de cabra en obra. 2.10.1 Compactación. La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades. Su objetivo es el mejoramiento de las propiedades de ingeniería del suelo. 2.11 Otros agentes estabilizadores. 2.11.1Cemento Portland. El cemento mezclado con el suelo mejora las propiedades de éste desde el punto de vista mecánico.

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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 concreto. 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 el 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. Al mejorar un material con cemento Pórtland se piensa principalmente en aumentar su resistencia, pero además de esto, 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%. Por lo general, la capa que se estabiliza tiene un espesor de 10 a 15cms. 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.

2.11.2 Productos asfalticos. 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 la 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 160° C, el más común que se emplea en la actualidad es 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 Página  |  16      

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altas temperaturas para hacerlo maniobrable, en 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. 2.11.3 Cloruro de sodio Principal uso de la sal es como matapolvo en bases y superficies de rodamiento para tránsito ligero. También se utiliza en zonas muy secas para evitar la rápida evaporación del agua de compactación. 2.11.4 Cloruro de calcio El cloruro cálcico es uno de los agentes estabilizadores de suelos más económicos, siendo usado, por los beneficios que reporta, tanto en la construcción de capas de sub-base y base para autopistas y carreteras, como en capas de rodadura de caminos ordinarios de tierra. El cloruro, debe advertirse, no convierte un suelo en un material con las características del suelo-cemento, por ejemplo, sino que origina cambios en el suelo que son a veces intangibles, pero que mejoran la estabilidad de los pavimentos y reducen el coste de la conservación. Efectos beneficiosos: a) Mantienen estable la humedad durante el proceso de compactación. b) Aumenta la densidad máxima para un mismo esfuerzo de compactación.

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c) Mantiene la superficie del pavimento húmeda, reduciendo la formación de polvo con el tránsito y reteniendo los agregados en la carretera. d) Rebaja la temperatura de congelación del agua, por lo que los suelos sufren menos los efectos de la helada. e) Aumenta la densidad durante el “curado”. f) Suministra cationes de calcio, que pueden mejorar las características de las arcillas del grupo montmorillonítico. 2.11.5 Polímeros. Los polímeros son cuerpos que constan de elementos de la misma especie y en la misma proporción, pero un numero tal que las moléculas de unos son múltiplos de otros, siendo sus pesos también múltiplos. Los polímeros cationicos típicos, que más se han probado en estabilización de suelos, son las poli-arcrilamidas, y otros productos comerciales tales como el armeen, arquad, etc. Entre los polímeros del tipo anionico se encuentran como más importantes los sulfonatos y lignosulfonatos. Debido a que la carga de sus grupos constituyentes es igual a la que existe en la superficie de los minerales de arcilla, la resistencia al esfuerzo cortante se reduce en tanto que la compactación se mejora en forma notable; es así como ha estos materiales se les conoce más como “agentes que mejoran la compactación” que como estabilizantes. 2.12 Factores Clave de la estabilización con cal Existen factores de gran importancia que sirven de indicativos para determinar cuándo un suelo es conveniente practicarle un tratamiento con cal. Dentro ellos destacan:

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a) Un índice de plasticidad igual o mayor a 10 b) Un contenido de finos no menor al 5% (tamiz 0.063 mm) c) Ausencia de materia vegetal, como troncos, raíces, etc. d) Un contenido de sulfatos por abajo del 1% El índice de plasticidad sirve como indicativo de qué tan arcilloso es el suelo. Otro dato que puede ser de utilidad, en este sentido, es el contenido de arcillas, el cual puede determinarse mediante un análisis químico y se recomienda que sea mayor al 7%. Cuando un suelo no contiene este contenido mínimo de arcillas o es del tipo arenoso, podemos mezclarlo con materiales que aumenten este contenido de arcillas o buscando otros alternos, como serían las cenizas volantes (fly-ash) y escoria de alto horno, que contienen un alto contenido de sílice y alúmina, elementos que nos producen una excelente reacción con la cal para lograr tener un mejor cementante. Por otro lado, el contenido de finos asegura el contacto íntimo entre la cal y las partículas del suelo y por lo tanto se favorecen las reacciones químicas que producen la estabilización permanente. Eliminando la materia vegetal evitamos que haya interferencia en el desempeño de la cal, ya que esta materia absorbe la cal y aumentaría la dosificación en peso de nuestro suelo a tratar. Cuando existen sulfatos y fosfatos solubles en altas concentraciones (arriba del 1%) es conveniente hacer una adecuación al tratamiento para poder lograr tratarlos.

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CAPITULO  II  Marco  Teórico.    

Sin embargo, aunque estos factores son una clara referencia para determinar la viabilidad del tratamiento con cal, tampoco son limitativos en el sentido estricto. Es decir, siempre que sea posible, se recomienda efectuar un análisis detallado de todas las características del suelo, a fin de tener una mayor certeza sobre la aplicación de este proceso. También es importante mencionar que en algunos países los factores mencionados arriba, pueden tener algunas variaciones, en función de su legislación o del tipo de uso previsto para el suelo. 2.13 Ventajas de la estabilización con cal El tratamiento de suelos arcillosos con cal viva o hidratada en cualquier obra de movimiento de tierras: laderas, terraplenes, explanadas, firmes, plataformas, etc., correspondiente

a

cualquier

tipo

de

infraestructura:

viales,

aeropuertos,

ferrocarriles, etc., permite obtener una serie de ventajas técnicas y económicas que citaremos a continuación: • Posibilidad de reutilización de los suelos disponibles en la traza, disminuyendo la necesidad de préstamos y vertederos. Este aspecto, además de disminuir las afecciones medioambientales, disminuye los costes del movimiento de tierras, incidiendo especialmente en el transporte de materiales y en el tiempo de ejecución. • La reducción del plazo de ejecución viene determinada también por la rapidez de las reacciones suelo-cal y el efecto secante producido. El Índice de Plasticidad disminuye notablemente y el suelo se vuelve más friable, aumentando inmediatamente su trabajabilidad. Además, el empleo de cal viva ayuda a secar rápidamente los suelos húmedos, facilitando su compactación. • El empleo de cal incrementa la resistencia de los suelos aumentando su índice C.B.R. También aumenta las resistencias a tracción y a flexión. Por lo tanto, la mejora producida en las capas y explanadas estabilizadas permite reducir espesores y las posibilidades de fallo durante su vida útil. Página  |  20      

CAPITULO  II  Marco  Teórico.    

• Otra ventaja muy importante de la estabilización con cal frente al empleo de otros conglomerantes, es que no presenta un fraguado rápido, lo cual permite una gran flexibilidad en la organización de las distintas fases de ejecución: mezcla, extendido, compactación, etc. No obstante, para evitar la recarbonatación previa de la cal, debe realizarse el mezclado con el suelo antes de 8 horas, desde el momento del extendido. Además, con el fin de evitar la recarbonatación de la cal y su arrastre por el viento, conviene mezclar lo antes posible la cal extendida. La estabilización de cualquier capa soporte, haciéndola insensible al agua y aumentando su resistencia frente a los tráficos que soportará durante su vida útil, reduce

los

costes

de

construcción,

conservación

y

explotación

de

la

infraestructura.  

2.14 Efectos inmediatos del tratamiento de suelos finos con cal. El tratamiento con cal tiene efecto inmediato sobre algunas propiedades del suelo fino: • Disminuye la plasticidad. • Aumenta el límite de contracción. • Disminuye la proporción de partículas del tamaño de arcilla. • Mejora la trabajabilidad. • Disminuye la densidad máxima para una determinada energía de compactación. • Reduce el potencial expansivo del suelo. • Mejora de manera inmediata las propiedades de esfuerzo – deformación.

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CAPITULO  II  Marco  Teórico.    

2.15 Efectos a largo plazo del tratamiento de suelos finos con cal. El tratamiento con cal tiene efectos a largo plazo sobre las siguientes propiedades de un suelo fino: • Resistencia. • Módulo resiliente. • Resistencia a la fatiga. • Durabilidad. El efecto más obvio de la cal sobre un suelo fino o sobre la fracción fina de un agregado es la ganancia de resistencia con el tiempo. La situación se favorece al aumentar la temperatura.                                      

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CAPITULO  III  Metodología.    

                     

III.-METODOLOGÍA  

3.1 Antecedentes. La metodología es una herramienta para llevar un orden del proceso de la investigación, con el fin de facilitar su desarrollo. Este proyecto tuvo la finalidad de solucionar el problema que se ha mantenido constante en las capas sub-rasantes de esta ciudad. La resistencia del material existente en zona de construcción, muchas veces no llega a tener la plasticidad y resistencia requerida (CBR) según la normativa para subrasantes de la SCT (ver tabla 3.1). Debido a la mala operación o mal manejo en obra, el material es compactado para servir de soporte al pavimento sin cumplir lo establecido en el proyecto. Las soluciones más adecuadas para cuando el material de la zona no cumple las especificaciones es removerlo y agregar relleno de materiales de banco, o también con agentes químicos usados para estabilizar y mejorar la calidad de los suelos, especialmente la cal, que es lo que se enfocó en esta investigación.

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CAPITULO  III  Metodología.    

Se pretendió incrementar la resistencia y reducir la plasticidad del sector localizado entre las colonias Casa Blanca y San Juan Capistrano, mediante la incorporación de cal.

 

Tabla 3.1 Requisitos de calidad de materiales para capa subrasante. 3.2 Localización del lugar de estudio. Se realizaron 2 muestreos alterados sobre el terreno que se localizado entre la colonia Casa Blanca y San Juan Capistrano (Ver Fig. 3.1). Se eligió este lugar ya que se localiza en un sector donde la demanda de viviendas de interés social va en aumento, por lo que en un futuro estas colonias podrían tener una conexión paralela que implicaría un impacto social y beneficiaria también, en el sector comercial.

Fig. 3.1 localización de los muestreos sobre el terreno natural.

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CAPITULO  III  Metodología.    

3.3 Procedimiento de muestreo. El muestreo consistió en realizar dos excavaciones a 40 cm de profundidad para evitar que el material contenga material orgánico como se aprecia en la fig. 3.2. El material extraído se colocó en 2 cubetas de 19 litros. Posteriormente, el material se trasladó al laboratorio de Ingeniería civil del Instituto Tecnológico de Sonora para ser analizado y realizar sus respectivas pruebas, con el fin de conocer la naturaleza del material. Fue necesario etiquetar las cubetas con el nombre de los operadores, la ubicación donde proviene el material y la fecha cuando fue extraído, para posteriormente, identificarlo y mantenerlo en el laboratorio.

Fig. 3.2 excavación en el lugar donde se realizó el muestreo.

3.4 Determinación del porcentaje óptimo de cal de la capa subrasante. Una vez teniendo las muestras en el laboratorio, se inició con la clasificación de suelos de acuerdo a su granulometría y límites de consistencia mediante el sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS). Ver Tabla 3.2.

Tabla 3.2 Símbolos de identificación del método SUCS.

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CAPITULO  III  Metodología.    

Se realizaron las pruebas por el método Eades & Grim para obtener el porcentaje óptimo de cal que requiere el suelo para obtener una estabilización ideal en cuanto a la reducción de su plasticidad. Con este porcentaje de cal, se añadió al material de muestreo y se volvió a realizar las pruebas mencionadas anteriormente, con el fin de comparar los límites de plasticidad del suelo natural respecto al suelo estabilizado con cal. Posteriormente se realizó la prueba del Valor de soporte de california (CBR), para cumplir con las especificaciones que debe de tener una capa sub-rasante, solo que esta vez se le fue incrementando cal al suelo del 2 al 8%, en intervalos de 2% en peso, posteriormente se graficó la relación de cal con su valor CBR, para analizar el comportamiento que obtiene el mismo y llegar a un porcentaje idóneo que cumpla las especificaciones de resistencia (CBR). Así obtendremos dos maneras de determinar el porcentaje que requiere el suelo. Con el método de Eades & Grim se calculó el cambio que hubo en la plasticidad del suelo, y con el CBR el comportamiento en la resistencia de la capa sub-rasante. 3.4.1 Preparación del suelo-cal Antes de realizar las pruebas del suelo estabilizado con cal, fue necesario preparar el material con la cantidad deseada de cal. Para ello se debió homogenizar el suelo para obtener un material uniforme, posteriormente se le agregó la cal y, por último, la cantidad optima de agua que requerirá. (Ver Fig. 3.3)

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CAPITULO  III  Metodología.    

Fig. 3.3 preparación de suelo-cal para las muestras CBR.

3.4.2 Límites de Atterberg Se realizaron nuevamente las pruebas para determinar el cambio en la plasticidad del suelo al añadirle cal (Ver Fig. 3.4), para compararlas con la plasticidad del suelo en su estado natural. La cantidad de cal añadida para realizar los límites de Atterberg se calculó con el método del PH de Eades & Grim que se presenta en el siguiente apartado.

Fig. 3.4 material combinado con cal después del proceso de secado. Página  |  27      

CAPITULO  III  Metodología.    

3.4.3 procedimiento de Eades & Grim. (ASTM D-6276) Este procedimiento se aplicó para obtener el porcentaje óptimo de cal que requiere el material para su correcta estabilización química. Se empezó con la preparación de ocho muestras representativas del suelo por estabilizar, material secado por aereación y pasado por la malla Nº 40, de 20 gr. cada una. Después, se colocó ocho muestras dentro de frascos transparentes de plástico previamente identificados con etiquetas adheridas que digan 0% al 8% en incrementos de 1% respectivamente con capacidad de 250 ml mínimo cada uno y que puedan taparse herméticamente (Ver Fig.3.5). Se pesaron ocho porciones de cal hidratada que correspondan a los porcentajes señalados en el inciso anterior del peso seco de las muestras de suelo.

Fig. 3.5 preparación de las 9 muestras de suelo-cal para determinar el PH del mismo.

Una vez añadidas las porciones de cal a los frascos, se agitan para tener obtener una mezcla homogénea. Después se le agregó 100 ml. De agua destilada libre de CO2 a cada uno de los frascos. Se volvió a agitar hasta que no haya evidencia de material seco. Los frascos se agitan en un tiempo aproximado de treinta segundos cada diez minutos durante un lapso de una hora. Pasada la hora, se puso una muestra del producto en una cápsula y se midió el PH con la ayuda el potenciómetro como se muestra en la Fig. 3.6. Previamente el medidor PH se estandarizó con una solución estabilizadora (Buffer) con PH 12. Se registró el PH de cada mezcla. Página  |  28      

CAPITULO  III  Metodología.    

Se seleccionó la mezcla que a menor porcentaje de cal alcanzó un PH que se mantenga constante, ya que es el porcentaje necesario de cal para estabilizar el suelo.

Fig. 3.6 potenciómetro utilizado para la medición del PH de la arcilla con 3 % de cal.

Con el porcentaje óptimo de cal obtenido, se volvieron a realizar las pruebas del límite de contracción para calcular el cambio en la plasticidad del material. 3.4.4 Valor Soporte de California (M-MMP-1-11) Para esta prueba se repitió el mismo procedimiento de la prueba del valor relativo de soporte, solo que en esta ocasión al material se le fue incrementando paulatinamente el porcentaje de cal para cada prueba. Empezando del 2% hasta llegar al 8%, en intervalos de 2%.Todo esto con el fin de determinar el porcentaje óptimo de cal que se requiere para aumentar la resistencia del suelo para formar una

capa

Sub-rasante

bajo

las

especificaciones

de

la

Secretaría

de

comunicaciones y transportes (ver figura 3.7).

Fig. 3.7 Suelo-cal sometido a la prueba valor soporte de california. Página  |  29      

CAPITULO  III  Metodología.    

3.5 Descripción de pruebas de laboratorio. 3.5.1 Peso volumétrico suelto del material. (M-MMP-1-03) La finalidad de esta prueba fue determinar el peso volumétrico del material. (Ver Fig. 3.8)

Fig. 3.8 Cuarteo del material y determinación de su peso volumétrico. 3.5.2 Determinación del contenido de Humedad (M-MMP-1-04) Este ensayo tiene por finalidad, determinar el contenido de humedad de una muestra de suelo. El contenido de humedad de una masa de suelo, está formado por la suma de sus aguas libre, capilar e higroscópica. El método tradicional de determinación de la humedad del suelo en laboratorio, es por medio de secado a horno, donde la humedad de un suelo es la relación expresada en porcentaje entre el peso del agua existente en una determinada masa de suelo y el peso de las partículas solidas, o sea: W % = (Ww / WS ) * 100 (%) Donde: W = contenido de humedad expresado en % WW = peso del agua existente en la masa de suelo WS = peso de las partículas solidas

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CAPITULO  III  Metodología.    

3.5.3 Porcentaje que pasa malla No. 200 por lavado (ASTM D421) La finalidad de esta prueba fue obtener la cantidad de suelo fino que contiene el suelo pasándolo por la malla 200.Vease Fig. 3.9.

Fig 3.9 Proceso de lavado del material para determinar su clasificación.

Principalmente se disgregó el material con un mazo de madera, sin alterar el tamaño de las partículas, después se mezcló todo el material para tener una homogenización total. Después cuarteamos el material para obtener una parte el cual será pasado por las mallas. El peso total de la muestra lo calculamos en base a la tabla. 3.3.

Tabla 3.3 tabla de cantidad mínima a ensayar según tamaños de partículas. Fuente: Geotecnia LNV., 1993.

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CAPITULO  III  Metodología.    

Tabla 3.4 Tabla de numeración y abertura de tamices. (Espinace R. 1979).

3.5.4 Densidad de Sólidos (M-MMP-1-05) La densidad de sólidos se define como la relación que existe entre el peso de los sólidos y el peso del volumen del agua desalojado por los mismos. Generalmente la variación de la densidad de sólidos es de 2.60 a 2.80, aunque existen excepciones como en el caso de la turba en la que se han registrado valores de 1.5 y aún menores, debido a la presencia de materia orgánica. En cambio en suelos con cierta cantidad de minerales de hierro la densidad de sólidos ha llegado a 3. El Peso específico relativo de los sólidos es una propiedad índice que debe determinarse a todos los suelos, debido a que este valor interviene en la mayor parte de los cálculos relacionados con la Mecánica de suelos, en forma relativa, con los diversos valores determinados en el laboratorio pueden clasificarse algunos materiales. Una de las aplicaciones más comunes de la densidad (Ss), es en la obtención del volumen de sólidos, cuando se calculan las relaciones gravimétricas y volumétricas de un suelo. Ver Figura 3.10.

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CAPITULO  III  Metodología.    

Fig. 3.10 Elaboración y proceso de la prueba de la densidad de sólidos.

3.5.5 Límites de Atterberg (M-MMP-1-07) Límite Líquido (LL) El límite líquido lo fija el contenido de agua (expresado en porciento de pesos seco), que debe tener un suelo remoldado para que una muestra del mismo, en que se haya practicado una ranura de dimensiones estándar, al someterla al impacto de 25 golpes bien definidos, se cierre sin resbalar en su apoyo. (Ver Fig. 3.11.)

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CAPITULO  III  Metodología.    

Fig. 3.11 copa Casagrande y penetrometro de cono.

Límite Plástico (LP) El límite plástico lo fija el contenido de agua con que comienza a agrietarse un rollo formado por el suelo, de aproximadamente 3.2 mm de diámetro, al rodarlo con la mano sobre una superficie lisa, no absorbente, que puede ser una placa de vidrio. (Ver Fig. 3.12).

Fig. 3.12 amasado y rodamiento del material para efectuar el límite plástico.

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CAPITULO  III  Metodología.    

Límite de Contracción (LC) El límite de contracción se define como el porciento de humedad con respecto a su peso de la muestra, con el cual, una reducción de agua no ocasiona la disminución en el volumen del suelo. (Ver Fig. 3.13)

Fig. 3.13 acomodo y enrasado del material sobre el Petri.

Contracción Lineal (CL) La contracción lineal se define como el por ciento de contracción, con respecto a la dimensión original, que sufre una barra de suelo de 2 cm x 2 cm x 10 cm al secarse en un horno a 100-110 ªC (Ver Fig. 3.14), desde una humedad equivalente a la humedad del límite liquido hasta el límite de contracción.

Fig. 3.14 muestra para determinar la contracción lineal del suelo.

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CAPITULO  III  Metodología.    

3.5.6 Prueba Proctor Estándar (M-MMP-1-09) La prueba consiste en compactar el suelo en cuestión en tres capas dentro de un molde de dimensiones y forma determinadas por medio de golpes de un pisón, que se deja caer libremente desde una altura especificada. (Ver Fig. 3.15) Con este procedimiento de compactación Proctor estudió la influencia que ejercía en el proceso el contenido inicial del agua en el suelo, encontrando que tal valor era de vital importancia en la compactación lograda. En efecto observó que a contenidos de humedad crecientes, a partir de valores bajos, se obtenían más altos pesos específicos secos y, por lo tanto, mejores compactaciones del suelo, pero que esa tendencia no se mantenía indefinidamente, sino que la pasar la humedad de un cierto valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultando peores compactaciones. Proctor puso de manifiesto que, para un suelo dado y usando el procedimiento descrito, existe una humedad inicial llamada "óptima", que produce el máximo peso específico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactación.

Fig. 3.15 homogenización, compactación, extracción y pesado del material. Página  |  36      

CAPITULO  III  Metodología.    

3.5.7 valor soporte California (M-MMP-1-11) La realización de esta prueba fue para determinar si el material cumpla las especificaciones de una capa sub-rasante. Para ello se compacto el suelo por medio de la prueba Porter.

Fig. 3.16 Saturación y aplicación de carga a las muestras para determinar su valor CBR.

Primeramente se colocó el suelo en una charola para añadirle agua y homogenizar el material, después se le incluyó el disco espaciador con el papel filtro al molde, sobre el disco espaciador, se colocó el material compactado en 3 capas con 56 golpes en cada capa, se retira el collarín y se enrasa para quitar el material sobrante, se retira la base y se voltea para retirar el disco espaciador, después se colocó otro papel filtro, y se aplicaron la placa circular perforada con vástago y 2 placas de carga, se sumergió en el tanque de saturación y se le coloco el trípode con un extensómetro recargado en la base del molde, se dejó en el tanque de saturación 5 días.

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CAPITULO  III  Metodología.    

Posteriormente, se retiró el extensómetro junto con el trípode y se dejó drenar el molde durante 15 minutos, después el molde se llevó a la prensa y nuevamente se le aplicaron las placas de carga y se le colocó el pistón que transmitió la carga de la prensa hacia el suelo, se tomaron lecturas de la penetración y su carga en cada intervalo como se presenta en la siguiente tabla: Lecturas

Tiempo

Penetración

min:s

mm

Primera

00:30

0.64

Segunda

01:00

1.27

Tercera

01:30

1.91

Cuarta

02:00

2.54

Quinta

03:00

3.81

Sexta

04:00

5.08

Séptima

06:00

7.62

Octava

08:00

10.16

Novena

10:00

12.70

Tabla 3.5 Relación Tiempo-Penetración

Con estos datos se trazaron las gráficas, en las abscisas se colocaron las penetraciones y en las ordenadas se colocaron las cargas de penetración que nos mostraba la prensa Versa Tester. Ver Fig. 3.16 Fórmulas para determinar los valores soporte de california a 2.54 y 5.08mm de penetración respectivamente:

   

Página  |  38      

CAPITULO  IV  Resultados.    

             

IV.- RESULTADOS 4.1 Análisis de Resultados. A continuación se presentarán los resultados de las pruebas realizadas en el laboratorio de ingeniería civil del ITSON. 4.2 Propiedades del suelo del terreno natural. 4.2.1 Peso volumétrico suelto. Se ensayaron 2 muestras para determinar el peso volumétrico del suelo suelto, el cual se obtuvo un resultado de 1182 Kg/m3, valor promediado de los resultados mostrados en el apéndice A. 4.2.2 Contenido de humedad natural. Una vez de haber realizado la excavación del muestreo, se extrajo el material e inmediatamente se guardó en bolsas herméticas para que no perdiera humedad.

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CAPITULO  IV  Resultados.    

Posteriormente, se realizaron 3 muestras, dándonos un contenido de humedad promedio de 10.70 % como se muestra en el apéndice A. 4.2.3 Porcentaje que pasa la malla 200. Es fundamental realizar las pruebas de clasificación de suelos para ver con que material se está tratando, por lo que se optó por realizar la prueba de clasificación por lavado de la malla 200. Al realizar esta prueba comprobamos de que el material que se obtuvo fue un suelo fino ya que pasó el 91.8% del material por dicha malla, como se muestra en el apéndice A. 4.2.4 Densidad de sólidos. Como parte del sistema de clasificación de suelos, realizamos la prueba para la determinación de la densidad de sólidos, obteniendo un valor de 2.80, lo cual indica que entra en el rango de las arcillas medianamente plásticas como se muestra en el apéndice A. 4.2.5 Limites de Atterberg. Los resultados de límites de atterberg indican la plasticidad de un suelo fino, donde se incorporan diferentes contenidos de humedad para el cual la consistencia cambia de un estado a otro. Los resultados de la plasticidad del suelo en estado natural son los siguientes. Basados en la carta de plasticidad, el suelo se sitúa arriba en la línea A en la zona II, como se muestra en los anexos, por lo que se clasifica como una arcilla medianamente plástica (CL). Los resultados se muestran en el apéndice B.

Tabla 4.1 resultados de los límites de consistencia del suelo en estado natural. Página  |  40      

CAPITULO  IV  Resultados.    

4.2.6 Prueba Proctor Estándar. La finalidad de esta prueba fue determinar el contenido de humedad óptimo que requiere el material para desarrollar el peso específico seco máxima. Para el suelo en estudio se obtuvo una humedad óptima de 23 % y un peso volumétrico seco máximo de 1504 Kg/m3 .La humedad óptima se utilizara en las pruebas del valor soporte de california. La tabla de resultados y la gráfica se puede apreciar en el apéndice C. 4.3 Determinación del contenido óptimo de cal mediante el procedimiento de Eades & Grim. El objetivo de esta prueba es determinar el porcentaje óptimo de cal para estabilizar sus propiedades físicas y mecánicas. Se realizaron varias muestras que variaron del 0% al 8%, obteniendo un porcentaje óptimo del 6% de cal en peso, los resultados se muestran en la tabla 4.2 y en la figura 4.1.

Tabla 4.2 Resultados del método Eades & Grim.

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CAPITULO  IV  Resultados.    

Figura 4.1 % de cal vs PH para la obtención del % de cal ideal.

4.4 Valor Soporte de California (CBR) La prueba CBR fue el principal objetivo a realizar en este proyecto, ya que con esta, determinamos la capacidad admisible del suelo así como su expansión, tanto en su estado natural, y en mezclas de suelo-cal con diferentes proporciones de cal (2, 4, 6 y 8%). Como se observa en la tabla 4.3. Nótese en la misma tabla el CBR obtenido con la humedad natural (Hnat) y con la humedad óptima (Hcomp) En el Apéndice F se muestran las memorias de cálculo de cada una de las pruebas.

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CAPITULO  IV  Resultados.    

Tabla 4.3 Resultados de las 6 muestras del valor soporte de California.

Página  |  43      

CAPITULO  IV  Resultados.    

Se realizó una gráfica relacionando los distintos porcentajes de cal añadidos al suelo respecto al CBR obtenido para cada uno de estos porcentajes como se ve en la figura 4.2.

Fig. 4.2 Relación de los resultados del CBR para penetraciones de 2.54 y 5.08 mm respecto al porcentaje de cal.

Siguiendo la normativa de la SCT una

capa subrasante debe cumplir como

mínimo un valor CBR del 20 %. Como se puede apreciar en la Fig. 4.2, para formar una capa sub-rasante de un pavimento con el material arcilloso del terreno natural muestreado y cumpla las especificaciones de la SCT, se requerirá añadirle 2.5 % de cal como mínimo. Página  |  44      

CAPITULO  IV  Resultados.    

4.5 Propiedades Plásticas del suelo estabilizado.  

Tabla 4.4. Resultados de los límites de consistencia.

En el Apéndice D se muestran las memorias de cálculo de los resultados de las pruebas con 6% de cal. En el apéndice E se muestran las memorias de cálculo de los resultados de las pruebas con 2.5%. Como se puede apreciar en la tabla, el índice de plasticidad se redujo notablemente respecto a su estado natural, principalmente para un contenido de 6%, confirmando así, que la cal ayuda a reducir la plasticidad de los suelos arcillosos.

Página  |  45      

CAPITULO  V  Conclusiones  y  Recomendaciones    

V.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 Conclusión En las vías terrestres es un requisito que la capa subrasante tenga una resistencia adecuada de acuerdo a especificaciones del proyecto, ya que sirve de cimiento entre la estructura vial y el terreno natural. El suelo analizado en esta investigación no cumplió con los requisitos establecidos por las normas de la SCT para utilizarse como capa subrasante, fue por ello que mediante el uso de cal para estabilizar químicamente el suelo, se buscó incrementar su capacidad de soporte CBR, cumpliendo con los requerimiento mínimo de la capa subrasante. Para ello se debe de añadir 2.5 % de cal en peso al suelo en su estado natural, ya que logra aumentar su valor CBR de 2.20% a 22%, reduce el índice de plasticidad 21% a 6% y el porcentaje de expansión de 2.79% a 0.99%, por lo que se puede confirmar que el material con suelo-cal a 2.5% es factible para la realización de una Subrasante.

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CAPITULO  V  Conclusiones  y  Recomendaciones    

El suelo-cal con 6% en peso obtenidos a través del método de Eades & Grim. Alcanzó un CBR de 76.43 %, un índice de plasticidad de 4% y un índice de expansión de 0.17%, por lo que esta dosificación puede usarse una Sub-Base de un pavimento, o una reducción del espesor de la capa subrasante. Hay muy poca diferencia en cuanto al Índice de plasticidad para los contenidos de cal de 2.5% y 6%, por lo que no es necesario añadir más del 2.5% de cal para mejor la plasticidad del suelo. Existen varios métodos para estabilizar un suelo arcilloso. En este proyecto se optó por la estabilización química con cal ya que al mezclarlo con la arcilla obtiene, se tiene una mejoría en sus propiedades como se comprobó en esta investigación, además de un mejor comportamiento, mejor manejabilidad, y una reacción química inmediatamente. Finalmente cabe mencionar que se puede utilizar material de banco para construir la capa subrasante, o combinación de este último material con el suelo del terreno natural, pero tendría que analizarse en base al presupuesto que se maneje en la obra, para ver que opción resultaría más económica. 5.2 Recomendaciones • Usar el contenido de humedad óptima en lugar de la humedad natural del suelo para determinar el CBR, ya que se logra un valor CBR más alto. • Las pruebas de suelo-cal, especialmente en los límites de consistencia, se tendrán que realizar en el mismo momento, ya que al mezclarlas con agua, se endurecen con el tiempo. • Debe tenerse especial cuidado realizar el mezclado del suelo con la cal, para lograr una buena afinidad de ambos materiales, y con ello los resultados de las pruebas sean representativos. Página  |  47      

CAPITULO  V  Conclusiones  y  Recomendaciones    

• Existen aspectos que pueden complementar esta investigación como son: la realización de pruebas en campo, y sus efectos a largo plazo, y

la

estimación de costos que pueden servir de referencia para ver las ventajas de estabilizar el terreno natural mediante cal.                                          

Página  |  48      

Bibliografía    

BIBLIOGRAFIA • Carlos Fernandez Loaiza, Editorial LIMUSA S.A. de C.V. México 1991, “Mejoramiento y estabilización de suelos” • Alfonso Rico Rodríguez, Hermillo del Castillo, Editorial LIMUSA S.A. de C.V. México 2003, “La ingeniería de suelos en las vías terrestres: carreteras, ferrocarriles y aeropistas vol. 1 y 2”, Decimosexta reimpresión. • Fernando Olivera Bustamante, Editorial CONTINENTAL, México 2000, “Estructuración de vías terrestres”, Tercera reimpresión. • Eulalio Juárez Badillo, Alfonso Rico Rodríguez, Editorial LIMUSA S.A. de C.V. México 2001, “Mecánica de suelos: tomo 1 Fundamentos de la mecánica de suelos”. Vigesimocuarta reimpresión de la tercera edición. • Braja

M

Das,

Editorial

THOMSON

INTERNATIONAL,

20001,

“Fundamentos de ingeniería geotécnica” primera edición. • Manual de laboratorio de mecánica de suelos I, Cd. Obregón 2000. • http://normas.imt.mx/carr.htm • http://www.horcalsa.com/contents/content-files/manual_cal.pdf • http://www.lime.org/documents/publications/free_downloads/constructmanual-spanish2004.pdf • http://www.citopib.com/archivos/marga/TratCal_ANCADE.pdf • http://www.botanical-online.com/tiposdesuelo.htm

Página  |  49      

Bibliografía    

• http://calidra.com/mejores-practicas/grupo-calidra-y-su-compromiso-conel-medio-ambiente • http://www.ingenieracivil.com/2009/04/especificaciones-de-lasdiferentes.html • http://copernico.escuelaing.edu.co/vias/pagina_via/modulos/MODULO% 207.pdf



http://calidra.clicker360.com/?page_id=85



http://dspace.universia.net/bitstream/2024/558/1/Granulometria+y+perdi da+por+lavado.pdf



http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratori o



http://www.lanamme.ucr.ac.cr/docs/boletines_pitra/boletin_semanal_pitr a_09_subrasantes_con_cal.pdf



http://ingenieria.lm.uasnet.mx/sitio/congreso/documentos/ico43.pdf



http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3282/5/53973-5.pdf

• http://es.scribd.com/doc/5256272/INFORME-CBR • ftp://ftp.fao.org/fi/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706s/x6 706s10.htm • http://www.aopandalucia.es/inetfiles/area_tecnica/Calidad/Recomendaci ones_y_pliegos_varios/Recomendaciones_tratamiento_suelos_con_cal_ Version_Diciembre_2010.pdf

Página  |  50      

Anexos.  

 

 

                       

ANEXOS                        

Página  |  51      

Anexos.  

 

 

  Tabla 1 Clasificación de suelos con base en el SUCS.

Página  |  52      

Anexos.  

 

 

 

Figura 1. Carta de plasticidad.

Figura 2. Estados de consistencia de un suelo. Página  |  53      

Anexos.  

 

 

Cenizas volcánicas Suelos orgánicos Arenas y gravas Limos orgánicos Arcillas poco y medianamente plásticas Arcillas medianamente y muy plásticas Arcillas expansivas

2.20  a  2.50   2.50  a  2.65   2.65  a  2.67   2.67  a  2.72   2.72  a  2.78   2.78  a  2.84   2.84  a  2.88  

Tabla 2. Determinación de la densidad del suelo que pasa por la malla No. 4.

Suelo    

Arenas arcillosas mezcla arena-arcilla Mezcla arena-limo-arcilla con plástico, limo + fracción de arcilla Limo inorgánico, limo arcilloso Arcilla inorgánica Limo orgánico Arcilla inorgánica altamente plástica Arcilla orgánica

Contenido optimo de humedad para compactación (%) 11-10 15-11 24-12 24-12 33-21 36-19 45-21

*NOTA: el contenido de humedad óptimo suele ser de 2 a 3% menor que el límite plástico del suelo.

Tabla 3.Relacion de contenidos de humedad óptimos de diferentes tipos de suelos.

Página  |  54      

Anexos.  

 

 

Material  

Espécimen  

Energía  especifica   de  

para           Terraplén  

Nº       1   2  

compactación   kg-­‐cm/cm3   6.03   2.69  

Pisón  de  2.5  Kg       56   25  

Pisón  de  4.54  Kg        -­‐-­‐    -­‐-­‐  

        Subyacente  

3   1   2  

1.08   6.03   2.69  

10   56   25  

 -­‐-­‐    -­‐-­‐    -­‐-­‐    

       

3   1  

1.08   27.42  

10    -­‐-­‐    

 -­‐-­‐     56  

Subrasante  

2  

6.03  

56  

 -­‐-­‐  

   

3  

2.69  

25  

 -­‐-­‐  

Numero  de  golpes  por  capa  

Tabla 4. Energía de compactación y número de golpes para compactar los especímenes.

                   

Página  |  55      

Apéndices.    

                     

APENDICE A Propiedades del suelo del terreno natural                        

Página  |  56      

Apéndices.    

               

Resultados del peso volumétrico.

Resultados del contenido de humedad natural en %.

Página  |  57      

Apéndices.    

Prueba de lavado por malla 200.        

Prueba de densidad de sólidos.             Página  |  58      

Apéndices.    

                   

APENDICE B Límites de Consistencia del material en estado natural

Página  |  59      

Apéndices.    

Limite líquido

Página  |  60      

Apéndices.    

Limite plástico

Límite de Contracción

Contracción Lineal

Página  |  61      

Apéndices.    

APENDICE C Grafica γd vs w % para determinar la humedad optima de compactación del material.

Página  |  62      

Apéndices.    

Página  |  63      

Apéndices.    

APENDICE D Límites de consistencia del suelo estabilizado con 6 % de cal en peso.

Página  |  64      

Apéndices.    

Limite líquido

Página  |  65      

Apéndices.    

Limite Plástico

Límite de contracción

Contracción Lineal

Página  |  66      

Apéndices.    

APENDICE E Límites de consistencia del suelo estabilizado con 2.5 % de cal en peso.

Página  |  67      

Apéndices.    

Limite líquido

Página  |  68      

Apéndices.    

Limite plástico

Límite de Contracción

Contracción lineal

             

Página  |  69      

Apéndices.    

                   

APENDICE F Valor Soporte de California CBR                           Página  |  70      

Apéndices.    

Página  |  71      

Apéndices.    

Página  |  72      

Apéndices.    

Página  |  73      

Apéndices.    

Página  |  74      

Apéndices.    

Página  |  75      

Apéndices.    

Página  |  76      

Apéndices.    

Página  |  77      

Apéndices.    

Página  |  78      

Apéndices.    

Página  |  79      

Apéndices.    

 

  Página  |  80      

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