mayo del 2002

26/1/2015 MAYODEL2002

http://biblioteca.mti.gob.ni:8080/docushare/dsweb/GetRendition/Tesis34/html 1/162

UNIVERSIDADNACIONALDEINGENIERIARECINTOUNIVERSITARIOPEDROARAUZPALACIOS

FACULTADTECNOLOGICADELACONSTRUCCION

SISTEMADEESTUDIOSDEPOSTGRADO

ESTUDIODEALTERNATIVAPARAESTABILIZACINDESUELOSCON

MATERIALEXISTENTEENELCAMINOELBOQUETESANTAANA

Managua,NicaraguaOctubredel2003.

TesinasometidaalaconsideracindelaComisindelProgramade

EstudiosdeMaestraenIngenieradelTransporteparaoptaral

gradodeMasterenIngenieradelTransporte.

Autores:

ING.MAGDAMARASOZACARRIN

ING.JOSFERNANDOBUSTAMANTEARTEAGA

Tutor:MSC.EUGENIANORMANUMARODRGUEZ

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AGRADECIMIENTO

Alconcluirnuestratesina,agradecemosanuestroSeorTodopoderosoque

nosbrindsaludparalograrconmuchoesfuerzo,dedicacinysacrificiola

culminacindeestamaestra,yaqueelconocimientoeseltesoroms

preciadoqueunapersonapuedellegaratener,siendotSeornuestrafuente

desabiduraeinspiracin,proveedordenuestrasnecesidadesespiritualesy

materiales.Gracias,PadreEternoporquenosconcedistecadanuevodapara

continuarconloquehabamosdejadopendienteeldaanterior,porquenos

distesfortalezaynosconfortastescuandolascosasibanmal,porquenos

disteslafuerzanecesariaparacontinuarluchandoenlograrunanuevametay

prepararnosparaotrosretosvenideros,contandosiemprecontigo.

Eneltranscursodecadaunadelasetapasdeesteproyectodeinvestigacin,

hemoscontadoconlaayudayelapoyodecolegas,compaerosdetrabajoy

amigosquecongrangenerosidadcontribuyeronconsugranitodearenapara

quepudisemoscumplirconnuestrameta.

AgradecemosdemaneraespecialalaMsc.EugeniaNormaNumaRodrguez,

tutoradeestatesina,porsudedicacinyguaasmismo,alMsc.Noel

Heredia,porsuorientacincomplementaria,contribuyendoalarealizaciny

culminacindeestatesina.

DEDICATORIA

Larealizacindeesteproyectodetesina,ascomocadaunadelasmetas

alcanzadashaimplicadoesfuerzos,dedicacinysacrificiosluchaqueno

nicamentehasidomasinotambindemisseresqueridos.Porcuanto,

dedicounomsdemislogrosalcanzadosamishijos:JulioJossu,Csar

EmmanuelyMirthaVirginia,quieneshansidomismaestrosencuantoa

tenacidadyempujefuentedeinspiracinyfortalezaparacontinuarconlo

iniciado.Ellossonlaesperanzaylacertezaquehayunporveniryunmaana.

Amimadre,RosaVirginia,porsusoracionesalPadreEterno,pidindolemi

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bienestaryporserejemplodefortalezayfllenadesabiduraalinfundirme

valoresyprincipiosmoralesquehansidolabaseparasercadadamejor.

AmiesposoJulioJossu,porsupacienciayapoyoincondicional,siendola

personaquereavivamientusiasmoconpalabrasalentadoras,cuandolas

cosasnosalentalcomoesperaba.

MagdaMaraSozaCarrin

DEDICATORIA

Esteproyectohasidounesfuerzoenconjuntoconmisseresqueridospor

cuantodedicoestetrabajoamipadre,JuanJos,quien,consusoraciones

pidindolealCreadormeprotejaybendigahasidomiconfortenlos

momentosdifciles,consusconsejosyejemplomehainculcadoprincipiosy

valoresmoralesquehanhechodemunapersonadebien.

Alamemoriademimadre,Maradelosngeles,queestoysegurosesentir

felizyorgullosadeestelogroalcanzado.

Amishijos:AcxelFernando,LidiethElena,KarenMarayMelissadelCarmen

ascomoamiesposaMarthaElena,porlapacienciaycompresinquemehan

brindado.

JosFernandoBustamanteArteaga

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II NN DD II CC EE

CONTENIDO Pg.No.

Resumen i

Resume ii

ListadeTablas iii

ListadeFiguras iv

ListadeIlustraciones iv

ListadeGrficos v

ListadeAbreviaturasySiglas vi

Introduccin 1

FundamentacinyProblema 4

Objetivos 8

MetodologadelaInvestigacin 9

CapituloI:EstabilizacindeSuelos

1.1.AnlisisHistrico 11

1.2.CaracterizacinGnoseolgica 14

CapituloII:EstabilizacinQumica

2.1.EstabilizacinconCementoPrtland 18

2.1.1.Mecanismosdeestabilizacin 18

2.1.2.Tiposdeestabilizacinconcemento 19

2.1.3.Propiedadesdelossuelostratadosconcemento 21

2.1.4.Factoresqueafectanlamezcladesuelocemento 22

2.1.5.Criteriosparaeldiseodemezclas 24

2.2.EstabilizacinconCal 26

2.2.1.Mecanismosdelaestabilizacin 26

2.2.2.Materialesutilizados 28

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II NN DD II CC EE

CONTENIDO Pg.No.

2.2.3.Propiedadesdelossuelostratadosconcalyfactoresquelosafectan 28


2.3.EstabilizacinconQumicoPolimricoBase2000 33

2.3.1.Mecanismodeestabilizacin 33

2.3.2.Materialesutilizados 34

2.3.3.PropiedadesyfactoresqueinfluyenenlossuelostratadosconelQumicoPolimricoBase2000 34


CapituloIII:CaracterizacindelCamino

3.1.Generalidades 36

3.2.PapeldelcaminodentrodelaredvialdeldepartamentodeManagua 36

3.3.Caractersticasfsicasdelcamino 38

3.4.Caractersticasgeolgicadelazona 41

3.5.Estudiogeotcnicodelcamino

3.5.1.Estudiosdemuestrasalteradasrealizadosenlaboratorio 42

a)Caractersticasdelossuelosexistenteseneltramoenestudio 48

b)Propiedadesdelsuelopredominante,segnAASHTOyASTM 49

3.5.2.Ensayesinsiturealizados 50

3.5.3.Evaluacindelosresultadosinsituyenlaboratorio 53

3.5.4.Ensayespreestabilizacin 55

CapituloIV:Estabilizacindelsuelodelcaminoconcemento

4.1.Caractersticasdelcementoutilizado 56

4.2.Diseodemezclas 56

4.3.Ensayosrealizadosypreparacindeespecimenes 57

4.3.1.EnsayeProctorEstndar 57

4.3.2.EnsayedeResistenciaalaCompresin 57

II NN DD II CC EE

CONTENIDO Pg.No.

4.3.3.EnsayeCaliforniaBearingRatio(C.B.R.) 58

4.4.Resultados 59

4.5.AnlisisEstructural 60

4.6.Costos 65

CapituloV:Estabilizacindelsuelodelcaminoconcal

5.1.Caractersticasdelacalutilizada 67

5.2.Diseodemezclas. 67

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5.3.Ensayosrealizadosypreparacindeespecimenes. 67

5.4.Resultados 68

5.5.AnlisisEstructural 69

5.6.Costos 70

CapituloVI:EstabilizacindelsuelodelcaminoconQumicoPolimricoBase2000

6.1.Diseodemezclas 72

6.2.Ensayosrealizadosypreparacindeespecimenes 72

6.3.Resultados 73

CapituloVII:AnlisisComparativo

7.1.Anlisistcnico 74

7.2.Anlisiseconmico 77

Conclusiones 79

Recomendaciones 81

ReferenciaBibliogrfica

Bibliografa

II NN DD II CC EE

CONTENIDO Pg.No.

Anexos

AnexoI : EnsayesdeGranulometra

AnexoII : EnsayesdeLmitesdeAtterberg

AnexoIII : EnsayesProctorEstndardelsuelonatural

AnexoIV : EnsayesdeDensidadinSitu

AnexoV : EnsayesdeCBRinsitu

AnexoVI : Ensayesefectuadosalossuelospredominantes

AnexoVII : EnsayesProctorEstndaraestabilizaciones

AnexoVIII : EnsayesResistenciaalaCompresinsinConfinar

AnexoIX : EnsayesCBRaestabilizaciones

AnexoX : ResultadosdelprogramaAlizeIII

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i

RESUMEN

Elpresentetrabajocomprendelarealizacinyanlisisdeensayesdelaboratorioe

insituascomolaevaluacintcnicayeconmicadelasalternativasdediseo

demezclasconaditivos:cemento,calyqumicopolimricoBase2000para

seleccionarlaalternativaquemejorcontribuyaalmejoramientodelsuelonatural.

Eltemasedesarrollentrespartes,laprimeraconstituidaporintroduccin,

objetivosymetodologadelainvestigacin.Lasegunda,queabarcatodoel

desarrollodeltemaylatercera,destinadaalasconclusionesyrecomendaciones.

Eldesarrollodelcuerpodeldocumentoestaconformadoporsietecaptulos.Enel

captuloI,seabordalaestabilizacindesuelosenfocandosuhistoria,lautilizacin

endiferentesobrasyelavancequehatenidoeneltranscursodeltiempo.En

tanto,enelcaptuloII,seabordalaestabilizacinqumicaconlosaditivos

propuestos,describiendosuspropiedades,criteriosdediseodemezclas,

factoresqueafectanalasmezclas,propiedadesamejorarseyrequisitosa

cumplir.

EnelcaptuloIII,secaracterizaelcamino,describiendosuubicacin,zonade

influencia,condicionesclimatolgicasygeolgicascondicinactualdelcamino,

losensayesrealizadosylosresultadosquedescribenlossuelosencontradosy

suspropiedades.LoscaptulosIV,V,VIyVIIabordaneldiseodela

estabilizacinparalossuelosencontradosconlosaditivospropuestosascomo,

elcontenidodeestabilizante,losensayesqueserealizaron,lapreparacinde

especimenesylosresultadosobtenidosencadaunodeellos,incluyendouna

valoracinestructuralyeconmicaconcadaaditivo.Ascomoelanlisis

comparativoentreellos.

Porltimo,seformulanlasconclusionesyrecomendacionesderivadasdel

estudio,tambinlasdiferentesreferenciasbibliogrficas.Ademsseincluyen

anexosquecontienenlosdatosyresultadosdecadaunodelosensayes

efectuados.

RESUME

Theworkpresentisaboutmakingandanalysisoflabessaysandinsituandthe

technicalandeconomicevaluationofthedesignchoicesofmixeswithadditives

cement,limeandpolymericchemicalBase2000toselectthechoicethat

contributesinabestwaytotheimprovementofthenaturalsoil.Thisthemewas

developedinthreeparts,thefirstoneconstitutedbyintroduction,objectivesand

methodologyoftheinvestigation.Thesecondonethatisaboutthedevelopofthe

themeandthethirdonefocusonconclusionsandsuggestions.

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ii

Thedevelopofthebodyofthedocumentisconformedofsevenchapters.Inchapterone,thestabilizationofsoilsisboardedfocusingitshistory,theusein

differentworksandtheadvancethatithashadinthecurrenttime.Aslongas,in

chaptertwo,isrefereedthechemicalstabilizationwithproposedadditives,

describingitsproperties,criterionsofdesignsofmixes,factorsthataffectthe

mixes,propertiestoimprove,andrequirementstoaccomplish.

Inchapterthreeischaracterizedtheroad,describingitslocation,zoneofinfluence,

climatologicalandgeologicalcondition,presentconditionoftheroadthecarried

outessaysandtheresultsthatdescribethefoundsoilsandtheirproperties.

Chaptersfour,five,sixandsevenrefertothedesignofthestabilizationforthe

foundsoilswithproposedadditives,andthecontentofstabilizer,theessaywhich

weremade,thepreparationofspecimensandtheobtainedresultsineveryone,

includinganstructuralandeconomicalvaluationwitheachadditive,andthe

comparativeanalysisbetweenthem.

Finallyconclusionsandsuggestionsaremadederivedfromthestudy,alsothe

differentbookreferences,besideareincludedtheannexeswhichcontaindataand

resultsfromeachessaymade.

LISTADETABLAS

No. Nombre Pg.No.

1 Ensayesrealizadosynormasquelosrigen 102 Caractersticasfsicasymecnicasdelossuelos 4446

3 Caractersticasfsicasymecnicasdelossuelosenlasuperficiedelcaminoenestudio 47

4 Tiposdesuelossuperficiales 485 ResultadosdeensayedeCBRinsitu 516 CBRSuperficiales,paraunespesorde30cm. 5152

7 Densidadesinsituydeterminacindelporcentajedecompactacin 53

8 Resumenderesultadosdelosensayesalamezclasueloycemento 59

9 Composicinvehicular(2000) 61

10 TensionesPermisiblesparasuelocemento 6411 Resumenderesultadosobtenidosdelaaplicacindel

programaAlizeIII,paralamezclasuelocemento 6412.aCostoestimadodeestabilizacinconcementoenunespesor

de40cm.(sinimpuestos)65

12.bCostoestimadodeestabilizacinconcementoenunespesorde35cm.(sinimpuestos)

65

13 Resumenderesultadosdelosensayesalamezclasueloycal 6814 Tensionespermisibles 7015 Resumenderesultadosobtenidosdelaaplicacindel

programaAlizeIII,paralamezclasuelocal 7016.aCostoestimadodelaestabilizacinconcalenunespesorde

55cm.(sinimpuestos) 7116.bCostoestimadodelaestabilizacinconcalparaunespesorde

60cm.(sinimpuestos) 71

17 ResumenderesultadosdelosensayesalamezclasueloyqumicopolimricoBase2000 73

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iii

18 Resumenderesultadosparalosestabilizantesanalizados 7419 Resumenderesultadosdelanlisisestructural 7720 Comparacindecostos(enmiles) 77

iv

LISTADEFIGURAS

No. Nombre Pg.No.

1 MacrolocalizacindelCaminoElBoqueteSantaAna 37

2 Seccintransversalpredominante 39

3 EstratigrafadelossuelosexistenteseneltramodeCaminoElBoqueteSantaAna.MtododeclasificacinAASHTO. 43

LISTADEILUSTRACIONES

No. Nombre Pg.No.

1y2 Seccintransversal 39

3y4 Situacinactualdelcaminoenestudio 40

5y6 Tomasdemuestrasalteradas 42

7 Ensayededensidadinsitu 52

8 Usodelconodepenetracindinmica,paraladeterminacindelCBRinsitu 52

LISTADEGRAFICOS

No. Nombre Pg.No.

1 Comportamientodelsueloestabilizadoconlosdiferentescontenidosdecemento

59

2 ComportamientodevaloresdeCBRyexpansinparacadacontenidodecemento

60

3 DeterminacindelCBRdediseoparaunaprofundidadde30cm.

63

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v

4 Comportamientodelsueloestabilizadocondiferentescontenidosdecal

68

5 ComportamientodevaloresdeCBRyexpansinparacadacontenidodecal.

69

6 Comportamientoderesistenciaconlosporcentajesdecontenidoensayados.

74

7 ComportamientodeCBRparalosporcentajesdeaditivosensayados.

75

8 Comportamientodedensidadesmximasdelosestabilizantesensayados

75

9 Comportamientodelashumedadesptimasdecompactacinparalosporcentajesdeestabilizantesensayados.

75

10 Comportamientodeexpansindeterminadaenlosensayosrealizadosparacadacontenidodeestabilizante.

76

11 Representacingrficadeloscomponentesdeestabilizacinparacementoycal.

78

12 Comparacineconmicadelaestabilizacinconcementoycal

78

LISTADEABREVIATURASYSIGLAS

CBR CaliforniaBearingRatioDCP DynamicConePenetrometre

AASHTO AmericanAssociationofStateHighwayanTransportationOfficialsASTM AmericanSocietyforTestingandMaterials

INVE EspecificacionesdelInstitutoNacionaldeVas(Colombia)PCA PrtlandCementAssociationSUCS SistemaUnificadodeClasificacindeSuelos

USA UnitedStatesofAmericaTRRL TransportandRoadResearchLaboratory

MTI MinisteriodeTransporteeInfraestructuraREE RepeticionesdeejesequivalentesEE Ejesequivalentes

TPD Trnsitopromediodiario%vp Porcentajedevehculospesados

PVSM PesovolumtricosecomximoWop HumedadoptimaLL Limiteliquido

LP LimiteplsticoIP ndicedeplasticidad

NP NoplsticoSM ArenalimosaSW Arenabiengraduada

MH LimodealtacompresibilidadML Limodebajacompresibilidad

RF ResistenciaalaflexotraccinMpa Megapascal

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vi

Km. Kilmetromts. Metroscm. Centmetro

vii

LISTADEABREVIATURASYSIGLAS

mm. Milmetrosplg. PulgadaKg. Kilogramos

CaO OxidodecalcioCO 2 Bixidodecarbono

msnm MetrossobreelniveldelmarEst. EstacinMtra. Muestra

Prom. PromedioExpans. Expansin

veh. VehculosCont. ContenidoCem. Cemento

Resist. ResistenciaComp. Compresin

Perm. PermisibleMod. MduloElast. Elasticidad

Cant. CantidadCaract. Caracterstica

Compactac. CompactacinFig. Figura

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GENERALIDADES

Ing.MagdaSoza Ing.JosBustamante 1

INTRODUCCIN

Todoslospases,requierenparasudesarrollocontarconunaampliaredvial,

tantoUrbanacomoRural,quefaciliteenformapermanentelavinculacinentrelas

diferenteszonasydeellasconelexterior,ascomoelaccesodelprogresoyla

industrializacin,hastaloslugaresmsrecnditosyfinalmentelafcilyoportuna

llegadadelasmateriasprimasylasalidadelosproductosalosmercadosde

consumo.

EnNicaragua,lasredessecundariasyterciarias,constituyenel90%delalongitud

totaldelasvaslascualescumplenlafuncindeinterconectarlascomunidades

entresi.Dadassuscondicionessonmuyexigentesenfrecuenciade

mantenimiento,quemediantelaaplicacindelossistemastradicionalesyconlos

escasosrecursosdisponiblessolamentesepuedeejecutarparcialmenteen

consecuencia,cadaaoesmayoreldeterioroyelatrasoeneldesarrollodeestas

redesvitales.

Lossuelosexistentesdeloscaminosrurales,estnconformadosensumayor

parteporlimosyarcillasqueenestadosecoofrecenunbuencomportamiento

quesereduceenformadrsticaenpresenciadeagua,porestarafectadosporun

mayoromenorgradodeplasticidadyexpansividad,conlasconsecuentes

dificultadeseinconvenientesqueestorepresentaparaservirdesoportealos

materialesqueselessuperponenparaconformareltratamientoderevestimiento

aquesonsometidosprovocandolamezclaentreelsueloexistenteenelcaminoy

elmaterialdeaportacin,perdiendoesteltimosuscaractersticasfsicas

mecnicas.

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TesinadeMaestraEstudiodeAlternativaparaEstabilizacindeSuelosconMaterialExistenteenelCaminoElBoqueteSantaAna

Eldesechoyreemplazodeestosmaterialescontaminadosproducendeterioro

ecolgico.Laexplotacindelasescasasfuentesdebuenosmateriales,presenta

dificultadesdetodandole,locualincrementaloscostosporlalentitudocasionada

enlaconstruccinyporqueobligaarealizaracarreosdesdelargasdistancias.La

mayoradelosmaterialesqueseencuentranenlascercanasdelasvasno

Ing.MagdaSoza Ing.JosBustamante


2

cumplenlasespecificaciones,yaquepresentanunaltoporcentajedefraccinfina

conaltovalordendicedeplasticidadymanifiestanenmayoromenorgrado

variacionesvolumtricas,caractersticasqueencondicionesnaturalesnolos

hacenaptos.

Considerandolosproblemasquesepresentanenlaredvialsecundariayterciaria,

serequiereaplicacionesyexperienciasdemodernatecnologaquepermitanen

formarpida,econmicayprcticasolucionarlosmltiplesinconvenientesdelos

suelosnaturalesquedificultanelbuenmantenimiento,queporsufrecuenciay

altoscostos,nodejandisponibilidadparaelnormalcrecimientoydesarrollodelas

vasdecomunicacin.

Laestabilizacindesuelostiende,engeneral,hacialautilizacinengranescala,

delosmaterialeslocalesyenespecialdelmaterialdecamino.Elagotamientode

materialesgranulares,losaltoscostosdelosmaterialesptreoscomercialesysus

largosyonerosostransportes,influyenparaencarecerlasdenominadas

estabilizacionesgranulomtricasencomparacinconlasclasificadascomofsico

qumicas.

Enlaactualidadlosagentesestabilizadoresseusanencasitodoelmundopara

superarlaslimitacionesdelossuelosnaturalessobreelcomportamientodel

camino.Elusodeaditivosparalaestabilizacindesuelospuedeser,ademsde

unasolucinestructuraldealtacalidad,unademenorcostoencomparacincon

solucionestradicionales.

Laestabilizacindesueloshasidoampliamenteutilizadainternacionalmente.De

igualforma,hasidoabundantementeestudiadaenprestigiosasuniversidadesde

lospasesindustrializados.Asmismo,lasAgenciasVialesdeestospases,han

invertidocuantiososrecursosenintensosestudios,sobrelainfluenciadela

estabilizacindesuelosvisionandolosgrandesbeneficiosquepuedenobtenerse

delosagentesestabilizadoresaplicadosensuscaminos.Detalmaneraquelos


principiosmsgeneralessobreelprocesoytcnicadeestabilizacin,son

conocidosdesdehacealgntiempo.

EnNicaragua,latecnologadeestabilizacindesuelosconaditivoshainiciadoen

aosrecientes(19961998)lacualhasidoaplicadaenproyectosde

rehabilitacin,principalmenteentramosdevasprimariasyltimamenteenlos

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proyectosdeadoquinado.Encaminosnopavimentados,setieneunanicaexperienciaeneltramodeCaminoLaDaliaLaMoraWaslalaobjetode

anlisisenelProyectoIntegrador(prembulodelproyectodeTesis),dondeuna

delasrecomendacionesfueladerealizarestudiosparalaimplementacindela

estabilizacindelossuelosexistentesenloscaminos.Entodosloscasos,la

informacinobtenidadelaejecucindeestosproyectos(nopublicadaysin

accesoalpblico)tieneungranvalorexperimentalytcnico,conunsinnumero

devaloresqueestablecenelcomportamientodelestabilizadorutilizado.

Laasimilacinyaplicacindeestatcnicaesresponsabilidaddetodoslos

componentesdelacomunidadvialsiendonecesarioparaelloadquirirdominio

sobrestaconunabasecientfica.

BasadosenestasdebilidadeshemospropuestoeltemadetesinaEstudiode

AlternativaparalaEstabilizacindeSuelosconMaterialExistenteenelCaminoElBoqueteSantaAna,pretendiendoconsteaportarconocimientos

experimentales,quepermitanproponersolucionesaplicablesaltramoenestudioy

almismotiemposuposibleextrapolacinyaplicacinenlaszonasrurales

adyacentesdelMunicipiodeManagua,enfuncindecaractersticasgeotcnicas

similares,tomandoencuentalaexperienciacientficainternacionalenlatcnica

deestabilizacindesuelos.


FUNDAMENTACINYPROBLEMA

Eldesarrollodelascomunidadesestantimamenterelacionadoconlosavancesy

mejoramientosdelosmediosdecomunicacin.Lospasesenvasdedesarrollo

seenfrentanalproblemadefinanciamientoparamejoraryconservarsu

infraestructuravial,reconocindoseenello,elgranporcentajedecaminossin

pavimentar.

Laproblemticaexistente,escomoconservarestoscaminosconunabuena

transitabilidad,queimpliqueunbuenrendimientodelosmismos,conbajoscostos

deinversinymantenimiento.Durantemuchotiempolosorganismospblicos

competenteseneltemavial,hanbuscadomecanismosquesolucioneneste

problema,formulandoestudiospropiosysolucionesbasadasenreferenciasy

experienciasinternacionales,conlafinalidaddemejorarloscaminossin

pavimentar,incorporandolasventajasqueofrecendiferentesmtodosde

estabilizacindesuelos,dentrodeellassedestacanenparticularelempleode

diferentestiposdeestabilizadoresqumicos.

Existeunagamaimportantedeproductosqumicosparalaestabilizacinde

suelosdedistintanaturaleza,talescomo,enzimas,polmeros,sales,etc.,quehan

tenidobuenosresultadosenotrospases,talescomoEstadosUnidos,Asia,Sur

Africa,AmricadelSur,CentroamricayPanam,etc.Lamayoradeestos

productosson100%orgnicos,notxicosynocontaminantesdelambiente

fcilesdeusarynorequierenequipoespecialensuaplicacin.Estafacilidadde

usorepercuteenmenorescostosdeconstruccineimportantesreduccionesen

loscostosdeejecucin.Estosestabilizadoreshansidodesarrolladosyprobados

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porespecialistasqumicos.

Noobstante,losaditivosqumicosmsconocidosycomnmenteutilizadosson:la

cal,elcementoyelasfalto,elempleodeloscualesestrespaldadoporla

evidenciaexperimentalprcticadeinstitucionesdeprestigio,talescomo:la

AASHTO(AmericanAssociationofHighwayandTransportOficial,PCA(Prtland

CementAssociation)yelInstitutodelAsfalto.



5

EnNicaragua,laestabilizacindesuelosseencuentraenunestadodedesarrollo

incipiente.Hastahacepocosaoseraunprocesopococonocidoyconninguna

difusinformalentrelacomunidadvialdelpas,perolascaractersticasy

propiedadesnaturalesdelossuelos,ascomolaubicacindelosproyectosde

desarrollovialhanobligadoaconsiderarlautilizacindeaditivosparala

estabilizacindelossuelos.Enellohaincididolaimposibilidaddehacerusode

materialesseleccionadosdealtacalidadenlugaresconescasosbancosde

prstamosdematerialesparasuexplotacinhaciendoestaalternativa

econmicamentemenosfactible.Tambindebetenerseencuentaelcumplimiento

delasmedidasrestrictivasparacontrolarlasaccionesagresivasalmedio

ambiente,locualfavoreceelusodeaditivosparalaestabilizacinenlugardela

explotacindeyacimientosnaturales.

LosproductosqumicosquehansidomsempleadosenNicaragua,son:lacaly

elcementoestosaditivoshansidoutilizadosparaestabilizarlacapadesubbase

entramosdecarretera,talescomo:NandaimeRivasPeasBlancas,Boaco

MatiguasRoBlanco,IzapaLenChinandega,LaGateadaNuevaGuinea,

SanBenitoSbacoyMuhanElRama.Aestosseleadicionanlostramosde

caminosquehansidoadoquinados(finalizadosyenprocesodeejecucin),donde

sehapropuestoestabilizarlabasedelosmismos.Encuantoacaminosno

pavimentados,sehaestabilizadoeltramodecaminorevestidoLaDaliaLaMora

WaslaladondeseutilizocementoySistemaConsolid.Asmismo,existen

algunostramosdecaminosruralesquehansidotratadosconestabilizantes,en

muchoscasosdeellos,utilizadosentramosdependientesfuertes,peroquenose

cuentaconregistrodeestasintervenciones.Encomparacinconotrospases,en

Nicaragua,secuentaconlaexperienciaobtenida,acomosemencion

anteriormente,sinembargonosedisponedeestainformacincomounabase

cientfica,tilenladeterminacindecomportamientostcnicos,resultados,y

comparaciones.


SegnestadsticasdelInventarioVialdelMTI(15),elpatrimoniovialen

Nicaragua,experimentavariacionesensuextensinanualmente,debidoalafalta

demantenimientoenloscaminosnopavimentadosademsdelaintervencinde

fenmenosnaturales,comotormentastropicales,huracanesyotrosquehan

afectadodegranmaneralainfraestructuravial.Laredvialnacionaltieneun90%

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decaminosnopavimentados,querespondenalaclasificacindecaminos

revestidos,todotiempoyestacinsecaesdecir,quesusuperficiederodamiento

esdegravaoterrenonatural.Estoscaminossedeterioranrpidamente,

provocandoprdidadeconfort,seguridad,aumentodeloscostosdeoperacin,de

tiempodeviajeygastodemantenimientotraducindoseenaltoscostos

econmicosysociales.

ElcaminonopavimentadoElBoqueteSantaAna,clasificadocomode

EstacinSeca,esunodeloscaminosquepresentaunaltogradodedeterioroen

elloinfluye,entreotrosfactores,labajacalidaddelsuelodelcamino,loqueorigina

afectacionesenlacirculacindelosvehculosdecargaydepasajeroscon

incidenciasnegativasparalazonaporsersufuncinladedarsalidaala

produccinagrcolayalmismotiempofacilitarelaccesodelosproductosy

serviciosbsicosenelreadeinfluenciadelmismocamino.

Dadalaspocasinvestigacionesrealizadasenelcampodelaestabilizacinde

suelosconaditivosqumicosenlascondicionesparticularesdelossuelosen

Nicaraguaylaimportanciadelcaminoenestudio,enelcualsepodra

implementarelusodelaestabilizacinqumicacomounaposiblesolucinpara

mejorarlatransitabilidaddelmismoserealizalapresenteinvestigacinque,

consisteenlaevaluacindelcomportamientosdelsueloexistenteenelcamino

condistintosaditivosqumicos,conlafinalidaddeobtenerunaalternativade

diseoeficienteyeconmicaparaelmejoramientodelacalidadylavidatildelasubrasantedelcaminonopavimentadoElBoqueteSantaAna.


Elpresentetrabajopretendecontribuiralasolucindelsiguienteproblema:

LainsuficientecapacidadportantedelossuelosdelcaminoruralnopavimentadoElBoqueteSantaAnaylacarenciadeestudiosenelpas

quepermitanevaluardesdeelpuntodevistatcnicoeconmico,las

alternativasdediseoparamejorarestaspropiedadesmediantela

estabilizacinqumica.

ElObjetodelainvestigacines:

LaestabilizacindelossuelosexistentesenelcaminoruralnopavimentadoElBoqueteSantaAnaconlossiguientesaditivosqumicos:

CEMENTO,TIPOGU CALHIDRATADA QUIMICOPOLIMERICOBASE2000

Importanciatericoprcticadelainvestigacin

Lapresenteesunainvestigacindedesarrollo,dondeseaplicanteorasy/o

generalizacionesempricasquehansidodemostradasyquesonaplicablesal

problemadeinvestigacinperoenunasituacinnueva,lascondiciones

particularesdeNicaraguaydelcaminoobjetodeestudio.

Laimportanciatericoprcticadeltrabajoradicaensuactualidadyenlaintencin

deponerlacienciaylatcnicadelpasacordeconlatendenciamundialeneste

campo,loqueposibilitaunacontribucineconmicaporsuefectoenlasmejores

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condicionesdecirculacinparalaredterciariaysecundariaascomoelposible

ahorroenlasactividadesdemantenimientoyconservacindeloscaminosno

pavimentadosdelainfraestructuravial,conelconsiguientebeneficiosocialpara

losresidentesyproductoresdelaszonasruralesdelpasconcaractersticas

geotcnicassimilaresalasdelazonadeestudio.



8

OBJETIVOS

OBJETIVOGENERAL

Evaluardesdeelpuntodevistatcnicoyeconmicolas

alternativasdediseoparaelmejoramientodelacapacidad

portantedelossuelosexistentesenelcaminoruralnopavimentado

ElBoqueteSantaAna,mediantelaestabilizacinqumicacon

CementoPrtland,CalHidratadayQumicoPolimricoBase2000.

OBJETIVOSESPECIFICOS

Caracterizarlacalidaddelsuelonaturaldelcamino.

Evaluarlacalidaddelossuelosnaturalesdelcaminoestabilizando

conCemento,TipoGU.


conCalHidratada.


conQumicoPolimricoBase2000.

Analizartcnicayeconmicamentelasalternativasdediseode

mezclasconlosaditivosestudiadosyseleccionarlaquemejor

contribuyaalmejoramientodelacapacidadportantedelsuelodel

caminoruralElBoqueteSantaAna.


METODOLOGADELAINVESTIGACION

Parasolucionarelproblemaysatisfacerelobjetivosedesarrollaronlassiguientes

tareasdeinvestigacin:

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1.Diagnsticodelproblemaysufundamentacin.2.Caracterizacindelobjetodelainvestigacin

Caracterizacindelaestabilizacindesuelosconaditivosqumicosensu

desarrollohistrico,conceptualyreferencial.

CaracterizacindelcaminoruralnopavimentadoElBoqueteSantaAna

3.Valoracincrticadelosproblemasquepresentaactualmenteelcaminoyde

lasposiblesalternativasdediseoparaelmejoramientodelospropiedadesde

lossuelosqueloconformanmediantelaestabilizacinconagentesqumicos.

4.DiseodelasmezclasdelasalternativasdeestabilizacinconCemento

Prtland,CalHidratadayQumicoPolimricoBase2000paraelmejoramiento

delacapacidadportantedelsuelodelcamino.

5.Preparacindelasmuestrasyrealizacindelosensayosqueevalanla

calidaddelasmezclasdiseadas.

6.Obtencinyprocesamientodelosresultadosdeensayos.

7.Determinacindeespesoresdecapamedianteanlisisestructural.

8.Estimacindeloscostosdelasdiferentesalternativas.

9.Anlisiscomparativodelosresultadosobtenidosenlasdiferentesalternativas

dediseoyseleccindelaptimadesdeelpuntodevistatcnicoy

econmico.

10.Preparacindelinformedelainvestigacin.

Paraeldesarrollodelastareasseemplearonmtodosdeinvestigacintericosy

empricos.Siendolosmtodostericosqueseutilizaron,entreotros,elmtodo

histrico,elmtodoinductivodeductivo,eldeanlisisysntesis.

Enelcasodelosmtodosempricos,seemplearonampliamente:laobservacin,

elanlisisdocumental,lasentrevistas,laexperimentacinyelprocesamientode

resultados.


Estosmtodos,tambinfueronempleadosenelanlisisdelosresultados

obtenidosenlosensayesefectuados:

TablaNo.1Ensayesrealizadosynormasquelosrigen.

TipodeEnsaye MtodoDesignacin

AASHTO ASTM INVE*

DescripcineIdentificacindeSuelos

ProcedimientoVisualyManual D2488 102

AnlisisGranulomtricodelossuelos Mecnico T2788C3684a 123

LmiteLquidodelossuelos T8990 125

LmitePlsticodelossuelos T9087 126

ProctorEstndar MtodoA T18090 D1557 141

CaliforniaBearingRatio(CBRdeLaboratorio) Mtodo2 D698 148

CaliforniaBearingRatio(CBRinsitu)

DCP(ConodePenetracinDinmica)

ContenidodeMateriaOrgnica

MedianteprdidaporIgnicin T26786 121

EnsayeResistenciaalaCompresinInconfinada D1633

EnsayeDensidadinsitu ConodeArena T19190 D1556 161

*Normasdeensayosdematerialesparacarreteras,delMinisteriodeObrasPblicasyTransportedeColombia.

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TodoslossuelosenestudioseclasificaronporelsistemaAASHTOensu

designacinM14587yporelsistemaSUCS(SistemaUnificadodeClasificacin

deSuelos),segnlaASTM,ensudesignacinD2487.

CAPITULOI


CaptuloI:EstabilizacindeSuelos1.1. AnlisisHistrico.

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Desdelosalboresdelahistoria,elhombreyautilizalaconglomerantespuzolnicosnaturalesparalaestabilizacindesueloscohesivosendiferentes

obraspblicas.PrimeroenChina(pirmidesdeShaanxihaceunos5,000aos)e

India,ydespusduranteelImperioRomanoenvasdecomunicacinyobras

hidrulicas.EnelsigloXIXserealizangrandesavancesenlaproduccindelos

conglomerantes,aglomerantesyenlosprocedimientosconstructivos.Eldesarrollo

denuevasredesviariastantoenUSAcomoenEuropaparavehculos

automotoresduranteelperiodo19001930,propiciaunaseriedeexperimentos

quemuestranclaramentelasposibilidadesdeaprovechamientodelossuelos

existentes,modificadosenmayoromenorgradoporlaadicindealgunodeestos

productosylasubsiguientemezclaycompactacin.(1)

Eldesarrollotecnolgicoenelquenosencontramosactualmente,tienesin

embargounadecisivaprimerafaseenelperiodo19301950.Paraellofueron

necesariosmuchosestudiosdelaboratorioparadefinirmtodosdeensayoy

observarlaincidenciadelasdiferentesvariablesqueintervienenenlosresultados.

Lagranvariabilidaddelossuelosnaturalesconstituaunretoadicional.Huboque

construiryseguirelcomportamiento(confrecuenciadecepcionante)demuchos

tramosdeensayo,hastallegarasistematizareldiseo,definirlaejecucinms

adecuadaconunamaquinariaenconstantedesarrolloyfinalmenteestablecer

unasprimerasespecificacionestcnicas.(1)

FueronpionerosenesteperiodolosEstadosUnidos(hayquedestacarlalaborde

laPrtlandCementAssociation)yalgunospaseseuropeos.Lasnecesidades

militaresdela2GuerraMundial,particularmenteenlaconstruccinrpidade

aeropuertos,propiciaronmsavancestcnicosyunaextensindelusodelos

suelosestabilizadosenmuchospasesenvueltosenelconflicto.(1)


Enlosaos50,conlareconstruccineiniciacindeimportantesinfraestructuras

detransporte,seiniciaunasegundafaseenlaquelaestabilizacindesueloses

yaunatcnicamodernaestablecida,conocidayempleadaencompetenciaconel

empleodesuelosgranularesconpocosfinos,deplasticidadreducida,queno

requierenningnagenteestabilizador.Tambinseextiendesuusoavas

secundariasydebajaintensidaddetrfico.(1)

Desdemediadosdelosaos70yhastalafecha,lascircunstanciascambian

considerablemente,tantoporlaacucianteproteccindelmedioambiente,como

porelencarecimientodelaenerga,laagresividadcrecientedeltrficopesadoyla

necesidaddeexplanadasdemayorcapacidaddesoporteydemayorfiabilidad

paralaconstruccin.(1)

Enestatercerafaseesnecesarioreplantearseyponeraldalosdiseosdel

cimientodelosfirmesporsuincidenciaenelcomportamientoalargoplazoyen

loscostosglobales.Lossuelosestabilizadosofrecenyaunasposibilidadesde

ejecucinmenosdependientesdelaclimatologa,facilitanlapuestaenobradelas

capasdelfirmeyensuma,reducenlosriesgosquepuedenmermarlacalidad

deseada.(1)

Actualmente,losagentesestabilizadoresseusanentodoelmundoparasuperar

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laslimitacionesinherentesalosmaterialesnaturalessobreelcomportamientodel

pavimentoapartedeincrementarlascaractersticasderesistenciadeunmaterial,

estosagentesaumentansudurabilidadysuresistenciafrentealaaccindel

agua.

Enlasreferencias2,3y4semencionanlosprincipalescomponentesqumicos

utilizadosenestabilizantesquehansidoobjetodeestudios,entreloscualesse

encuentran: CalVivaoHidratada(parasuelosarcillosos,disminuyelaplasticidad).

CementoPortland(paraarenasogravasfinas,aumentalaresistencia).



13

ProductosAsflticos(paramaterialtrituradosincohesin,talescomo:asfaltos

lquidos,emulsionesasflticasyalquitrn).

ClorurosdeSodioyCalcio EscoriasdeFundicin(comnmenteusadasencarpetasasflticas,danmayor

resistencia,impermeabilizanyprolonganlavidaltil).

CenizasVolantes(obtenidasdelasplantastrmicasconreaccinpuzolanica) Polmeros

CenizaLigerayCal(parecidaalaestabilizacinconcemento)

Silicatos(porlogeneral,sonsolucionesdesilicatodesodio). cidofosfricoyfosfatos(tienenunaparticularventajaenlossuelosjvenes

deorigenvolcnico). SulfatosdeCalciooyeso(usadocomoaditivoenmezclasdesuelocemento

paraacelerarsufraguado). Hidrxidodesodioososacastica(parasueloslaterticos,ayudaala

compactacin).

Salesdealuminio(influyeenlaestabilidaddelossuelosanteelagua)

Losestabilizantesdemayorusoenelmundoson:elcemento,lacalyelasfalto

(5).Noobstante,secontinaconlabsquedadealternativasmseficientesy

econmicasparaelmejoramientodelavidatildeloscaminosycarreteras(6).

Lareferencia1,esunejemploclaroqueenmuchospasesdelmundose

continuaconlaconsolidacindeexperienciasyampliacindeconocimientos

cientficosconnuevosmtodosdeensayesparaeldiseoyconstruccinenla

estabilizacindesuelosconcemento,calyasfaltoutilizadosenlaconstruccinde

carreterasycaminosnopavimentados.Ascomolaexperimentacinconotros

compuestosqumicos.Adicionalmenteenotrosserealizanestudiosparala

obtencindenuevoscompuestosqumicosaserutilizadosenestatcnica,como

lomuestralareferencia22,queestablecequeenArgentina,serealizan

experienciasconresinadeltipofenolformaldehdocuyoprincipalcomponentees

tanino,sustanciaorgnicadeorigenvegetal.


Tambinserealizaninvestigaciones,mediantelaconstruccindetramosde

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pruebascondiversosestabilizadores,conelfindellegaraunaevaluacintcnicayeconmica,entreellosestn:Enzimas,Ligninas,Polmeros,Salesy

Cemento.(6)

Enlasreferencias2y3,encontramosqueentrelosprimerosestabilizantes

qumicosutilizadosparamejorarlascaractersticasfsicasdelossuelos,estn:

AM9,Terranier,Cynaloc,Cromolignina,AnalinayVinsol.

Enlaactualidadexisteunagrangamadeproductosdeestabilizacindesuelosde

distintanaturaleza:enzimas,polmeros,sales,etc.Talescomo:CBRPLUS(aceite

sulfatado),SistemaConsolid,QumicoPolimricoBase2000,CONAID,

ENVIROSEALLBS TM ,AceiteSulfatadoEspecfico(ASE),AditivoEnzimtico

Cementante(AEC),Terrazyme,DustControl,Proes,Probase,BaseSeal,

Descobond,Bischofita,RoasSALT,Clorawet,RoasdMag,Polyses,PortaBatch,

entreotros.

1.2.CaracterizacinGnoseolgica.

Conmuchafrecuencialossuelosdisponiblesparaconstruccinnopuedenllenar

losrequisitosderesistenciaeincompresibilidadindispensablesparasuusoen

terraplenesosubrasantesyenlascapasdesubbaseybasedelospavimentos.

Elprocesoporelcualsemejoraelsueloparaquepuedaalcanzarlosrequisitos

fijadossellamaEstabilizacin.Ensumsampliosentido,laestabilizacinincluye

lacompactacin,eldrenaje,lapreconsolidacin,laproteccindelasuperficie

contralaerosinylainfiltracindelahumedadsinembargo,altermino

estabilizacinselevarestringiendogradualmentesualcanceaunsoloaspecto

delmejoramientodelsuelo:lamodificacindelpropiomaterialdelsuelo(2).

Elmododemodificaryelgradodemodificacinnecesariosdependendelcarcter

delsueloydesusdeficiencias.Enlamayoradeloscasossenecesitaaumentar

suresistenciayenotrosmodificarsuscaractersticasplsticas(2).


Lareferencia7,definelaEstabilizacindesuelocomo:elmejoramientodela

resistenciamecnicaydeladurabilidaddelossuelos.Laestabilizacindesuelos

selogracondiferentesmtodos,talescomo: Mecnicos(compactacin,vibracin,etc.)

Granulomtricos(adicindematerialfinoogrueso) Trmicos(congelacin)

Elctricos(abatimientodelnivelfreticoporelectroosmosis)

Qumicos(adicindesales,cementoyotrosaditivos) FsicosQumicos(adicinderesinas,asfaltos,etc.)

Mixtos(combinacindedosomsdelosmtodosanteriores).

Unagenteestabilizadorsatisfactoriodebeproporcionarlascualidadesrequeridas

yademsdebesatisfacerlascondicionessiguientes:Debesercompatibleconel

materialdelsuelo,permanente,fcildemanejaryprepararademsdetenerbajo

costo.Ningnmaterialllenatodoslosrequisitosylamayorasondeficientesenla

ltimacondicin,elcosto(2).

Laspropiedadesdelossuelosquemsfrecuentementeseestudianenproblemas

deestabilizacinson:(3)

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EstabilidadVolumtrica.Serefierealosproblemasrelacionadosconlossuelos

expansivosporcambiodehumedadtransformandolamasadearcilla

expansivaenunamasargidaoenunagranulada,consuspartculasunidas

porlazossuficientementefuertescomopararesistirlaspresionesinternasde

expansin(3).

Permeabilidad.Losmtodosdeestabilizacinparainfluirenlapermeabilidad

delossuelossuelenestardesligadosdelosmtodosconlosquesebusca

variarlaestabilidadvolumtricaolaresistencia.(3) Compresibilidad.Prcticamentetodoslosmtodosdeestabilizacin

disminuyenlacompresibilidaddelossuelos.(8)



16

Durabilidad.Sueleninvolucrarseenesteconceptoaquellosfactoresquese

refierenalaresistenciaalintemperismo,alaerosinoalaabrasindeltrfico.

Estosproblemaspuedenafectartantoalossuelosnaturalescomoalosestabi

lizados,sibienenestosltimoslospeorescomportamientossuelenser

consecuenciadediseosinadecuados.(3)

Resistencia.Serefierealaformaqueserecurreparaincrementarla

resistenciadelossuelos,comoobjetivomscomn.Algunasdelasformasde

estabilizacinmsusadasparaelevarresistenciasonlassiguientes:(3)

. Compactacin

. Vibroflotacin

. Precarga

. Drenaje

. Estabilizacinmecnicaconmezclasdeotrossuelos.

. Estabilizacinqumicaconcemento,caloaditivoslquidos.

Frecuentementeesposibleutilizartratamientosquemejorensimultneamente

variaspropiedadesdelsuelo,perotambinpodranencontrarevoluciones

contradictoriasdemaneraqueelmejoramientodeunapropiedadsignifiqueel

deteriorodeunauotras.(3)

Laestabilizacingranulomtricaeselmejoramientodelsueloporelcambiode

graduacin.Consistegeneralmenteenmezclardosomssuelosnaturalespara

obtenerunmaterialcompuestoqueseasuperior.Seempleaprincipalmenteenlas

subrasantesdepavimentosyparapavimentosdebajocosto.(2)

Elagotamientodelosyacimientosdematerialesgranulares,losaltoscostosdelos

materialesptreoscomercialesysuslargosyonorosostransportes,influyenpara

encarecerlasdenominadasestabilizacionesgranulomtricasencomparacincon

lasclasificadascomofsicasqumicas.Laestabilizacindesuelostiende,en

general,hacialautilizacinengranescaladelosmaterialeslocalesyenespecial

delmaterialdelcamino.(9)


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Losmtodosdeestabilizacinqumicaconcemento,calyasfaltoaparecencada

damsymsenlastcnicasconstructivasdelasvasterrestresentodoelmun

do,especialmenteenasuntosligadosconlatecnologadelospavimentos(3).

EstabilizacinQumicadeSuelos. Esunprocesomedianteelcualseleincorpora

unaditivoqumicoalossuelosutilizadosconfinesgeotcnicos,enloscualesse

desarrollancambiosqumicosyfsicosquepermitenincrementarladensidadde

losmismosporcompactacinmecnicayreducirlaplasticidaddedichomaterial

conestosepretendemejorarlacapacidadsoportedelossuelosfinos,

incrementarsuresistenciaalacompresinyunaumentodeladensidadde

compactacin.(10)

LosAditivosqueseutilizarneneldesarrollodelpresentetrabajoson: Cemento. Eselmaterialpulverizadoconstituidoporcompuestosaluminio

calcreosqueporadicindeunacantidadconvenientedeagua,formauna

pastaconglomerantecapazdeendurecerse,tantobajoelaguacomoconel

aire.(7)

Cal. Eselconglomeranteconstituidoporxidocalcico(calviva)ohidrxidode

calcio(calapagada)yquetienelapropiedaddeendurecernicamentealaire,

despusdeamasadoconagua.(2) QumicoPolimricoBase2000. Esunestabilizadorlquidodesuelo

(polmero)queendureceosellacaminosdetierra,terraplenes,vertederosde

basura,bases,subbasesypermitelaconstruccindecaminossecundarioso

depenetracin.(10)

CAPITULOII

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18

CaptuloII:EstabilizacinQumica2.1. EstabilizacinconCementoPrtland.

Laestabilizacindesuelosconcementoesunadelasmsutilizadasenel

momentopresente.Lasprcticasrelativasaellacomienzandesde1917,cuando

Amiespatentunprimerprocedimientodemejoramientodesuelosabasede

mezclarlesproporcionesvariablesdecementotipoPrtlanddesdeentonces,la

utilizacindelsuelocemento,queeselnombrequesehapopularizadoparala

mezcladequesehabla,sehaextendidoporelmundoenteroycrececadada,

sobretodo,perononicamente,encasosconectadosconlasvasterrestresy,

muyparticularmente,conelproyectoyconstruccindepavimentos.(3)

DurantemuchosaossehaconsideradoelempleodelcementoPrtlandcomo

unodelosmaterialesmsindicadosenlaestabilizacindesuelos.Engeneral,la

tcnicautilizadaparaefectuarunabuenaestabilizacinconcemento,considera

doscriteriosfundamentales,ladurabilidadylaresistencia,repercutiendoambos

criteriosenlaeconoma.(11)

Consisteenunamezcladesuelopulverizadoyproporcionesdeterminadasde

cementoPrtlandyagua,compactadashastaunaelevadadensidadyprotegidas

contralasperdidasdehumedadduranteunperododecuradoespecfico.(12)

Prcticamentetodoslostiposdecementosontilesparaestabilizacindesuelos

ynormalmenteseempleanlosdefraguadoyresistencianormales.Para

contrarrestarlosefectosdelamateriaorgnicasonrecomendablescementosde

altaresistencia.(3)

2.1.1.Mecanismosdeestabilizacin.

Laaccinestabilizadoradelcementoconstadevariasetapas,laprimeradelas

cualeseslaaccindelanaturalezafibrosadelsilicatodecalcioqueseforma

cuandolosgranosdelcementoentranencontactoconelagua.Debidoaestose

formanmasasdefibrasminsculasquesetrabanfuertementeunasconotrasy


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conotroscuerpos.Lasolucinformadaporlamezclacementoyaguareacciona

conlaspartculasdelsuelo,reaccinenlaquelosionesdecalciotiendena

coagularlaspartculasdesuelocargadasnegativamenteproducindosesu

floculacinporaccindelagravedad.Porltimo,secompactalamezcla,se

produceunareaccindelcalcioconlasliceyalminadetamaoscoloidales

producindosecomplejoscompuestosdesilicatosyaluminatosqueaumentan

lentamentelaresistenciadelamezclaconeltiempo.Aestaaccinselellama

puzolnica.(8)

Lasreaccionesenlasmezclasdesueloconcementosevenafectadasporel

contenidodemateriaorgnicadeaqul,yaqueloscidosorgnicostienegran

avidezporlosionesdecalcioqueliberalareaccinoriginaldelcementoylos

captan,dificultandolaaccinaglutinantedelestabilizante.Estambinnocivala

presenciadesulfatosuotrasmateriasvidasdeaguaporcuantoprivanal

cementodelahumedadnecesariaparalahidratacin.(8)

2.1.2.Tiposdeestabilizacinconcemento.

Aunqueengeneral,cualquiermezcladesueloycementoesunsuelocemento,

esconvenientehacerunaclasificacindemezclasdeacuerdoalgradode

estabilizacinqueserequieredeellasparacumplirconciertasespecificaciones

deresistenciaydurabilidad,enunusodeterminado.Lasmezclasdesuelo

cementosepuedenclasificarcomosigue:(7)

SueloCemento. Suelosmodificadosconcemento. SueloCementoPlstico.

SueloCemento. Eslamezclahomogneayaltamentecompactada,de

cantidadesadecuadasdesuelopulverizado,cementoyagua.Eslamezcla

previamentedefinida,quedebecumplirconrequisitosmnimosderesistenciay/o

durabilidad.Estematerial,quesecontrolacuidadosamente,seempleaenbases,

subbases,acotamientosytaludesdepavimentosparacaminosycallesen


cortinas,diquesyvasosdepresasenelementosestructuralescomotabiques

prensadosyotrossimilares.(7)

Suelosmodificadosconcemento. Esunamezclasimilaralaanterior,perocon

cantidadesmenoresdecemento.Losrequisitosderesistenciaydurabilidadpara

estamezclanosecontrolantancuidadosamente.Estematerialseempleapara

aumentarelvalorrelativodesoporteydisminuirlaplasticidaddelossuelos,espor

estoqueensuempleoparamejorarlasubrasante,lasubbaseolabasedeun

pavimento,reduceelespesordelmismo.(7)

Seempleaalrededordeunquintodelacantidadusualdecemento,paramejorar

laresistenciayrigidezdesuelosquenorequieranunacompletaestabilizacin.

Estoesparticularmentetilcuandonosepuedecompactarelsuelodebidamente

porqueestaexcesivamentehmedoycuandonosepuedeesperarportiempo

seco.(2)

Lamodificacindesuelosconcemento,sedivideendospartes,segneltipode

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suelo:(7) Parasuelosgranulares.Aumentalacapacidaddesoportedelossuelosy

reduceoeliminasuplasticidadysusexpansiones.

Parasueloslimososyarcillosos.Mejoraestossuelosquesonde

caractersticaspobresyhacequecumplanconlosrequisitosmnimosdeun

materialadecuadoparalassubrasantes.(7)

Ambosprocedimientossirvenparareducirlosespesoresdelpavimentoypara

aprovecharlosmaterialesinadecuadosadyacentesalaobra.Deestamanerase

reducirelvolumendeobrayseconservaranlosbancospotencialesde

materiales.(7)

SueloCementoPlstico. Esunamezclantimadesueloycemento,

combinadosconaguasuficienteparaproduciruntiempodefraguadoyuna



21

consistenciaigualaladeunmorterodearenacemento.Estematerialesel

equivalentedeunconcretohidrulicopobreenelquesusagregadosnocumplen

conlosrequisitosparaunconcretoysuscontenidosdecementosonmenores.(7)

2.1.3.Propiedadesdelossuelostratadosconcemento.

Elsueloestabilizadoconcemento,adquierepropiedadesquesonespecialmente

adecuadasparalaconstruccindepavimentos.Estasvarancondiversosfactores

losmsimportantesson:(7)

Lanaturalezaycantidadesdesuelo,cementoyagua,porunidaddevolumendelamezclacompactada.

Lascondicionesduranteelperododehidratacindelcemento(mezclado,compactado,curadoyacabado)

Laedaddelamezcladesuelocemento.

Laspropiedadesdelossuelostratadosconcementoson:

1. Resistencia. Actualmenteseproporcionanlasmezclasconbaseenuncriterio

deresistencia,generalmenterealizandounapruebadecompresinsimple,an

cuandosecomplementeesainformacinconlaspruebasdedurabilidad.(3)

2. Durabilidad. Paralascapasdebaseyotrasaplicacionesenquequede

expuestoalaintemperie,ladurabilidadeselfactorqueregulalacantidad

mnimadecemento.(2)

3. CaliforniaBearingRatio(CBR). Losintentosparaligarelproporcionamientode

mezclasconpruebasCBRnohanllevadoaresultadosconcluyentes,porque

esusualquecualquiersuelocementoysobretodolosformadosconsuelos

gruesosalcancensistemticamentevalorestanaltosdeCBR,quesu

interpretacinsehacepococlara.(3)

4. Contenidoptimodehumedadydensidadmximaseca. Lasinvestigaciones

realizadasindicanquelagranmayoradelossuelosgranularesy

medianamentearcillosostratadosconcemento,presentanuncontenidode

humedadptimoaproximadamenteigualalcorrespondientedelsuelosintratar

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22

paraunaenergadecompactacindadayunadensidadsecamxima

ligeramentecrecienteconelcontenidodecemento.(12)

5. Indicedeplasticidad. Estapropiedadsehareconocidosiemprecomoun

parmetrodeimportanciaparaevaluarlacalidaddeunsuelocomomaterialde

baseosubbase.(12)

6.OtrasPropiedades.Existenotraspropiedades,talescomo:(12) Resistenciaaflexin

Mdulodeelasticidad

CambiodeVolumen Permeabilidad

2.1.4.Factoresqueafectanlamezcladesuelocemento.

1. Eltipodesuelo. Influyeprincipalmenteporsucomposicinqumicaysu

granulometra.Laestabilizacinmseconmicaseobtienecuandoelsuelono

contienepartculasmayoresde7.5cm(3plg.)menosdel50%delpasael

tamizde0.074mm.(No.200),ellmitelquidoesinferiora40yelndice

plsticomenora18.Adems,comoseindicantes,elsuelodebeencontrarse

libredesulfatosymateriaorgnica.(8)

2. Lacantidaddecemento. Ladosificacindelamezclaesunaspectorealmente

fundamental,porcuntoelcementoeselingredientemscostosoypor

consiguientesuproporcindeterminalafactibilidadeconmicadela

estabilizacin.Eldiseodelamezclasehaceenellaboratorio,siendolos

ensayosquemsseutilizanparaellos,eldedurabilidad,llamadotambinde

humedecimientoysecadoyeldecompresinsimplesobreprobetas

compactadascondiferentesporcentajesdecementoycuradasbajo

condicionesespecificadas.Conrelacinalprimero,lasespecificacionesfijan

losvaloresaceptablesenfuncindeltipodesueloqueseestabilice,mientras

queconrespectoalsegundo,fueronlosinglesesquienesestablecieronel

ensayodecompresinparaeldiseo,luegodeencontrarqueparasumedio

ambiente,unaresistenciaalacompresinde17.5Kg./cm 2 sobreprobetas

curadasdurante7das,equivalaalosresultadosdelensayode


humedecimientoysecado.Losmismosinglesesencontraronqueparalas

condicionesclimticasdelaIndia,laequivalenciacorrespondaauna

resistenciade10.5Kg./cm 2.EnColombianosehaencontradounarelacin

consistenteentrelosresultadosdelosdosensayosysefijaunvalormnimo

de21Kg./cm 2 cuandosediseaenbaseacompresin,valorqueparecealgo

elevado.(8)

Alfabricarmezclasdesuelocemento,puedenobtenerseresistenciasala

compresinmuyaltas(70Kg./cm 2 oms),lascualesparadjicamente,noson

muyconvenientesporsususceptibilidadalagrietamiento.Porestemotivo,en

laactualidadsefijaunlmitesuperiorde56Kg./cm 2,valorhastaelcualse

consideraqueelsuelocementopresentauncomportamientoacordeconlas

exigenciasdeunpavimentoflexible(8).

3. Lacantidaddeagua. Elefectodelahumedadenlacalidaddelamezclatiene

sumayorimportanciadurantelacompactacin.Paraunabuenacompactacin,

debeobtenerseunaaltadensidadsecayellasoloseobtienecuandoelsuelo

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tienelahumedadptima.EnlosdiseosdesuelocementoseusageneralmentecomoensayodecontrolelProctorEstndarenlugardel

modificado,porcuantoaqueltieneunahumedadptimamayor,que

proporcionalacantidaddeaguaadecuadaparalacorrectahidratacindel

cemento.Adems,comoladensidadmximadelensayonormalesmenor,se

evitaelriesgodeobtenercompactacionesmuyelevadasyresistencias

demasiadoaltasquecomoyaseindic,resultantambininconvenientes.(8)

4. Lacompactacindelamezcla. Unamezclasatisfactoriadesuelocementosolo

puedeobtenersesisecompactaadecuadamente.ExperimentosdelTRRL

demostraronqueunadisminucinde15Kg./m 3 enladensidad,producauna

mermade1.5a3.0Kg./cm 2 enlaresistenciaalacompresin.Lasdemoras

entrelasmezclasylacompactacinproducentambinunadisminucindela

densidadquepuedealcanzarsealcompactarlamezclayporlotantodesu

resistencia.Porestemotivo,encasitodoslospasesseprohbequepasen

msde2horasentrelamezclaylacompactacin.Nodebeolvidarsetampoco



24

quelasmezclasdelaboratoriopresentanunaresistenciamuchomayorquelas

queseelaboranenlaobra.(8)

5. Curadodelamezclacompactada. Laresistenciaalacompresindelamezcla

sevefavorecidaporeltiempodecuradoluegodelacompactacintalcomo

ocurreconelconcreto.Elsuelocementoescuradoencondicioneshmedas,

peronodesaturacin,alretenerlahumedaddecompactacin.Eltiempo

normaldecuradoes7dasparaelcementotipoI,porqueduranteeseperodo

elaumentoderesistenciaesmayor(2).

Nodebeolvidarsequelaresistenciadeunamezcladesuelocementoseve

favorecidaporelaumentodetemperatura,loquenodejadeserbenficoen

reastropicalesdondelastemperaturasdecuradopuedensersuperioresalas

recomendadasporlasnormasutilizadasporpasesubicadosenzonas

templadas.(8)

2.1.5.Criteriosparaeldiseodemezclas.

Enlaactualidadsecuentacon2concepcionesdelaestabilizacinconcemento

enlaconcepcinmsantigua(EstadosUnidos1930)seconcebalaestabilizacin

deunsuelo,comosumejoramientoconelempleodecemento,noimportandolas

malascaractersticasgeotcnicasnaturalesdedichosuelo,puessebuscaba

simplementequeenformaeconmicaresultaraaplicableaalgunacapadela

estructuradelcaminoyproponealgunosmtodosdepruebayespecificaciones

paradeterminarelporcentajemsadecuadoparalaestabilizacin,taleselcaso

delaPrtlandCementAssociationdelosEstadosUnidos.Seempleaenlascapas

inferioresdelospavimentos,subbasesysubrasantesoenbasesparacaminos

detrnsitoligero.(11)

Lasegundaconcepcin,msmoderna,consisteenadicionarcementoalos

agregadosquedeporssondemuybuenacalidadparasuempleoenbases.

Estosagregadostrituradosymezcladosconcementoresultanexcelentesparasu

empleoenvasdecirculacindetrnsitopesado.(11)

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25

Losensayesdeterminantresfactoresfundamentalesparalossuelostratadoscon

cemento:(7)

Lacantidaddecementonecesarioparaendureceradecuadamentealsuelo. Lacantidaddeaguaquesedeberagregar. Elpesoespecificoaquedebercompactarseelsuelocemento.

Paramodificarlaspropiedadesdelsuelo,elporcentajedecementovaradel1al

4%,conestosoloselogradisminuirlaplasticidadyelincrementoenlaresistencia

resultamuybajo.Encambioparaobtenerunaestabilizacinmsrgida,el

porcentajedecementovarade6a14%,estetipodemejoramientoesmuy

comnenlasbases,yaqueresultamuyimportantequestasylacarpeta

presentenunmdulodeelasticidadsemejanteyconelloseevitaunprobable

fracturamientodelacarpeta.(4)

Conlaexperienciaenmuchosproyectosdesuelocemento,sehaencontradoque

lossuelosdeunmismotipoyextradosdeunamismaprofundidad,seestabilizan

adecuadamentedentrodeunintervaloreducidodecontenidodecemento(con

unavariacinaproximadadeun4%porpeso).Estehechoreduceenormemente

losensayesnecesariosaquesedebesometerelsuelocementoydeesta

manera,lascantidadesdetiempoydesuelorequeridosporellaboratorioson

mnimas.(7)

Laproporcindelamezcla,paraobtenerladurabilidadyresistenciarequeridas,

sedeterminaporunprocedimientodetanteo.Sepreparanmuestrasdelsuelocon

diferentescantidadesdecementoysecompactanalahumedadptimaporel

mtodoProctorEstndar.(2)

Paraeldiseodemezclasconaditivosqumicos,lasespecificacionesdecasi

todoslospasesexigenqueelcontenidodemateriaorgnicaenunsuelonoso

brepase12%enpeso(3).Ademselcambiomximodevolumen(expansiny

retraccin)quesepermiteesdel2%.(2)


2.2. EstabilizacinconCal

Laestabilizacindesuelosconcalesunadelasmsantiguasformasde

mejoramientodesuelos.HayevidenciasdequelaVaApia,accesoalaantigua

Roma,seconstruyutilizandoestastcnicas.Entrminosgenerales,lastcnicas

deestabilizacinconcalhidratadasonbastantesimilaresalasdelaestabilizacin

concemento,perohaydosaspectosdediferenciaqueconvienedestacardesde

unprincipio.Enprimerlugarlacaltieneunespectrodeaplicacinqueseextiende

muchomshacialosmaterialesmsarcillososqueelcementoyencontrapartida,

seextiendealgomenoshaciaelladodelosmaterialesgranularesdenaturaleza

friccionante.Ensegundolugar,estelusocadadamsextendidodela

estabilizacinconcalcomounpretratamiento,loquedaunafisonomaespeciala

muchosdelosusosdecal,puesenestoscasosnonecesariamentehande

satisfacersetodoslosrequerimientosdeunaestabilizacindefinitiva.(3)

Elempleodecalparalaestabilizacindesuelosnoconstituyeunaspecto

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novedosopuesfueempleadaenobrastanantiguascomolaMurallaChinayalgunoscaminosromanosduranteelflorecimientodelImperioRomano,perono

essinohastahace50aosqueseempezaronaestudiarenformaracionallos

mecanismosresponsablesdelaestabilizacin,ascomoalasdiferentes

modificacionessufridasporelsueloestabilizado.(11)

2.2.1.Mecanismosdelaestabilizacin.

Lacalparaestabilizacindesuelosseempleausualmentecomohidrxidode

calcio(calapagadaohidratada),obtenidaporcalcinacinyposteriorapagadode

lapiedracaliza.Lacalviva(xidodecalcio)estambinutilizable,perosumanejo

espeligrosoacausadesugranavidezporelagua,reservndosetansoloparael

tratamientodesuelosmuyhmedos.Loscarbonatosdecalciocomotales,no

tienenvirtudesestabilizantesdignasdemencin.(8)

Qumicamente,lacalserelacionasolamenteconelxidodecalcio(CaO)sin

embargo,enelusocomn,eltrminoincluyelosproductosdelacalcinacinde

calizascalcticasodolomticas.(11)



27

Lacalsepreparageneralmentecalentandocarbonatosdecalcio,muchasveces

bajolaformadecalizasnaturales,hastaquepierdensubixidodecarbonoy

devienenenxidosdecalcioelmaterialresultanteescalviva,muyinestabley

vidadeagua,loquehacedifcilsumanejoyalmacenamiento,porloquesuele

hidratarsedeinmediato.Paraformarlacalestabilizantenoesprecisopartirde

calizaspuras,sinoquepuedentolerarsealgunasimpurezas.(3)

Elefectobsicodelacaleslaconstitucindesilicatosdecalcioqueseforman

poraccinqumicadelacalsobrelosmineralesdearcilla,paraformar

compuestoscementadores.(3)

Lasreaccionesqueocurrenentreelsueloylacalenpresenciadeagua,pueden

sintetizarsedelasiguientemanera:(8)

1.Unintercambioinicopormediodelcuallosionesdecalciosonabsorbidos

porlaarcilla,reducindoselasfuerzasquemantienenladelgadapelculade

aguaadsorbidaalrededordelaspartculasdearcilla.Comoresultadode

esto,seformangrumos,sereducelaplasticidadyelsuelosehacems

manejable.(8)

2.Silamezclasecompacta,seproduceunareaccinrelativamentelentaentre

elcalcioylasliceylaaluminadelsuelo,formndosesilicatosyaluminio

silicatosmonoclcicos.Estaaccin,conocidacomopuzolnica,seve

favorecidaporlasaltastemperaturas,loquehacerecomendableestetipode

estabilizacinsobrelossuelosdelascalurosasreastropicales.(8)

3.Unatercerareaccin,muchomslenta,consisteenlaabsorcindelCO 2

atmosfrico,elcualreaccionaconlacalformandocarbonatosdecalcioy

magnesio,loscualessoncementantesmuydbiles.Estaesunareaccin

quedebeevitarseyporlotantolacalylamezcladebenprotegersedelairey

delaslluviascargadasdebixidodecarbono.Laproteccinseconsigue

compactandoycubriendolamezclaantesquecomiencelareaccin.Lacal,

aligualqueelcemento,tieneefectomuylimitadoeneltratamientodesuelos

orgnicos.(8)

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28

2.2.2.Materialesutilizados.

Laaplicacindelacalseconcentraprincipalmentealcasodesuelosfinos.Es

indispensableporotrolado,lapreviadeterminacindelostiposdeminerales

arcillososqueseencuentranpresentesenelsueloquesepretendaestabilizar,ya

queestopermiteadaptareltratamientoaefectuarypreverelmejoramientoquese

puedeesperarconlaestabilizacin,ascomosupermanenciaconeltiempo.(11)

Lacaltienepocoefectoensuelosmuyorgnicosoensuelossinarcilla.Tienesu

mximoefectoenlasgravasarcillosas,enlasquepuedeproducirmezclas

inclusivemsresistentesquelasqueseobtendranconcemento.Haobtenidosu

utilizacinmsfrecuenteenarcillasplsticas,alasquehace,adicionalmente,ms

trabajablesyfcilesdecompactar,raznporlaqueseusafrecuentementecomo

pretratamiento,anterioraunaestabilizacinconcemento,ademsdelosmuchos

casosenqueseusacomoestabilizantedefinitivo.Elefectodelacalenlasarcillas

esmsrpidoenlasmontmorilonticasquelascaolinticasyenlasprimeraslacal

lograresultadosmuchomsespectacularesenelaumentoderesistenciaysobre

todo,enladisminucindelaplasticidad.Enlasarcillas,lacaltienetambinun

importanteefectoenlaconsecucindeestabilidadvolumtricaanteelagua.(3)

Enlaestabilizacinconcaldebeevitarseelusodeaguascidas.Elaguademar

sehausadoparacompactarsuelocalconfrecuencia,perodebeevitarseall

dondesevayaacolocarunriegodeselloasflticosobrelacapatratada,puesla

cristalizacindelassalesdesprenderelsello.Lacantidaddeaguaquese

empleeestregidaporlosprocedimientosdecompactacin.(3)

2.2.3.Propiedadesdelossuelostratadosconcalyfactoresquelosafectan

Laspropiedadesmssignificativasdelsuelocalylosfactoresqueenellas

influyenson:

1.Disminucindelaplasticidad.Mientraslaadicindecalproducemuypoca

variacinenellmitelquidodelsuelo,elevanotablementesulmiteplstico,lo

quetraecomoconsecuenciaunareduccindesundicedeplasticidad.Esta


reduccinesmuchomsimportantequealaadircementoalsueloyaque,a

igualescantidades,lacaltienemscalciolibrequeelcementoparael

intercambioinico.(8)

2.Modificacindelatexturadelsuelo.Alflocularlaspartculasdearcillaporla

adicindecal,seproduceunamodificacinenlatexturaelementaldelsuelo,

hechoquepuedecomprobarsefcilmentehaciendounaprueba

granulomtrica.Estoexplicalabajaenlaplasticidaddelsueloylamejorade

sutrabajabilidad.(8)

3.Disminucindeloscambiosvolumtricosdelsuelo.Laadicindecalproduce

unamodificacinenlaestructuramineralgicadelasarcillasquetraecomo

consecuenciaunadisminucindesucapacidadparasufrircambios

perjudicialesdevolumenacausadelasmodificacionesquesufresucontenido

deagua.EnsayosrealizadosenlasarcillasdeGalapayBayunca(Colombia)

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indicaronquelaadicinde8%decaldisminuyde74a5%elcambio

volumtricodelaprimerayde39a21%eldelasegunda.Laspresionesde

expansinseredujeronde10a0.5yde4.1a0.3Kg./cm2respectivamente.(8)

4.AumentodelpH.Alaadirlecalalsuelo,elinhidrgenoesreemplazadopor

elcalciodebidoalaaccindemasayelcarcterdelsuelopasadecidoa

francamentealcalino.(8)

5.Disminucindeladensidad.Unamezclasuelocalcompactada,presentauna

densidadsecamenoralaquepresentaelsuelosoloparalasmismas

condicionesdecompactacin,porcuantolacaltiendeaesponjarelsuelo

reduciendosudensidad.(8)

6.Aumentodelaresistencia.Laresistenciasevetambinfavorecidapor

aumentosenlosperodosytemperaturasdecurado(8).Laresistencia

aumentaconeltiempoenformasimilaracomosucedeconelcemento.La

adicindecalhaceaumentarlacohesinaparentedelmaterialporefectode

cementacin(3).


7.Curadodelamezclacompactada.Aligualqueenlasestabilizacionescon

cemento,enlasmezclasdesuelocal,lasdemorasentremezclay

compactacinreducenladensidadyporlotantolaresistencia,aunqueeneste

casoelproblemanoestancrtico,loquepermiteunmayortiempoparala

incorporacindelacal,haciendomscmodoelprocesoconstructivo.(8)

8.Otraspropiedades.Elefectosobreelpesoespecficosecoestdadoporel

tiempoquesedejetranscurrirentrelaelaboracindemezclasestabilizadasy

elmomentodelacompactacin.Comoregladecampo,queascomolas

mezclasconcementohandecompactarseinmediatamentedespusde

formadas,lasmezclasconcalpuedenmanejarsedeformamenosexpedita,lo

queconduceaunprocesoconstructivomscmodoyflexiblesinembargo,se

haobservadoqueamedidaqueeltiempopasa,lasmezclasconcalrequieren

msaguaparasucompactacin,porloquedejartranscurrirtiempoenexceso

pudieraintroduciruncostoextradeincorporacindeaguaadicional.(3)

Conelobjetodeestudiarlosefectosdelaestabilizacinconcal,enlosquese

empleandiferentestipodecalescomerciales,laUniversidaddeIowa,USA,lleva

cabounestudio,dondeseconcluyequepuedesucederqueelcriteriode

resistenciapueda,enalgunoscasos,serdeunaimportanciasecundaria,pasando

aprimertrminoloscriteriosdeplasticidad,expansin,contraccin,humedadde

compactacinyanlatrabajabilidad.Entodoloanteriorpuedeinclusiveejercersu

influenciaeltiempodecuradoobienpulverizacin.(11)


Peseaquelasmezclasdesuelocalconfinesvialesseremontan20siglosatrs,

puededecirsequeenlaactualidadnoexisteunprocedimientodefinitivoparasu

diseo.Porconsiguiente,elporcentajeadecuadodecalseacostumbra

seleccionarmsbiendeacuerdoconlascaractersticasquesebuscamodificaren

elsuelo,principalmentesuplasticidadysupotencialdecambiovolumtrico,

eligiendocomoporcentajeptimoaquelquellevedichaspropiedadesalmites

aceptables.Comoindudablementelaadicindecalproduceaumentosenla

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31

resistenciadelsuelo,estosdebenaprovecharseeneldiseodelaestructurade

pavimento(8).

Laestabilizacinconcalesunmtodoeconmicoparadisminuirlaplasticidadde

lossuelosydarleunaumentoenlaresistencia.Losporcentajesporagregar

varandel2al6%conrespectoalpesodelsuelosecodelmaterialaestabilizar,

conestosporcentajesseconsigueestabilizarlaactividaddelasarcillas

obtenindoseundescensoenelndiceplsticoyunaumentoenlaresistencia.Es

recomendablenousarmsdel6%yaqueconestoseaumentalaresistenciapero

tambintenemosunincrementoenlaplasticidad.Losestudiosquesedeben

realizarasuelosestabilizadosconcalson:lmitesdeAtterberg,granulometra,

valorcementante,CBR,Resistenciaalacompresin.Ademstambinserealizan

estosestudiosparasuelosestabilizadosconpuzolanas,clorurodesodioycalcio,

ycementoPrtlanddeltipoflexible(4).

Laresistenciaaumentaentrminosgeneraleshastacontenidosdecaldelorden

de8%,enpesomsalldeeselmiteesfrecuentequelaresistenciapermanezca

relativamenteinsensiblealaumentodelaproporcindecal,exceptoenelcasode

losmaterialesmsarcillososenlosquelaresistenciapuedeseguiraumentando

paracontenidosdecalde10%oanmayores.Enestolacaldifieredelcemento,

conelquelaresistenciasigueaumentandoparacontenidosmuyaltosdel

estabilizante(arribadel20%).(3)

Sibienlaaplicacinprincipaldelacaleselmejoramientodesuelosfinosde

subrasantes,sehaencontradoquesumezclaconotrosmaterialespuededar

lugaraproductosaptosparalaconstruccindesubbaseseinclusivebasesde

pavimentos.Ademscuandoseutilizacalcomopretratamientoalaestabilizacin

concemento,seaplicanloscriteriosdediseoparaesteltimotipode

mezclas.(8)

Elcriteriomsusualenlatecnologadepavimentosesdaraunacapadesuelo

calelmismoespesorquehabradedarsealamisma,sisloestuvieraformada

porlamatrizdesuelo.CuandoseusanmtodosdediseoconbaseenCBR,


podrnformarseespecimenescondiferentescontenidosdecalydiferentes

contenidosdeagua,obteniendoelCBRdecadauno,hastallegaraldediseo.

Convendrregularestecriterioconlaresistenciadesuelocalyconotras

propiedadesquepuedanconsiderarsedeinters.(3)

Eldiseodeunaestabilizacinconcaldebebasarseenlascaractersticas

deseadasenelsueloestabilizadosondiferentesloscriteriosparalaeleccindel

contenidoptimodecal,yaquesonmuydiversoslosfactoresqueenelloinfluyen

destacndoseentreotroselcontenidodemateriaorgnica,porcentajedelos

diferentesmineralesarcillosospresentesenelsuelocaractersticasquesedesee

modificarenelsuelo,tipodecal,porcentajedefinosygruesosenelsueloatratar,

etc.(11)

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Cualquieraqueseaelprocedimientoempleadoparaelestudiodeestabilizacin

existeunpuntoenelcontenidodecal,msalldelcual,lacalprcticamenteno

producemejorasnotablesenelmaterial,almenosacortoplazo.Aestepuntoes

aloqueseconocecomoPuntodeFijacinysignificaqueenestecontenidode

calsehasatisfecholareactividadpotencialdelosmineralesarcillososeinclusive

ladelamismaorgnica.(11)

Unodelosmtodosmsusadosenlaactualidad,paraeldiseodela

estabilizacindesuelosconcal,eselrecomendadoporlaAASHTO(American

AssociationofStateHighwayanTransportationOfficials)cuyadesignacines

T220.Estemtodoconsisteesencialmenteenpruebasdecompresinsimple,

previadeterminacindelcontenidodecalquedeberadicionarsealsueloconel

findefabricar3especimenes,compactadosalahumedadptimayselessomete

apruebasdecompresinsimpledespusde7dasdecurado.Siseobtieneuna

resistenciasuperiora3.5Kg./cm 2,seconsideraqueelsueloestabilizadoes

adecuadoparasubbasesysiesmayorde7Kg./cm 2 seconsideraadecuadopara

bases,salvoqueenesteltimocasosedebentambincumplirciertosrequisitos

degranulometra.(11)


LosagregadosdeberntenerunLmiteLquidonomayorde40yunIndice

Plsticoigualomenorque8,determinadoporlosensayosAASHTOT89yT90

respectivamente.Sepodrnaceptarmaterialesconvaloresmsaltosquelos

indicadossiemprequealmezclarseconlacalenelporcentajepormasa

establecido,losvaloresdeLmiteLquidoyLmitePlsticoseanigualesomenores

quelosrequeridos(13).

Lacompresinuniaxialalossietedas,delosespecimenesmoldeados,

mezcladosdeacuerdoconlosporcentajesestablecidosycompactadosal96%de

ladensidadmximaobtenidasegnensayoAASHTOT180MtodoA.(13)

2.3. EstabilizacinconQumicoPolimricoBase2000

LosAgentesPolimricos,soncuerposqueconstandeelementosdelamisma

especieyenlamismaproporcin,peroennmerotalquelasmolculasdeunos

sonmltiplosdeotros.Medianteunareaccinoseriedereacciones,numerosas

molculasdeestetipo(monmeros)sonsoldadasparaformargigantes

(polmeros).(10)

2.3.1.Mecanismodeestabilizacin.

Refirindonosaltrminoqumicopolimrico,comoestabilizadordesuelos

(lquido),esuncompuestoqumico,queporlosefectosdelprocesodeionizacin

permitemejorarlaadherenciaentrelaspartculasfinasdelsuelo,loquefavorece

aumentarladensidaddelmaterialpormediosmecnicos.Esteproductopresenta

lassiguientescaractersticasfsicasyqumicas:(10) PuntodeEbullicin 212F/100C PuntodeCongelacin 32F/0C PresindeVapor Noesaplicable DensidaddeVapor Noesaplicable Solubilidadenagua 100% Apariencia LquidoTraslucido Olor QumicoSuave GravedadEspecifica (+/1.0)1.33

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PH 1112



34

2.3.2.Materialesutilizados.

Losmaterialesaestabilizarparalasbasesysubbases,sernsuelosexistenteso

deprstamo,conosinagregadogrueso,queestnlibresdemateriavegetaly

otrassustanciasobjetables,paraloscualessedebecumplir:(10)

1.SuelosArcillosos.

%quepasaeltamizde3plg. 100% %quepasaeltamizNo.200(0.075mm.)Mnimo15% Indicedeplasticidad Mnimo10% Libredemateriasorgnicas.

2.SuelosnoArcillosos.Deoptarporelempleodequmicopolimrico,para

estabilizarsuelosnoarcillosos,sedebernincorporarunaestabilizacin

granulomtricaalsuelo,conmaterialesapropiadosparasatisfacerlos

requerimientosmnimos,establecidosparasuelosarcillosos.Estosmateriales

adicionadosporpesoovolumenalamezclasueloQumicoPolimrico,

tambinpuedeser:FlyAsh(cenizasvoladoras,desechodelasplantasde

calcinacindecarbn),cenizasvolcnicasoarcillafina.(10).

2.3.3.Propiedadesyfactoresqueinfluyenenlossuelostratadosconel

QumicoPolimricoBase2000 .

Reduccindelndicedeplasticidad.Losmaterialescoloidalesseaglutinany

formanpartculasmsgrandesymsdensas.(10)

Reduccindelapermeabilidad.Debidoalincrementodeladensidadelpaso

delaguaserestringe.(10)

IncrementodelCBR(CaliforniaBearingRatio).Conlacompactacinyel

cementadosecreamayorresistenciaysoporteparacondicionesdetrfico

vehicular.(10)

Lamezclasueloqumicopolimrico,deberserhomogneaynodebernexistir

fragmentosgrandesdesuelosinagenteestabilizantesanteunasupervisinvisual

delamezcla.(10)



ElmaterialestabilizadoconQumicoPolimricoparabasesosubbasescolocado

enlacarreteradebersatisfacerlassiguientesexigencias:(10)

%quepasaeltamizde1plg.(24.5mm) 100% %quepasaeltamizNo.4(4.75mm.) Mnimo60% Resistenciacompresininconfinada(SubbaseyBase)Mnimo15Kg./cm 2

Lamezcladebepresentarsehomogneaentodoelcuerpodelsueloestabilizado,

segneltipodematerialaprocesar(suelosclasificadosSUCSoAASHTOo

suelosclasificadosmezcladosconmaterialselecto).(10)

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EncondicionespromediodesueloelcontenidodelqumicopolimricoBase2000,tieneunfactordeaplicacinde0.15porvolumencompactado,enunidadesde

metroscbicos.(10)

Noobstanteelvolumendeaguarequeridavaradeacuerdoalahumedadptima

existenteenelsuelo,lacantidaddelqumicopolimricoBase2000,aaplicarsese

mantieneconstante.Lahumedaddelamezclatendrunatoleranciamximade

10%porencimadelahumedadptima.(10)

LosensayesdeCBR(CaliforniaBearingRatio)serealizanaladensidadmximay

humedadptimaparaunProctorEstndardelsuelotratadoconqumico

polimrico.(10)

Laresistenciaalacompresininconfinadaseejecutarconespecimenes

moldeadosparaunProctorEstndar(AASHTOT180)sometidosacuradoalos7,

14y21dasdeedadquedebeobtenerseunmnimode15Kg./cm 2,parasub

baseo30Kg./cm 2 parabases.(10)

CAPITULOIII

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CaptuloIII: CaracterizacindelCamino3.1.Generalidades

Lazonadeinfluencia,enqueseencuentraelcaminoenestudio,

geogrficamente,seubicaenlareginpacificadelpas,enlapartesuroestedel

DepartamentodeManaguaygeomorfolgicamentesobrelaCordilleradelPacifico

oSierrasdeManagua(CuestadeDiriamba,quealcanzasuelevacinmximaen

elSectordeLasNubes,con934msnm).

ElclimapredominanteeseldeSabanaTropical,conunadistribucinespacialde

laprecipitacintotalanualdehasta1,554mm.(siendoestapartelamshmeda)

temperaturasde26.9Cconoscilacionesde3.2C.Lahumedadrelativamedia

anualtienevaloresmayoresdel75%.Locuallacaracteriza,registrndoselos

mayoresvaloresdeprecipitacinydehumedadesrelativas,conbajatemperatura

yunmoderadondicedeevaporacinprovocandounaltocontenidodeagua

duranteunlapsodetiempoentre6a7meses,permitiendounamayor

productividaddelossuelosagrcolas.(14)

3.2.PapeldelCaminodentrodelaRedVialdelDepartamentodeManagua.

EltramodecaminoruralElBoqueteSantaAna,localizadoenlazonaruraldel

DepartamentodeManagua,entrelosmunicipiosdeCarazoyVillaElCarmen,

presentaunagranimportanciadebidoaquetieneunareadeinfluenciade

produccincafetalera,ademsdeotrosproductosagrcolasparaautoconsumode

lapoblacincircundanteteniendounsignificadorelevantedentrodelaeconoma

nacional(Fig.No.1:MacrolocalizacindelCamino).

Ademsdefavorecereltransportedelaproduccinparalacomercializacin,esla

vadecomunicacinentrelascomunidadesexistentesenlazonaconlaCapital.

Almismotiempo,conectadosvasprincipalescomoson:ManaguaElCrucero

(NIC2)yNejapaIzapa(NIC12),siendovasalternashacialasfronterascon

CostaRicayHondurasrespectivamenteylosdemsdepartamentosde

Nicaragua.


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FiguraNo.1:MacrolocalizacindelCaminoElBoqueteSantaAna

ElcaminocomunicalasprincipalesfincasproductorasdeCafdelazonayde

estesederivanotroscaminoshacialascomunidadesde:ElAbandono,LasPilas,

Chichigualtepe,SantaMara,LasJaguas,Berln,ElTigre,ElRodeoyElBrasil.

EstecaminoespartedeunapequeareddecaminospriorizadosporelMinisterio

deTransporteeInfraestructura(MTI),llamadosCaminosCafetalerosdestinados

paraeltransportedelaproduccincafetalera,enestecasopertenecientesal

municipio,talescomo:

MazatlnLaPacienciaChichigualtepe LaFranciaSanJosdelaCaadaCarreteraSur(Ticomo) ComarcaBerlinLasJaguitasBellaVista


LasMercedesSinaloaElProgreso LasMercedesCorintoLosHidalgosElPorvenir

LosAlpesComarcaElTigre LaFranciaSantaLeonor LaRevolucinLasJinotepes

LosPayanesMiramar LaLuzMonteFresco

ElBoqueteItaliaLasPilas

ItaliaBuenaVista ElBoqueteElAbandono

MonteTaborSanRafael

DeacuerdoalInformedeInventarioVialdelMTIactualizadoal2001(15),el

DepartamentodeManaguacuentaconunaredvialde1,457.23Km.,deloscuales

1,055.72Km.soncaminosnopavimentados,incluyendo660.26Km.decaminos

deestacinseca.Eltramoenestudiotieneunaincidenciasobrelaredvialde

caminosruralesdeestacinsecaeneldepartamento,del1.94%.(15)

3.3.CaractersticasFsicasdelCamino.

Estetramodecamino,iniciaenelKm.21+140delacarreterasurManaguaEl

Crucero,enelsectorllamadoElBoqueteyfinalizaenelKm.17+240dela

CarreteraViejaaLen(NejapaIzapa)conocidocomoSantaAnalocalizado

entrelascoordenadasGeogrficas:

LatitudNorte LongitudOeste

Inicio 120026 861916

Fin 120453 862250

AtraviesalasSierrasdeManagua(CordilleradelPacfico)bajandohaciaala

PlaniciedelPacfico,conunapendientelongitudinalmximadescendentedel

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10%.Elrelievequepresentaesondulado,conunamoderadasinuosidad.

Tieneunalongitudde12.48Km.yunaseccintransversalpromediode5.0mts.y



39

derechodevaquevaraentre9y12.50mts.omsenalgunostramos

clasificadocomocaminodeEstacinSeca,elcualsedefinecomo:aquelcamino

cuyotrazadogeomtriconohasidodiseado,ajuntndosealatopografadel

terreno,conunasuperficiederodamientodematerialnoselectooterrenonatural,

locualhacequelacirculacindeltrficoquedeinterrumpidaenlaestacinde

lluvia.(15)

FiguraNo.2:Seccintransversalpredominante

Ilustracin1y2:Seccintransversal.

Lasuperficiederodamientodelcaminoenestudio,esterrenonaturalanivelde

terraceriaconunaseccintransversalpredominandoelcorteentrinchera.Enla

actualidadpresentalacondicindepocotransitableenlamayorpartedesu


longitud,paraelcasodetrficoliviano,exceptuandolosvehculosdedoble

traccinquecirculansinningnproblema.Sudeterioroenlasuperficiede

rodamientosedebealacirculacindeltrficopesadoelcualesrelativamente

bajo.

Encuantoaobrasdedrenajemenorexisteunanicaalcantarilladeconcreto

(Est.11+974)ycunetasdeconcretociclpeoaproximadamentealamitaddel

camino,deunos300mts.delongitud.Laexistenciadeestaobraobedeceala

tributacindelacuencaqueabarcaeltaludizquierdodelaladerayalapendiente

26/1/2015 MAYODEL2002



lo

mayo del 2002

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