Estabilizacion de Suelos Blandos

Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

“Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Compromiso Climático”

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

ESTABII!ACI"# $E S%E"S BA#$"S

Escuela

:

Ingeniería Civil

Catedra Ca

:

Mecánica de Suelos II

Catedrático

:

Fecha de Entrega

:

Integrantes In

:

27/ 05/ 2015

ri!e Cu"u!a#!a$ %a#eli ri! ri!e e Cu"u Cu"u!a !a#! #!a$ a$ Manu Manuel el &ngel 'uis(e )taucusi$ *u!+n Eduardo

,uanca"o 2015


&ndice Introducción........................................ Introducción............................................................................ ..................................................5 ..............5 Obetivos..............................................................................................! Obetivo "eneral#......................................................... "eneral#...............................................................................! ......................! Obetivos Es$ecí%cos#....................................................................... Es$ecí%cos#........................................................................! .! Ca$ítulo I# &arco 'eórico............................. eórico................................................................. ..........................................( ......( 1.1. Estabili) Estabili)ación ación de suelos...... suelos............ ............ ............ ............ ............ .................. ....................... ............( .( 1.1.1. Consideraciones Generales.............................................................( 1.1.*. 1.1.*. Conce$tos Conce$tos +unda +undamenta mentales les de la Estabili)ación Estabili)ación..... .......... .......... ............ ......., , 1.1.-. 1.1.-. 'i$os 'i$os de Estabili)a Estabili)ación.. ción........ ............ ............ ............ ............ ............ ................. ...................1 ........1 1.1.-. 1.1.-.1. 1. &étodo &étodo "ran "ranulo ulomét métric rico o o de me)clas me)clas...............................1 1.1.-.1.1. Estabili)ación granulométrica con Escoria..................11 Escoria............... ...11 1.1.-.1.*. e%nición#...................................................................1* 1.1.3.. Estabili)ación con Cemento...............................................1* 1.1.-.-. 1.1.-.-. Estabili) Estabili)ación ación con Cal....... Cal............ ........... ............ ............ ............ ............ ............ .............. ........10 10 1.1.-.. 1.1.-.. Estabili) Estabili)ación ación 2ituminosa. 2ituminosa...... .......... .......... .......... .......... ........... ............ ............ ............ ......1! 1! 1.1.-.5. 1.1.-.5. Estabili) Estabili)ación ación +ísica...... +ísica............ ............ ............. .................. ...................... ......................1! ...........1! 1.1.-.5.1. 1.1.-.5.1. &esclas &esclas de suelo#.... suelo#......... .......... ........... ............ .............. ................... ......................1! ...........1! 1.1.-.5.*. "eote3tiles#................................................................. "eote3tiles#..................................................................1! .1! 1.1.-.5.-. 4ibrootación 6&ec7nica de 8uelos9#...........................1! 1.1.-.5.. Consolidación Previa#...................................................1! 1.1.-.0. 1.1.-.0. Estabili) Estabili)ación ación :uímica..... :uímica.......... .......... .......... .............. .................... ....................... ..............1! ..1! 1.1.-.!. 1.1.-.!. Agregado Agregadoss Cali)os... Cali)os........ .......... .......... .......... ........... ............ ........... .......... ................. ................1( ....1( 1.1.-.(. 1.1.-.(. Agregado Agregadoss 8ilíceos.... 8ilíceos.......... ............ ............ ............ ............ ................ ...................... ................1( ....1( 1.1.-.,. 1.1.-.,. Agregado Agregadoss ;gneos ;gneos < &etamór &etamór%cos %cos...... ................ ..................... ....................1( .........1( 1.1. 1.1.-. -.1 1.. Co Cons nsid ider erac acio ione ness ac acer erca ca del del em em$l $leo eo de los los agr agregad egados os $étr $étreo eos. s. 1( 1.1. 1.1.-. -.11 11.. esc escri ri$c $ció ión n de las las ca cara ract cter erís ísti tica cass $rin $rinci$ ci$al ales es de los los agregados $ara $avimentos............................................................ $avimentos............................................................1, 1, 1.1.-.1*. Agregados Agregados =cidos..............................................................*1 =cidos..............................................................*1 1.1.-.1-.Agregados 27sicos............................................................*1 1.1.-.1.Plasticidad < lim$ie)a........................................................*1 1.1.-.15.Alterabilidad......................................................................**


1.1.-.10. >esistencia al des$rendimiento.........................................** 1.1.-.1!. A$titud $ara contribuir a la resistencia < rigide) de la me)cla en conunto..........................................................................** 1.1.-.1(.Clasi%cación del agregado $étreo de acuerdo a su tama?o. *1.1.-.1,. Agregado %no....................................................................*5 1.1.-.*.Polvo mineral 6+íller9.........................................................*0 1.1.-.*1.Ensaeglamento acional corres$ondiente a materiales $ara $avimentos < su e3tracción.............................................................-5 Ca$ítulo II# CanterasB Im$acto AmbientalB 8ocial < 8ocial @ue causa su e3tracción...........................................................................................-5 *.1 Im$acto ambiental#.................................................................-5 *.1.1 Im$acto ambiental en canteras en PariaDuanca..................-0 *.1.* Im$acto ambiental en canteras en Duanca

-.5. 'i$os de clientes frecuente 6em$resasB FocalesB estadoB etc.9 < an7lisis de formalidad de estos los @ue incurre $or la re$aración físicaB económica < ambiental.........................................................1 -.0. An7lisis de escenario de agotabilidad en la e3$lotación de materiales........................................................................................1 -.!. E%ciencia en la e3tracción......................................................* -.(. 'i$o de legislación @ue am$ara la e3tracción de agregadosB normas restricciones a la le<...........................................................* -.(. Autoridades $ertinentes en el control < su$ervisión de las e3tracciones 6munici$ioB gobiernoB $olicía ambiental9....................5 -.*. Antecedentes de estudios relacionados a las canteras $ertinentes $or otras entidades......................................................5 -.!. +uentes $rinci$ales $ara el desarrollo de esta investigación. -.!. E%ciencia..................................................................................5 CAP;'FO I4# &etodología < $rocedimiento $ara el desarrollo de la investigación......................................................................................5 .1. bicación del terreno $ara la reali)ación de la $r7ctica#........5 Ca$ítulo 4I# >esultados de Faboratorio...............................................0 5.-. 'abla de Peso retenido $or cada malla....................................0 5.. Curva "ranulométrica.............................................................0 Conclusiones < recomendaciones#......................................................! Conclusiones....................................................................................! >ecomendación...............................................................................! Comentarios Personales#....................................................................! 2ibliografía#........................................................................................(


Introducción El suelo se describe como una me)cla de minerales < materia org7nica @ue se encuentra en la su$er%cie de la tierra < sirve como so$orte a las obras @ue Ga construido el Gombre a los largo de la Gistoria de la civili)ación. +recuentemente el suelo sobre el @ue se desea construir es GHmedoB débil


Dedicamos este trabajo a nuestros padres por el apoyo incondicional que nos brindan cada día, a nuestros buenos docentes que día a día nos enseñan más que conocimientos técnicos sino enseñanzas de vida y agradecemos a dios por guiarnos por las sendas de rectitud.

"b'eti(os "b'eti(o )eneral* Es investigarB conocerB todo sobre estabili)ación de suelos blandos

"b'eti(os Espec+,cos* Investigar acerca de los métodos din7micos de estabili)ación de suelos blandos Conocer las clases de estabili)ación m7s usada. Conocer la Norma CE.020 Estabilización de Suelos y Taludes


Cap+tulo I* -arco Teórico ././ Estabili0ación de suelos Consiste en agregar un $roducto @uímico o a$licar un tratamiento físico $ara modi%car las características de los suelos. Es la corrección de una de%ciencia $ara darle una ma
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Consideraciones Generales

Fos suelosB me)cla de arena < arcillaB cual@uiera @ue sea la $ro$orción de sus elementosB cuando tienen una cantidad adecuada de GumedadB son estables < $ueden resistir $erfectamente un tr7%co relativamente intensos sobre la arenaB material incoGerente. 8in embargo el terreno natural tiene graves inconvenientes solamente en momentos determinados es un %rme estable se convierte en $olvo o barro en cuanto la $ro$orción de Gumedad varía de la @ue e3igeB en cada casoB su naturale)a. Fa observación de los GecGos indicados < el estudio cientí%co de las $ro$iedades de los suelosB Ga creado una técnica de gran interésB $ara su estabili)aciónB con un doble %n# construir caminos de costo reducidoB $erfectamente ace$tables $ara ciertos límites de tr7%coB < cimientos ca$aces de so$ortar con la debida $ermanencia de sus característicasB las cargas @ue transmiten las ca$as de rodadura de alta calidad. Por ambos conce$tos la trascendencia de esta técnica es grande. Fa economía moderna obliga a llegar Gasta los m7s recónditos lugares $ara $oder utili)ar los recursos del $aís. Fa red de caminos rurales necesita e3tenderse cada día m7s < m7s el tr7%co en mucGo de ellos es reducidoB $ero deben ser transitables en todo momento no sería $osibleB dentro del $roblema económico en conuntoB dotar a estos caminos de %rmes de calidadB de costo elevado los de bao $recioB utili)ando los materiales e3istentes al $ie de la obraB sonB en mucGos casosB una solución e3celente. Por otra $arteB mantener la calidad del suelo sobre el @ue se asientan las ca$as del $avimento con unas características ace$tables en todo tiem$oB es fundamental $ara el resultado del %rme $or ello B en los Hltimos a?os se Ga dedicado una $referente atención al estudio de la


estabili)ación del sueloB cimiento de $avimento de alta calidad su em$leo $ermite llegar en mucGos casos a es$esores mucGo m7s reducido de las ca$as del %rme con com$leta garantía el conunto del $avimento resulta mucGo m7s económico.

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Conceptos 2undamentales de la Estabili0ación

El suelo se deforma bao la acción de las cargas directasB o a las transmitidas $or las ca$as del %rme de alta calidadB si no tiene la debida resistencia esta debe tener valores @ue no desciendan en ninguna circunstancia de los @ue e3igen las cargas @ue Ga de so$ortar. Es sabido @ueB es$ecialmente en ciertos ti$os de sueloB su resistencia varía am$liamente al cambiar la $ro$orción del agua @ue


contiene. Con la estabili)ación se $retendeB en $rimer término lograrB @ue dentro de unas condiciones normalesB el agua @ue el suelo $ueda contener solamente varié entre límites mu< $e@ue?os 8e tendr7 así una resistencia conocida < estable. Para ello se a?aden < me)clan con el suelo diferentes $roductos GidrófobosB @ue transmiten esta $ro$iedad al sueloB estabili)ando sus características. Así sucede con los suelos $redominantemente arcillosos < con los limososB ca$aces de absorber < retener $or absorción $ro$orciones elevadas de agua cuando est7n secos se disgregan < $resentan una a$reciable resistencia $ero cuando tienen una cierta cantidad de agua se Gacen $l7sticos < deformables llegando incluso a uidi%carse el cementoB los $roductos bituminosos < las diferentes clases de resinas < $l7sticos @ue se em$lean en la estabili)aciónB limitan la cantidad de agua @ue el suelo $ueda contener B estabili)7ndolo.

Fos suelos coGesivos < suelos del ti$o granularB @ue solamente tienen resistencia con un acierta cantidad de aguaB @ue varía entre límites mu< $ró3imosB $resentan coGesión a$arente si se @uiere @ue tengan una cierta resistencia cuando estén secosB Ga< @ue me)clarlos con $roductos ca$aces de aglomerarlosB función @ue $ueden cum$lir los $roductos coGesivos el material estabili)ador tiene una doble funciónB dar al conunto una determinada rigide) < mantener esta característica evitando @ue la $osible absorción de agua e3ceda los límites convenientes $ero si la com$osición granulométrica del suelo granular no es adecuadaB la $ro$orción $recisa del $roducto estabili)ado resulta mu< alta < $uede resultar antieconómica $or elloB en mucGos casos es corriente corregir el sueloB a?adiendo al material granularB si económicamente es $osibleB el suelo coGesivo necesario < al conuntoB el $roducto $reciso $ara cum$lir la misión de darle la debida resistencia < mantener la debida $ro$orción de Gumedad. An7logamente un suelo e3cesivamente $l7stico $uede ser económicamente conveniente corregirlo a?adiéndole una determinada $ro$orción de material granularB $reviamente al em$leo del $roducto estabili)ador. Fa estabili)ación e3ige el cum$limiento de un aserie de condiciones comunesB @ue son las siguientes# 1. El suelo estabili)ado deber7 tener la resistencia $recisa $ara so$ortar las cargas a @ue Ga de estar sometidoB bien sean transmitidas $or las ca$as su$eriores del $avimento olas directas del tr7%coB cuando constitu

Fa conveniencia del em$leo de uno u otrosB es cuestión económica.

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Tipos de Estabili0ación

E3isten diversos ti$os de estabili)ación < meoramientos de suelos $ara carreterasB en donde es im$ortante tener conocimiento de conce$tos teóricosB $r7cticos < e3$erimentales sobre características < $ro$iedades de los suelos en es$ecial el com$ortamiento de los suelos %nosB con la %nalidad de obtener el método a$ro$iado de estabili)ación @ue $uede ser mec7nica o @uímicaB $ara un ti$o de suelo en es$ecial teniendo en cuenta consideraciones climatológicasB regionalesB criterios técnicos de resistenciadurabilidad < as$ectos económicos.

././3/./ -4todo )ranulom4trico o de me0clas. Para estabili)ar un suelo grueso o %no debemos tener en cuenta la distribución en tama?o de sus $artículasB formaB te3turaB $eso volumétricoB fricción interna < coGesión. Fos suelos utili)ables $ara la construcción de carreteras comHnmente son# a9 Suelos 5ue proceden de bancos naturales6 como de$ósitos de arena del mar como arenas uniformesB o de$ósitos de ríos como gravasB arenasB limos < arcillas. b9 Suelos procesados 8on a@uellos suelos @ue se re@uiere $rocesarlosB e dosi%caciónB con el obetivo de conseguir buenas com$acidades < un meor efecto de consistencia. c9 Suelos 5ue proceden de bancos de pr4stamos  8on suelos utili)ables < adecuados $ara construcción de carreterasB se e3traen de e3cavaciones cercanas de la obra vial. d9 Suelos del tipo especial 8on suelos @ue Gan sido modi%cados en sus $ro$iedades físicasB @uímicas $ara obtener resultados adecuados < utili)ables $ara carreterasB $or eem$lo las escorias de altos GornosB cuando ocurre la fundición del %erro. Fa resistencia es una característica im$ortante @ue deben tener los suelos $ara $oder seleccionarlosB < est7


inuenciada en $ro$orciones de materiales @ue contengan %nos o agregados gruesos. Fos suelos @ue contengan $ocos %nos o sin %nos < una buena distribución de tama?os $resentan una im$ortante estabilidadB $ermeabilidad < no son susce$tibles a la acción de las Geladas. El suelo @ue contiene su%ciente cantidad de %nos $ara llenar todos los vacíos entre $artículasB incrementara su resistencia $roducto del contacto entre las $artículasB donde la $resencia de los %nos $ermitir7 una meor distribución de los esfuer)os @ue en el caso de suelos @ue no $resenten %nosB se obtendr7 alto $eso volumétricoB baa $ermeabilidad < $uede ser susce$tible a la acción de GeladasB este ti$o de material $resenta $roblemas de com$actaciónB $ero desde el $unto de vista de la estabilidad se tiene un esfuer)o cortante im$ortanteB
1.1.-.1.1. Estabili)ación granulométrica con Escoria Fa reutili)ación de residuos en la ingeniería civil $resenta ventaas como la disminución del im$acto ambiental del residuoB los aGorros energéticos como de materias $rimas así como bene%cios económicos. Por eem$lo las escorias derivadas de las fundicionesB un residuo industrial @ue a$arece en la re%nación de minerales en Gornos de alta tem$eratura. Dasta Gace $oco se consideraba un residuo cu
1.1.-.1.*. e%nición# Fa estabili)ación con escoria es la me)cla Gomogénea en este caso de 7ridosB escoria granulada de alto GornoB cal < agua @ueB convenientemente com$actada se meora sus $ar7metros de resistencia < uno de sus ma
Estabili0ación con Cemento.

El suelo cemento es una me)cla de suelo $ulveri)adoB con cemento Portland < contenido de aguaB @ue com$actado a una Gumedad ó$tima < densidad m73imaB $roduce luego de la Gidratación del cemento un material resistenteB durable < de bao costo. 'iene


a$licaciones de gran im$ortancia en el dise?o de $avimentosB las cuales $odemos mencionar# a9 Como ca$a de base $ara#  Caminos < calles de tr7nsito liviano.  8u$er%cie de tr7nsito secundario en aero$uertos.  Pla

sueloB $ero sí las $ro$orciones fuesen del 5J al (JB $ueden alterar con ma

Portland ti$o 1 @ue las obtenidas utili)ando cemento ti$o IIB debido $robablemente al ma

efectos de curadoB Gomogeneidad en la me)claB etc.B $or lo tanto es mu< im$ortante tener criterios < fundamentos en la elaboración ideal de las $ro$orciones del me)clado < de su com$actaciónB con el $ro$ósito de obtener é3ito < calidad en la estabili)ación. En la 'abla K 1B se a$recia la resistencia a la com$resión a los ! < *( días $ara diversos ti$os de suelos estabili)ados con cemento.

Fa construcción del suelo cemento $ara bases de carreteras $uede Gacerse mediante varios métodos obteniendo resultados similares. Fas diversas o$eraciones < su secuencia son las mismas < la diferencia est7 en el e@ui$o @ue se utili)a. El $roceso $ara construir una base o subbase de suelo cemento $or medio de este e@ui$o $uede resumirse en las siguientes o$eraciones# Pre$aración inicial del suelo @ue se va a estabili)arB $ulveri)aciónB a$licación del cementoB me)clado en seco del cemento < el sueloB a$licación del agua < continuación del me)clado con GumedadB com$actaciónB $er%lado segHn los $lanosB escari%cación su$er%cialB alisado con rodillos lisos de Gierro. Fas limitaciones @ue e3isten $ara estabili)ar un suelo con adición de cemento# a9 >a)ones técnicasB tales como di%cultades $ara la $ulveri)aciónB me)clado < com$actación. b9 Por factores de construcciónB como la durabilidad < resistencia @ue $ueden obtenerse c9 Consideraciones económicasB tales como costos de e3tracciónB me)cladoB com$actaciónB trans$orteB contenido de cemento re@ueridoB costo de aditivosB etc.


././3/3/ Estabili0ación con Cal/ Consiste en me)clar el suelo con cal en un $orcentae de $esoB es recomendable su a$licación a suelos %nos arcillosos $or reaccionar meor con este material debido a la reducción de sus $ro$iedades $l7sticas. Fas arcillas frecuentemente re@uieren estabili)ación con el obeto de incrementar su resistencia < disminuir su sensibilidad a cambios volumétricos a consecuencia de cambios en el contenido de agua. &ediante el tratamiento de suelos arcillosos con cal se logra cambios en las $ro$iedades el sueloB obteniéndose así efectos como# 



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>educir el índice $l7stico en forma considerableB esto es debido a un $e@ue?o incremento en el límite $l7stico < una considerable reducción en el límite lí@uido. El agua < la cal colaboran $ara acelerar la disgregación de los granos de arcilla durante la o$eración de $ulveri)adoB lo cual facilita la trabaabilidad. 8e reduce los efectos aglomerantes. En lugares donde el suelo tiene un alto contenido de GumedadB la a$licación de la cal facilita el disgregado del suelo del sueloB lo @ue a su ve) $ro$icia el secado m7s r7$ido. Fas contracciones debido al cambio de Gumedad se reduce considerablemente. Fa resistencia del suelo a la com$resión se incrementaB así mismo el valor relativo de so$orte. Fa ca$a estabili)ada $ro$orciona una e3celente $lataforma de trabao $ara la construcción de las ca$as su$eriores de la sección estructural de un camino.

Fa forma m7s usual de la cal em$leada en las estabili)aciones es la GidratadaB ó3idos o Gidró3idos de calcio. El efecto b7sico de la cal es la constitución de silicatos de calcio @ue se forman $or acción @uímica de la cal sobre los minerales de arcillaB $ara formar com$uestos cementadores. Fa cal se $re$ara generalmente calentando carbonatos de calcioB mucGas veces bao formas de cali)as naturalesB Gasta @ue $ierden su bió3ido de carbono < deriven en ó3idos de calcio el resultante es la cal vivaB mu< inestable < 7vida de aguaB lo @ue Gace difícil su maneo < almacenamientoB $or lo @ue suele de Gidratarse de inmediato. Para formar la cal estabili)ante no es $reciso $artir de cali)as $urasB sino @ue $ueden tolerarse algunas im$ure)as. Fa cal tiene $oco efecto en suelos mu< org7nicos o en suelos sin arcillas. 'iene su m73imo efecto en gravas arcillosasB en las @ue


$uede $roducir me)clas inclusive m7s resistentes @ue las @ue se obtendrían con cemento. Da obtenido su utili)ación m7s frecuente en arcillas $l7sticasB a las @ue Gace m7s trabaables < f7ciles de com$actar ra)ón $or la cual se usa frecuentemente como $re tratamiento a una estabili)ación con cementoB adem7s de los mucGos casos @ue se utili)a como estabili)ante de%nitivo.

././3/7/ Estabili0ación Bituminosa/ Es a$licable en los suelos medianamente $l7sticosB consiste en incor$orar materiales bituminosos en suelo o me)cla granular $ara formar bases e3iblesB las cuales $ueden so$ortar cargas de tr7nsito bao condiciones normales de Gumedad < de circulación. El bitumen es incor$orado a los suelos como agente re$ulsivo al aguaB a %n de mantener un bao contenido de Gumedad < un adecuado valor de so$orte en dicGos suelos. Fos materiales bituminosos son adicionados en suelos granulares $ara actuar como medio ligante o cementanteB adem7s de darle coGesiónB $ermite desarrollar la fricción interna $ara resistir la acción de des$la)amiento lateral $or las cargas de tr7nsito.

././3/8/ Estabili0ación 2+sica/ Este se utili)a $ara meorar el suelo $roduciendo cambios físicos en el mismo. Da< varios métodos como lo son#

1.1.-.5.1. &esclas de suelo# Este ti$o de estabili)ación es de am$lio uso $ero $or si sola no logra $roducir los efectos deseadosB necesit7ndose siem$re de $or lo menos la com$actación como com$lemento. Por eem$loB los suelos de grano grueso como las gravaarenas tienen una alta fricción interna lo @ue lo Gacen so$ortar grandes esfuer)osB $ero esta cualidad no Gace @ue sea estable como $ara ser %rme de una carretera

1.1.-.5.*. "eote3tiles# 1.1.-.5.-. 4ibrootación 6&ec7nica de 8uelos9# 1.1.-.5.. Consolidación Previa#

././3/9/ Estabili0ación :u+mica/ 8e re%ere $rinci$almente a la utili)ación de ciertas sustancias @uímicas $atenti)adas < cu
././3/;/ A

Conclusiones Conclusiones en la reali)acon de nuestro trabao Gemos $odido concluir @ue el desarrollo de este ti$o de trabaos académicos nos Gemos en

Biblio
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Estabilizacion de Suelos Blandos

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