EXPERIENCIA DE ESTABILIZACION DE SUELOS ARCILLOSOS CON CAL Y ARENA EOLICA EN LA CIUDAD DE PIURA Ing. Wilder Rodríguez M. Magíster en Ingeniería Civil mención en Ingeniería Vial Curso de Especialización en Gestión Vial & Mantenimiento de Carreteras (73) 9848060, RPM #298060,
[email protected]
RESUMEN Los suelos arcillosos son un problema desde el punto de vista vial, ya sea para el diseño de una estructura de pavimento o cuando se encuentra como superficie de rodadura en un camino rural. El problema radica en que estos suelos tienen baja capacidad portante, alta plasticidad, son expansivos y difíciles de compactar por su elevada compresibilidad. Para el caso de las trochas carrozables, en donde el índice medio diario (IMD) es bajo, la política del sector transportes solo permite intervenciones que garanticen la transitabilidad de la vía. Los Gobiernos Locales y Gobiernos Regionales destinan buena parte de su presupuesto en la rehabilitación de estos caminos de tierra todos los años constituyendo un gasto total acumulado elevado pese a no tenerse estadísticas exactas. En nuestro país tenemos distintos caminos rurales sobre suelos arcillosos, especialmente en la sierra y selva. Estos suelos de baja capacidad portante varían su volumen con los cambios de humedad; por lo que en épocas de lluvias existen muchas dificultades para el transito vehicular. Las técnicas de estabilización de suelos nos brindan la posibilidad de recuperar suelos marginales, deformables, altamente plásticos y de bajo valor de soporte. Asimismo, se puede proporcionar cohesión a suelos granulares resistentes pero inestable. Según el tipo de suelo a tratar, la estabilización puede ser de distintos tipos. El trabajo realizado tiene como objetivo principal presentar a modo de ejemplo las ventajas técnicas y económicas de la estabilización de las subrasantes arcillosas en el diseño de los pavimentos del futuro terminal terrestre de Piura, en donde se utilizó la cal y arena eólica como agentes estabilizantes. Los ensayos de granulometría, densidad, humedad, capacidad de soporte CBR, límites de atterberg e hinchamiento al adicionarse distintos porcentajes de cal útil vial y arena de origen eólico fueron realizados en el Laboratorio de suelos (LECM) de la Universidad de Piura. Con las estabilizaciones suelo-cal y suelo-arena se logró mejorar las características de la subrasante, pasando suelos de mala calidad como son los A-7-6(16) y A-4(4) a convertirse en suelos A-4(1) y A-4(0) es decir de buena calidad.
1.
INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo se presentan los resultados técnicos (cambios de propiedades físicas) y económicos obtenidos al estabilizar la subrasante de dos suelos arcillosos al agregarle distintos porcentajes de cal útil vial y arena eólica. La estabilización del suelo arcilloso con cal es una estabilización química, los porcentajes de cal varían entre el 2% y el 6% con respecto al peso de suelo seco. Estas interacciones consiguen estabilizar la actividad de las arcillas obteniéndose mejoras en el índice plástico, en la estabilidad volumétrica, en la reducción de permeabilidad y en un aumento de la capacidad de soporte. La estabilización con arena es una estabilización granulométrica en donde el cambio de las propiedades se da por la interrelación mecánica de la arcilla y la arena.
2.
METODOLOGÍA EMPLEADA EN EL LABORATORIO PARA OBTENER LIMITES DE PLASTIDAD
2.1
Preparación de las Muestras Suelo – Cal en Laboratorio para LL y LP a)
b) c) d) e) f) g) h) i)
Trituración de la muestra de suelo natural hasta obtener el 100 % de terrones menores a 1” y 64 % mín mín que pasa el tamiz 4. Tamaño de la muestra (20 kg) suficiente para los ensayos de: Granulometría, de acuerdo a la NTP – 339 – 140 – 1999 • Ensayo Proctor modificado, de acuerdo a NTP – 339 – 141 – 1999. • Límites de Atterberg de acuerdo a NTP 339.130. • CBR de acuerdo a NTP 339 – 145 – 1,999. • Adición y mezcla con el contenido de cal elegido. Agua de humectación mayor en 4% al óptimo indicado por el proctor modificado (72 horas en reposo desde la adición de la cal y en un ambiente cerrado para evitar la desecación de suelo). Extracción, por cuarteo, del espécimen para los límites de Atterberg, (aprox. 300 gr). Secado en estufa a 60ºc hasta obtener peso constante. (aprox. 24 horas) Desmoronamiento de los terrones formados con la cal empleando un martillo de goma (frotando contra las paredes del recipiente hasta que todo pase el tamiz 40) Tamizado en seco a través de la malla 40. Humedecimiento del espécimen empleando un contenido de humedad cercano al del Límite Plástico del suelo natural. El resto del proceso es el que se usa corrientemente para la determinación de los Límite Líquido y Límite Plástico de los suelos.
1
2.2
Preparación de las muestras Suelo – Arena eólica en Laboratorio para LL y LP a)
Trituración de muestra de suelo hasta obtener el 100 % de terrones menores a 1” y 64 % mínimo que pasa el tamiz 4. Tamaño de la muestra suficiente para los ensayos de: • Granulometría de acuerdo a la NTP – 339 – 140 – 1999 • Ensayo Proctor modificado de acuerdo a NTP – 339 – 141 – 1999. • Limites de Atterberg de acuerdo a NTP 339.130. CBR de acuerdo a NTP 339 – 145 – 1,999. •
b) c)
Mezcla con el contenido de arena elegido. Agua de humectación cercano al optimo indicado por el proctor modificado del suelo natural (24 horas en reposo y en un ambiente cerrado para evitar la desecación de suelo) Extracción, por cuarteo, del espécimen para los límites de Atterberg, (aprox. 300 gr) Humedecimiento (por 24 horas) del espécimen empleando un contenido de hu medad cercano al del Límite Plástico del suelo natural. El resto del proceso es el que se usa corrientemente para la determinación de los Límite Líquido y Límite Plástico de los suelos.
d) e) f)
2.3
Criterios asumidos para la Estabilización de las Subrasantes arcillosas Los objetivos de la estabilización de la subrasante fueron los siguientes: •
•
•
2.4
Disminuir el IP a valores menores de 10, para mejorar la trabajabilidad de las mismas en el momento de la compactación. Disminuir el porcentaje de hinchamiento a menos de 2% y de este modo reducir su susceptibilidad a los cambios de humedad. Ventaja que permitirá tener menores deformaciones en la superficie de los pavimentos. Aumentar el CBR a valores mayores a 10, con la finalidad de dar mayor aporte estructural.
Características de las Subrasantes del Terreno de Estudio La exploración del terreno con fines del diseño de pavimentos determinó que existían cuatro tipos de suelo según la clasificación AASHTO: A-3 (0), A-4 (0), A-4 (4) y A-7-6 (16). Se describen las características de las subrasantes encontradas: Características de compactación
Clasificación ASSHTO
Proctor Modificado
γ γd
máx (gr/cm3)
CBR (%) 95% γ γd
Hinchamiento (%)
máx Proctor
Mod
0.1”
0.2”
95% γ γd
máx Proctor
A-3 (0)
1.66
% ωó t imo 12.7
17
21
A-4 (0) A-4(0)
1.92 1.95
10.5 10.2
25 20
26 22
0.17
A-4(4)
1.86
12.2
5
7
2.45
A-7-6(16)
1.89
12.5
1
1.5
5.34
Clasificación ASSHTO
Límites de Atterberg
Granulometria (% que pasa)
LL
LP
IP
(%)
(%)
(%)
A-3 (0)
Mod
#10
#40
#200
-
100
97
4
A-4 (0)
21
16
5
100
99
40
A-4(0)
22
15
7
100
96
36
A-4(4)
26
17
9
100
88
69
A-7-6(16)
42
22
20
100
94
80
Al analizar estos cuadros se concluye que es necesario estabilizar los suelos A-4(4) y A-7-6 (16), debido a que poseen gran susceptibilidad a los cambios de humedad (porcentajes de hinchamiento de 2.45% y 5.34% respectivamente). Asimismo presentan valores de soporte (CBR) para el 95% del proctor estándar bastante bajos del orden de 7% y 1.5%.
2
3.
RESULTADOS ESTABILIZACIÓN DE LOS SUELOS A-7-6(16) Y A-4 (4) CON DIFERENTES PORCENTAJE DE CAL ÚTIL VIAL Y ARENA EÓLICA
3.1
Variación del Porcentaje que Pasa la Malla Nº 200
Variación del Limite Liquido del Suelo A-4(4) con la Adición de Cal y Arena Eólica
Variación del Pasa Malla 200 del Suelo A-7-6 (16) con la Adición de Cal y Arena Eólica
Contenido de Arena (%)
Contenido de Arena (%) 0
10
20
30
40
50
60
70
0
80
o l e u S
20
30
40
50
60
70
80
45
80 ) % ( 0 0 2 a l l a M a l a s a P e u q
10
40
70
35
60
% ( o d 30 i u q i L e 25 t i m i L
50 A-7-6 (16)+Cal 40
A-7-6(16)+Arena
A-4(4)+Cal A-4(4)+Arena
20
30
15 20 0
1
2
3
4
5
6
10
Contenido de Cal útil Vial (%)
0
1
Figura 4.1 (a)
3.2
2
3 4 Contenido de Cal útil Vial (%)
5
6
Figura 4.1 (b)
Variación de los Limites de Plasticidad
Variación del Pasa Malla 200 del Suelo A-4(4) con la Adición de Cal y Arena Eólica
Variación del Limite Liquido del Suelo A-7-6 (16) con la Adición de Cal y Arena Eólica
Contenido de Arena (%)
Contenido de Arena (%) 0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
10
20
30
40
50
60
70
80
80
50 70
45
( 0 0 2 a 60 l l a M a l a 50 s a p e u q
40
( o d i u 35 q i L e 30 t i m i L
A-7-6 (16)+Cal A-7-6(16)+Arena
25
o l e u S
20
40
A-4 (4)+Cal A-4(4)+Arena
30
15 0
1
2
3
4
5
20
6
0
Contenido de Cal útil Vial (%)
Figura 4.2.1 (a)
1
2
3 4 Contenido de Cal útil Vial (%)
5
6
Figura 4.2.1 (b)
Límite Líquido
Variación del Limite Plástico del Suelo A-7-6 (16) con la Adición de Cal y Arena Eólica
Variación del Limite Plástico del Suelo A-4(4) con la Adición de Cal y Arena Eólica Contenido de arena (%)
Contenido de Arena (%) 0
10
20
30
40
50
60
70
0
80
10
20
30
40
50
60
70
80
30
32 28
30
26
28 ( o c i t s á l P e t i m i L
26
( o c i t s á l P e t i m i L
24 22
A-7-6 (16)+Cal
20
A-7-6(16)+Arena
18
24 22 20
A-4 (4)+Cal
18
A-4(4)+Arena
16
16 14
14
12
12 0
1
2
3
4
5
6
Contenido de Cal útil Vial (%)
Figura 4.2.2 (a)
10 0
Límite Plástico
1
2
3 4 Contenido de Cal útil Vial (%)
5
6
Figura 4.2.2 (b)
3
Variación del Indice Plástico del Suelo A-7-6 (16) con la Adición de Cal y Arena Eólica
Variación del Indice Plástico del Suelo A-4(4) con la Adición de Cal y Arena Eólica Contenido de Arena (%)
Contenido de Arena (%) 0
10
20
30
40
50
60
70
0
80
10
20
30
40
50
60
70
80
15
25
20 ( d a d i c i t s á l P e c i d n I
( d a d i c i t s á l P e c i d n I
15
10 A-7-6 (16)+Cal 5
10
5 A-4 (4)+Cal
A-7-6(16)+Arena
A-4(4)+Arena 0 0
1
2
3
4
5
6
0
Contenido de Cal útil Vial (%)
0
Figura 4.2.3 (a)
3.3
1
2
3 4 Contenido de Cal útil Vial (%)
5
6
Figura 4.2.3 (b)
Indice Plástico
Variación de la Humedad Optima
Variación de la Húmedad Optima de Compactación Próctor Modificado del Suelo A-4(4) con la Adición de Cal y Arena Eólica
Variación de la Húmedad Optima de Compactación Próctor Modificado del Suelo A-7-6 (16) con la Adición de Cal y Arena Eólica
Contenido de Arena (%)
Contenido de Arena (%) 0
10
20
30
40
50
60
70
0
80
20
40
50
60
70
80
19.00
19.00
18.00
18.00 A-7-6 (16)+Cal
17.00
( a m i t p O d a d e m u H
A-7-6(16)+Arena
16.00 15.00 14.00 13.00 12.00
17.00
A-4 (4)+Cal
16.00
A-4(4)+Arena
15.00 14.00 13.00 12.00
11.00
11.00
10.00 0
1
2
3
4
5
6
10.00
Contenido de Cal útil Vial (%)
0
1
Fi ura 4.3 a
3.4
30
20.00
20.00
( a m i t p O d a d e m u H
10
2
3 4 Contenido de Cal útil Vial (%)
5
6
Fi ura 4.3 b
Variación de Densidad Máxima Seca
Variación de la Densidad Máxima del Suelo A-7-6 (16) Compactado al 95% del Proctor Modificado con la Adición de Cal y Are na Eólica
Variación de la Densidad Máxima del Suelo A-4(4) Compactado al 95% del Proctor Modificado con la Adición de Cal y Arena Eólica
Contenido de Ar ena (%) 0
10
20
30
40
Contenido de Arena ( %)
50
60
70
80
0
2.00 ) 3 m c / r g ( a m i x á M d a d i s n e D
10
20
30
40
50
60
70
80
2.00
1.90 ) 3 m c / r g ( a m i x á M d a d i s n e D
1.80
1.70
1.60
A-7-6 (1 6)+Cal A-7-6(16)+Arena
1.90
1.80
1.70
1.60
A-4 (4)+Cal
1.50 0
1
2
3
4
Contenido de Cal útil Vial (%)
5
A-4(4)+Arena
6 1.50 0
1
2
3
4
5
6
Contenido de Cal útil Vial (%)
Figura 4.4 (a)
Figura 4.4 (b)
4
3.5
Variación de CBR
Variación del CBR del Suelo A-7-6 (16) Compactado al 95% del Proctor Modificado con la Adición de Cal y Arena Eólica
Variación del CBR del Suelo A-4(4) Compactado al 95% del Proctor Modificado con la Adición de Cal y Arena Eólica Contenido de Arena (%)
Contenido de Arena (%) 0
10
20
30
40
50
60
70
0
80
10
20
30
40
50
A-7-6 (16)+Cal
50
50
80
A-4 (4)+Cal
A-7-6(16)+Arena
30
) 40 % ( R B C 30
20
20
10
10
40
A-4(4)+Arena
0
0 0
1
2 3 Contenido de Cal útil Vial (%)
4
0
5
1
Figura 4.5 (a)
3.6
70
60
60
) % ( R B C
60
70
70
2 Contenido de Cal útil Vial (%)
3
4
Figura 4.5 (b)
Variación de Hinchamiento Variación del Hinchamiento del Suelo A-4(4) Compactado al 95% del Proctor Modificado con la Adición de Cal y Arena Eólica
Variación del Hinchamiento del Suel o A-7-6 (16) Compactado al 95% del Proctor Modificado con la Adición de Cal y Arena Eólica
Contenido de Arena (%)
Contenido de Arena (%) 0
10
20
30
40
50
60
70
0
80
10
20
30
40
50
60
70
80
2.60
6
2.40 2.20
5
2.00 ) % ( o t n e i m a h c n i H
4
) % ( o t n e i m a h c n i H
A- 7-6 (16)+Cal A- 7-6(16)+Arena
3
2
1.80
A-4 (4)+Cal
1.60
A-4(4 +Arena
1.40 1.20 1.00 0.80 0.60
1
0.40 0.20
0
0.00 0
1
2
3
4
0
5
1
2
Contenido de Cal útil Vial (%)
Figura 4.6 (a)
3.7
3
4
Contenido de Cal útil Vial (%)
Figura 4.6 (b)
Variación del Espesor del Pavimento y del costo del paquete Estructural Variación del Numero Estructural del Pavimento SN en el Suelo A-7-6 (16) con la Adición de Cal y Arena Eólica
Variación del Número Estructural del Pavimento SN en el Suelo A-4(4) con la Adición de Cal y Arena Eólica
Contenido de Are na (%) 0
10
20
30
40
50
60
70
Contenido de Arena (%)
80
0
6.00
10
20
30
40
50
60
70
80
6.00 5.00 A-7-6 (16) +Cal ) N 4.00 S ( l a r u t c 3.00 u r t s E o 2.00 r e m u N 1.00
S ( l a r u t c u r t s E o r e m ú N
A-7-6(16)+Arena
5.00 4.00 3.00 2.00 A-4 (4)+Cal 1.00
A-4(4)+Arena
0.00 0
0.00 0
1
2
3
4
5
1
2
3
4
Contenido de Cal útil Vial (%)
Contenido de Cal útil Vial (%)
Figura 4.7 (a)
Figura 4.7 (b)
5
Se evaluó la variación del paquete estructural al mejorar CBR de la subrasante en la zona del proyecto denominada zona nacional de embarque y desembarque, que presenta las siguientes cargas: Tipo 1 2 2
Peso por eje (Kips) 16 31 40
Donde:
1-Eje Simple 2-Eje Tandem 3-Eje Tridem
Número Estructural Confiabilidad Desviación Total Módulo de Resilencia Indice de Servicialidad Inicial Indice de Servicialidad Final Periodo de Diseño Tasa de Crecimiento Anual
Nveces el 1er año 106 x 365 = 38,690 4 x 365 = 1,460 110 x 365 = 40,150
= = = = = = = =
en función (CBR) 85.00 porcentaje 0.45 en función de CBR (psi) 4.00 2.50 20 años 2.11
El diseño del paquete estructural se ha realizado de acuerdo al diseño de pavimento flexible indicado en el método AASTHO 93.
Subrasante con cal o arena costo/m2
%
Imprimacion asfáltica
Base Espesor
Carpeta asfáltica
Costo Total
costo/m2
costo/m2
espesor
costo/m2
costo/m2
Número estructural requerido
N. Soles
pulg.
cm
N. Soles
Nuevos Soles
pulg.
N. Soles
N. Soles
adimens.
1.82
30
75.0
33.19
3.00
3
27.68
65.69
5.85
2
9.52
14
35.0
15.53
3.00
3
27.68
55.73
3.30
3
12.29
10
25.0
10.95
3.00
3
27.68
53.92
2.60
4
15.05
8
20.0
9.09
3.00
3
27.68
54.82
2.40
0
1.82
30
75.0
33.19
3.00
3
27.68
65.69
5.85
25
4.69
26
65.0
29.22
3.00
3
27.68
64.59
5.01
50
5.56
14
35.0
15.53
3.00
3
27.68
51.77
3.30
75
6.41
13
32.5
14.61
3.00
3
27.68
51.70
3.10
Cal útil vial 0
Arena eólica
Tabla 4.1 Variación del costo del paquete estructural en función del número
de capa al adicionarse cal o arena eólica en suelo A-7-6 (16)
Subrasante con cal o arena
Base espesor
costo/m2 %
N. Soles
Imprimacion Número Carpeta asfáltica Costo Total estructural asfáltica costo/m2 costo/m2 espesor costo/m2 costo/m2 requerido
pulg.
cm
N. Soles
Nuevos Soles
pulg.
N. Soles
N. Soles
adimens.
19 7
47.5 17.5
20.52 8.18
3.00 3.00
3 3
27.68 27.68
53.02 51.15
4.05 2.17
19
20.52 18.58 15.53
3.00 3.00 3.00
3 3 3
27.68 27.68 27.68
53.02 53.95 51.77
4.05 3.68 3.24
13.69
3.00
3
27.68
50.78
2.97
Cal util vial 0 1.82 3 12.29 Arena eólica 0 25 50
1.82 4.69 5.56
17 14
47.5 42.5 35.0
75
6.41
12
30.0
Tabla 4.2 Variación del costo del paquete estructural en función del número
de capa al adicionarse cal o arena eólica en suelo A-4 (4)
6
4.
PRESUPUESTOS Los análisis de precios unitarios fueron desarrollados por administración directa, es decir los precios de las maquinarias incluyen el impuesto general a las ventas vigente (19%), mientras la mano de obra es a precios de construcción civil. El espesor del suelo natural o subrasante a mejorar es de 25 cm. Presentamos a continuación los presupuesto para 2% de cal útil vial, 25% de arena eólica y el presupuesto de la Compactación de e=25cm de subrasante sin tratamiento
Presupuesto de Mejoramiento e=25cm de Subrasante con cal útil vial al 2% Partida
Descripción
02.01.00 02.02.00 02.03.00 02.04.00 02.05.00
Agua para la construcción Escarificado de terreno natural Trituración de subrasante arcillosa Incorporación de Cal, Riego y Mezclado Perfilado y Compactación de Subrasante e=25 cm con cal
Unidad Metrado Precio Unit. M3 M2 M2 M2 M2
0.034 1.000 1.000 1.000 1.000
Parcial
5.84 0.47 1.02 6.21 1.62
0.20 0.47 1.02 6.21 1.62
Total Costo
9.52
Presupuesto de Mejoramiento e=25cm de Subrasante con arena eóli ca al 25% Partida
Descripción
01.01.00 01.02.00 01.03.00 01.04.00 01.05.00 01. 06. 00
Agua para la construcción Corte y Apilamiento de terreno natural Eliminación de material excedente d=5Km Transporte de arena eólica (1Km) Batido y transporte de material para subrasante R elleno , Ex te nd ido, R iego y Com pa ctac ió n d e S ubras ante Mej .
Unidad
Metrado
P. Unit.
Parcial
M3 M3 M3 M3 M3 M3
0.033 0.078 0.063 0.078 0.313 0.2 50
5.84 2.98 5.57 3.60 3.95 9.63
0.19 0.23 0.35 0.28 1.23 2.41
Total Costo (soles/m2)
4.69
Presupuesto de la Compactación de e=25cm de Subrasante sin tratamiento Partida
Descripción
01.01.00 Agua para la construcción 01.06.00 Escarificado y Compactación de subrasante sin tratamiento
5.
Unidad M3 M2
Metrado
P. Unit.
0.034 5.84 1.000 1.62 Total Costo (soles/m2)
Parcial 0.20 1.62 1.82
CONCLUSIONES 5.1
Cambio de granulometría: Figuras 4.1 (a) y Figuras 4.1(b): El porcentaje de suelo que pasa la malla 200 en forma natural era de 80% y 69% para los suelos A-7-6(16) y A-4(4) respectivamente. Modificándose a 48% y 36% con la adición de 5% de c.u.v. Al reemplazar suelo arcilloso por arena se produce también una disminución en el pasa malla 200 porque la arena tiene mayor tamaño.
5.2
Mejoras de los Limites de plasticidad: El Limite Líquido con la adición de la cal aumenta ligeramente unos puntos porcentuales para contenidos de c.u.v de hasta 3% en ambos casos. Y al seguir aumentando el porcentaje c.u.v se produce para el caso del suelo A-7-6 (16) una disminución del LL hasta a proximadamente el mismo valor del suelo sin tratar. El reemplazo de suelo por arena eólica se producen también una disminución lineal del límite líquido proporcional al porcentaje de suelo reemplazado. En las figuras 4.2.1 (a) y 4.2.1 (b) se muestran los resultados obtenidos. El Limite Plástico con la adición de la cal aumenta en ambos casos unos 6 puntos cuando se adicionó 3% de c.u.v respectivamente. La arena al no ser plástica produce también una disminución lineal del límite plástico proporcional al porcentaje de suelo reemplazado. El índice de plasticidad en los suelos A-4(4) y A-7-6(16) disminuyo de 9 a 6 y de 20 a 14 por ciento con la adición de 4% cal útil vial, como se puede apreciar en las figuras 4.2.3 (a) y 4.2.3 (b).
5.3
La adición de arena logro disminuir más significativa del IP, mejorando la trabajabilidad del suelo lo cual permite especificar porcentajes de compactación del orden del 95 % de la máxima densidad proctor modificado.
5.4
Variación de la Humedad Optima - Figuras 4.3 (a) y 4.3 (b), La humedad óptima de los suelos A-7-6(16) y A-4(4) sin tratamiento es de 12.5% y 12.2%; con la adición de 4% de c.u.v aumenta a valores de 13.5% y 15.8% respectivamente. Mientras para un reemplazo de 50% de arena eólica se tiene 11 y 12% de humedad optima.
7
6.
5.5 I
Variación de Densidad Máxima Seca:- figuras 4.4 (a) y 4.4 (b ) nicialmente se tenía una densidad máxima seca de 1.89 y 1.86 gr/cm3 para los suelos A-7-6(16) y A-4(4). Con la adición de 4% de c.u.v la densidad máxima seca disminuyó a 1.80 y 1.71 gr/cm3 respectivamente. Con la adición de arena eólica hasta de 50%, la densidad máxima aumenta a 1.94 y 1.90gr/cm3. Sin embargo para porcentajes mayores ocurre una disminución por la perdida de cohesión que debe sufrir el suelo al ser mayoritariamente arena llegando por ejemplo para el 75% de arena a valores de 1.82 y 1.83 gr/cm3.
5.6
Aumento del capacidad de soporte: - Figuras 4.5 (a) y 4.5 (b) Los capacidad natural de soporte de los suelos A-7-6(16) y A-4(4) era de 1.5% y 7%.; con la adición de la cal se logra aumentar el CBR hasta un valor de 50% y 70% para 4% y 3% de c.u.v comprobándose la gran capacidad cementante de la cal al interactuar con la arcilla.
5.7
Disminución del hinchamiento: Figuras 4.6 (a) y 4.6 (b) El hinchamiento natural de los suelos A-7-6(16) y A-4(4) era de 5.34% y 2.45%. Con la adición de cal se logra disminuir a valores inferiores al 2% y 0.11% respectivamente. Mientras con el reemplazo de suelo por arena eólica se produce una disminución del hinchamiento hasta 0.50% y 0.60% respectivamente.
5.8
Para estos suelos estudiados, la estabilización con cal no permite lograr la disminución del IP a menos de 10 en el caso del suelo A-7-6 (16) y aunque se produce un aumento significativo del CBR de este suelo, no es aprovechable en su totalidad debido a que al permanecer como un suelo poco trabajable debiéndose especificar densidades de compactación bajas comparables con el 100% de la máxima densidad proctor estándar.
5.9
La variación del costo del paquete estructural del pavimento sobre un suelo A-7-6 (16) se muestra en la tabla 4.1: Su costo con una subrasante sin tratar es de 65.69 Nuevos Soles/m2; si tratamos la subrasante con 3% de c.u.v el costo del paquete estructural disminuye a 53.92 Nuevos Soles/m2; y si la se trata la subrasante con el reemplazo del 50% de arena eólica el costo sería 51.77 Nuevos Soles/m2. Es decir se logra un ahorro del orden del 18% y 21% en comparación a no tratar la subrasante. En la tabla 4.2 se presentan las variaciones del paquete estructural sobre suelo arcilloso A-4 (4). Se aprecia que el costo del paquete estructural no varia significativamente la subrasante con 3% de cal útil vial (51.15 soles/m2), reemplazando con 50% de arena (51.77 soles/m2) o sin recibir tratamiento (53.02 soles/m2.)
5.10
En este proyecto los costos de los paquetes estructurales con tratamientos de subrasante de 3% de c.u.v y reemplazo de 50% de arena eólica, que producen modificaciones comparables en el suelos arcilloso, son tambien similares económicamente. Pese al elevado costo de la cal comercial y el bajo costo de la arena eólica al encontrarse a pie de la obra.
RECOMENDACIONES Teniendo en cuenta que nuestra red vial nacional esta compuesta por caminos de tierra en alto porcentaje es necesario buscar distintas alternativas de solución para estos caminos con bajo IMD de tal manera que la inversión sea con menor costo que los requeridos por un camino de asfalto o concreto. Los suelo-cal o suelo-arena son una alternativa mas, que deberá evaluarse con tramos de prueba en distintas condiciones para su mejor comprensión y uso masivo. No se puede descartar ningún estabilizante pues la selección de la mejor alternativa estará en función de un análisis técnico económico. Se debe conocer muy bien las características geotécnicas y geológicas del suelo, propiedades del suelo que se desea mejorar, niveles de mejora aceptables, accesibilidad de la vía, cercanía a estabilizantes naturales, etc.
7.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 7.1. 7.2. 7.3
Luis Ortuño Abad y José L. Rodríguez, “Estabilización del suelo con cal como mejora de suelos estudio realizado en el tramo V de la autovía A-381: Jerez – Los Barrios”, II Congreso Andaluz de Carreteras. Gerardo Botasso y Miguel Haspert, “Estabilizaciones”, Laboratorio de Ensayo de Materiales de construcción (LEMaC), Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional La Plata. Wilder Rodríguez Mogollón (2005), tesis “Estabilización de suelos arcillosos con cal y arena eólica – Experiencia del Terminal Terrestre de Piura” para optar el grado de Master en Ingeniería Civil con mención en Ingeniería Vial, Universidad de Piura.
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