IX Congreso Nacional De Estudiantes Estudiantes De Ingeniería Civil UNI-FIC UNI- FIC
“Estabilización de Suelos con RBI Grado 81”
AGUILAR NAVARRETE, Román Gino YONG TOMIDA, Yoshico Mercedes Candy Asesor Ingº CHUQUIANO CHUQUIANO AGREDA, Hilario Ing. HUERTAS POLO, José Universidad Privada Antenor Orrego Trujillo-Perú 1.0
Introducción.
En los últimos años, a la red vial se le esta dando la importancia que tiene para que sirva de soporte al desarrollo económico y social. En consecuencia, la construcción de las carreteras debe ser ejecutada con materiales de calidad con el objeto de maximizar maximizar su calidad, durabilidad y minimizar los costos de construcción. Uno de los problemas que se presenta en la construcción de una carretera es la falta de materiales idóneos para la conformación de la estructura del pavimento, con la finalidad de superar este problema nos conlleva a investigar la alternativa de mejorar las propiedades del suelo natural, mejorando su resistencia y capacidad de cargas. Existen diferentes métodos de estabilización de suelos y pueden clasificarse según diversas formas, de acuerdo con la naturaleza del proceso aplicado, el material material añadido añadido y del resultado deseado, en el país país se tiene tiene experiencia de estabilización con cemento, cal y estabilizadores líquidos. En el presente año en el Perú se ha presentado un aditivo desarrollado en los años 90 en Sudáfrica, que esta compuesto por una mezcla de componentes inorgánicos y cuya presentación es de un material sólido, en polvo. 2.0
Objetivos
En el presente trabajo se empleara el aditivo RBI-grado 81, para determinar si su adición a un suelo mejora o no sus propiedades de resistencia y capacidad de carga. 3.0
Materiales y métodos utilizados 3.1
Descripción del Aditivo RBI Grado 81
El producto producto RBI – Grado 81 fue desarrollado por la empresa RBI Marketing (Netherlands), en los años 90 con la finalidad de estabilización de suelos. Esta compuesto por una mezcla de componentes inorgánicos no toxico, es un material sólido, polvo de color beige, sin olor, no inflamable. Contiene los siguientes componentes:
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25-45% 5-20% 0-10% 0- 10% 0-5% 0-2%
S K Al Zn Mn
5-15% 0-5% 0-5% 0- 5% 0-2% 0-2%
A continuación se presenta las propiedades físicas y químicas del aditivo: Apariencia Olor pH Presión de vapor Inflamabilidad Gravedad especifica Auto – flamabilidad flamabilidad Propiedades Propiedade s de oxidación oxidació n Punto de congelamiento Viscosidad Viscosi dad 3.2
Polvo beige Inodoro 12.5 (pasta saturada) No medible medible No inflamable 2.5 No aplicable no aplicable aplicable Ninguno, sólido. Ninguno, sólido
Especificaciones Especificaciones para la Estabilización Estabilización
Para definir la aptitud de un suelo para su estabilización se basa en el estudio de su curva granulométrica y su índice plasticidad. En la bibliografía consultada de estabilización con el aditivo RBI grado 81, menciona que es preferible estabilizar un suelo con una curva de gradación continuamente suave desde el máximo al más pequeño tamaño de partícula, partícul a, sin exceso o ausencia de ciertos tamaños y recomienda que el suelo tenga suficiente material fino (<2.00 mm) para estabilizar efectivamente el material. Ya que no existen rangos definidos para definir la aptitud de un suelo para su estabilización con RBI grado 81, seria muy importante emplear la metodología desarrollada para la estabilización de suelo cemento, ya que tanto el aditivo RBI y el cemento tienen presentación, diseño y aplicación muy semejantes.
Grafico Nº1.- Análisis de la curva granulométrica
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Si la curva granulométrica corta a la zona 1, el suelo no debe emplearse por contener demasiados finos o demasiados gruesos. Únicamente si estos se eliminan por cribado, el suelo puede utilizarse. Si la curva corta a la zona 2 podrá utilizarse el suelo siempre que sea sometido previamente a una pulverización con eficacia del 80% como mínimo. Si la curva corta a la zona 3 puede producirse daños en la maquinaria por la presencia de piedras, a no ser que estas sean blandas o friables. Si la curva corta a la zona 4 la mezcla proporcionará un material tanto poroso y permeable cuanto más se acerque a la zona 1 inferior. Si la curva esta dentro de la zona no achurada, el suelo es apto para estabilización y tanto más económico resultara cuanto más se aproxime su curva granulométrica a la línea de composición ideal. En el proceso de estabilización el aditivo RBI grado 81 es activado por hidratación, y la primera serie de reacciones se realiza inmediatamente entre las partículas del suelo y el RBI grado 81, modificando las propiedades del suelo en forma irreversible, mejorando su resistencia y durabilidad. Entre las principales mejoras obtenidas en una estabilización son: Ø Ø Ø Ø Ø
3.3
Reduce la Plasticidad. Mejora el proceso de compactación. Reduce la permeabilidad Mejora la capacidad de soporte(CBR) Elimina el exceso de polvo.
Ensayos de Laboratorio, determinación de la dosificación.
Los ensayos de laboratorio comprenderán dos etapas: ensayos al material natural y ensayos al material estabilizado. Materia natural .-
los ensayos a realizarse serán con la finalidad de clasificar y determinar sus propiedades índices y de resistencia del suelo natural, así como también determinar si el suelo es apto para su estabil estabilizac ización. ión. Ø Ø
Análisis Granulométrico, ASTM D- 422 42 2 Humedad natural, ASTM D-2216 Página 3 de 7
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Limite liquido y limite plástico, ASTM D-4318 Clasificación de suelos, SUCS Ensayo relación Humedad densidad (proctor modificado), ASTM D-1557 Ensayo de California Bearring Ratio (CBR), ASTM DD- 1883 188 3 Ensayo de compresión simple o no confinada, ASTM D-2166
Materia estabilizado .-.-
una vez evaluado el material natural que será estabilizado se procederá a realizar los siguientes ensayos de laboratorio para diferentes porcentajes de aditivo, con la finalidad de determinar si el aditivo incrementa o no la resistencia del terreno. Ø Ø Ø Ø
Limite liquido y limite plástico, ASTM D-4318 Ensayo relación Humedad densidad (proctor modificado), ASTM D-1557 Ensayo de California California Bearring Bearring Ratio (CBR), ASTM D-1883 D-18 83 Ensayo de compresión simple o no confinada, ASTM D-2166
La preparación del material para los ensayos del material estabilizado debe seguir el siguiente procedimiento: el suelo será mezclado con el porcentaje de aditivo y luego se agregara el optimo contenido de humedad. Luego que el optimo contenido de humedad a sido agregado y mezclado, la mezcla se dejara en reposo por 24 horas antes de iniciar los ensayos. Los especimenes de CBR serán moldeados y curados al aire por 7 días, después serán sumergidas por 4 días para el periodo de absorción y después serán ensayadas. Los especimenes de compresión simple seran ensayadas terminado el curado al aire. A continuación se presenta los resultados de ensayos de laboratorio para diferentes muestras de suelo y diferentes porcentajes en peso de aditivo. Cuadro Nº 1.- Resultados de ensayos de Laboratorio.
Muestra
Aditivo (%)
M-1 0 M-1 2 M-1 4 M-2 0 M-2 3 M-2 4 M-3 0 M-3 2 M-3 4 M-4 0 M-4 2 M-4 4 SD: Sin datos Fuente: 8, 9, 10
Clasif. Suc
CL SM-SC SM GW-GM
Limites Consistencia
Proctor Proctor
CBR CB R (%)
LL
LP
IP
MDS MDS gr/cc
OCH (%)
27.0 24.8 25.6 24.0 28.2 27.4 ---13.4 21.0 25.7
15.1 14.0 15.6 18.1 21.7 17.8 NP NP NP NP 15.0 19.3
11.9 10.8 10.0 5.9 6.5 9.6 NP NP NP NP 6.0 6.4
2.01 2.05 1.94 1.979 1.965 1.942 2.07 2.08 2.04 2.250 2.259 2.218
11.0 18.2 26.9 10.1 90.0 114.4 11.7 83.8 84.4 11.1 49.4 53.1 11.5 87.9 114.2 12.5 96.0 130.0 9.1 23.7 25.5 8.2 150.8 151.6 8.4 229 232 3.8 63.6 91.4 6.6 198 208 4.8 387 630
95%
100%
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Análisis Análisis de los Resultados Obtenido
Limites de consistencia.-
se puede apreciar que los suelos que no presentan plasticidad son los que más mejoran su capacidad de soporte. También se puede apreciar que los suelos que presentan plasticidad no presentan cambios significativos en su plasticidad al adicionar el aditivo.
La grafica Nº 2.- “Curva granulométrica de los suelos estabilizados”, presenta la granulometría de los suelos estabilizados, del cual se puede apreciar que los suelos que cumple con los requisitos de granulometría granulometría propuesto son MM- 2 y M-3, y es el suelo M-3 el que mas mejora su capacidad de soporte al incrementar el aditivo.
Análisis
Granulométrico .-
De los suelos que no cumplen con los requisitos de granulometría son M-1 y M-4, pero también es posible que el suelo M-4 M- 4 cumpla con los requisitos de granulometría ya que al determinar el método del proctor se altero la granulometría del suelo estabilizado. Grafico Nº 2.- Curva granulométrica de los suelos estabilizados
. Ensayo relación humedad-densidad
El grafico Nº3 “RBI grado 81-Máxima densidad seca”, se puede apreciar que la curva aditivo(%) vs. Máxima densidad seca, se asemeja a una parábola invertida. La determinación del porcentaje optimo del aditivo debe estar en función de la máxima densidad seca para garantizar un comportamiento adecuado de la estructura del pavimento.
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IX Congreso Nacional De Estudiantes Estudiantes De Ingeniería Civil UNI-FIC UNI- FIC Grafico Nº3.- RBI grado 81-Máxima densidad seca (gr/cc)
2.30 2.30 2.25 2.25 2.20 ) 2.20 c )2.15 c c / r c 2.15 / g ( r 2.10 g ( 2.10 S D S 2.05 D 2.05 M M 2.00 2.00 1.95 1.95 1.90 1.90 0
M-1 M-1 M-2 M-2 M-3 M-3 M-4 M-4
1
0
1
2
2
RBI grado 81(%) RBI grado 81(%)
3
3
4
4
Ensayo de California Bearring Ratio (CBR).-
de los ensayos de laboratorio laboratorio se puede apreciar que la adición del aditivo incrementa de forma significativa la capacidad de soporte(CBR), lo que se puede apreciar en la grafica Nº4 “RBI grado 81-CBR al 95%MDS”. En el cuadro Nº2 “Determinación del optimo contenido de aditivo” se ha determinado el optimo contenido de aditivo considerando la máxima densidad seca alcanzada por cada suelo (grafica Nº3) y con este porcentaje de aditivo se ha determinado el valor de CBR al 95%MDS. (grafica Nº4) Cuadro Nº2 “Determinación del optimo contenido de aditivo” Muestra
% Aditivo Aditivo MDS (gr/cc)
M-1 M-2 M-3 M-4
1.5 1.0 1.5 1.4
CBR (%)
2.054 1.984 2.082 2.262
80 65 135 150
Grafica Nº4.- RBI grado 81-CBR al 95%MDS
400.00 350.00 S D 300.00 M %250.00 5 9 l 200.00 a , ) %150.00 ( R B 100.00 C 50.00
M-1 M-2 M-3 M-4
0.00 0
1
2
3
4
RBI grado 81(%)
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Conclusiones y Recomendaciones.
El empleo del aditivo en los suelos analizados no presenta cambios significativos en los índices de plasticidad, pero si un ligero incremento en los limites de contracción. También se observa que los suelos no plásticos son los que más incrementan su capacidad de soporte(CBR) De los ensayos de granulometría se puede observar que los suelos que cumplen con el requisito de de la curva granulométrica granulométrica propuesto, son los que presentan una mayor aptitud para su estabilización. Se debe investigar mas sobre la alternativa de determinar el porcentaje de aditivo mediante la grafica “Porcentaje de aditivo vs. Máxima densidad seca” de los ensayos proctor modificado, ya que la grafica correspondería a una parábola invertida, la elección del porcentaje de aditivo estaría en función de la máxima densidad alcanzada. Se debe investigar el efecto de la reducción de la máxima densidad en la permeabilidad del suelo estabilizado. Se debe continuar con las investigaciones, no solo para determinar el incremento de la capacidad de soporte sino también la durabilidad, la resistencia al desgaste y la resistencia a los ataques químicos. 5.0
Bibliografía y Referencias
1.0 1.0 2.0 3.0 4.0 4.0 5.0 5.0 6.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 10. 0
Guía para la construcción de un material estabilizado o capa de pavimento utilizando RBI grado 81, Road Building International, enero 2001. Hoja de datos sobre seguridad de los materiales RBI RBI grado 81, Road Building International, julio 2000. Aspectos mediombiental del RBI RBI grado 81, Road Building International, enero 2000. Chemical soil stabilisation, Road Building International, julio 2000. Estabilización Estabilización de suelos mediante suelo-cemento suelo- cemento y materiales análogos, Dr. Francisco Arredondo y Verdu. Tesis “ Evaluación geotécnica de una laguna de estabilización – Iquitos”, Hilario Hilario Chuquiano Agreda, Universidad Nacional de Ingeniería, Junio 2001. Manual de ensayos de laboratorio de mecánica de suelos, Universidad Universidad Nacional de Ingeniería Estabilización de suelos con aplicación de aditivo RBI grado 81-Antamina, Hidroenergia consultores en ingeniería SRL. Marzo 2001. Estabilización de suelos de la carretera Iquitos-Nauta, Iquitos-Nauta, Hidroenergia consultores en ingeniería SRL. Abril 2001. Estabilización Estabilización de suelos con aplicación de aditivo RBI grado 81-Pucallpa, Hidroenergia consultores en ingeniería SRL. Mayo 2001.
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