Estabilizacion de Suelos Mediante Emulsiones Bolivia

8/17/2019 Estabilizacion de Suelos Mediante Emulsiones Bolivia

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EL USO DE EMULSIONESEL USO DE EMULSIONES ASFALTICAS ASFALTICAS

CARRETERAS DE BOLIVIACARRETERAS DE BOLIVIA

Solares, M.Solares, M.Sociedad de Ingenieros de BoliviaSociedad de Ingenieros de Bolivia –– La PazLa Paz

Laboratorio de Mecánica de Suelos y Asfaltos COENCOLaboratorio de Mecánica de Suelos y Asfaltos COENCOa ora or o e ue os y s a os erv c o ac ona e am nosa ora or o e ue os y s a os erv c o ac ona e am nos

ee--mail: [email protected]: [email protected]


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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Desarrollo económico y socialDesarrollo económico y social

Correcto diseño yCorrecto diseño ycons rucc ncons rucc n

Muchas veces laMuchas veces la

reconstrucción yreconstrucción yrehabilitación de los caminosrehabilitación de los caminosrequiere una inversiónrequiere una inversión

no justificadano justificada

e e en uscar m o os quee e en uscar m o os quefavorezcan la utilización de losfavorezcan la utilización de losrecursos, cumplan lasrecursos, cumplan las

sean rentablessean rentables


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Técnicas de estabilización deTécnicas de estabilización de suelos:suelos:

SueloSuelo – – Agregado Agregado SueloSuelo – – CalCal

SueloSuelo – – CementoCemento

ue oue o – – aa SueloSuelo – – Asfalto Asfalto

– –

SueloSuelo – – Aditivos Químicos Aditivos Químicos

Utilizadas actualmente conUtilizadas actualmente condiversos fines y para todo tipo dediversos fines y para todo tipo de

ma er a esma er a es


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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN-- Ahorro de tiempo y dinero

- z

- Rapidez en la aplicación

- No se necesita de energía calorífica para la aplicación del asfalto

- Mayor duración y resistencia

-

- La superficie se puede recubrir con una carpeta asfáltica,micropavimento, tratamiento superficial o lechada.


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e vo enera

Estabilizar un suelo arci lloso con el uso de emulsiones asfálticas

e vos spec cos

Determinar las características ro iedades del suelode la emulsión asfáltica mediante los ensayos

correspondientes, para realizar posteriormente laestabilización del suelo Determinar el porcentaje óptimo de emulsión para

obtener los mejores resultados en la estabilización


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Dispersión de un sólido oDispersión de un sólido o

líquido en otro líquido, nolíquido en otro líquido, no,,de minúsculos glóbulosde minúsculos glóbulos

Sistema heterogéneo formadoSistema heterogéneo formado

por a spers n e as a o enpor a spers n e as a o enagua con pequeñas cantidadesagua con pequeñas cantidadesde agentes emulsificantes.de agentes emulsificantes.

Composición:Composición:

Asfalto ( Asfalto (55 % a 74 %)55 % a 74 %)

Emulsificante (0,2 % a 1,5 %)Emulsificante (0,2 % a 1,5 %)


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EMULSIONES ASFÁLTICASEMULSIONES ASFÁLTICAS ClasificaciónClasificación

Según la concentración de las fases: DirectaInversa

CRS-1, CRS-2, CMS-2 CMS-2, CSS-1CSS-1HAniónicasRS-1, RS-2, MS-1, MS-2,MS-2h, SS-1, SS-1H

Rom imiento de la emulsiónRom imiento de la emulsión

CuradoCurado

ViscosidadViscosidad


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ue os:ue os:

Peso EspecíficoPeso Específico

CompactaciónCompactación

Relación SoporteRelación Soporte

. . .. . .


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METODOS Y ENSAYOSMETODOS Y ENSAYOS

mu s ones as cas:mu s ones as cas:

DensidadDensidad ViscosidadViscosidad TamizadoTamizado

AlmacenamientoAlmacenamiento Sedimentación a 5 díasSedimentación a 5 días

Residuo por EvaporaciónResiduo por Evaporación Penetración del ResiduoPenetración del Residuo

s cos co Ductilidad del ResiduoDuctilidad del Residuo

AsfálticoAsfáltico


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DISEÑO DE MEZCLADISEÑO DE MEZCLA

--aceptado universalmente, pero casi todos los que seaceptado universalmente, pero casi todos los que seencuentran en uso emplean partes o modificaciones delencuentran en uso emplean partes o modificaciones delMétodo Hveen normal AASHTO TMétodo Hveen normal AASHTO T--246 Y T246 Y T--247 o Marshall247 o Marshall

(AASHTO T(AASHTO T--245), que recibe el nombre de “ Marshall245), que recibe el nombre de “ MarshallModificado Illinois” para mezclas estabilizadasModificado Illinois” para mezclas estabilizadas

Para el diseño de la mezcla estabilizada se util izó el MétodoPara el diseño de la mezcla estabilizada se util izó el Método

de Ill inois, debido a la facil idad de desarrollar el diseño ende Ill inois, debido a la facil idad de desarrollar el diseño enlos laboratorios disponibles. Este método está basado enlos laboratorios disponibles. Este método está basado enuna investigación de la Universidad de Illinois util izando eluna investigación de la Universidad de Illinois util izando elensayo Marshall modificado y el ensayo de durabilidadensayo Marshall modificado y el ensayo de durabilidadhúmeda. Se recomienda este diseño para mezclas en vía ohúmeda. Se recomienda este diseño para mezclas en vía o

..


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Ensayos de laboratorio del sueloEnsayos de laboratorio del suelo

Ensayos de calidad de las emulsiones asfálticasEnsayos de calidad de las emulsiones asfálticas

Contenido de Asfalto Residual TentativoContenido de Asfalto Residual Tentativo

Contenido óptimo de agua en la compactaciónContenido óptimo de agua en la compactación

Determinación de la Densidad BulkDeterminación de la Densidad Bulk Ensayos de Estabilidad y Flujo ModificadosEnsayos de Estabilidad y Flujo Modificados

Ensayos de Estabilidad y Flujo de las muestras sometidas aEnsayos de Estabilidad y Flujo de las muestras sometidas a

inmersión.inmersión.n s s e ens a y ac osn s s e ens a y ac os

Interpretación de los datos de ensayoInterpretación de los datos de ensayo


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M

.GRANULOMETRIA

(% que pasa del total)COMPACTAC T-

180 DC.B.R.

. . . . .

Nº

1" 3/4" 3/8" Nº4 Nº10 Nº40 Nº200D

MaxH Opt

%DMax

%H %CBR

1 0,5 28,1 11,8 97,7 96,4 94,2 90,5 86,1 74,7 59,8 A-6(4)

7,69

% 2,13 7,7 2,31

2 1,0 27,9 11,9 100 96,9 94,8 90,8 85,8 73,8 59,0 A-6(4) 2,14

gr/cm, , , , , , , , , , -

3

4 2,0 28,9 12,5 98 96,2 93 88,5 83,1 70,9 51,7 A-6(3)


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RESULTADOSRESULTADOSTIPO DE EMULSIÓN: CSS - 1h

ENSAYO ESPECIFIC. TECNICAS RESULTADO

Densidad (g./ml.) Entre 0,99 y 1,01 1,000

Viscosidad Saybolt Furol a 25°C (seg.) Entre 20 y 100 22

Tamizado(%) Menor a 0,1 % 0,002

Estabilidad en almacenamiento (%) Menor a 1 0,87Sedimentación a 5 días (%) Menor a 5 4,46

Mezcla con cemento (%) Menor a 2 0,03

Residuo por evaporación (%) Mayor a 57 61,87Penetración del Residuo Asfáltico Entre 40 y 90 PN 50,75

Ductilidad del Residuo Asfáltico (cm./min.) Mayor a 40 >150

TABLA No. 3.2 - RESUMEN DE ENSAYOS DE CALIDAD: EMULSION ASFÁLTICA CATIÓNICA


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RESULTADOSRESULTADOSTIPO DE EMULSIÓN: SS-1h

ENSAYO ESPECIFIC. TECNICAS RESULTADO

Densidad (g./ml.) Entre 0,99 y 1,01 1,009Viscosidad Saybolt Furol a 25°C (seg.) Entre 20 y 100 21

Tamizado(%) Menor a 0,1 0,056

Estabilidad en almacenamiento (%) Menor a 1 0,74Sedimentación a 5 días (%) Menor a 5 4,15

Mezcla con cemento (%) Menor a 2 0,88

Residuo por evaporación (%) Mayor a 57 59,97

Penetración del Residuo Asfáltico Entre 40 y 90 PN 40,5

Ductilidad del Residuo Asfáltico (cm./min.) Mayor a 40 >150

TABLA No. 3.3 - RESUMEN DE ENSAYOS DE CALIDAD: EMULSION ASFÁLTICA ANIÓNICA


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CONTENIDO DE ASFALTO RESIDUAL TENTATIVOCONTENIDO DE ASFALTO RESIDUAL TENTATIVO,og,,=

A = 10,67B = 89.33 - 55 99 = 33 35

CONTENIDO DE ASFALTO RESIDUALCONTENIDO DE ASFALTO RESIDUALTENTATIVOTENTATIVO

6,95%6,95%

C = 55,99

40% 60%

111,11 g. Agua: 1111,11 g. 100%44,44 g. y

residual44,44 g. de agua

agua as a o ,

Asfalto Residual: 1111,11 g.

100%66,66 g. z66,66 g de asfalto residual z = 6,00%

CANTIDAD DE EMULSIÓNCANTIDAD DE EMULSIÓN ASFÁLTICA ANI NICA: ASFÁLTICA ANI NICA:

12 %12 %

CANTIDAD DE EMULSIÓNCANTIDAD DE EMULSIÓN ASFÁLTICA CATIÓNICA: ASFÁLTICA CATIÓNICA:

11 %11 %


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ENSAYO DE RECUBRIMIENTOENSAYO DE RECUBRIMIENTOEmulsión Asfáltica Aniónica SS-1h:

Cobertura Optima: 2 % (agua) ,Cantidad de agua a ser agregada: 20 g.

Cobertura Optima: 3 % (agua)Agua total en la mezcla: 7,67 %

CONTENIDO OPTIMO DE AGUA EN LA

.

COMPACTACIONContenido de Humedad O timo: 7 690 %

Densidad Seca Máxima: 2,139 gr/cm3)


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RESULTADOSRESULTADOSASFALT

ORE

CONTENIDODE

DENSIDADSECA BULK

ESTABILIDAD FLUJO PERDIDA

DE ABSORCIVACIOS

TOTSECA O

-

SIDUAL

EMULSIO

N

COMPACTACION

1/1

0

ESTABILIDAD

ON ALES

AIRE

O AL

AGUA

"(%) (%) (Kg/m3) (Lb.) (Lb.) (%) (%) (%)

3,09 5,00 1997,35 1420,11 608,55 10,30 57,15 4,68 30,84

4,33 7,00 2000,26 1444,85 755,28 11,20 47,73 3,96 30,83

5,57 9,00 2004,32 1534,49 831,81 11,20 45,79 3,09 26,98

6,81 11,00 2012,98 1738,53 982,97 11,30 43,46 2,96 24,53

, , , , , , , , ,

9,28 15,00 2014,24 1962,89 1121,25 11,70 42,88 2,66 21,55

10,52 17,00 2015,30 2064,74 1185,22 13,30 42,60 2,65 18,82

TABLA No. 3.4 - RESUMEN RESULTADOS DISEÑO DE MEZCLA ESTABILIZADA ILLINOISEMULSIÓN CATIÓNICA


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TIPO DETIPO DEEMULSION:EMULSION:

--

DENSIDAD BULK SECA Vs. ASFALTO RESIDUAL ESTABILIDAD SECA Vs. ASFALTO RESIDUALEMULSIÓN CATIÓNICA CSS-1h

2010,00

2015,00

2020,00

C A ( K g / c m 3 )

EMULSIÓN CATIÓNICA CSS-1h

1900,00

2000,00

2100,00

E C A

( L b )

.EMULSIÓN CATIÓNICA CSS-1h

28,00

30,00

32,00

E S ( %

1990,00

1995,00

2000,00

2005,00

D E N S I D A D

B U L K

S E

1400,00

1500,00

1600,00

1700,00

,

E S T A B I L I D A D S

20,00

22,00

24,00

26,00

V A C I O S T O T A L

y = -20,263x3

+ 255,14x2

- 10R2 = 0,9192

2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

ASFALTO RESIDUAL (%)

y = 174,48x3 - 2029x2 + 733

R2 = 0,8032

2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00


ESTABILIDAD SATURADA Vs. ASFALTO RESIDUAL PERDIDA DE ESTABILIDAD Vs. ASFALTO RESIDUALHUMEDAD ABSORBIDA Vs. ASFALTO RESIDUAL

y = -0,0126x2 - 1,5

R2 = 0,9

18,00

2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00


EMULSI N CATI NICA CSS-1h

1050,00

1150,00

1250,00

U R A D A

( L b )

-

52,00

54,00

56,00

58,00

60,00

B I L I D A D ( L b

-

4,00

4,50

5,00

O R B I D A

( %

550,00

650,00

750,00

850,00

,

E S T A B I L I D A D S A

40,00

42,00

44,00

46,00

48,00

50,00

P E R D I D A D E E S T

2,50

3,00

3,50

H U M E D A D A B S

y = -32,169x3 + 225,21x2 +

R2 = 0,7826

2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

ASFALTO RESIDUAL (%) y = -0,1142x3 + 2,7643x2 - 22R2 = 0,9817

2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

ASFALTO RESIDUAL (%)y = 0,0528x2 - 0,97

R2 = 0,9

2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00



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RESULTADOSRESULTADOS

ASFALTO

CONTENIDO

DENSIDADSECA BULK

ESTABILIDAD FLUJO PERDIDA

VACIOS

-

SIDUAL

DEEMULSION

DECOMPACTACI

ON

1/1

0

ESTABILIDAD

NTOTALE

S

AL

AIRE

O AL

AGUA

"(%) (%) (Kg/m3) (Lb.) (Lb.) (%) (%) (%)

3,60 6,00 1905,70 1712,82 460,86 10,20 73,09 5,17 31,92

4,80 8,00 1907,69 1768,66 543,59 10,70 69,27 4,76 31,11

, , , , , , , , ,

7,20 12,00 1927,83 2046,25 658,37 11,80 67,83 3,55 27,30

8,40 14,00 1949,95 2256,31 784,82 12,70 65,22 2,53 24,75

9,60 16,00 1983,07 2258,92 835,42 14,20 63,02 2,45 23,81

10,79 18,00 2000,51 2261,90 871,39 15,20 61,48 2,34 22,08

TABLA No. 3.5 - RESUMEN DE RESULTADOS DISEÑO DE MEZCLA ESTABILIZADA ILLINOISEMULSIÓN ANIÓNICA


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TIPO DETIPO DEEMULSION:EMULSION:

SSSS--1h1h

DENSIDAD BULK SECA Vs. ASFALTO RESIDUALESTABILIDAD SECA Vs. ASFALTO RESIDUAL

EMULSIÓN ANIÓNICA SS-1hESTABILIDAD SATURADA Vs. ASFALTO RESIDUAL

EMULSIÓN ANIÓNICA SS-1h -

1960,00

1980,00

2000,00

2020,00

E C A

( K g / c m 3 )

2100,00

2200,00

2300,00

2400,00

S E

C A ( L b )

700,00

750,00

800,00

850,00

900,00

A T U R A D A ( L b )

1880,00

1900,00

1920,00

1940,00

D E N S I D A D B U L K

1600,00

1700,00

1800,00

1900,00

,

3,00 5,00 7,00 9,00 11,00

E S T A B I L I D A

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

,

3,00 5,00 7,00 9,00 11,00

E S T A B I L I D A D S

y = -20,263x3 + 255,14x2 - 1

R2

= 0,9192

, , , , ,

ASFALTO RESIDUAL (%)y = 174,48x3 - 2029x2 +

R2 = 0,80

ASFALTO RESIDUAL (%) y = -32,169x3 + 225,21x2 +R2 = 0,7826


PERDIDA DE ESTABILIDAD Vs. ASFALTO RESIDUALEMULSI N ANI NICASS-1h

HUMEDAD ABSORBIDA Vs. ASFALTO RESIDUAL-

VACIOS TOTALES Vs. ASFALTO RESIDUAL

72,0074,00

76,00

78,00

80,00

A B I L I D

A D ( L b )

4,00

4,50

5,00

5,50

S O R B I D A (

-

30,00

32,00

34,00

A L E S

( %

60,00

62,00

64,00

66,00

68,00

70,00

P E R D I D A D E E S

2,00

2,50

3,00

3,50

H U M E D A D A

20,00

22,00

24,00

26,00

,

V A C I O S T O

y = -0,0279x3 + 0,5957x2 - 5,4

R2 = 0,9732

, , , , ,

ASFALTO RESIDUAL (%)y = 0,0309x2 -

R2 =

, , , , , ,

ASFALTO RESIDUAL (%)y = -0,0484x2 - 0,7

R2 = 0,9

, , , , , ,



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-

Contenido Optimo de Humedad (%) 7,69Densidad Seca Máxima (gr/cm3) 2,139

Contenido de Asfalto Residual (%) 9

Cantidad de agua agregada a la mezcla (%) 4,3

al 100% de Dmax. 10 07Con 0,1 de penetración:

al 98% de Dmax. 9,826

Con 0,2 de penetración: . ,

al 98% de Dmax. 8,736

TABLA No. 3.6 - RESUMEN DE ENSAYO CAPACIDAD SOPORTE C.B.R.PARA LA EMULSIÓN ASFÁLTICA CATIÓNICA


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-

Contenido Optimo de Humedad (%) 7,69

Densidad Seca Máxima (gr/cm3) 2,139

Contenido de Asfalto Residual (%) 6

Cantidad de agua agregada a la mezcla (%) 5,3

Con 0,1 de penetración: . ,

al 98% de Dmax. 4,909

Con 0,2 de penetración:al 100% de Dmax. 5,263

al 98% de Dmax. 4,584

TABLA No. 3.7 - RESUMEN DE ENSAYO CAPACIDAD SOPORTE C.B.R.PARA LA EMULSIÓN ASFÁLTICA ANIÓNICA


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calentar el materialcalentar el material

Al utilizar emulsiones asfálticas se diminu e la olución atmosférica seAl utilizar emulsiones asfálticas se diminu e la olución atmosférica se ahorra energía por el menor uso de combustiblesahorra energía por el menor uso de combustibles

Debido a que la emulsión asfáltica se utiliza en frío, se puede realizar laDebido a que la emulsión asfáltica se utiliza en frío, se puede realizar lacons rucc n e una orma m s r p a y e es a manera ace erar acons rucc n e una orma m s r p a y e es a manera ace erar a

apertura del tráficoapertura del tráfico

emulsiones asfálticasemulsiones asfálticas

En el caso de estabilizar con emulsiones asfálticas un suelo de mejorEn el caso de estabilizar con emulsiones asfálticas un suelo de mejorcalidad, se podría eliminar la capa subcalidad, se podría eliminar la capa sub--base, dependiendo de losbase, dependiendo de losresultados de la capacidad de soporte.resultados de la capacidad de soporte.


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detalladamente el tipo de suelo y sus características principales, ydetalladamente el tipo de suelo y sus características principales, yrealizar los ensayos de laboratorio respectivos para obtener buenosrealizar los ensayos de laboratorio respectivos para obtener buenos

resultados.resultados.

Se debe posibilitar utilizar emulsiones asfálticas en las cuales elSe debe posibilitar utilizar emulsiones asfálticas en las cuales elcemento asfáltico conten a olímeros o elastómeros ara otor arcemento asfáltico conten a olímeros o elastómeros ara otor ar

mejores condiciones de estabilidad al paquete estructural.mejores condiciones de estabilidad al paquete estructural. Las emulsiones asfálticas se ueden utilizar ara diversos fines en laLas emulsiones asfálticas se ueden utilizar ara diversos fines en la

construcción de carreteras, sin embargo no existe mucha informaciónconstrucción de carreteras, sin embargo no existe mucha informaciónde pruebas y estudios al respecto en nuestro país, por lo que su usode pruebas y estudios al respecto en nuestro país, por lo que su uso

no está muy difundido. Debido a las ventajas técnicas y mediono está muy difundido. Debido a las ventajas técnicas y mediorealizar más trabajos de investigación con distintos suelos y distintasrealizar más trabajos de investigación con distintos suelos y distintastécnicas para promover su uso.técnicas para promover su uso.


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GRACIAS POR SUGRACIAS POR SU

Estabilizacion de Suelos Mediante Emulsiones Bolivia

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