Utilización de caucho pulverizado proveniente de llantas ...

Universidad de La Salle Universidad de La Salle

Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle

Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería

2015

Utilización de caucho pulverizado proveniente de llantas en bases Utilización de caucho pulverizado proveniente de llantas en bases

estabilizadas con suelo – cemento sustituyendo la franja estabilizadas con suelo – cemento sustituyendo la franja

granulométrica entre el tamiz N°30 y N°80 granulométrica entre el tamiz N°30 y N°80

Jesús David Cruz Sánchez Universidad de La Salle, Bogotá

Iván Darío Díaz Roa Universidad de La Salle, Bogotá

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UTILIZACIÓN DE CAUCHO PULVERIZADO PROVENIENTE DE LLANTAS

EN BASES ESTABILIZADAS CON SUELO – CEMENTO SUSTITUYENDO LA

FRANJA GRANULOMÉTRICA ENTRE EL TAMIZ N°30 Y N°80

JESÚS DAVID CRUZ SÁNCHEZ

IVÁN DARÍO DÍAZ ROA

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C.

2015

Utilización de Caucho Pulverizado Proveniente de Llantas en Bases Estabilizadas

con suelo – cemento Sustituyendo la Franja Granulométrica Entre el Tamiz N°30 y N°80

Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil

Director temático

Mag. SANDRA OSPINA LOZANO

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C.2015

Utilización de Caucho Pulverizado Proveniente De Llantas En Bases Estabilizadas Con

Suelo – Cemento Sustituyendo La Franja Granulométrica Entre El Tamiz N° 30 y N° 80

SECCIÓN PRELIMINAR

P á g i n a I

Sección Preliminar

Agradecimientos

Agradecemos primeramente a Dios por cada instante de vida, que siendo nuestra

guía, bastón y compañía en los momentos más difíciles nos ha permitido superar las

dificultades, para soñar y hacer los sueños realidad, por permitirnos gozar de una familia

que de la manera más incondicional siempre me han apoyado.

Agradecer hoy y siempre a nuestras familias por el esfuerzo realizado ya que de no

ser así no hubiésemos podido hacer posible este triunfo.

Un agradecimiento muy especial a la Ingeniera Sandra Elodia Ospina, por

colaboración, por escuchar nuestras ideas y complementarlas a través de guía continúa

de la presente investigación



SECCIÓN PRELIMINAR

P á g i n a II

Dedicatoria

La presente tesis la dedico principalmente a mi padre Luis Armando Cruz

Roncancio, el cual fue un gran soporte a lo largo de mi carrera; ya que con sus consejos

y gran experiencia me mostro un camino forjado al éxito, es por ello que a él, expreso

mi gratitud y mi más profunda admiración.

A mi madre María Angélica Sánchez Rueda, quien es uno de mis pilares y es la

persona por la cual nunca me di por vencido en este proceso, debido a que con su amor

y sabiduría, me hizo crecer como persona e hizo de mí el ser humano que soy hoy en

día, se lo dedico a ella por su tenacidad y por la forma de afrontar las dificultades las

cuales fueron fundamentales en vida profesional.

A mi novia, amiga y colega Luisa Alejandra Caballero Valbuena, que es la persona

que me acompaño en esta travesía universitaria y fue el cimiento más fuerte en ella.

Gracias a su amor y gran carácter, me mostro una manera distinta de desafiar el mundo,

es por esto, que más que un orgullo fue un honor haber compartido este tiempo junto a

ella. Manifiesto mi admiración, gratitud y amor a esta extraordinaria persona.

A Maritza Ramírez, Ricardo Andrés Cruz, Daniel Armando Cruz e Iván Darío Díaz

por su apoyo constante e incondicional ya que de una u otra forma han aportado a mi

crecimiento personal y profesional. A mi Abuela María Marlene Rueda y a mi primo

Matías Sánchez quienes aportaron su granito de arena llenando de alegría mi vida y

dándome fuerzas para seguir adelante.

Jesús David Cruz Sánchez



SECCIÓN PRELIMINAR

P á g i n a III

Dedicatoria

Dedico no solo este trabajo si no cada triunfo a mi padre Oscar y a mi abuelo

Joaquín, que aunque la vida no les haya permitido acompañarme, sé que desde los cielos

siempre me guían en el acenso de esa gran escalera de la vida ya que gracias a sus

enseñanzas, consejos y valores que en inculcaron mí, hoy hacen posible que aquella idea

de estudiar y de ser profesional se haga realidad.

En especial dedico este trabajo de investigación a mi madre Emilsen y Carlos mi

hermano ya que sin su apoyo incondicional, sus palabras de perseverar cuando se me

presentaron dificultades y al esfuerzo de ellos nunca hubiese podido culminar mi carrera.

A mis tíos Holman, Tiberio y Edgar que ante la ausencia de un padre han sabido

ocupar este lugar de la manera más desinteresada e incondicional, demostrando cada día

que son personas con las que puedo contar.

Finalmente no quiero dejar por fuera de esta dedicatoria a mis compañeros y amigos

Jesús Cruz, Angie Lamprea, de los cuales a lo largo de estos cinco años siempre sentí

que me apoyaron y colaboraron incondicionalmente y para los cuales hoy solo puedo

decirles que de las misma manera pueden contar con lo que este a mi alcance.

Todas, personas a las que solo quiero enorgullecer y decirles una vez más gracias

por haber creído en mí.

Iván D. Díaz R.

Utilización De Caucho Pulverizado Proveniente De Llantas En Bases Estabilizadas Con


TABLA DE CONTENIDO

P á g i n a 6

Tabla de contenido

1.1 Planteamiento del problema .................................................................................... 9

1.2 Formulación del problema ......................................................................................10

1.3 Delimitación ..........................................................................................................10

1.4 Justificación ...........................................................................................................12

1.5 Objetivo general.....................................................................................................13

1.6 Objetivos específicos .............................................................................................14

1.7 Antecedentes teóricos.............................................................................................14

Capítulo 1. Caracterización del Material y Procesamiento de Datos ............................. 20

1.1 Caracterización del material ...................................................................................20

1.1.1 Requisitos del Artículo 350-13 ...........................................................................21

1.1.2 Límite líquido de los suelos – I.N.V.E – 125 – 13 ...............................................23

1.1.3 Límite Plástico e Índice de Plasticidad de Suelos – I.N.V.E – 126 – 13 ...............25

1.1.4 Análisis Granulométrico de Agregados Gruesos y Finos – I.N.V.E – 213 – 13 ....27

1.1.5 Clasificación del Suelo Según AASHTO ............................................................30

1.1.6 Equivalente de Arena de Suelos y Agregados Finos – I.N.V.E – 133 – 13 ...........32

1.1.7 Valor de Azul de Metileno en Agregados Gruesos y Finos y en Llenantes

Minerales – I.N.V. E – 235 - 13 .............................................................................................34

1.1.8 Determinación del Contenido Orgánico de un Suelo Mediante el Ensayo de Pérdida Por Ignición – I.N.V. E – 121 – 13 ............................................................................36

1.1.9 Resumen de la Caracterización Física .................................................................37

Capítulo 2. Diseño de Mezcla suelo – cemento – Caucho ............................................ 43

2.1 Método de Diseño de Mezcla de Suelo Cemento de Acuerdo a PCA.......................43

2.1.1 Relaciones de Humedad –Masa Unitario de Mezclas Suelo Cemento – I.N.V. E –

611 – 13 44

2.1.2 Resistencia a la Compresión de Cilindros Preparados de Suelo Cemento – I.N.V.E

–614-13 51

2.1.3 Humedecimiento y Secado de Mezclas de Suelo Compactadas – I.N.V.E – 612-13

63

2.1.4 Resumen Criterios para la mezcla (B-50-2) ........................................................70



TABLA DE CONTENIDO

P á g i n a 7

Capítulo 3. Análisis de resultados ............................................................................... 71

Capítulo 4. Conclusiones y Recomendaciones ............................................................. 76

Anexos…………….. .....................................................................................................79

4.1 ANEXO N° 1. LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS – I.N.V.E – 125 – 13 ..........79

4.2 ANEXO N° 2. LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE SUELOS –

I.N.V.E – 126 – 13 ................................................................................................................80

4.3 ANEXO N° 3. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y

FINOS – I.N.V.E – 213 – 13 .................................................................................................81

4.4 ANEXO N° 4. EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS

FINOS – I.N.V.E – 133 – 13 .................................................................................................82

4.5 ANEXO N° 5. SOLIDEZ DE LOS AGREGADOS FRENTE A LA ACCIÓN DE

SOLUCIONES DE SULFATO DE SODIO O DE MAGNESIO – I.N.V. E – 220 – 13 ..........83

4.6 ANEXO N° 6. VALOR DE AZUL DE METILENO EN AGREGADOS GRUESOS

Y FINOS Y EN LLENANTES MINERALES – I.N.V. E – 235 – 13 .....................................84

4.7 ANEXO N° 7. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO ORGÁNICO DE UN

SUELO MEDIANTE EL ENSAYO DE PÉRDIDA POR IGNICIÓN – I.N.V. E – 121 – 13 ..85

4.8 ANEXO N° 8. RELACIONES DE HUMEDAD –MASA UNITARIO DE

MEZCLAS SUELO CEMENTO – I.N.V. E – 611 - 13..........................................................86

4.9 ANEXO N° 9. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS

PREPARADOS DE SUELO CEMENTO – I.N.V.E – 614-13 ...............................................87

4.10 ANEXO N° 10. HUMEDECIMIENTO Y SECADO DE MEZCLAS DE SUELO

COMPACTADAS – I.N.V.E – 612-13 ..................................................................................88

Referencias .................................................................................................................... 89

Lista de tablas

Tabla 1: Plan de ensayos mezcla suelo-cemento.......................................................................... 11

Tabla 2: Plan de ensayos mezcla suelo – cemento – caucho pulverizado ...................................... 12

Tabla 3: Requisitos de los materiales para la construcción de suelo-cemento ............................... 21

Tabla 4: Requisitos granulométricos del material para la construcción de suelo-cemento ............. 22

Tabla 5: Criterios de diseños para la mezcla suelo cemento ......................................................... 22

Tabla 6: Clasificación de suelos según AASHTO para materiales granulares ............................... 31

Tabla 7: Resumen de la caracterización del material granular ...................................................... 37



TABLA DE CONTENIDO

P á g i n a 8

Tabla 8: Determinación del contenido de cemento según la AASHTO ........................................ 44

Tabla 9: Resumen humedad optima Vs densidad máxima seca .................................................... 51

Tabla 10: Resumen de la determinación de cemento para alcanzar la resistencia de 2.1 MPa. ...... 63

Tabla 11: Distribución de probetas para el ensayo de durabilidad ................................................ 64

Tabla 12: Peso para cada ciclo B-50-2 de humedecimiento y secado ........................................... 66

Tabla 13: % de Pérdidas en Peso ................................................................................................ 70

Tabla 14: Resumen Criterios de diseños para la mezcla suelo cemento ........................................ 70

Tabla 15: Características del Material granular ........................................................................... 78

Lista de Figuras

Figura 1. Registro fotográfico del ensayo de límite líquido. ......................................................... 24

Figura 2. Curva de flujo del ensayo de límite líquido .................................................................. 24

Figura 3. Registro Fotográfico de B-50-2-C25% para límites de Atterberg .................................. 25

Figura 4. Material granular y caucho pulverizado M-30 separado por tamices ............................. 28

Figura 5. Curva granulométrica del agregado .............................................................................. 28

Figura 6. Curva granulométrica del agregado con respecto al tipo de gradación A-25 y A-50....... 29

Figura 7. Curva Granulométrica del Agregado con respecto al Tipo de gradación B-50-1 y B-50-2

.......................................................................................................................................................... 30

Figura 8. Preparación de las tres probetas para la ejecución del ensayo ........................................ 33

Figura 9. Preparación y registro del ensayo de azul de metileno .................................................. 35

Figura 10. Preparación y muestra para el ensayo de compactación del B-50-2 ............................. 46

Figura 11. Curva de compactación B-50-2 .................................................................................. 47

Figura 12. Preparación y muestra para el ensayo de compactación del 25% de caucho ................. 48

Figura 13. Preparación y muestra para el ensayo de compactación del 50% de Caucho ................ 48

Figura 14. Preparación y muestra para el ensayo de compactación del 75% de Caucho ................ 49

Figura 15. Preparación y muestra para el ensayo de compactación del 100% de Caucho .............. 49



TABLA DE CONTENIDO

P á g i n a 9

Figura 16. Curvas de compactación. a) B-50-2-C25%, b) B-50-2-C50%, c) B-50-2-C75%, d) B-50-

2-C100% ........................................................................................................................................... 50

Figura 17. Cilindro de PVC ........................................................................................................ 52

Figura 18. Cuarto húmedo para probetas ..................................................................................... 53

Figura 19. Montaje de ensayo a compresión simple en la máquina universal ............................... 53

Figura 20. Registro fotográfico y grafica Tipo del ensayo de resistencia a la compresión B-50-2 . 55

Figura 21. Resistencia a la compresión- mezcla de B-50-2 .......................................................... 56

Figura 22. Registro Fotográfico y Grafica Tipo del Ensayo de resistencia a la compresión B-50-2-

C25%................................................................................................................................................. 57

Figura 23. Registro fotográfico y grafica tipo del ensayo de resistencia a la compresión B-50-2-

C50%................................................................................................................................................. 58

Figura 24. Registro fotográfico y grafica tipo de resistencia a la compresión B-50-2-C75% ......... 59


C100% ............................................................................................................................................... 60

Figura 26. Resistencia a la compresión. a) B-50-2 C25%, b) B-50-2 C50%, c) B-50-2 C75%, d) B-

50-2 C100%. ...................................................................................................................................... 62

Figura 27. Probetas para ensayo de durabilidad ........................................................................... 64

Figura 28. Mediciones de los especímenes .................................................................................. 65

Figura 29. Registró fotográfico ciclo de humedecimiento y secado .............................................. 65

Figura 30. Grafica Tipo Variación en Peso B-50-2-C .................................................................. 67

Figura 31. Grafica tipo densidad seca de B-50-2-C ..................................................................... 67

Figura 32. Graficas tipo de variación en peso y densidad seca ..................................................... 69

Figura 33. Humedad Óptima vs Cantidad de caucho ................................................................... 73

Figura 34. Densidad Máxima y % de Cemento Vs Cantidad de Caucho ....................................... 74

Figura 35. % Perdidas en Peso Vs Cantidad de Caucho ............................................................... 74

Figura 36. Densidad seca Vs Cantidad de Caucho ....................................................................... 75



SECCIÓN INTRODUCTORIA

P á g i n a 9

Sección Introductoria

I. Descripción del proyecto

1.1 Planteamiento del problema

Con el parque automotor en aumento, el problema de acumulación de neumáticos

usados ha aumentado significativamente en estos años. Se calcula que al año en

Colombia se consume un promedio de entre 4,5 y 5,5 millones de llantas, de las cuales

se incineran y se depositan en rellenos sanitarios un 72 por ciento, se reencaucha un 17

por ciento, el 6 por ciento tiene un destino artesanal y a un 5 por ciento se le da otros

usos, como el 'regrabado'. De acuerdo con las cifras que maneja Mundo Limpio1 y

estudios realizados por el Ministerio de Ambiente, "La generación de residuos de llantas

de automóvil, camioneta, camión y busetas se estima en 61 mil toneladas al año"

(Vásquez, 2011).

La situación anterior deriva en un problema ambiental pese a que los neumáticos se

demoran quinientos años en degradarse, ocupando grandes volúmenes y en algunas

ocasiones causando movimientos en masa en los rellenos sanitarios; además generan

enfermedades para las personas que viven cerca debido a la acumulación de agua que

guardan estos neumáticos contribuyendo a la proliferación de moscos y zancudos.

Se ha evidenciado que los productos granulares que ofrecen las canteras en la ciudad

de Bogotá son fabricados de la mezcla de los agregados naturales. Pero actualmente

estos escasean viéndose en la necesidad de importar materiales de otras regiones del

país, especialmente del rio Coello en Antioquia; demostrando esta situación que estos

1 Mundo limpio es una empresa innovadora en reciclaje de llantas de automóviles, transformándolas en subproductos para diversos usos. http://www.mundolimpio.com.co/




P á g i n a 10

agregados requieren un mejoramiento ya que no cumplen las especificaciones por si

solos. (Ospina, 2014)

El presente proyecto busca utilizar el caucho de neumático reciclado; sustituyendo

la fracción fina en una base estabilizada con cemento, buscando características de un

material alternativo y determinar la posibilidad de emplearlo en la construcción de suelos

estabilizados con cemento; como una medida para disminuir el problema ambiental que

generan los neumáticos usados y desechados.

1.2 Formulación del problema

¿Es viable sustituir una fracción del material fino del agregado por caucho

pulverizado, de tal manera que el material granular cumpla con el artículo 350-13 como

una alternativa para base granular?

1.3 Delimitación

Se realizaron tres (3) mezclas semejantes en su granulometría, sustituyendo la fracción

fina de suelo entre los tamices No.30 (0.60 mm) y el No. 80 (0.18 mm) en las siguientes

proporciones; 25%, 50%, 75% y 100% con caucho pulverizado, siguiendo una muestra

control de suelo – cemento. El caucho pulverizado será obtenido de la empresa Mundo

Limpio en la ciudad de Medellín.

Los ensayos realizados están delimitados según la disponibilidad en el laboratorio de

suelos de la Universidad de La Salle y únicamente los que se detallan en la Tabla 1 y Tabla

2, contemplados en el Artículo 350-13 del Invías. Para la selección del material granular, el

suelo es proporcionado en su totalidad por la Universidad de La Salle y el cemento a emplear

es adquirido por parte de los investigadores, acorde a las siguientes características y

cantidades referidas en el Artículo 350-13; cemento (Holcim).




P á g i n a 11

Tabla 1: Plan de ensayos mezcla suelo-cemento

INV E-13 Nombre Caucho

Mezclas Suelo - Cemento

B‐50-2

B‐50-

2-

C25%

B‐50-

2-

C50%

B‐50-

2-

C75%

B‐50-2-

C100%

102

Descripción e

identificación de suelos.

1

106

Preparación en seco

de muestras de

suelo para análisis granulométrico y

determinación de

constantes físicas.

1 1 1 1 1

121

Determinación del contenido orgánico

de un suelo

Mediante el ensayo de pérdida por

ignición

1

122

Determinación en

laboratorio del contenido de agua

(humedad) de suelo,

roca y mezclas de suelo - agregado.

1 2 1 1 2

125

Determinación del

límite líquido de los

suelos.

2 1 2 1 1

126

Límite plástico e

índice de

plasticidad.

1 2 1 1 2

133 Equivalente de arena de suelos y

agregados finos.

1 1 2 1 1

213

Análisis

granulométrico de agregados gruesos y

finos.

1 1

235

Valor de azul de

metileno en agregados finos y

en llenantes

minerales.

1 2 1 1 1

C: Caucho Pulverizado

‐

Fuente: Elaboración propia.

B-50: Suelo-Cemento




P á g i n a 12

Tabla 2: Plan de ensayos mezcla suelo – cemento – caucho pulverizado

INV E-13 Nombre

Mezclas Suelo -Cemento - Caucho Pulverizado

B

‐5

0

B-50-2-

C25% B‐50-2-

C50% B‐50-2-

C75% B‐50-2-

C100%

611

Relaciones de humedad –

peso unitario de mezclas

suelo cemento.

1 1 2 1 1

612

Humedecimiento y secado

de mezclas de suelo

cemento compactadas.

2 1 1 1 2

613

Preparación en el laboratorio de probetas

suelo cemento.

9 9 12 9 9

614

Resistencia a la compresión

de cilindros preparados de suelo cemento.

9 9 12 9 9

1.4 Justificación

Este proyecto se realiza con el fin de evaluar un material alternativo para rellenos

granulares y a su vez dar una solución al problema ambiental de las llantas usadas

desechadas, dándoles un valor de uso para poderlas utilizar como materia prima en la

construcción de bases estabilizadas con cemento en rellenos granulares, por

consiguiente, se plantea una alternativa de reciclaje aprovechando el material

proveniente de las llantas, con el objeto de ofrecer opciones para el desarrollo de la

infraestructura vial en Colombia.

Con objeto de contribuir a la investigación en materia de alternativas para rellenos

que favorezcan de manera responsable a la mejora del medio ambiente, se pretende

C: Caucho pulverizado

‐

Fuente: Elaboración propia.

B-50: Suelo-cemento




P á g i n a 13

trabajar sustituyendo la fracción fina del agregado con caucho pulverizado, siendo esta

la principal diferencia, con respecto al trabajo de grado realizado previamente en la

Universidad de La Salle por Paula Fernanda Ochoa Izquierdo y Christian Camilo

Valderrama Bonilla “Base Estabilizada con Cemento Modificada con Grano de Caucho

de Llanta” . Es de aclarar que en la Universidad de La Salle en el programa de ingeniería

civil, se vienen realizando estudios similares bajo la dirección y supervisión de la

Ingeniera Sandra Ospina; que al igual que el presente estudio tienen objetivo general

diferente acorde a la metodología propuesta, que para este caso en específico se basa

únicamente en el artículo 350-13 de Invías.

II. Objetivos

Mediante la elaboración y ratificación de las pruebas de laboratorio propuestas se

da cumplimiento a los objetivos mencionados a continuación.

1.5 Objetivo general

Determinar las características físicas y mecánicas de una base estabilizada con

suelo-cemento sustituyendo la fracción fina entre el tamiz No. 30 (0.60mm) y el No. 80

(0.18mm) de la curva granulométrica con caucho pulverizado en proporciones de 25%,

50%, 75% y 100%, con el fin de proponerlo como material alternativo en la construcción

de terraplenes y rellenos entre otros.




P á g i n a 14

1.6 Objetivos específicos

Analizar la incidencia del grano de caucho pulverizado M-302 en las propiedades

(límite líquido, límite plástico, humedad natural y equivalente de arena).

Analizar el comportamiento de la resistencia a la compresión simple de una base

estabilizada con cemento al sustituir parte de la granulometría por caucho pulverizado

en cuatro (4) proporciones distintas (25%, 50%, 75% y 100%).

Establecer la influencia del caucho pulverizado sobre la estabilidad volumétrica y

la durabilidad del suelo cemento cuando se sustituye suelo por caucho pulverizado.

III. Marco referencial

1.7 Antecedentes teóricos

Un estudio de la Universidad de Medellín publicado en el artículo “El caucho de llantas

usadas como material para bases granulares y llenos estructurales”, un grupo de

investigadores, (Giraldo & Hidalgo, 2004), analizaron la incidencia del grano de caucho

obtenido de llantas usadas para trabajar con él en bases granulares. Analizaron las diferentes

propiedades mecánicas del suelo-cemento-caucho e hicieron un paralelo comparativo con las

mezclas convencionales tomando como parámetros de comparación el peso unitario, la

capacidad de soporte con el ensayo de C.B.R. midiendo la resistencia al corte (esfuerzo

cortante) de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas.

Por otra parte, en la Universidad de la Salle, dos ingenieros y dos estudiantes (Ospina et

al. 2013) realizaron una estudio llamado “Base estabilizada con cemento modificada con

2 M-30 referencia de grano caucho denominada por el fabricante.




P á g i n a 15

grano de caucho de llanta” el cual tuvo como finalidad aprovechar la geología que esta

alrededor de la ciudad de Bogotá, en la cual los materiales que predominan son rocas

sedimentarias, areniscas y arcillolitas. Basaron su investigación en la adición de grano de

caucho a una mezcla convencional estabilizada con cemento en diferentes proporciones y

realizada con estos materiales pétreos regionales y así poder crear un paralelo comparativo

entre una mezcla con las proporciones de caucho establecidas y una convencional. Los

porcentajes de adición de caucho fueron de 0%, 5%, 25% y 50%, posteriormente, a cada una

de las mezclas se le analizaron sus propiedades físicas (límites de Atterberg y granulometría),

estableciendo la resistencia a la compresión simple y las densidades de cada una de las

mezclas. Después de realizar los diversos ensayos, específicamente de las normas del Invías,

concluyeron que a medida que aumentó la proporción de caucho, aumentó también el

consumo de cemento en las respectivas mezclas, evidenciando que para las meclas suelo

cementos con un remplazo de 5%, 25% y 50% la cantidad de cemento para alcanzar la

resistencia de 2,1 MPa fueron de 13% y 20% para las dos primeras muestras, sin embargo

para la mezcla con un 50% en remplazo se presentaron problemas al momento de

desencofran el espécimen.

Otro estudio, el cual abarcó la “Evaluación de la cinética de corrosión y propiedades

mecánicas de mortero neumático reforzado”, (Flores et al. 2013) realizó una investigación

de la factibilidad del uso de partículas de llantas recicladas, con el fin de reducir la velocidad

de corrosión de los refuerzos de acero embebidos en concreto. Se realizaron ensayos de

laboratorio para determinar las propiedades físicas y mecánicas, realizando mezclas de

mortero en probetas cilíndricas, sustituyendo un 5%, 7,5% y 10% del volumen de la arena

por partículas de llantas recicladas y pudieron demostrar que el concreto neumático puede

ser utilizado en aplicaciones de estructuras de baja resistencia y puede ser resistente a la

penetración de cloruros.

En la Universidad Javeriana, se publicó un libro denominado “Uso de desechos plásticos

en mezclas asfálticas” En este libro los autores realizaron un estudio para la optimización de

los desechos no biodegradables en mezclas asfálticas secas por vía seca y húmeda, con el fin




P á g i n a 16

de perfeccionar resultados y obtener nuevos compuestos para la construcción de carreteras

en Colombia, además de disminuir los costos. Los materiales con los que trabajaron fueron

llantas, plásticos, poliestireno expandido, entre otros. Después de gran diversidad de ensayos,

los resultados más relevantes de esta investigación fueron: Los poliestirenos expandidos

adicionados en las mezclas asfálticas aumentan considerablemente el módulo dinámico, pero

estas mezclas son muy susceptibles a la fatiga, para poder mitigar este problema el polvo de

llanta resulto útil en la investigación. (Reyes & Figueroa, 2008)

IV. Marco conceptual

Base: Se define como base a la capa de agregados pétreos compactados bien

graduados y provenientes de un proceso de producción mecanizada de trituración y

selección (Anónimo, 2005). También se denomina base granular a la capa granular

localizada entre la subbase granular y las capas asfálticas en los pavimentos asfálticos.

(Instituto Nacional de Vías, 2007)

Caucho pulverizado: Subproducto obtenido del reciclaje y posterior triturado

de las llantas usadas, el cual debe estar libre del acero y fibra con que las llantas

originalmente están compuestas. Caracterizado por su suave olor a caucho y no

toxico, con gránulos de forma irregular entre [0.18 mm – 0.85 mm] (Mundo-Limpio,

2007)

Compresibilidad: Es el grado en que una masa de suelo disminuye su volumen

bajo el efecto de una carga. Es mínima en los suelos de textura gruesa, que tienen las

partículas en contacto. Aumenta a medida que crece la proporción de partículas

pequeñas y llega al máximo en los suelos de grano fino que contienen materia

orgánica. Se ve afectada por el tiempo de aplicación de la carga una vez se ha disipado

la presión de poros (Montejo, 2006).




P á g i n a 17

Estabilización de suelos: Consiste en agregar un producto químico o aplicar un

tratamiento físico para modificar las características de los suelos para darle una mayor

resistencia al suelo o bien, disminuir su plasticidad (Medellín, 2005).

Estabilización de suelo con cemento: Consiste en la adición de cemento

hidráulico cuyo fin es modificar las características del suelo para darle una mayor

resistencia (IECA, 2013).

Estabilidad volumétrica: Propiedad que permite determinar la expansión y

contracción de una masa de suelo originada por los cambios de humedad (Montejo,

2006).

Reciclaje: Proceso para que un material el cual ha terminado su vida útil, pueda

volver a utilizarse para que cumpla la misma o diferentes funciones y así poder

nuevamente aprovecharse. (Mundo-Limpio, 2007)

Suelo-cemento: Está compuesto por agua, cemento Portland y suelo con diversas

granulometrías y la principal función de este material es tener niveles óptimos de

resistencia, durabilidad, entre otras características para su producción en el área de la

construcción en general. Por lo cual, previamente al realizar el diseño de esta mezcla,

es necesario conocer las características del suelo y las principales cualidades que

puede aportar a la mezcla, las cuales serán determinadas por medio de ensayos de

laboratorio.

V. Marco normativo

En Colombia en la elaboración de Bases y Sub-bases estabilizadas se deben seguir

las normas del Instituto Nacional de Vías del año 2013, a continuación se presentan las

normas a seguir en este proyecto y el plan de ensayos propuestos.




P á g i n a 18

INV E – 102 - 13: Descripción e identificación de Suelos.

INV E – 106 - 13: Preparación en seco de muestras de suelo para análisis granulométrico

y determinación de constantes físicas.

INV E – 121 - 13: Determinación del Contenido Orgánico de un Suelo Mediante el

Ensayo de Pérdida Por Ignición

INV E – 122 - 13: Determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) de

suelo, roca y mezclas de suelo - agregado.

INV E – 125 - 13: Determinación del límite líquido de los suelos.

INV E – 126 - 13: Límite plástico e índice de plasticidad.

INV E – 213 - 13: Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos.

INV E – 133 - 13: Equivalente de arena de suelos y agregados finos.

INV E – 235 - 13: Valor de azul de metileno en agregados finos y en llenantes minerales.

INV E – 611 - 13: Relaciones de humedad – peso unitario de mezclas suelo cemento.

INV E – 612 - 13: Humedecimiento y secado de mezclas de suelo cemento compactadas.

INV E – 613 - 13: Preparación en el laboratorio de probetas suelo cemento.

INV E – 614 - 13: Resistencia a la compresión de cilindros preparados de suelo cemento.

Tabla de cemento aproximado para proyectar las mezclas de suelo- cemento según la

PCA (Portland Cement Association)

Artículo 350-13: Suelo – Cemento.


Suelo – Cemento Sustituyendo La Franja Granulométrica Entre El Tamiz N° 30 y N° 80 CAPÍTULO 1. CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL Y PROCESAMIENTO DE DATOS

P á g i n a 2 0

Capítulo 1. Caracterización del Material y Procesamiento de Datos

NOMENCLATURA

B-50-2 = Mezcla suelo – cemento

B-50-2-C25 = Mezcla suelo – cemento sustituida con 25% en caucho




C = Caucho pulverizado m-30

LL =Límite líquido

LP =Límite plástico

IP =Índice de plasticidad

EA =Equivalente de arena

Los ensayos realizados para la ejecución del presente trabajo de investigación están

delimitados por la disponibilidad en el laboratorio de suelos de la Universidad de La

Salle y se realizan únicamente los que se detallan en la Tabla 1 y Tabla 2 y que a su vez

están contemplados en el artículo 350-13 (Instituto Nacional de Vías, 2013). Cabe

resaltar que la mezcla Suelo-Cemento se denominó de acuerdo al tipo de gradación que

como se explica en la sección 1.1.4.1 es B-50-2 y para referirse al caucho pulverizado

se utilizara la sigla “C” acompañado de su porcentaje de reemplazo.

1.1 Caracterización del material

El agregado con el que se trabaja, corresponde a un suelo natural proporcionado por

el laboratorio de la Universidad de La Salle, probablemente proveniente de canteras

localizadas al sur de la ciudad de Bogotá D.C, del cual se toma una muestra aproximada

de 300 kg, con el fin de trabajar sin variaciones en la propiedades del material,

garantizando de esta manera que siempre se va a tener a disposición el mismo tipo de

agregado.



P á g i n a 21

Se procede a verificar y a dar cumplimiento a los requerimientos del artículo 350 -

13 del Invías, con el objeto de determinar si el agregado es apto para la construcción de

suelo cemento.

1.1.1 Requisitos del Artículo 350-13

La selección del material se hace acorde al artículo 350 – 13 el cual señala: “El

material por estabilizar con cemento hidráulico podrá provenir de la escarificación de la

capa superficial existente, o ser un suelo natural proveniente de excavaciones o zonas de

préstamo, o agregados locales, o escorias, o mezclas de ellos. El material ya combinado,

deberá estar libre de materia orgánica u otra sustancia que pueda perjudicar el correcto

fraguado del cemento. Deberá, además, cumplir los requisitos generales que se indican

en la Tabla 3 y se deberá ajustar a alguna de las franjas granulométricas que se muestran

en la Tabla 4”

Tabla 3: Requisitos de los materiales para la construcción de suelo-cemento

Ensayo Norma de Ensayo

INV Requisito

Composición

Granulometría del material pulverizado, listo para

estabilizar E-123

Tabla 4

Tamaño máx., fracción máx. del espesor de la capa

compactada 1/2

Limpieza

Límite líquido, % máximo E-125 30

Índice de Plasticidad, % máximo E-125 y E-126 12

Contenido de materia orgánica, % máximo E-121 1.0

Fuente: artículo 350 – 13 (Invías).

Los resultados para dar cumplimiento a los requerimientos de la Tabla 3 se

comprueban conforme se van elaborando los respectivos ensayos y se consignan en su

correspondiente sección.



P á g i n a 22

A partir de la Tabla 4, se clasifica el tipo de gradación obtenida mediante el ensayo

de granulometría de los agregados gruesos y finos.

Tabla 4: Requisitos granulométricos del material para la construcción de suelo-cemento

Tipo de Gradación

Tamiz (mm / U.S. Standard)

50.0 37.5 25.0 19.0 9.5 4.75 2.00 0.425 0.075

2” 1 ½” 1” 3/4” 3/8” No. 4 No. 10 No. 40 No.

200

% Pasa

Tipo A

A‐50 100 70‐100 60‐100 50‐90 40‐80 30‐70 20‐55 10‐40 2‐20

A‐25 ‐ ‐ 100 70‐100 60‐100 50‐85 40‐70 20‐45 2‐25

Tolerancias en

producción sobre la

fórmula de trabajo (±)

0 % 7 % 6 % 3 %

Tipo B B‐50‐1 100 ‐ ‐ ‐ ‐ 40‐80 ‐ ‐ 2‐35

B‐50‐2 100 ‐ ‐ ‐ ‐ 60‐100 ‐ ‐ 0‐50

Tolerancias en

producción sobre la

fórmula de trabajo (±)

0 % ‐ 8 % 5 %


Con base en la Tabla 5, se fijan los requisitos mínimos de durabilidad y resistencia con

los que debe cumplir una mezcla de suelos cemento.

Tabla 5: Criterios de diseños para la mezcla suelo cemento

Ensayo Norma de Ensayo INV Requisito

Durabilidad

Resistencia a la compresión a 7 días, MPa

(Mínima) E-612 2.1

Resistencia

Máxima pérdida de masa de la mezcla

compactada en prueba de humedecimiento

y secado, % E-614 14




P á g i n a 23

Por consiguiente se deben cumplir los mismos requisitos anteriores para la mezcla

suelo-cemento-caucho; objeto de análisis del presente documento.

1.1.2 Límite líquido de los suelos – I.N.V.E – 125 – 13

El límite líquido (LL) de un suelo es determinado por medio de la copa o cazuela de

Casagrande y se define como el contenido de agua con el cual se cierra una ranura de ½

pulgada (12.7 mm) mediante 25 golpes (Das, 2001), lo anterior se complementa cuándo

se dice que el límite líquido es el contenido de agua, expresado en porcentaje respecto

al peso del suelo seco, que delimita la transición entre el estado líquido y plástico de un

suelo rémoldeado o amasado. (Osorio, 2010)

1.1.2.1 Material Natural y Procesamiento del Ensayo

Se obtiene una porción de 500 g de suelo natural suficiente para suministrar de 150

a 200 g de material que pase el tamiz No. 40 (0.425 mm); como el material contiene

partículas retenidas en el tamiz No. 40 (0.425 mm), se sigue el procedimiento descrito

en el numeral 9.1.2.1 a 9.1.2.4 de la especificación I.N.V E – 125 y en la Figura 1 se

muestra el respectivo registro fotográfico de la elaboración del ensayo.

Según la I.N.V. E – 125 – 13, presenta dos métodos para preparar las muestras de

prueba: por vía húmeda, descrito en el numeral 9.1 y por vía seca, como se describe en

el numeral 9.2; para efectos del presente ensayo este se realiza por el método de vía seca.

De igual manera la norma presenta dos métodos para determinar el límite líquido:

el Método A, que consiste en un ensayo de varios puntos, el cual se describe en las

secciones 10 y 11; y el Método B, consistente en un ensayo de un solo punto, el cual se

describe en las secciones 12 y 13. El método por utilizar en este caso es el Método A ya

que es más preciso y es el recomendado para aquellos casos en donde los resultados

puedan ser objeto de discusión o cuando se requiere una buena precisión, tal y como lo



P á g i n a 24

demanda el presente trabajo de investigación para el cual se busca obtener y registrar

resultados aceptados y fidedignos.

En el ANEXO N° 1 se muestran los resultados obtenidos de Límite Líquido.

Figura 1. Registro fotográfico del ensayo de límite líquido.

Fuente: Elaboración propia

En la Figura 2 se muestra la curva del flujo donde se relaciona el número de golpes

necesarios para cerrar la ranura de aproximadamente 12 mm en la cazuela, versus el

contenido de humedad del material luego de 24 horas secado en el horno a temperatura

de 110 °C.

Figura 2. Curva de flujo del ensayo de límite líquido


20

21

22

23

24

25

26

1 10 100

Con

ten

ido

de H

um

ed

ad (

%)

N° de Golpes



P á g i n a 25

Considerando que el límite líquido de 22% es inferior a 30%, el material granular

puede ser estabilizado con cemento ya que cumple con este requerimiento de la Tabla 3,

de igual manera en los resultados obtenidos para el ensayo se evidencian en el ANEXO

N° 1.

1.1.3 Límite Plástico e Índice de Plasticidad de Suelos – I.N.V.E – 126 – 13

El límite plástico (LP) se define como el contenido de agua expresado en porcentaje

con el cual el suelo se agrieta al formarse un rollito de 1/8 pulgadas (3.2 mm) de diámetro

(Das, 2001), mientras que el Índice de plasticidad (IP) – Rango de contenido de agua,

dentro del cual un suelo se comporta plásticamente. Numéricamente, es la diferencia

entre el límite líquido y el límite plástico.

El método descrito en la norma I.N.V.E - 126 se debe aplicar únicamente sobre la

porción de suelo que pasa el tamiz No. 40 (0,425 mm).Por otra parte se descarta realizar

los ensayos de Límite líquido y plástico para la mezcla sustituida con caucho ya que esta

se hace inmanejable para colocarla en la cazuela de Casagrande, de igual manera los

rollitos necesarios para determinar el Límite plástico no se pueden formar; por lo tanto

el material se considera como no NL/NP (no líquido no plástico).

Figura 3. Registro Fotográfico de B-50-2-C25% para límites de Atterberg




P á g i n a 26


Se toma una porción de 20 g, del suelo preparado para el ensayo del límite líquido.

Se reduce el contenido de agua de esta porción de suelo hasta que alcance una

consistencia que permita enrollarlo sin que se pegue a las manos, extendiéndolo o

mezclándolo continuamente sobre una placa de vidrio. El proceso de secado se acelera,

exponiendo el suelo a la corriente de aire de un ventilador eléctrico; procedimiento que

es indicado en la norma I.N.V.E – 126.

Una vez realizado el procedimiento anterior, se procede a formar rollitos de 1/8

pulgadas (3.2 mm) de diámetro; rollitos realizados manualmente como lo indica la

norma I.N.V.E – 126 en el numeral 8.2.1.

Cuando el diámetro del rollo llegue a 3.2 mm, éste se divide en varios trozos. Se

juntan los trozos y se comprimen entre los pulgares y los demás dedos de ambas manos

formando una masa uniforme de forma elipsoidal y se enrolla de nuevo. Se repite este

procedimiento, partiendo, juntando, amasando y enrollando, hasta que el rollo de 3.2

mm de diámetro se desmorone bajo la presión requerida para el enrollamiento y el suelo

no pueda ser enrollado más en cilindros de 3.2 mm de diámetro.

Posteriormente se colocan las porciones de suelo desmoronados en dos recipientes

previamente pesados hasta que estos contengan aproximadamente 6 g de suelo.

Finalmente se determinan el contenido de agua de los suelos de los dos recipientes,

de acuerdo con la norma INV E–122 y se registran los resultados.

Los resultados obtenidos para el límite líquido (LL) y límite plástico (LP), se

detallan en el ANEXO N° 2, arrojando valores de 22% y 12% respectivamente.



P á g i n a 27

La diferencia entre el límite líquido (LL) y el límite plástico (LP) corresponde al

índice de plasticidad (IP). El IP calculado del 10%, cumple 3 para la construcción de

suelo cemento tal y como es indicado en la Tabla 3.

1.1.4 Análisis Granulométrico de Agregados Gruesos y Finos – I.N.V.E – 213 – 13

El análisis granulométrico de los agregados pétreos, corresponde a la revisión de la

gradación y/o determinación de las porciones de tamaños de materiales pétreos o grano

existentes en un material, representado en una muestra o porción de suelo a analizar, que

se aplica a las normas existentes, según los casos a utilizar. (Ospina et al. 2013)


El material natural a emplear para el ensayo de análisis granulométrico corresponde

al que se describe en el numeral 4.1 de la norma I.N.V.E – 213 – 13; a partir del cual se

toma una muestra de 5.000 g y se hace pasar por los tamices a los que se refiere el

procedimiento de la norma; de tal manera que se registra la masa y en porcentaje la

cantidad de masa de material que pasa y retiene en cada tamiz; registros que se

evidencian en el ANEXO N° 3. (Instituto Nacional de Vías, 2013)

A continuación en la Figura 4, se evidencia el registro fotográfico de la gradación

del material natural y del caucho que se utilizó para sustituir la fracción fina de la curva

granulométrica.

3 Un Índice de plasticidad bajo, como el obtenido, significa que un pequeño incremento en el contenido de

humedad del suelo, lo transforma de semisólido a la condición de líquido, es decir que el material es muy sensible a los cambios de humedad.



P á g i n a 28

Figura 4. Material granular y caucho pulverizado M-30 separado por tamices


En la Figura 5, se muestra la curva granulométrica del suelo, donde se resalta en

rojo la franja granulométrica a sustituir; la cual es del tamiz N° 30 (0.60 mm) hasta el

N° 80 (0.18 mm) y en azul la franja que corresponde al suelo.

Figura 5. Curva granulométrica del agregado


20

40

60

80

100

0.010.1110100

% P

asa

Tamaño de la partículas (mm)

Suelo Caucho M30



P á g i n a 29

Con base en los registros del ensayo, en la gráfica de la curva granulométrica se

ajusta el material granular a una de las franjas que señala el artículo 350 – 13 y que se

numeran en la Tabla 4; la cual presenta el tipo de gradación Tipo A (A-50 y A-25) y

Tipo B (B-50-1 y B-50-2. Por consiguiente se procede a escoger el tipo de gradación

más apto.

En la Figura 6 se compara la curva granulométrica del suelo con respecto al tipo de

gradación A, la cual se puede observar que la curva del suelo no se ajusta a ninguno de

los tipos de gradación, por consiguiente se descarta que el suelo pertenece a este grupo.

Figura 6. Curva granulométrica del agregado con respecto al tipo de gradación A-25 y A-50


De igual manera, en la Figura 7 se presenta los dos tipos de gradación (tipo B-50-1

y B-50-2), el cual se observa que el material granular se ajusta al tipo de gradación B-

50-2, por lo tanto a lo largo del documento se utilizara para referenciar al material

granular.

0

20

40

60

80

100

0.010.1110100

% P

asa


A-25 Material Granular

0

20

40

60

80

100

0.010.1110100

% P

asa


A-50 Material Granular



P á g i n a 30

Figura 7. Curva Granulométrica del Agregado con respecto al Tipo de gradación B-50-1 y B-50-2


1.1.5 Clasificación del Suelo Según AASHTO

AASHTO, es la denominación al sistema de clasificación de suelos determinado y

confeccionado por el Departamento de Caminos Públicos de USA (Bureau of Publica

Orados) que en sus inicios (Año 1929), era denominado AASHTO. Este sistema es

básicamente un sistema de clasificación de los diferentes tipos de suelos en 7 grupos,

cada uno de estos grupos está determinado por ensayos de laboratorio, granulometría,

límite líquido e índice de plasticidad. (Constructor Civil, 2010)

Este tipo de clasificación es muy usada para definir la calidad de suelos empleados

para la elaboración de terraplenes, material de subrasante, sub-bases y bases. Para lo cual

es necesario conocer el IG “Índice de Grupo” y con este ingresar a la Tabla 6 para

determinar a qué grupo pertenece el suelo.

1.1.5.1 Procedimiento de Clasificación

Luego de obtenido el IG, se ingresa a la Tabla 6 para determinar a qué grupo

pertenece el suelo. A partir de los resultados de los ensayos requeridos (Límites de

0

20

40

60

80

100

0.010.1110100

% P

asa


B-50-1 Material Granular

0

20

40

60

80

100

0.010.1110100

% P

asa


B-50-2 Material Granular



P á g i n a 31

Atterberg y granulometría), se procede de izquierda a derecha en la Tabla 6 , para

determinar el grupo o subgrupo al que corresponde por un proceso de eliminación.

El primer grupo de la izquierda en el que se ajusten los resultados de los ensayos es

la clasificación correcta. (Universidad Nacional (Medellín), 2001)

Ahora bien como el índice de grupo es igual a -0.40 y este es negativo, se registra

como 0 (véase ANEXO N° 2). Por lo anterior se determina que el suelo a trabajar

pertenece al subgrupo A-2-4.

Tabla 6: Clasificación de suelos según AASHTO para materiales granulares

Fuente: AASHTO

El subgrupo A-2-4 incluye varios materiales granulares que contienen 35% o menos

de material que pasa el tamiz de No. 200 (0,75 mm) y con una porción que pasa el tamiz

de No. 40 (0.425 mm). Estos grupos comprenden materiales tales como grava y arena

gruesa con contenidos de limo. (Medellín, 2005)

GRUPOS A-1 A-3 A-2 A-4 A-5 A-6 A-7

A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-7-5

A-7-6

% que pasa el Tamiz:

N"10 50 máx.

N"40 30 máx. 50 máx. 51 máx.

Nº 200 15 máx. 25 máx. 10 máx. 35 máx. 35 máx. 35 máx. 35 máx 36 min 36 min 36 min 36 min

Características del Material

que pasa el tamiz Nº 40

Límite Líquido 40 máx. 41 mín. 40 máx. 41 mín. 40 máx. 41 mín 40 máx. 41 máx.

Índice de Plastrcidad

6máx 6 máx. NO PLÁSTICO 10 máx. 10 máx. 11 min. 11 min. 10 máx. 10 máx. 11 min. 11 mín.

Indice de Grupo 0 0 0 0 0 4 máx. 4 max. 8 max. 12 máx. 16 máx. 20 max.

Tipos de Material Arena fina

Terreno de Fundación Excelente a Bueno Regular a Deficiente

SUB· GRUPOS

Fragmentos de

piedra, grava y

arena

Grava,arenas limosas y arcillosas Sulelos limosos Suelos arcillosos

Materiales GranularesCLASIFICACIÓN GENERAL

(igual o menor de 35% pasa el tamiz N° 200)

Materiales Limo - Arcillosos

(más del 35% que pasa el tamiz N° 200)



P á g i n a 32

1.1.6 Equivalente de Arena de Suelos y Agregados Finos – I.N.V.E – 133 – 13

El equivalente arena es una medida numérica de la contaminación por limo o arcilla

en el agregado fino (o suelo) que indica la cantidad de arena presente en el material

granular donde a mayor porcentaje, mayor cantidad de arena y menor cantidad de finos.


Para la preparación del ensayo se obtienen 1500 g de material que pase el tamiz de

No. 4 (4.75 mm), de tal manera que se desmenucen los terrones para que pasen el tamiz

de No. 4 (4.75 mm) y se remuevan los finos adheridos al agregado grueso. Las muestras

para el ensayo se preparan siguiendo el procedimiento B descrito en el numeral 8.4.2 de

la norma I.N.V.E – 133 – 13.

Para realizar este ensayo se humedece y se cuartean los 1500 g de material. Se

mezclan en un platón por un tiempo no menor a un minuto hasta tener una macilla

uniforme. Luego se forma un cono con el material y se procede a llenar el espécimen

para recolectar la muestra hasta rebosar.

Son necesarios tres especímenes y las diferentes operaciones que se hacen o se

realizan con una diferencia de 2 o 3 minutos entre la primera, la segunda y la tercera

muestra en la probeta con el objeto de dar suficiente tiempo para quien realice el ensayo

pueda tomar los respectivas mediciones. Cada una de estas muestras se sitúa en una

probeta en la cual previamente se ha añadido solución de trabajo de cloruro de calcio.

Una vez introducida la muestra en las probetas y se ha eliminado la burbujas que se

formaron al verter el suelo, dejamos reposar cada probeta 10 minutos, luego de este

procedimiento se tapa la probeta y se agita manteniéndola horizontal haciendo 90 ciclos

en 30 segundos; a continuación de este paso se toma la probeta y con una varilla

acanalada se introduce más líquido desfloculante por el fondo de la muestra para poner

en suspensión las partículas más finas.



P á g i n a 33

Figura 8. Preparación de las tres probetas para la ejecución del ensayo


Después se deja reposar cada probeta 20 minutos se procede a determinar la lectura

de arcilla. Después se determina la lectura de arena, introduciendo dentro de la probeta

el cilindro un dispositivo para tomar lecturas y se baja suavemente hasta que llegue sobre

la arena. Se debe impedir que el dispositivo golpee la boca del cilindro, mientras se baja.

Finalmente el valor de equivalente de arena es de 4%, (véase ANEXO N° 4) el cual

muestra que el contenido de arenas es muy bajo con respecto a los finos presentes en el

material granular; lo que indica que se puede presentar problemas de adherencia ya que

las partículas de agregado, con un recubrimiento de arcilla pueden disminuir la

adherencia con la pasta de cemento, factor que se debe tener en cuenta a la hora de llegar

a conclusiones definitivas de los resultados que se obtienen al final del presente informe.

Por otra parte se descarta realizar este ensayo para la mezcla sustituida con caucho

ya que esté flota en la solución defloculante, por lo cual el respectivo ensayo no se puede

realizar.



P á g i n a 34

1.1.7 Valor de Azul de Metileno en Agregados Gruesos y Finos y en Llenantes

Minerales – I.N.V. E – 235 - 13

El valor de azul de metileno determina la cantidad de material potencialmente

dañino (incluyendo arcilla y material orgánico) presente en la fracción fina de un

agregado (Instituto Nacional de Vías, 2013).

“El ensayo consiste en añadir de manera sucesiva pequeñas dosis de 0.5 mm de una

solución de azul de metileno a una suspensión de la muestra de ensayo en agua. Después

de cada dosis se comprueba la absorción de solución colorante por parte la muestra,

realizando una prueba de coloración sobre papel de filtro para detectar la presencia de

colorante libre” (Instituto Nacional de Vías, 2013).


A partir de una muestra representativa de 1000 g del material granular de estudio,

se seca al horno a 110 °C hasta obtener masa constante y se deja enfriar; se tamiza por

el tamiz No. 200 (75 mm) hasta que se obtiene una muestra de 250 g.

Se colocan 10.0 g de material pasante del tamiz No. 200 (75 mm), seco hasta masa

constante, en un vaso tipo griffin volumétrico de 500 ml (véase Figura 9) y se le

adicionan 30 ml de agua destilada batiendo con el agitador hasta tener una lechada.

Posteriormente con la ayuda de una bureta se hacen incrementos de 0.5 ml de solución

de azul de metileno y se agita durante un minuto.



P á g i n a 35

Figura 9. Preparación y registro del ensayo de azul de metileno


Con la varilla agitadora se saca una gota de lechada y se dejar caer sobre el papel

filtro. Se observa la gota en el papel filtro, si no se ha formado alrededor de la gota un

anillo o aureola azul, se continúa el ensayo adicionando a la lechada de suelo

incrementos de 0.5 ml de solución de azul de metileno, agitando durante un minuto para

cada incremento y realizando de nuevo la prueba en el papel filtro hasta que se observe

el aro azul alrededor de la gota, hasta alcázar el punto.4

Después de alcanzar este punto se continúa agitando durante 5 minutos y se repite

la prueba en el papel filtro, como método de confirmación. (Instituto Nacional de Vías,

2013).

Un valor de azul de metileno significativo indica la presencia de material fino

dañino o perjudicial para la mezcla, es por esto que a partir de los resultados

evidenciados en el ANEXO N° 6, un valor de 17.5 es considerado como alto, motivo

4 El punto se alcanza cuando se forme una aureola anular de color azul claro persistente de aproximadamente 1 mm.



P á g i n a 36

por el cual se procede a realizar la determinación del contenido de materia orgánica, a

fin de descartar contaminación por materia orgánica en el material a trabajar.

Por otra parte no se registran resultados del presente ensayo en material sustituido

con caucho ya que el caucho no se homogeniza en la solución de agua y por ende el azul

de metileno que sirve como marcador no reacciona.

1.1.8 Determinación del Contenido Orgánico de un Suelo Mediante el Ensayo de

Pérdida Por Ignición – I.N.V. E – 121 – 13

La materia orgánica es uno de los componentes del suelo, en pequeña fracción,

constituida por restos vegetales y animales. El contenido de materia orgánica está muy

relacionado con la estabilidad de los agregados, debido al efecto dañino que tiene esta

sobre la hidratación del cemento y el desarrollo consecuente de la resistencia del

concreto y para este caso específico de la base estabilizada con cemento; razón por la

cual es un factor importante y de control para el diseño de bases idóneas de suelo

cemento que como tal se considera en la Tabla 3 como requisito para el diseño no mayor

a 1.0%. (Instituto Nacional de Vías, 2013)


Se toma una muestra de 300g de material que previamente haya pasado por el tamiz

No. 10 (2.00 mm) y se lleva al horno a temperatura de 110 °C hasta masa constante, con

el objeto de retirar la humedad natural del agregado.

Se toma una muestra de suelo de 30 g de material y se lleva a la mufla en un crisol

por un periodo de tiempo de 6 horas. Pasadas las 6 horas, se saca la muestra y se deja

enfriar para determina su masa; de tal manera que se calcula el contenido de materia

orgánica en porcentaje %, el cual fue de 0.88%, cumpliendo con el requisito del 1.0 %

que exige el artículo 350 – 13 (véase Tabla 3).



P á g i n a 37

1.1.9 Resumen de la Caracterización Física

A continuación en la Tabla 7, se presenta un resumen de todas las normas de

clasificación del material; dándole cumplimiento a todas y cada una de ellas.

Tabla 7: Resumen de la caracterización del material granular

Ensayo Norma de

Ensayo I.N.V.

Requisito

Artículo 350-13 Resultado Cumple

Limpieza

Limite Líquido, % máximo E-125 30 22.1 CUMPLE

Índice de Plasticidad, % máximo E-125 y E-126 12 9.7 CUMPLE

Contenido de materia orgánica, % máximo E-121 1 0.88 CUMPLE

Características Químicas

Composición

Granulometría del material

pulverizado, listo para

estabilizar

2” B-50-1 B-50-2

100 100 CUMPLE

3/4” 60-100 94 CUMPLE

No. 200 0-50 31 CUMPLE


Utilización De Caucho Pulverizado Proveniente De Llantas En Bases Estabilizadas

Con Suelo – Cemento Sustituyendo La Franja Granulométrica Entre El Tamiz N°

30 y N° 80 CAPÍTULO 2. DISEÑO DE MEZCLA SUELO-CEMENTO-CAUCHO

P á g i n a 4 3

Capítulo 2. Diseño de Mezcla suelo – cemento – Caucho

NOMENCLATURA

B-50-2 = Mezcla suelo - cemento

B-50-2- C25 = Mezcla suelo – cemento sustituida con 25% en caucho




C = Caucho Pulverizado M-30

R =Resistencia

R2 =Coeficiente de Determinación

PCA =Portland Cement Association

Este capítulo detalla el método de la Portland Cement Association (PCA) que se

sigue para el diseño de mezclas suelo cemento y que de la misma manera aplica a

mezclas con caucho; procedimiento que permite determinar la relación entre la humedad

y la masa unitaria de las mezclas de suelo cemento, cuando se compacta manual o

mecánicamente permitiendo determinar la resistencia del material a las cargas expuestas.

2.1 Método de Diseño de Mezcla de Suelo Cemento de Acuerdo a PCA.

Para la PCA, el cemento necesario para la estabilización de un suelo dado, se fija

por una sucesión de pruebas de humedecimiento y secado con especímenes

compactados; a ambas las llaman pruebas de “durabilidad”. Al realizar estas pruebas se

fijará las pérdidas de material del Suelo cemento por las expansiones y contracciones.

A partir de la Tabla 8, se determina el contenido de cemento para el ensayo de

relaciones de humedad en suelo – cemento – Caucho, por ende los suelos pertenecientes

http://ingenieriasalva.blogspot.com/2009/04/metodo-de-diseno-de-mezcla-de-suelo.html


Suelo – Cemento Sustituyendo La Franja Granulométrica Entre El Tamiz N° 30 y N° 80 CAPÍTULO 2. DISEÑO DE MEZCLA SUELO-CEMENTO-CAUCHO

P á g i n a 44

a la clasificación AASHTO A 2, la PCA les estima un 7% de contenido de cemento para

la prueba de compactación en peso.

Tabla 8: Determinación del contenido de cemento según la AASHTO

Grupo de

Suelo

Según la

AASHTO

% de

Cemento

Requerido

en Peso

Contenido de Cemento

Estimado para la Prueba de

Compactación en Peso

Contenido de

Cemento para la

Prueba de

Humedecimiento y

Secado en Peso

A1 - a 3 a 5 5 3 - 4 - 5- 7

A1 - b 5 a 8 6 4 - 6 - 8

A 2 5 a 9 7 5 - 7 - 9

A3 7 a 11 9 7 - 9 - 11

A4 7 a 12 10 8 - 10 - 12

A5 8 a 13 10 8 - 10 - 12

A6 9 a 15 12 10 - 12- 14

Fuente: PCA (Portland cement Association)

Un vez determinada la humedad óptima de compactación del ensayo de relaciones

de humedad, se procede a realizar tres especímenes con la variación de cemento indicada

en la Tabla 8 (5%,7% y 9%), que posteriormente, se someten a pruebas de resistencia a

la compresión simple de acuerdo a la norma I.N.V. E. – 614-13, con el fin de proyectar

el contenido de cemento óptimo para una resistencia de 2.1 MPa como lo indica el

artículo 350-13 (véase Tabla 3).

Finalmente con la humedad de compactación y el porcentaje de cemento optimo, se

fabrican los especímenes que se someten a la prueba de durabilidad.

2.1.1 Relaciones de Humedad –Masa Unitario de Mezclas Suelo Cemento – I.N.V.

E – 611 – 13

La relación entre la humedad y la masa unitaria permite determinar la humedad

óptima de compactación de una mezcla de suelo – cemento, cuando esta es compactada



P á g i n a 45

según el método utilizado (manual o mecánico), antes de que ocurra la hidratación del

cemento. Se emplea para la compactación un martillo de 2.50 kg (5.5 lb), que se deja

caer libremente de un altura aproximada de 305 mm y un molde cilíndrico de 101.6 mm

de diámetro con un volumen de 944 cm3.

El material a utilizar se prepara de acuerdo al “Método A: Empleando material que

pasa tamiz de No. 4 (4.75 mm)”. Inicialmente el material granular es tamizado por el

tamiz No. 4, rompiendo terrones y evitando el paso de material mayor a este tamiz, que

posteriormente es descartado. La muestra representativa para este ensayo es de 2.7 Kg

(6 lb) por cada cilindro.

Para la mezcla suelo-cemento, se hace el procedimiento como lo describe la I.N.V.E

612-13; de tal manera que se tamiza el material granular y el caucho impedientemente

por los tamices No 16 (1.18 mm), No 30 (0.600 mm), No 40 (0.425 mm), No 500 (0.30

mm) y el No 80 (0.180 mm).

El material retenido en el Tamiz No 16 y el que pasó el No 80, no se le hace ningún

reemplazo de caucho pulverizado. Por consiguiente el material granular que queda

retenido en los tamices No 30 (0.600 mm), No 40 (0.425 mm), No 50 (0.300 mm) y el

de No 80 (0.180 mm) se extrae en peso el porcentaje que se sustituye de caucho

posteriormente.

A continuación se presentan los resultados obtenidos de la prueba de compactación

para cada uno de los materiales.

2.1.1.1 Mezcla de suelo – cemento (B-50-2)

Para la mezcla de suelo – cemento, el material granular es tamizado por el tamiz

N°4 (4.75 mm) y la cantidad requerida de cemento según la tabla de la PCA es de un



P á g i n a 46

7%5 (véase Tabla 8), una vez tenidos en cuenta estos dos parámetros se procede a realizar

la mezcla de estos hasta llegar a un material homogéneo y de color uniforme. Se agrega

agua, variando la humedad en 4 puntos distintos (4%, 8%, 12% y 16%)6. Posteriormente

se compacta el material en 3 capas de 25 golpes según lo estipulado en la I.N.V.E – 612-

13, empleando un molde de 944 cm3.

A continuación en la Figura 10 se muestran algunas de las fotografías registradas en

el laboratorio.

Figura 10. Preparación y muestra para el ensayo de compactación del B-50-2


Posteriormente se extrae del molde una muestra representativa no menos de 100 g,

secándola al horno a 110° ± 5° C (230° ± 9° F) hasta llegar a una masa constante y se

toman los respectivos pesos (antes y después del secado al horno).

5 Este porcentaje de cemento será utilizado a lo largo de todas las mezclas de Suelo – Cemento - Caucho

6 Se toma la humedad n veces hasta que haya una disminución o no haya cambio en la masa unitaria húmeda

de la mezcla compactada.



P á g i n a 47

Una vez realizado el procedimiento se procede a hallar la masa unitaria seca del

suelo – cemento compactado. Calculada la masa unitaria seca, se procede a determinar

la humedad óptima de compactación en relación a su máxima masa unitaria seca, la cual

se puede apreciar en la Figura 11.

Figura 11. Curva de compactación B-50-2


En la Figura 11, para una masa unitaria seca de 1750 Kg/m3, que es la máxima,

existe una humedad óptima de un 10.5% ≈ 11%. Este dato es de gran importancia para

darle continuidad al siguiente ensayo.

2.1.1.2 Sustituciones con Caucho Pulverizado M-30

Al igual que en el anterior numeral se repite el mismo procedimiento, pero esta vez

con su respectivo reemplazo de caucho pulverizado M-30 (25%, 50%, 75% y 100%). Se

realiza la mezcla de estos materiales (suelo – cemento – Caucho) agregando agua a fin

de variar la humedad en 4 puntos distintos en un 6%, 10%, 14% y 18%. A continuación

1520

1570

1620

1670

1720

1770

0 2 4 6 8 10 12 14

Ma

sa u

nit

ari

a s

eca (

Kg/m

3)

Humedad (%)



P á g i n a 48

en las siguientes figuras se observa la muestra B-50-2 con su respectivo reemplazo de

caucho pulverizado.

Figura 12. Preparación y muestra para el ensayo de compactación del 25% de caucho


Figura 13. Preparación y muestra para el ensayo de compactación del 50% de Caucho




P á g i n a 49





A continuación se presentan los resultados obtenidos de la humedad óptima de

compactación para cada reemplazo.



P á g i n a 50

Figura 16. Curvas de compactación. a) B-50-2-C25%, b) B-50-2-C50%, c) B-50-2-C75%, d) B-50-2-C100%


Con base a la Figura 16 se concluye para cada grafica lo siguiente:

Para la gráfica a), se puede apreciar, que para una masa unitaria seca de 1547 Kg/m3,

que es la máxima, existe una humedad óptima del 12%.

1340

1390

1440

1490

1540

1590

0 5 10 15 20

Ma

sa u

nit

ari

a s

eca

(K

g/m

3)

Humedad (%)

1250

1300

1350

1400

1450

0 5 10 15 20

Masa

un

itari

a s

eca (

Kg/m

3)

Humedad (%)

1080

1130

1180

1230

1280

1330

1380

0 5 10 15 20

Ma

sa u

nit

ari

a s

eca

(K

g/m

3)

Humedad (%)

870

920

970

1020

1070

1120

1170

1220

0 5 10 15 20Ma

sa u

nit

ari

a s

eca

(K

g/m

3)

Humedad (%)

a) b)

c) d)



P á g i n a 51

Para la gráfica b), la mezcla de suelo – cemento con el 50% de caucho presenta una

masa unitaria seca de 1437 Kg/m3, que es la máxima, cuya humedad óptima de

compactación es de un 13%.

Para la gráfica c), la curva de compactación de suelo – cemento del 75% de caucho

muestra que para una humedad óptima de 11.5% ≈ 12%, existe una masa unitaria seca

de 1340 Kg/m3.

Para la gráfica d), se observa que para una masa unitaria seca de 1190 Kg/m3, que

es la máxima existe una humedad óptima de compactación del 13%.

A continuación se muestra en la Tabla 9 que resume los resultados obtenidos del

ensayo de relaciones de humedad – masa unitario de mezclas suelo cemento.

Tabla 9: Resumen humedad optima Vs densidad máxima seca

Muestra Densidad Máxima

Seca (kg/m³)

Humedad Óptima

(%)

B-50-2 1750 11

B-50-2-C25% 1547 12

B-50-2-C50% 1437 13

B-50-2-C75% 1340 12

B-50-2-C100% 1190 13


2.1.2 Resistencia a la Compresión de Cilindros Preparados de Suelo Cemento –

I.N.V.E –614-13

Este método, determina la resistencia a la compresión de cilindros preparados de

suelo cemento y en este caso de suelo – cemento con la sustitución del caucho

pulverizado. “La mezcla de suelo‐cemento se diseña mediante los criterios de

durabilidad y resistencia indicados en la Tabla 5. El contenido mínimo de cemento será



P á g i n a 52

aquel que permita cumplir con la resistencia a la compresión de 2.1 MPa, luego de que

los especímenes permanezcan 7 días en curado en cámara húmeda” (…) y se haya

variado el contenido de cemento en tres puntos diferentes según la Tabla 8. Para cada

sustitución se realizan tres cilindros, cada uno con un distinto porcentaje de cemento

(5%, 7% y 9%). (Instituto Nacional de Vías, 2013). El material a utilizar se le hace el

mismo reemplazo y procedimiento que se realizó en el numeral 2.1.1, donde para cada

sustitución de caucho, existe una humedad optima de compactación (véase Tabla 9), el

cual se utiliza posteriormente. Para la elaboración de la muestra, los moldes del Proctor

no son de gran utilidad, debido que es necesario desencofrar la muestra y existe una

probabilidad de que el espécimen se deteriore. Por tal razón se diseñó un prototipo de

molde que pudiera ser desarmado sin que afectara la muestra7 (véase Figura 17).

Posteriormente, ante la limitación de no contar con un cuarto húmedo para el curado de

los especímenes se decidió utilizar una nevera de icopor con papel periódico humectado

cubriendo los bordes internos de esta, manteniendo un ambiente húmedo donde las

paredes están siempre en contacto con agua simulando una humedad relativa al 95%, sin

embargo no se realiza control de la humedad relaitiva fuera del que se percibe (véase

Figura 18). A continuación se muestran algunas de las fotografías registradas en el

laboratorio de suelos de la Universidad de la Salle.

Figura 17. Cilindro de PVC


7 El prototipo está hecho en PVC de 4” de diámetro, tiene un espesor de aproximadamente 5mm y está

confinado con una abrazadera de metal.



P á g i n a 53

Figura 18. Cuarto húmedo para probetas


Una vez compactados los cilindros con el material correspondiente, se colocan en

un cuarto húmedo “(…) para verificar en el laboratorio su resistencia a la compresión

simple luego de siete (7) días de curado (…)”. Pasado estos días, se procede a fallar cada

cilindro de acuerdo a la norma I.N.V.E – 613 – 13 en la máquina universal, la cual

permite analizar los valores de esfuerzo y deformación del muestra. A continuación se

muestra uno de los especímenes a fallar.

Figura 19. Montaje de ensayo a compresión simple en la máquina universal




P á g i n a 54

A continuación se muestran los resultados para cada una de las muestras de suelo-

cemento con su respectiva sustitución de caucho, encontrando su contenido de cemento

óptimo y así darle continuidad al siguiente ensayo de durabilidad.

2.1.2.1 Mezcla de suelo – cemento (B-50-2)

Para la preparación de la mezcla Suelo-Cemento se utiliza un porcentaje óptimo de

agua de 11%8. En total se realizan nueve (9) cilindros; tres (3) Cilindros con el 5% de

cemento, tres (3) con el 7% y los tres (3) restantes con el 9%.

La Figura 20 muestra el espécimen a fallar en la maquina universal sin sustitución

de caucho, ilustrando el curado a las 12 horas, a los 7 días y el momento de la ruptura

del espécimen. Igualmente representa el comportamiento de esfuerzo - deformación

unitaria de un espécimen de material B-50-2, sometido a esfuerzos progresivos y

registrando la deformación resultante hasta que se supera el límite elástico. Así, se

disminuye el esfuerzo aplicado lentamente hasta llegar al punto denominado punto de

ruptura, donde el espécimen experimenta una fracturación catastrófica

8 Este es obtenido del ensayo del Proctor



P á g i n a 55

Curado a las 12 Horas Curado a los 7 Días Falla

Diagrama Esfuerzo Vs Deformación

Figura 20. Registro fotográfico y grafica Tipo del ensayo de resistencia a la compresión B-50-2 Fuente: Elaboración propia

En el grafico esfuerzo - deformación para el material B-50-2 se observa que hasta llegar al

punto a tiene un comportamiento de reacomodamiento de partículas y de la superficie entre

el espécimen y la máquina. De ahí hasta el punto b el material sigue un comportamiento

elástico donde el módulo de elasticidad expresado como la pendiente de la recta entre el

punto a y b es de 40,47 MPa; seguidamente en el punto c el material alcanza un esfuerzo

máximo perdiendo sus propiedades elásticas llegando al punto de ruptura. Ahora bien si se

E = 40,47 Mpa

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

Esf

uerz

o(M

Pa

)

Deformación(mm)

b

a

c



P á g i n a 56

analiza el registro fotográfico se evidencia que el espécimen tiene una falla normal o conoidal

en comparación con las fallas evidenciadas en cilindros de concreto.

Una vez fallados los nueve (9) especímenes9, se procede a realizar una proyección

reemplazando la resistencia deseada de 2.1 MPa según la Tabla 5 en la Ecuación de la

recta. Dicho valor encontrado corresponde a una cantidad de Cemento aproximado de

10%, el cual será posteriormente utilizado para el ensayo de humedecimiento y secado

de mezclas de suelo compactadas.

Figura 21. Resistencia a la compresión- mezcla de B-50-2


2.1.2.2 Sustituciones con Caucho Pulverizado M-30

El procedimiento que se realiza en el numeral 2.1.2.1, se realiza en este caso, pero

esta vez con su respectivo reemplazo de caucho pulverizado M-30 (25%, 50%, 75% y

100%) y con su respectiva humedad óptima para cada uno de ellos (véase Tabla 9).

9 Cada punto en la gráfica, es el promedio de los tres especímenes fallados

%C = 3.1175(R) + 2.8121

R² = 0.9421

4 %

5 %

6 %

7 %

8 %

9 %

10 %

0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2

Ca

nti

da

d d

e C

em

en

to (

%)

Resistencia (MPa)



P á g i n a 57

Después de los 7 días de curado en el cuarto húmedo, los 9 especímenes son llevados

al laboratorio de estructuras para fallarlos individualmente y tomar lectura del esfuerzo

máximo de cada uno de ellos.



Figura 22. Registro Fotográfico y Grafica Tipo del Ensayo de resistencia a la compresión B-50-2-C25%


En la Figura 22 se observa el registro fotográfico del ensayo de compresión simple

de unos de los especímenes de material B-50-2-C25% con su respectivo grafico de

esfuerzo-deformación. La falla observada es tipo columnar el cual se presenta

E= 27,05 MPa

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

Esf

uerz

o (

MP

a)

Deformación (mm)

b

a

c



P á g i n a 58

típicamente en especímenes que presentan una superficie de carga convexa;

posteriormente para calcular el módulo de elasticidad se determina la pendiente de la

recta entre los punto a y b, siendo este de 27,05 MPa.

Curado a las 12 horas Curado a los 7 días Falla



C50%


En la Figura 23 se observa el registro fotográfico del ensayo de compresión simple

de unos de los especímenes de material B-50-2-C50% con su respectivo grafico de

E = 16,96 MPa

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

Esf

uerz

o (

MP

a)

Deformación (mm)

b

a

c



P á g i n a 59

esfuerzo-deformación. La falla observada es tipo cónica el cual se presenta en

especímenes que presentan caras bien formadas en ambos extremos con cargas bien

aplicadas. Para este caso se determinó que el módulo de elasticidad es de 16,96 MPa.



Figura 24. Registro fotográfico y grafica tipo de resistencia a la compresión B-50-2-C75% Fuente: Elaboración propia

En el grafico esfuerzo - deformación para el material B-50-2-C75% se observa que hasta

llegar al punto a tiene un comportamiento de reacomodamiento de partículas y de la

superficie entre el espécimen y la máquina. De ahí hasta el punto b el material sigue un

E = 4,89 MPa

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

Esf

uerz

o (

MP

a)

Deformación (mm)

b

a

c



P á g i n a 60

comportamiento elástico donde el módulo de elasticidad expresado como la pendiente de la

recta entre el punto a y b es de 4,89 MPa; seguidamente en el punto c el material alcanza un

esfuerzo máximo perdiendo sus propiedades elásticas llegando al punto de ruptura. Ahora

bien si se analiza el registro fotográfico se evidencia que el espécimen tiene una falla de tipo

cónica y dividida el cual se presenta en especímenes que presentan una cara de aplicación de

carga convexa y por deficiencias en uniformidad en el enrasado del cilindro.

Curado a las 12 Horas. Curado a los 7 Días Falla


Figura 25. Registro fotográfico y grafica tipo del ensayo de resistencia a la compresión B-50-2-C100% Fuente: Elaboración propia

E= 7,171 MPa

0

0.2

0.4

0.6

0 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15 0.18

Esf

uerz

o (

MP

a)

Deformación (mm)

b

a

c



P á g i n a 61

Por último en la Figura 25 el módulo de elasticidad para el material B-50-C100%

calculado es de 7,17 MPa y se observa una falla de tipo cónica con fisuras verticales a

través de los cabezales.

Por otra parte al igual que en el numeral 2.1.2.1, se determina la cantidad de cemento

con extrapolación. Los resultados obtenidos para uno de ellos se detallan a continuación.

% C = 7,7613(R) - 2,555

R² = 0,8149

4.0

8.0

12.0

16.0

0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3Can

tidad d

e C

emen

to (

%)

Resistencia (MPa)

% C= 18,577(R) - 9,2035

R² = 0,8669

4

14

24

34

0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3Can

tidad d

e C

emen

to (

%)

Resistencia (MPa)

% C= 17,776(R) - 1,7302

R² = 0,9184

4

14

24

34

44

0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3Can

tidad d

e C

emen

to (

%)

Resistencia (MPa)

a)

b)

c)



P á g i n a 62

Figura 26. Resistencia a la compresión. a) B-50-2 C25%, b) B-50-2 C50%, c) B-50-2 C75%, d) B-50-2

C100%. Fuente: Elaboración propia

Con base a la Figura 26 se concluye para cada grafica de resistencia a la compresión

Vs contenido de cemento, lo siguiente:

En la gráfica a), se muestra la relación entre la resistencia de cada espécimen y la

cantidad de cemento que se usó, cabe aclarar que cada punto en la gráfica corresponde

a un promedio de tres especímenes fallados previamente, de manera que si se reemplaza

en la ecuación la resistencia esperada, se halla la cantidad optima de cemento para

alcanzar 2.1 MPa de resistencia, porcentaje que para este caso es del 14%.

En la gráfica b), la mezcla de suelo-cemento con el 50% de reemplazo de caucho,

indica que para llegar a una resistencia de 2.1 MPa la cantidad de cemento a emplear

debe ser de 30%. Este valor corresponde al porcentaje óptimo de cemento con el que se

realiza la prueba de durabilidad.

En la gráfica c), una vez fallados los tres especímenes con un contenido de 75% en

caucho, a partir de la ecuación de la recta se concluye que con un 36% de cemento se

puede alcanzar la resistencia deseada de 2.1 MPa.

% C= 23,031(R) - 7,5349

R² = 0,9788

4

14

24

34

44

0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3Can

tidad d

e C

emen

to (

%)

Resistencia (MPa)d)



P á g i n a 63

En la gráfica d), la cantidad de cemento requerida para llegar a una resistencia de

2.1 MPa para este caso es de un 41%.

Tabla 10: Resumen de la determinación de cemento para alcanzar la resistencia de 2.1 MPa.

Muestra Ecuación de la Recta R2 Cemento (%)

B-50-2 % C = 3.1175(R) + 2.8122 0.9119 10

B-50-2-C25% % C= 7,7613(R) - 2,555 0,8149 14

B-50-2-C50% % C= 18,577(R) - 9,2035 0,8669 30

B-50-2-C75% %C= 17,776(R) - 1,7302 0,9184 36

B-50-2-C100% %C = 23,031(R) - 7,5349 0,9788 41


Con base en las ecuaciones de las rectas de proyección de la cantidad de cemento

requerida para alcanzar una resistencia de 2.1 MPa, se determina el R2 (R cuadrado) que

es un valor usado en el contexto de un modelo estadístico cuyo principal propósito es

predecir futuros resultados o testear una hipótesis. El coeficiente determina la calidad

del modelo para replicar los resultados y la proporción de variación de estos que puede

explicarse por el modelo. (Steel, 1960). Por ende a medida que el R 2 se acerca a 1, la

ecuación de regresión es más confiable, tal es el caso de las proyecciones calculadas en

la Tabla 10.

2.1.3 Humedecimiento y Secado de Mezclas de Suelo Compactadas – I.N.V.E – 612-

13

Este método de ensayo se emplea para determinar la resistencia que presentan unos

especímenes compactados de suelo–cemento a ciclos de humedecimiento y secado. Sus

resultados se suelen emplear en conjunto con los obtenidos con la aplicación de la norma

I.N.V.E–614, para determinar el contenido mínimo de cemento requerido para obtener

una mezcla de suelo – cemento de fuerza adecuada para soportar el intemperismo en

servicio. (Instituto Nacional de Vías, 2013).



P á g i n a 64

A lo largo del capítulo 2 se ha venido realizando una muestra con las características

óptimas; como lo es la humedad y el porcentaje de cemento, a fin de tener una muestra

adecuada de suelo-cemento compactada que resista el humedecimiento y secado, “para

poder determinar las pérdidas, los cambios de humedad y los cambios de volumen

(expansión y contracción)”. En total, se preparan 10 muestras distribuidas de la siguiente

manera:

Tabla 11: Distribución de probetas para el ensayo de durabilidad

Muestra No. Probetas

B-50-2 2

B-50-2-C25% 2

B-50-2-C50% 2

B-50-2-C75% 2

B-50-2-C100% 2


Se realizan dos especímenes por cada porcentaje de caucho (espécimen No.1 y

espécimen No.2)10 y cuando ya se tienen las probetas se procede introducirlas en la

cámara húmeda durante 7 días. Pasados estos días se toman las respectivas mediciones

de diámetro, altura y peso para iniciar con los 12 ciclos de humedecimiento y secado

como lo establece la norma.

Figura 27. Probetas para ensayo de durabilidad


10 A cada una de las muestras se les hará un procedimiento diferente , por esta razón es importante

especificar cuál es el espécimen No.1 y espécimen No.2



P á g i n a 65

Figura 28. Mediciones de los especímenes


El ciclo comienza sumergiendo los especímenes en agua potable durante 5 horas, se

prosigue a retirarlas del baño de agua y se determinan las dimensiones del espécimen

No.1. Se procede a colocarlos en un horno a 71 ± 3°C durante 42 horas, luego se sacan

y se vuelve a tomar las mediciones del espécimen No. 1. Adicionalmente “se dan dos

pasadas firmes al espécimen No. 2 sobre toda su área, empleando el cepillo de cerdas de

alambre”.

Después de 5 horas de sumergido Datos después de 42 horas al horno

Figura 29. Registró fotográfico ciclo de humedecimiento y secado




P á g i n a 66

Este proceso se repite hasta completar 12 ciclos, al terminar se secan los

especímenes hasta llegar a masa constante a una temperatura de 110 ± 5° C. Por último

se procede a “calcular los cambios de volumen y de humedad del espécimen No. 1, así

como las pérdidas del suelo-cemento del espécimen No.2”. A continuación se presentan

los resultados obtenidos.

2.1.3.1 Cilindros de suelo – cemento (B-50-2)

En la Tabla 12 se indican los pesos que experimento el espécimen No 2 del B-50-2. De

igual forma se muestra la densidad seca expresada en gramo por metro cúbico.

Tabla 12: Peso para cada ciclo B-50-2 de humedecimiento y secado

Ciclos Peso (kg) Densidad Seca(kg/m3)

1 2,114 1901,77

2 2,114 1901,77 3 2,088 1931,38

4 2,091 2007,09

5 2,082 1982,15 6 2,074 2021,42

7 2,114 1901,77

8 2,045 2004,68

9 2,084 2056,53 10 2,08 2058,59

11 2,078 2061,01

12 2,077 2062,42


En la Figura 30, se muestra la variación en peso que tuvo el espécimen No 2 a lo

largo de los 12 ciclos que dura el ensayo de durabilidad, mostrando picos y valles

algunas más resaltados que otros. Se puede concluir que la variación en peso presenta

una pendiente descendente donde a medida que aumenta el número de ciclos disminuye

su masa y por lo tanto su peso.



P á g i n a 67

Figura 30. Grafica Tipo Variación en Peso B-50-2-C


Por el contrario en la Figura 31, la densidad seca del B-50-2 no muestra una

tendencia clara, lo que indica que la variación de la densidad seca a través del tiempo el

material no pierde sus propiedades, sin embargo si proyectamos su línea de tendencia

muestra una pendiente ascendente, por ende se puede decir que a medida que pasa el

tiempo la densidad seca de la muestra aumenta.

Figura 31. Grafica tipo densidad seca de B-50-2-C


2

2.05

2.1

2.15

2.2

2.25

2.3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Peso

(K

g)

Número de Ciclos

1850

1900

1950

2000

2050

2100

0 2 4 6 8 10 12

Den

sid

ad

Seca

(K

g/m

3)

Número de Ciclos



P á g i n a 68

2.1.3.2 Cilindros con Caucho Pulverizado M-30

Una vez realizado el procedimiento descrito en el numeral 2.1.3, se procede a

realizar el mismo para los especímenes B-50-2 con caucho. A continuación en la Figura

32 se muestran los resultados obtenidos. Para cada uno de ellos.

a) Graficas tipo variación en peso y densidad seca B-50-2-C25%

b) Graficas tipo variación en peso y densidad seca B-50-2-C50%

1.5

1.65

1.8

1.95

2.1

0 2 4 6 8 10 12

Peso

(K

g)

Número de Ciclos

1450

1550

1650

1750

1850

0 2 4 6 8 10 12D

en

sidad S

eca (

Kg/m

3)

Número de Ciclos

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

0 2 4 6 8 10 12

Peso

(K

g)

Número de Ciclos

1300

1400

1500

1600

1700

0 2 4 6 8 10 12

Den

sid

ad

Seca

(K

g/m

3)

Número de Ciclos



P á g i n a 69

c) Graficas tipo variación en peso y densidad seca B-50-2-C75%

d) Graficas tipo variación en peso y densidad seca B-50-2-C100%

Figura 32. Graficas tipo de variación en peso y densidad seca


Como se puede observar en las anteriores gráficas, no existe una tendencia a lo largo

de los ciclos tanto para la variación en peso como para la variación de densidad seca, lo

cual indica que las muestras sufren de expansión y contracción a través del tiempo por

haber sido expuestas a cambios de temperatura drásticos como lo es el secado al horno

y cuando son sumergidas en agua. Al analizar la tendencia de las gráficas de densidad

seca se infiere que para que la densidad aumente el volumen debe disminuir (fenómeno

de contracción). De igual manera para las gráficas de peso vs número de ciclos, cuando

la tenencia es negativa indica perdidas finales respecto a las iniciales.

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2

0 2 4 6 8 10 12

Peso

(K

g)

Número de Ciclos

1100

1300

1500

1700

1900

0 2 4 6 8 10 12

Den

sidad S

eca (

Kg/m

3)

Número de Ciclos

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

0 2 4 6 8 10 12

Peso

(K

g)

Número de Ciclos

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

0 2 4 6 8 10 12

Den

sid

ad

Seca

(K

g/m

3)

Número de Ciclos



P á g i n a 70

Tabla 13: % de Pérdidas en Peso

Muestra % Perdidas

B-50-2 10.08

B-50-2-C25% 10.33

B-50-2-C50% 10.30

B-50-2-C75% 7.61

B-50-2-C100% 13.37


2.1.4 Resumen Criterios para la mezcla (B-50-2)

A continuación en la Tabla 14, se presenta a medida de resumen los resultados del

Capítulo 2, dándole cumplimiento a cada ensayo realizado de acuerdo al artículo 350-

13.

Tabla 14: Resumen Criterios de diseños para la mezcla suelo cemento

Ensayo

Norma de

Ensayo

INV

Requisito

Artículo 350-13 Resultado Cumple

Durabilidad

Resistencia a la compresión a 7 días,

MPa (Mínima)

B-50-2

E-612 2.1

2,1 CUMPLE B-50-2-C25% 2,1 CUMPLE B-50-2-C50% 2,1 CUMPLE B-50-2-C75% 2,1 CUMPLE B-50-2-C100% 2,1 CUMPLE

Resistencia

Máxima pérdida de masa de la mezcla

compactada en prueba

de humedecimiento y

secado, %

B-50-2

E-614 14

10.08 CUMPLE

B-50-2-C25% 10.33 CUMPLE

B-50-2-C50% 10.30 CUMPLE

B-50-2-C75% 7.61 CUMPLE

B-50-2-C100% 13.37 CUMPLE

Fuente: Artículo 350 – 13 (Invías).

Utilización De Caucho Pulverizado Proveniente De Llantas En Bases Estabilizadas Con Suelo – Cemento Sustituyendo La Franja Granulométrica Entre El Tamiz N°30 Y N°80

CAPITULO 3. ANÁLISIS DE RESULTADOS

P á g i n a 7 1

Capítulo 3. Análisis de resultados

Como resultado de la investigación presentada, es posible analizar que la incidencia

del grano de caucho pulverizado M-30 en las propiedades (límite líquido, límite plástico

y equivalente de arena); el caucho modifica estas propiedades en la mezcla y no se

pueden llevar acabo dichos ensayos debido a que cuando se sustituye el material granular

por grano de caucho, la mezcla se torna inmanejable para colocarla en la cazuela de

Casagrande evidenciado cambios volumétricos debido a la plasticidad del material, de

igual manera los rollitos necesarios para determinar el límite plástico no se pueden

formar; por lo tanto el material no presenta límites de consistencia, del mismo modo el

ensayo de equivalente de arena no se lleva acabo pese a que en la mezcla sustituida con

caucho, el caucho flota en la solución des-floculante por diferencia de densidades,

motivo por el cual el respectivo ensayo no se llevó a cabo.

Para analizar comportamiento mecánico de los materiales en forma general, se

recurre a la experimentación sometiendo a los mismos a esfuerzos progresivos y

registrando la deformación resultante. Estos datos se expresan en diagramas esfuerzo-

deformación, tal y como se muestra en las gráficas de la figuras Figura 20-Figura 25. En

general todas las gráficas toman la forma de curvas similares (en forma) es decir que

todos especímenes fallados aunque tienen diferentes contenidos de caucho o

simplemente no tienen caucho, tienden a tener el mismo comportamiento. En cada

grafica se puede apreciar un tramo inicial de la curva , donde esta es convexa

debido a que no se puede garantizar que la superficie de contacto entre el espécimen a

fallar y la máquina sea totalmente plano y sobresalen partículas que al reacomodasen

pueden generar este comportamiento en la gráfica, representado en cada Figura hasta el

punto a. Posteriormente se observa en la curva esfuerzo deformación, un

comportamiento donde el esfuerzo es directamente proporcional a la deformación. Este

comportamiento constituye la ley de Hooke, que aplica solo para pequeñas

Utilización De Caucho Pulverizado Proveniente De Llantas En Bases Estabilizadas Con Suelo – Cemento Sustituyendo La Franja Granulométrica Entre El Tamiz N° 30 y N° 80


P á g i n a 72

deformaciones, hasta un límite denominado límite de proporcionalidad, representado

encada gráfica por el punto b. En este tramo, el comportamiento del material es elástico,

esto es, si se disminuye el esfuerzo aplicado lentamente, se recorre el mismo tramo de

la curva en sentido contrario, hasta alcanzar el punto de origen donde el esfuerzo y la

deformación son nulos. La proporcionalidad entre el esfuerzo y la deformación en el

tramo a partir de ley de Hooke permite definir el módulo de Young o módulo de

elasticidad (E).

Para deformaciones superiores al límite de proporcionalidad, existe un cierto tramo

de la curva esfuerzo deformación, donde el comportamiento del material es elástico,

aunque no existe proporcionalidad entre el esfuerzo y la deformación. El límite en el que

el comportamiento del material deja de ser elástico se denomina límite elástico,

representado por el punto c de cada gráfica. (Granada, 2007)

Al aumentar el esfuerzo y superarse el límite elástico (punto c), no aumenta la

deformación si no que inmediatamente se produce la falla, comportamiento

característico de materiales frágiles.

En lo que refiere al tipo de falla que presentan los especímenes sometidos a

compresión simple, en general estos fallan conoidalmente como se evidencia en los

distintos registros fotográficos. Una falla en cono se observa cuando se logra una carga

de compresión bien aplicada sobre un espécimen de prueba bien preparado. Es la falla

deseable en compresión aunque en algunos especímenes presenta una falla columnar

debido a que algunos especímenes no estaban bien enrasados, esto produce

concentraciones de esfuerzos en puntos sobresalientes de las caras de aplicación de

carga.



P á g i n a 73

En la siguiente grafica se puede observar que entre el B-50-2 y el B-50-2-C50 hay

una pendiente del 2%, es decir, que existe un incremento de humedad óptima de

compactación y entre el B-50-2-C50 y el B-50-2-C100 pareciera que la pendiente

permanece constante con una humedad optima de l3%; lo que implica que a pesar de

que se reemplace el 100% de la fracción no va consumir más agua de la que ya consume

en el 50% del reemplazo de caucho; indicando que el contenido de agua no depende de

la cantidad de caucho .Sin embargo en el B-50-2-C75 existe un decremento de un 1% lo

cual no es representativo, este pudo haber sido un error de medición o un cambio de

condiciones ambientales.

Figura 33. Humedad Óptima vs Cantidad de caucho


En la Figura 34, se observa que la relación que tiene la cantidad de caucho con el

contenido de cemento es directamente proporcional, por ende si el reemplazo en la

fracción fina del B-50-2 con caucho pulverizado aumenta, también lo hará su contenido

de cemento. La cantidad de cemento se incrementa hasta 4 veces con respecto a las

muestras sin caucho, indicando que para la mezcla B-50-2 se necesita solamente un 10%

de cemento del peso original y para la mezcla de B-50-2-C100%, que es el más crítico,

reporta más de un 40% de cemento en peso, de tal modo que por cada 100 g de B-50-2-

C100% se necesita 40 g de cemento (Holcim)

11

12

13

0 25 50 75 100

Hu

med

ad

Óp

tim

a d

e

Co

mp

acta

ció

n (%

)

Cantidad de Caucho (%)



P á g i n a 74

Figura 34. Densidad Máxima y % de Cemento Vs Cantidad de Caucho


En cuanto a la estabilidad volumétrica las pérdidas en peso representan el desgaste

ante agentes ambientales y por uso. En la Figura 35 se analiza el comportamiento

obtenido de los especímenes con diferente contenido de caucho pulverizado; denotando

que para especímenes entre el B-50-2 y el B-50-2-C50 el porcentaje de pérdidas en peso

no varía en gran magnitud. Sin embargo el B-50-2-C100 alcanza una pérdida

aproximada hasta del 13% siendo está pérdida admisible según lo estipulado en el

artículo 350-13, pero que representa una variación del 3% con respecto al B-50-2.

Figura 35. % Perdidas en Peso Vs Cantidad de Caucho


0

10

20

30

40

50

1150

1250

1350

1450

1550

1650

1750

1850

0 25 50 75 100

% d

e C

em

en

to

Den

sidad M

áxim

a (

kg/m

³)

Cantidad de Caucho (%)

Densidad Máxima (kg/m³) (%) Cemento

a

9.00

10.00

11.00

12.00

13.00

14.00

0 25 50 75 100

%P

erd

ida

s en

Peso

% de Caucho



P á g i n a 75

Figura 36. Densidad seca Vs Cantidad de Caucho


A partir de la Figura 36, se observa el comportamiento final que registro los

especímenes 1 y 2, especímenes que como se mencionó en el título 2.1.3 se les

realizaron diferentes procedimientos; el cual se comparan los especímenes para cada

porcentajes de sustitución de caucho.

0

6

12

18

0 25 50 75 100

Vari

ació

n D

en

sidad S

eca (

%)

% Cantiad de CauchoEspecimenes 1 Especimenes 2


CAPITULO 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

P á g i n a 7 6

Capítulo 4. Conclusiones y Recomendaciones

Una vez procesados los datos de límites de Atterberg y el equivalente de arena se

concluye que para materiales granulares modificados con caucho se deberá desarrollar un

método alternativo para determinarlos. Por lo tanto se propone como aporte a una nueva

investigación desarrollar métodos para este tipo de materiales. De igual manera se

recomienda el desarrollo de métodos para evaluar la afectación de la fracción fina por la

inclusión de caucho en la granulometría.

A partir de la Figura 33 se concluye que los reemplazos del caucho con respecto a la

humedad óptima difieren en un 1% lo cual no es representativo, por lo tanto se recomienda

tomar una humedad óptima de compactación del 13% para el suelo-cemento modificado con

caucho pulverizado M-30 independientemente del porcentaje de caucho sustituido.

Los resultados inferidos a partir de la Figura 34 de densidad máxima y contenido óptimo

de cemento se concluye que entre los materiales B-50-2-C25 y el B-50-2-C50 se encuentra

la condición óptima de viabilidad técnica, es decir, que en el punto de compensación 11(punto

a en la gráfica). Del mismo modo se concluye que la relación entre el contenido de caucho y

la densidad seca es inversamente proporcional, pese que a medida que aumenta el porcentaje

de caucho disminuye la densidad de las muestras y por consiguiente indica que el caucho

tiene un efecto sobre la densidad de la muestra, haciendo que la mezcla sea más liviana. Al

evidenciar disminución en la densidad así como en otros estudios, el material es apropiado

para ser utilizado sobre suelos de baja capacidad de soporte o eventualmente terraplenes de

poca altura.

11 Punto donde se encuentra un equilibrio entre la densidad máxima y el porcentaje de cemento respecto a la

cantidad de caucho sustituido



P á g i n a 77

Los R2 obtenidos a partir de las gráficas de resistencia a la compresión y resumidos en

la Tabla 10, son representativos debido a que se aproximan a uno (1), pese a que se obtuvieron

a partir de tres puntos, indicando homogeneidad en la compactación. Sin embargo se

recomienda validar los R2 con otros tipos de materiales granulares en las misma

dosificaciones de caucho pulverizado M-30.

Por otra parte se puede afirmar que si el material natural cumple con los requisitos

exigidos en el Artículo 350 - 13, puede agregarse hasta un 40% de caucho y seguirá siendo

apto para ser estabilizado con cemento hidráulico, pero no se recomienda adicionar caucho

en proporciones mayores al 40%, ya que a medida que aumenta la cantidad de caucho se

disminuye la resistencia y por ende aumenta considerablemente la cantidad de cemento.

Seguidamente en cuanto a la estabilidad volumétrica se considera que hasta el 40% es viable

sustituir con caucho, ya que hasta este punto no hay una pérdida considerable de la muestra;

lo cual es algo positivo debido a que se está sustituyendo material granular por desechos de

llanta sin afectar la estabilidad volumétrica, por consiguiente al adicionar hasta el 40% de

caucho, la mezcla permanece estable volumétricamente comparada con la original.

Por otra parte un consumo alto de cemento implique un incremento de costos en la

fabricación de la muestra, por lo tanto se sugiere que antes de llegar a implementar o

recomendar esta alternativa se realice un análisis económico.

La conclusión final a la que se llegó a partir de los análisis y conclusiones, es no

incrementar más del 40% del reemplazo de caucho pulverizado en el material granular, pese

a que se afecta mecánicamente haciendo la mezcla no viable económica y técnicamente.

Con el fin de aportar a la investigación se recomienda realizar más estudios a las

propiedades de los materiales granulares modificados con caucho pulverizado M-30 en lo

que refiere a: módulo de elasticidad (con strain gauges) e incluir evaluación a la flexión y

módulo resilente.



P á g i n a 78

Es importante resaltar que todo lo plasmado en el presente documento y sus conclusiones

son válidos para un suelo cuyas características den cumplimiento a la siguiente tabla.

Tabla 15: Características del Material granular

Descripción Valor

Límite Líquido 22.1

Índice de Plasticidad 9.7

Clasificación (AASHTO) A2-4

% Pasa Tamiz No. ¾” 94%

% Pasa Tamiz No. 200 31%

Humedad Óptima (%) 11%

Densidad Seca (Kg/m3) 1750

% Óptimo de Cemento 10%

Pérdida de Masa 10.08%



ANEXOS

P á g i n a 7 9

Anexos

4.1 ANEXO N° 1. LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS – I.N.V.E – 125 – 13

(DIGITAL)


ANEXOS

P á g i n a 80

4.2 ANEXO N° 2. LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE

SUELOS – I.N.V.E – 126 – 13

(DIGITAL)


ANEXOS

P á g i n a 81

4.3 ANEXO N° 3. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS

GRUESOS Y FINOS – I.N.V.E – 213 – 13

(DIGITAL)


ANEXOS

P á g i n a 82

4.4 ANEXO N° 4. EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS

FINOS – I.N.V.E – 133 – 13

(DIGITAL)


ANEXOS

P á g i n a 83

4.5 ANEXO N° 5. SOLIDEZ DE LOS AGREGADOS FRENTE A LA ACCIÓN

DE SOLUCIONES DE SULFATO DE SODIO O DE MAGNESIO – I.N.V. E

– 220 – 13

(DIGITAL)


ANEXOS

P á g i n a 84

4.6 ANEXO N° 6. VALOR DE AZUL DE METILENO EN AGREGADOS

GRUESOS Y FINOS Y EN LLENANTES MINERALES – I.N.V. E – 235 – 13

(DIGITAL)


ANEXOS

P á g i n a 85

4.7 ANEXO N° 7. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO ORGÁNICO DE UN

SUELO MEDIANTE EL ENSAYO DE PÉRDIDA POR IGNICIÓN – I.N.V.

E – 121 – 13

(DIGITAL)


ANEXOS

P á g i n a 86

4.8 ANEXO N° 8. RELACIONES DE HUMEDAD –MASA UNITARIO DE

MEZCLAS SUELO CEMENTO – I.N.V. E – 611 - 13

(DIGITAL)


ANEXOS

P á g i n a 87

4.9 ANEXO N° 9. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS

PREPARADOS DE SUELO CEMENTO – I.N.V.E – 614-13

(DIGITAL)


ANEXOS

P á g i n a 88

4.10 ANEXO N° 10. HUMEDECIMIENTO Y SECADO DE MEZCLAS DE

SUELO COMPACTADAS – I.N.V.E – 612-13

(DIGITAL)


REFERENCIAS

P á g i n a 8 9

Referencias

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