anexo b 1 - Vitela Repositorio Institucional Pontificia Universidad

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UTILIZACIÓN DE RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN
(RCD) LIGADOS CON MATERIALES CEMENTANTES EN
PAVIMENTOS
EDWARD DAVID BARRERA FIGUEROA
OMAR ANDRÉS OLMEDO PAYÁN
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA CIVIL
SANTIAGO DE CALI
2015
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UTILIZACIÓN DE RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN (RCD)
LIGADOS CON MATERIALES CEMENTANTES EN PAVIMENTOS
EDWARD DAVID BARRERA FIGUEROA
OMAR ANDRÉS OLMEDO PAYÁN
Proyecto de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero
Civil
Director
IVÁN FERNANDO OTÁLVARO CALLE
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA CIVIL
SANTIAGO DE CALI
2015
vi
DEDICATORIA
Hemos alcanzado otra meta en nuestra vida profesional, pero es sólo un paso en esa
gran caminata que es la vida, no lo hubiéramos logrado sin el respaldo de Dios y el apoyo
incondicional de nuestros Padres, quienes inculcaron en nosotros ese deseo de entrega
y superación. Nuestro guía y maestro (director de proyecto), que desde el principio nos
acogió y dedicó gran parte de su tiempo depositando su entera confianza en nosotros.
vii
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos ante todo a Dios por darnos la vida y bendecirnos con una carrera tan
especial, por darnos la oportunidad de adquirir conocimientos día a día y por todas las
experiencias vividas, nuestros más sinceros agradecimientos a directivos y profesores de
la Universidad y en especial a nuestro Director del proyecto Dr. Iván Otálvaro Calle, por
su colaboración, disposición y paciencia para guiarnos en este arduo camino hacia la
culminación de este proyecto, agradecimiento muy especial para la profesora Alejandra
Gómez quien nos brindó apoyo en algunos laboratorios, de igual manera agradecer a
nuestros padres, Amanda Marieta Figueroa Melguizo, Edward Milton Barrera Cerquera,
Sandra Payan, Omar Olmedo, quienes han respaldado nuestras vidas, con mucho amor,
entrega, apoyo, inculcando en nosotros valores y principios para ser grandes personas,
gracias a nuestros hermanos y hermanas y todos nuestros familiares que estuvieron
pendiente de nuestro desarrollo del trabajo de grado. Se le agradece de antemano al
ingeniero Ricardo Abella gerente de Emsirvac quien nos suministró el material para el
desarrollo de este proyecto, agradecimientos por su colaboración a Erlo Travi y Mayra F
Galvis quienes estuvieron en todo el proceso de los ensayos de laboratorio.
viii
RESUMEN
En la ciudad de Santiago de Cali actualmente se vive una problemática ambiental debido
a la gran cantidad de residuos provenientes de la construcción y demolición (RCD). La
actual investigación brinda la posibilidad de reducir en gran parte dicha contaminación.
Lo más preocupante del daño ambiental que generan los RCD mal depositados, es que
la ciudad de Cali está creciendo por ende la construcción es constante.
Esta investigación presenta el estudio de las características físicas y el comportamiento
mecánico de dicho material proveniente de la ciudad de Cali. Verificando su uso potencial
en la construcción de pavimentos como capa de base y/o sub base. Analizando si este
RCD es capaz de soportar las cargas cíclicas producidas por los vehículos y se ajusta a
las especificaciones del Instituto Nacional de Vías INVIAS.
Para el estudio se caracterizó primero el material, identificando sus características físicas,
teniendo en cuenta la granulometría, ya que el material se presentaba en diversos
tamaños, el desgaste del material, sanidad, gravedad específica y absorción, límite
líquido y equivalente de arena. Para el comportamiento mecánico se realizaron ensayos
de resistencia a la compresión inconfinada, relación de soporte de California y módulo de
resiliencia, en estos ensayos se adicionaron al agregado RCD porcentajes del 0, 1,2, y
5% de cemento con el propósito de mejorar su resistencia. Durante el proceso de
laboratorios, se identificó ensayos que muestran que el material tiene defectos en cuanto
a que es un material que presenta alta porosidad y desgaste, pero ligando el material
RCD y analizando su comportamiento mecánico, se concluye que puede ser utilizado en
la estructura del pavimento, como base o sub base.
ix
ABSTRACT
In the city of Santiago de Cali currently an environmental problem you live due to the large
amount of waste from construction and demolition RCD. Current research offers the
possibility of reducing such pollution largely. Most troubling environmental damage
generated by the wrong deposited RCD is that Cali is growing therefore the construction
is constant.
This research presents the study of the physical characteristics and the mechanical
behavior of the material from the city of Cali. Verifying its potential in the construction of
pavements and base layer and / or sub base use. Analyzing whether the RCD is able to
withstand the cyclic loads caused by vehicles and conforms to the specifications of the
National Roads Institute INVIAS.
To study the material it is first characterized by identifying their physical characteristics,
taking into account the particle size, since the material is presented in different sizes,
material wear, healing material, specific gravity and absorption, liquid limit, sand
equivalent. Mechanical behavior for unconfined compressive strength, California bearing
ratio and resilient modulus was performed, in these trials were added to the aggregate
RCD percentages of 0, 1, 2, and 5% cement in order to improve resistance. During
laboratory tests show that the material has defects in that it is a material having high
porosity and wear, but ligand RCD materials and analyzing their mechanical behavior, it
is concluded that can be used in the structure was identified pavement, base or sub base.
x
CONTENIDO
Pagina
1.
INTRODUCCIÓN ......................................................................................................1
1.1 MOTIVACIÓN .........................................................................................................1
1.2 OBJETIVOS ............................................................................................................2
Objetivo general ........................................................................................................2
Objetivos específicos ................................................................................................2
1.3 ORGANIZACIÓN DEL DOCUMENTO ....................................................................2
2.
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................3
2.1
DEFINICIONES ...................................................................................................3
Resistencia a la compresión inconfinada (UCS). ......................................................5
Índice de soporte de california (CBR)........................................................................7
Módulo de resilencia .................................................................................................7
Comportamiento de los materiales granulares bajo carga repetida ..........................8
Factores que afectan el modulo en suelos granulares ..............................................8
Modelo para estimar el módulo de resiliencia ...........................................................8
Requisitos de calidad ................................................................................................9
2.2. USO DE RCD EN CONSTRUCCIÓN DE VÍAS.................................................10
Potencial uso del material RCD, ventajas y desventajas ........................................14
3. MATERIALES Y METODOS......................................................................................18
3.1. SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ESCOMBROS EN CALI .....................................18
3.2. AGREGADOS RECICLADOS DERIVADOS DE RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN
Y DEMOLICIÓN ..........................................................................................................19
3.3 COMPOSICIÓN DEL RCD ...................................................................................20
xi
3.4 CARACTERIZACION FISICA ...............................................................................21
3.4.1 Granulometría ................................................................................................21
3.4.2 Desgaste ........................................................................................................22
3.4.3 Durabilidad .....................................................................................................23
3.4.4 Limpieza .........................................................................................................23
3.4.5 Gravedad específica e índice de absorción ...................................................24
Gravedad específica y absorción de agregados finos INVE 222-07 .......................24
Gravedad específica y absorción de agregados gruesos INVE 223-07 ..................24
3.4.6 Sanidad ..........................................................................................................25
3.4.7 Índice de quiebra ............................................................................................26
3.5 ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO MECÁNICO ..............................................26
3.5.1 Índice de soporte de California (CBR): ...........................................................26
3.5.2 Resistencia a la compresión simple (UCS): ...................................................28
3.5.3 Módulo de resiliencia (Mr): ............................................................................29
4.
RESULTADOS Y ANALISIS ..................................................................................30
4.1 Composición del RCD...........................................................................................30
4.2 Caracterización RCD ............................................................................................34
4.2.1 Granulometría ................................................................................................34
4.2.2 Desgaste en la máquina de los Ángeles ........................................................36
4.2.3 Sanidad ..........................................................................................................37
4.2.4 Gravedad específica y absorción en agregados gruesos y finos. ..................39
4.2.5 Limpieza del material .....................................................................................40
Limite líquido (%) norma INVE – 125 ......................................................................40
Equivalente de arena (%) INVE- 133 ......................................................................40
xii
4.2.6 Quiebra de partículas .....................................................................................40
4.3 Estudio del comportamiento mecánico del RCD ...................................................44
4.3.1 Compactación ................................................................................................44
4.3.2 Ensayo CBR ...................................................................................................44
4.3.1 Resistencia a la Compresión inconfinada (UCS)............................................46
4.3.3 Módulo de resiliencia (Mr) ..............................................................................48
5. CONCLUSIONES.......................................................................................................53
5.1 SUGERENCIAS PARA TRABAJOS FUTUROS.......................................................55
6. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 537
ANEXOS ........................................................................................................................59
xiii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 La imagen muestra el ingreso vs el egreso de RCD en la escombrera de la carrera 50 con autopista
del año 2014. Diariamente Ingresan en promedio 230 carretillas con un arrojo diario de 171m3, las cuales
realizan entre dos y tres viajes diarios. Foto: Reporte DAGMA 2014 ....................................................... 5
Figura 2. Círculo de Mohr en tensiones totales de un ensayo de resistencia a la compresión simple
(modificado de González de Vallejo, 2002). .............................................................................................. 6
Figura 3. Definición del módulo tangente E0 y secante E50 (modificado de Plaxis Inc., 2005). ................... 6
Figura 4. Respuesta esfuerzo-deformación bajo cargas repetidas (modificado de Huang, 2003). ............. 8
Figura 5. Incremento del CBR con el tiempo de curado para un RCD adicionado con 4% de cemento
Portland (modificado de Motta 2005). ..................................................................................................... 11
Figura 6. Efecto del tiempo de curado y de las adiciones en la resistencia a la compresión inconfinada en
un RCD (modificado de Motta 2005)....................................................................................................... 12
Figura 7. Influencia del contenido de cemento en la resistencia a la compresión inconfinada para agregados
reciclados (El-Maaty, 2013). ................................................................................................................... 14
Figura 8. Recomendación según aplicaciones (GEAR)........................................................................... 16
Figura 9. Áridos reciclados como material granular en firmes (GEAR) .................................................... 17
Figura 10. Recolección del material RCD EMSIRVAC. ........................................................................... 19
Figura 11. Máquina para triturar el material (ENSIRVAC) ....................................................................... 20
Figura 12. Espacio de almacenamiento del material PUJ ....................................................................... 21
Figura 13. Preparación de análisis granulométrico ................................................................................. 22
Figura 14. Máquina de los Ángeles ........................................................................................................ 23
Figura 15. Material inmerso para gravedad especifica de gruesos .......................................................... 25
Figura 16. Secado de material para ensayo de sanidad.......................................................................... 26
Figura 18. Maquina universal para pruebas de CBR ............................................................................... 27
Figura 19. Proceso de compactación y fallado........................................................................................ 29
Figura 20 Cuerpos de prueba para MR .................................................................................................. 29
Figura 21. Composición del RCD ........................................................................................................... 32
Figura 22 Resultados de Composición de Embus & Quintero (2015) ...................................................... 33
xiv
Figura 23 Resultados de Composición de Rengifo & Chávez ................................................................. 33
Figura 24. Comparación granulometrías RCD con INVIAS para subbase granular.................................. 35
Figura 25 Comparación granulometrías RCD con INVIAS para base granular ........................................ 36
Figura 26 Resultados de la Composición del RCD. ................................................................................ 41
Figura 27. Distribución granulometrías después de compactación .......................................................... 42
Figura 28. Curva de compactación del RCD ........................................................................................... 44
Figura 29 Influencia del cemento sobre el CBR ...................................................................................... 46
Figura 30 Influencia del cemento sobre la compresión inconfinada ......................................................... 47
Figura 31 Contenido de cemento vs modulo secante al 50% .................................................................. 47
Figura 32 Esfuerzo volumétrico vs módulo de resiliencia a 7 días........................................................... 48
Figura 33 Tensión octaédrica vs módulo de resiliencia a 7 días .............................................................. 49
Figura 34 Tensión volumétrica vs módulo de resiliencia a 28 días .......................................................... 50
Figura 35 Tensión octaédrica vs módulo de resiliencia a 28 días ............................................................ 50
Figura 36 Relación entre el modelo Universal y teórico, 5% de cemento a 7 días ................................... 51
Figura 37 Relación entre el modelo Universal y experimental, 5% de cemento a 28 días. ....................... 52
Figura 38 Suelo-cemento mejorado con 3% de cemento LA GEAR, Valencia España ............................ 55
xv
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Requisitos de los agregados para afirmados, sub-bases granulares y bases granulares para NT2.
.............................................................................................................................................................. 10
Tabla 2. Cuerpos de prueba para ensayo CBR. ..................................................................................... 28
Tabla 3. Relación de ensayos mecánicos. .............................................................................................. 30
Tabla 4. Determinación de las diferentes masas para la clasificación del material EN 933-11 ................. 31
Tabla 5: Clasificación del material RCD ................................................................................................ 31
Tabla 6. Distribución granulométrica del RCD ........................................................................................ 34
Tabla 7. Cantidad de material para sanidad ........................................................................................... 37
Tabla 8. Resultados de sanidad ............................................................................................................. 38
Tabla 9. Gravedad especifica en agregados gruesos ............................................................................. 39
Tabla 10. Resultados gravedad específica y absorción en agregados finos. ........................................... 39
Tabla 11. Resultado equivalente de arena.............................................................................................. 40
Tabla 12. Índice de quiebra para diferentes humedades de compactación.............................................. 41
Tabla 13 Tabla de INVIAS (Resultados de ensayos realizados): Requisitos de los agregados para
afirmados, subbases y bases granulares. Tabla 300.1. (Artículo 300, 2007) ........................................... 43
Tabla 14. Influencia del contenido de cemento en el resultado del CBR ................................................. 45
Tabla 15. Coeficiente de correlación y constantes de regresión de cuerpos de prueba ........................... 51
xvi
LISTA DE ANEXOS
ANEXO A 1. Esfuerzo vs deformación 0% de cemento a 7 días ............................................................. 60
ANEXO A 2. Esfuerzo vs deformación 0% de cemento a 28 días ........................................................... 60
ANEXO A 3. Esfuerzo vs deformación 1% de cemento a 7 días ............................................................. 61
ANEXO A 4. Esfuerzo vs deformación 1% de cemento a 28 días ........................................................... 61
ANEXO A 5. Esfuerzo vs deformación de 2% de cemento a 7 días ........................................................ 62
ANEXO A 6. Esfuerzo vs deformación 2% de cemento a 28 días ......................................................... 62
ANEXO A 7. Esfuerzo vs deformación 5% de cemento a 7 días ............................................................. 63
ANEXO A 8. Esfuerzo vs deformación 5% de cemento a 28 días ........................................................... 63
ANEXO B 1. Módulo de resiliencia experimental y modelo universal 0% cemento 7 días ....................... 64
ANEXO B 2. Módulo de resilienca experimenta y modelo universal 0% cemento 28 dias ....................... 64
ANEXO B 3. Módulo de resilienca experimenta y modelo universal 1% cemento 7 días ......................... 65
ANEXO B 4. Módulo de resiliencia experimental y modelo universal 1% cemento 28 días ..................... 65
ANEXO B 5. Módulo de resiliencia experimental y modelo universal 2% cemento 7días ....................... 66
ANEXO B 6. Módulo de resiliencia experimental y modelo universal 2% cemento 28 días ..................... 66
ANEXO B 7. Módulo de resiliencia experimental y modelo universal 5% cemento 7 días ....................... 67
ANEXO B 8. Módulo de resiliencia experimental y modelo universal 5% cemento 28 días ..................... 67
xvii
1. INTRODUCCIÓN
Los agregados pétreos, tales como gravas, arenas y otros materiales rocosos, son
materiales comúnmente utilizados para la elaboración de la estructura del pavimento en
Colombia. Esta estructura es conformada por una serie de capas que tienen como objeto
transferir las cargas cíclicas a la subrasante. El espesor de cada una de las capas
dependerá entonces de las características del suelo y de la calidad de los materiales.
La alta contaminación que causa la extracción de los agregados pétreos, además de
constituir un recurso natural no renovable ha llevado a algunos países como Holanda,
España, Brasil, entre otros, a intentar normalizar ensayos de laboratorio y prácticas
constructivas que permitan la reutilización de residuos de construcción y demolición
(RCD), estas iniciativas generan conciencia a reciclar y reutilizar este material,
aprovechar la cantidad que se desecha para innovar, crear, construir, entre otros,
sabiendo que este podía reducir costos en obras ya que presentan características físicas
y mecánicas que permiten que sea viable su uso.
En la ciudad de Santiago de Cali recientemente se vive una situación de alto impacto
ambiental por el inadecuado manejo de los mal llamados escombros, quienes ponen en
riesgo al medio ambiente y a la población. A nivel urbano, a la altura de la carrera 50 con
autopista Simón Bolívar en donde se habilitó un espacio para el depósito temporal de los
residuos de construcción y demolición proveniente de toda la ciudad, dicho depósito se
saturó pues la producción es superior a 10.000 m3 mensuales según PROGEA (2013),
empresa que hace la recolección y disposición final.
En esta investigación se estudiaron las características físicas y el comportamiento
mecánico de un RCD proveniente de la ciudad de Cali. Verificando su uso potencial en
la construcción de pavimentos como capa de base cuando se modifica con el uso de
cemento tipo Portland. Las propiedades del agregado reciclado son comparadas con los
estándares del Instituto Nacional de Vías (INVIAS), este material RCD contiene diversos
materiales, como lo son: morteros, ladrillos, plásticos, madera, concreto reforzado,
materiales cerámicos, material asfáltico, entre otros.
1.1 MOTIVACIÓN
La inadecuada disposición de residuos de construcción y demolición, tiene como
consecuencia una contaminación ambiental a gran escala en la ciudad, sin embargo en
investigaciones anteriores se puede ver que estos residuos poseen características físicas
y mecánicas que le permiten ser utilizados como material granular en la base del
pavimento. La tendencia de estos residuos es a crecer puesto que el material se produce
en gran volumen, sin ninguna posibilidad de reutilización.
Teniendo en cuenta la disposición final, el objeto de esta investigación es evaluar la
posibilidad de emplear el RCD como parte de la estructura del pavimento, deduciendo
1
con esto los impactos sobre el medio ambiente que generan la explotación de agregados
naturales y la disposición de los residuos de construcción y demolición.
Objetivo general
Estudiar el uso de residuos de construcción y demolición ligados con cemento en la
estructura del pavimento.
1.2 OBJETIVOS
A continuación se presentan los objetivos desarrollados durante esta investigación.
Objetivos específicos
Caracterizar un residuo de construcción y demolición proveniente de la ciudad de Cali,
con propósitos de ingeniería para su uso en pavimentos;
Estudiar el comportamiento mecánico de los residuos de construcción y demolición a
partir de la resistencia y deformabilidad cuando se adicionan materiales cementantes;
Verificar el potencial de uso del material en la base o sub-base de la estructura del
pavimento según las especificaciones del Instituto Nacional de Vías.
1.3 ORGANIZACIÓN DEL DOCUMENTO
A continuación se describe la organización del documento escrito. En el Capítulo 1, está
contenida la introducción al problema incluyendo la motivación y los objetivos que se
pretendieron resolver con el presente trabajo.
El Capítulo 2 incluye la revisión bibliográfica, ilustrando algunos elementos que soportan
la propuesta de trabajo. El capítulo fue dividido en dos partes, la primera hace referencia
a definiciones que serán útiles, mientras que la segunda, ilustra algunos trabajos
efectuados por otros investigadores con relación al uso de RCD como material para la
construcción de pavimentos.
En el capítulo 3 se expone la metodología que guía la investigación, procedimientos y
argumentos utilizados para el logro de los objetivos, además de materiales utilizados en
la misma.
En el capítulo 4 se presentan los resultados obtenidos con respecto a cada ensayo de
laboratorio realizado, de igual manera los procesos de cada uno y las respectivas
conclusiones y bibliografía.
2
Finalmente, en el capítulo 5 se presentan las conclusiones y recomendaciones para
futuros trabajos.
2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
En este Capítulo se ilustran algunos elementos que soportan la propuesta de trabajo. Por
facilidad el contenido fue dividido en dos partes, la primera hace referencia a definiciones
que serán útiles, mientras que la segunda, ilustra algunos trabajos efectuados por otros
investigadores con relación al uso de RCD como material para la construcción de
pavimentos.
2.1
DEFINICIONES
Un pavimento es la capa o conjunto de capas comprendidas entre la subrasante y la
superficie de rodamiento de una obra vial, y cuya finalidad es proporcionar una superficie
de rodamiento uniforme, resistente al tráfico, al intemperismo producido por los agentes
naturales, el pavimento tiene que transmitir de manera adecuada los esfuerzos a la
subrasante sin deformarla peligrosamente (Higuera, 2012).
Los pavimentos pueden ser clasificados en pavimentos flexibles, rígidos y articulados. Se
denominan pavimentos flexibles todos aquellos que están formados por una capa
bituminosa apoyada sobre una o varias capas (base y subbase), que trasmiten los
esfuerzos al terreno de soporte o fundación mediante un mecanismo de disipación de
tensiones, las cuales van disminuyendo con la profundidad. Los pavimentos rígidos son
aquellos que están constituidos por una losa de concreto hidráulico de gran rigidez. El
pavimento articulado formado por elementos prefabricados, como bloques y adoquines
(Higuera, 2012).
Las propiedades mecánicas más relevantes de los geomateriales y concretos que
constituyen los pavimentos, son entonces, su resistencia y deformabilidad. Estas pueden
ser evaluadas para cargas estáticas y monotónicas con el ensayo de compresión
inconfinada, y el índice de soporte de California, y para cargas cíclicas con el triaxial
dinámico.
De acuerdo con Garnica et al.(2002), eI diseño y evaluación de pavimentos con
propósitos de construcción y rehabilitación requiere de una cuidadosa determinación de
factores tales como: propiedades de los materiales, tipo de tránsito y volumen,
condiciones ambientales, etc. Sin duda, las propiedades de los materiales constituyen
uno de los factores más importantes en el diseño estructural del pavimento, así como en
el comportamiento que presente durante su vida útil. En el pasado, el diseño de
pavimentos flexibles ha involucrado correlaciones empíricas, las cuales fueron obtenidas
con base en el comportamiento observado de los materiales en campo. De hecho, el
estudio del problema de fatiga de los materiales utilizados en la construcción de la
infraestructura carretera ha sido prácticamente marginado, lo que ha dado como
resultado que el fundamento de las metodologías de análisis y diseño actuales para
3
pavimentos sea de carácter totalmente empírico. Efectivamente, bajo un gran número de
aplicaciones de carga, los materiales tienden a fracturarse o bien a acumular
deformación, dependiendo de su rigidez inicial, lo que causa algunos de los deterioros
más significativos en la superficie de rodamiento de los pavimentos. Por otro lado, las
extrapolaciones de los métodos empíricos a condiciones más allá de las cuales fueron
desarrolladas, conduce a resultados inciertos. Otro punto importante es que las
condiciones de tránsito cambian rápidamente, la tendencia es hacia vehículos más
pesados, altos volúmenes de tránsito y nuevos tipos de configuraciones. Las tendencias
anteriores conducirán al reemplazo de métodos de diseño empíricos por métodos de
diseño basados en aproximaciones mecanicistas. EI uso continuo de métodos empíricos
requerirá investigaciones estadísticas costosas a medida que aparezcan nuevas
configuraciones en los vehículos y nuevos desarrollos en los materiales (Garnica et al.,
2002).
Rengifo & Chavez (2015), estudiaron la influencia de la composición en el
comportamiento mecánico de un residuo de construcción y demolición (RCD)
provenientes de la ciudad de Cali Colombia, para ser utilizado en la base o subbase del
pavimento. Obteniendo que las características físicas del RCD no estudiado no cumple
con las especificaciones de INVIAS, sin embargo comparando con los resultados de otros
autores el material presenta un comportamiento mecánico adecuado para ser utilizado
en base y subbase del pavimento.
Embus & Quintero (2015), estudiaron las características físicas y mecánicas del RCD
provenientes de la ciudad de Cali Colombia, obteniendo que el RCD no clasifica para ser
utilizado en las capas de base y subbase para pavimentos en Colombia ya que no
cumplen con todos los requerimientos técnicos que se encuentran en el manual de
INVIAS, sin embargo estudiaron el comportamiento mecánico del mismo material
haciendo una variación en el contenido de humedad de compactación obteniendo como
resultados que el RCD puede ser utilizado en bases y subbases del para niveles de
transito bajo y medio.
A continuación se ilustra en la Figura 1 el ingreso vs egreso de residuos de construcción
y demolición en un botadero de escombros ubicado en la carrera 50 con autopista, se
analiza que la acumulación de escombros siempre está por encima de la evacuación de
escombros, generando un gran impacto ambiental.
4
Figura 1 La imagen muestra el ingreso vs el egreso de RCD en la escombrera de la carrera 50
con autopista del año 2014. Diariamente Ingresan en promedio 230 carretillas con un arrojo diario
de
171m3,
las
cuales
realizan
entre
dos
y
tres
viajes
diarios.
Foto: Reporte DAGMA 2014
Resistencia a la compresión inconfinada (UCS).
Según González de Vallejo et al. (2002), este ensayo consiste en colocar una probeta
cilíndrica o prismática en una prensa ordinaria y romperla a compresión, sin ningún
confinamiento lateral, es decir con 3=0. Sólo puede llevarse a cabo sobre materiales
predominante cohesivos, dado que de otro modo, en ausencia de confinamiento lateral
la probeta podría desmoronarse sola. En el ensayo se mide el incremento de tensión total
vertical, o principal mayor,  y la deformación axial y, siendo habitual representar la
curva esfuerzo-deformación correspondiente.
En la Figura 2 se muestra el círculo de Mohr en tensiones totales que se obtiene en un
ensayo de este tipo. La tensión total menor 3 es nula, y la resistencia a la compresión
simple (denominada habitualmente qu), es el desviador de tensiones (1 - 3 = 1 = qu).
5
Figura 2. Círculo de Mohr en tensiones totales de un ensayo de resistencia a la compresión
simple (modificado de González de Vallejo, 2002).
A partir de la curva esfuerzo-deformación del ensayo de compresión inconfinada es
posible definir el módulo de elasticidad, con las alternativas mostradas en la Figura 3. En
mecánica de suelos se pueden definir diferentes tipos de módulos: un módulo tangente
inicial E0 y secante al 50% del máximo esfuerzo axial E50, usualmente se recomienda
trabajar con E50.
Figura 3. Definición del módulo tangente E0 y secante E50 (modificado de Plaxis Inc., 2005).
6
Índice de soporte de california (CBR)
Es una medida indirecta de la resistencia al esfuerzo cortante de un material bajo
condiciones de humedad y densidad controladas, que tiene su aplicación principalmente
en el diseño de pavimentos flexibles. El CBR se define como la relación entre el esfuerzo
requerido para introducir un pistón normalizado de 19,35 cm2 (3 in2) dentro de una probeta
de suelo de 15.24 cm (6 in) de diámetro y 12,7 cm (5 in) de altura, con una velocidad de
0,05 in/min y el esfuerzo requerido para introducir el mismo pistón hasta la misma
profundidad en una muestra patrón de piedra triturada (Higuera, 2012).
El CBR de una muestra se determina generalmente para penetraciones del pistón dentro
de este a 0.254 y 0.508 cm (0,1 y 0,2 in), eligiéndose el mayor de los dos valores
representativos de la muestra, finalmente se calcula con la siguiente relación:
𝐶𝐵𝑅0,1−0,2 =
𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑎𝑑𝑜
× 100%
𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑝𝑎𝑡𝑟ó𝑛
(1)
Módulo de resilencia
Las deformaciones resilientes o elásticas son de recuperación instantánea y suelen
denominarse plásticas a aquellas que permanecen en el pavimento después de cesar la
causa deformadora. Bajo carga móvil y repetida, la deformación plástica tiende a hacerse
acumulativa y puede llegar a alcanzar valores inadmisibles. Paradójicamente, este
proceso suele ir acompañado de una “densificación” de los materiales, de manera que el
pavimento fallado puede ser más resistente que el original Garnica et al. (2001).
El módulo de resiliencia se define como la magnitud del esfuerzo desviador repetido en
compresión triaxial dividido entre la deformación axial recuperable, y se representa como
sigue:
𝑀𝑟 =
1 −  3
𝜀𝑟
=
𝑑
𝜀𝑟
(2)
donde, 1 = esfuerzo principal mayor;  3 = esfuerzo principal menor;  𝑑 = esfuerzo
desviador; y 𝜀𝑟 = deformación axial recuperable, a continuación se muestra en la Figura
4 un ejemplo de una respuesta esfuerzo-deformación bajo cargas repetidas.
7
Figura 4. Respuesta esfuerzo-deformación bajo cargas repetidas (modificado de Huang, 2003).
Comportamiento de los materiales granulares bajo carga repetida
Según Garnica et al. (2002), uno de los factores más importantes en la caracterización
de los materiales de pavimentación es la deformación permanente que experimentan por
defecto de la repetición de cargas, este factor es quizá el más importante a considerar, si
se toma en cuenta que, en la mayoría de los casos, los pavimentos llegan a la falla debido
al grado de deformación que han sufrido, disminuyendo su calidad de servicio a niveles
de rechazo. Por lo anterior, en los estudios de materiales para pavimentación debe
ponerse especial énfasis en la determinación de las características de deformación
permanente. Una de las formas de deterioro más fuertemente asociadas a los
mecanismos de falla de los pavimentos flexibles es el ahuellamiento, generado por la
acumulación de deformación permanente alrededor de las trayectorias seguidas por
vehículos pesados.
Factores que afectan el modulo en suelos granulares
De acuerdo con Garnica et al. (2002), son varios son los factores que afectan el módulo
de resiliencia de un material granular, los cuales pueden clasificarse en dos grupos: en
uno se pueden considerar los factores inherentes al tipo de material y sus características
y, en el otro, el nivel de esfuerzos aplicado, duración del pulso de carga y el procedimiento
de prueba general.
Modelo para estimar el módulo de resiliencia
De acuerdo con Garnica et al. (2002), una forma simple de estimar el módulo de
resiliencia es mediante el siguiente modelo:
8
𝑀𝑟 = 𝐾1 𝜃 𝐾2
(3)
donde, k1 y k2 = son obtenidas experimentalmente; θ = es el esfuerzo volumétrico,
obtenido como la suma de los esfuerzos principales, el cual puede ser la suma de los tres
esfuerzos normales 𝜎𝑋 ,𝜎𝑌 y 𝜎𝑍 , o la suma de los tres esfuerzos principales 𝜎1 , 𝜎2 , y 𝜎3 .
Cuando se trata de ensayos de compresión triaxial en el laboratorio este esfuerzo puede
ser expresado como:
𝜽 = 𝝈𝟏 + 𝟐𝝈𝑪
(4)
donde, c = esfuerzo o presión de confinamiento durante la prueba de compresión triaxial
cíclica.
El modelo Universal determinado por Uzan (1999), es el método que se utiliza en esta
investigación para determinar el 𝑀𝑟 el cual está dado por la siguiente expresión:
𝑀𝑟 = 𝑘1 𝑃𝑎 (
𝑘3
𝜃 𝑘2
𝜏𝑜𝑐𝑡
) +(
+ 1)
𝑃𝑎
𝑃𝑎
(5)
donde, k1 = parámetro de ajuste que representa la rigidez; k2 = parámetro de ajuste que
mide la influencia del esfuerzo esférico; k3 = parámetro de ajuste que mide la influencia
del esfuerzo octaédrico; y Pa = presión atmosférica (101,3 kPa); 𝒐𝒄𝒕 = esfuerzo cortante
octaédrico definido por la siguiente ecuación:
𝟏
𝟑
𝒐𝒄𝒕 = √(𝝈𝟏 − 𝝈𝟐 )𝟐 + (𝝈𝟐 − 𝝈𝟑 )𝟐 + (𝝈𝟑 − 𝝈𝟏 )𝟐
(6)
Requisitos de calidad
Como ha sido mencionado, el material que conforma las capas del pavimento tiene que
resistir sin generar grandes deformaciones. Según INVIAS (2005), los requisitos de
calidad que deben cumplir los diferentes materiales a emplear en la construcción de
capas granulares se resumen en la Especificación de Construcción INV E300. En la Tabla
1 se presentan los requisitos de los agregados para el nivel de tránsito intermedio NT2.
9
Tabla 1. Requisitos de los agregados para afirmados, sub-bases granulares y bases granulares
para NT2.
ENSAYO
Composición
Granulometría
Dureza
Desgaste en la máquina de los ángeles
(Gradación A)
 En seco, 500 revoluciones (%)
Durabilidad
Pérdidas en el ensayo de solidez en sulfatos
 Sulfato de magnesio (%)
Limpieza
Límite líquido (%)
Índice de plasticidad (%)
Equivalente de arena (%)
Resistencia del material
CBR (%) Nota: Porcentaje asociado al valor
mínimo de la densidad seca, medido en una
muestra sometida a cuatro días de inmersión.
Método D.
2.2.
NORMA
DE
ENSAYO
INV
AFIRMADO
SUBBASE
BASE
GRANULAR GRANULAR
E-213
Tabla 311.1
Tabla 320.1
Tabla 330.1
≤50
≤50
≤40
E-220
≤18
≤18
≤18
E-125
E-126
E-133
≤40
4.9
-
≤40
≤6
≥25
0
≥30
E-148
≥15
≥30
≥80
E-218
USO DE RCD EN CONSTRUCCIÓN DE VÍAS
El uso del RCD en pavimentos ha sido objeto de estudio por diversos autores, estudiando
el comportamiento ligado con cemento y no ligados. Entre los estudios de los materiales
se destacan:
Park (2003), encontró que la estabilidad y resistencia al esfuerzo cortante de los
agregados de concretos reciclado, en condiciones secas son más altos que la grava, e
igual o mejor que los de los agregados triturados de piedra caliza utilizados en bases y
sub-bases. A través de ensayos de compactación y el índice de forma de las partículas,
identificó que el contenido de humedad y peso unitario del RCD varia en el rango de 9 a
12% y 17,6 a 21,7 kN/m3 mientras que el agregado natural presentó una humedad de
11,2% y 19,3 kN/m3. A partir de su trabajo experimental concluyó que en algunos casos
se comporta mejor el RCD que el agregado natural empleado para bases y subbases.
Cho & Yeo (2004), mostraron que los agregados áridos residuales de construcción
pueden ser utilizados para la elaboración de bases en concreto (hormigón de limpieza)
para la construcción de pavimentos. Mediante pruebas fundamentales de fuerzas a
tracción, compresión y flexión, se compararon los resultados obtenidos con los exigidos
reglamentariamente por la agencia de transporte de California, la cual sugiere que el
hormigón de limpieza debe exceder los 4,2 MPa y los resultados obtenidos en los
ensayos mostraron una resistencia a la compresión de 4,9 MPa comprobando que puede
10
ser una alternativa de construcción más económica y a la vez destacan su papel
contributivo con la reducción de la contaminación ambiental.
Motta (2005), analiza los aspectos físicos y el comportamiento mecánico de un RDC de
la ciudad de São Paulo de Brasil, para emplearlo en capas de base y subbase granular
en vías de bajo volumen de tráfico. Analizó el RCD en su condición natural y adicionado
con 4% de cal y 4% de cemento Portland, con el objeto de incrementar la resistencia del
material. Concluye que el RCD estudiado tiene un alto potencial para ser empleado en
pavimentos, debido a sus propiedades físicas y mecánicas. En la Figura 5Figura 5 se
ilustra el efecto del tiempo de curado en el índice de soporte de California.
Figura 5. Incremento del CBR con el tiempo de curado para un RCD adicionado con 4% de
cemento Portland (modificado de Motta 2005).
Motta (2005), analiza el efecto de las dos adiciones (4% de cal y 4% de cemento
Portland), en la respuesta mecánica del RCD. En la Figura 6 se ilustra el efecto sobre la
resistencia a la compresión inconfinada. Un comportamiento similar observó en el Módulo
de Resiliencia.
11
Figura 6. Efecto del tiempo de curado y de las adiciones en la resistencia a la compresión
inconfinada en un RCD (modificado de Motta 2005).
Jiménez et al. (2010), encontraron que los áridos reciclados de hormigón cumplen con
todas las especificaciones técnicas generales para la construcción de carreteras en
España (PG-3) para su uso en capas estructurales (sub-base) de las categorías de tráfico
T3 y T4 para alto flujo de vehículos pesados. Recolectaron tres tipos de agregados,
agregados de hormigón reciclado, agregados reciclados mixtos y agregados áridos
naturales, los ensayos realizados siguieron las recomendaciones del artículo 510 del
Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras de España (PG3), que establece los requisitos de los materiales no ligados para su uso en capas
estructurales (sub-bases). Comparando los tres tipos de agregados obtuvieron que los
que presentaban mejores características para la construcción de sub-bases eran los
agregados áridos naturales, sin embargo los agregados de hormigón cumplían con las
exigencias de las normas para dicha construcción mientras que los agregados reciclados
mixtos no cumplieron con las exigencias mínimas de las normas ya mencionadas debido
a su alto contenido de azufre.
Gómez & Farias (2012), concluyeron que los residuos de construcción y demolición
pueden ser un material de buena calidad para la realización de bases granulares en
estructuras de pavimentos, estudiando el comportamiento físico-mecánico realizando los
ensayos convencionales para la estructura del pavimento como son; características de
compactación para evaluar el efecto de compactación en el agregado reciclado se
utilizaron tres energías Proctor que fueron, energía normal (600 KN-m/m3), intermedia
(1263 KN-m/m3) y modificada (2700 KN-m/m3). Se adoptó un valor de humedad óptimo
del 13% debido a que los valores por debajo del 9% no permitían la compacidad del
12
material y por encima de 16% llegaba a su punto de saturación, siguiendo los
procedimientos de la norma ASTM – D698/07 y D1557/07.
En el trabajo de Gómez y Farias (2012), el índice de soporte de California (CBR), se
realizó siguiendo los procedimientos de la norma ASTM – D1883/07 se tomaron 18
muestras compactadas 6 para cada energía Proctor utilizando la humedad optima ya
definida, se ensayaron 9 muestras sin inmersión en agua y las 9 restantes inmersas
durante 96 horas, los valores de CBR obtenidos después del proceso e inmersión fueron
superiores a los obtenidos sin dicho proceso. Según la FHWA que es un organismo que
proporciona administración sobre la construcción, mantenimiento y conservación de
carreteras, puentes y túneles de la Nación de EEUU, los valores típicos de CBR en
agregados reciclados están entre 94% y 148% comparándolos con los resultados
obtenidos en los ensayos que fueron sin inmersión entre 94% y 97% incrementándose
en un 20% en inmersión el CBR analizado en el estudio cumple con las normas
características, las normas brasileñas NBR 15115/04 y 15116/04 son las que rigen en el
lugar de estudio (Brasil) recomiendan un CBR de 60% para agregados reciclados que
pretenden ser usados en estructuras de pavimentos con bajo a medio volumen de tráfico
se llega a la conclusión de que los residuos de construcción y demolición analizados
pueden ser utilizados para estructuras de pavimentos con alto volumen de tráfico.
Para Gómez & Farías (2012), el módulo de resiliencia o el Mr del RCD analizado, se
obtuvo por medio de ensayos triaxiales cíclicos, según el procedimiento de la norma
AASHTO T307/99. Se tomaron 21 muestras previamente compactadas con el 13% de
humedad determinado anteriormente, siendo la energía Proctor intermedia la utilizada en
Brasil para emplearlos RCD en la construcción de carreteras. Los ensayos se hicieron en
diferentes periodos de cura 1, 7, 15, 30, 60 y 90 días, los resultados de Mr promedios en
condición intermedia fueron de 172 MPa, comparándolos con los Mr encontrados en
agregados regulares los cuales varían entre 160 y 550 MPa se demuestra la viabilidad
del uso del RCD en la construcción de bases granulares para pavimentos.
Chavez (2012), demostró que los agregados residuales pueden ser utilizados para la
elaboración de sub-bases. Triturando el material y haciendo la clasificación de las
partículas con un análisis granulométrico de las mismas se comparó con lo exigido por la
norma PETG-DNV que son normas que rigen los parámetros constructivos en Argentina
evidencio que cumplía con los parámetros establecidos sin embargo cabe resaltar que al
realizar las pruebas Proctor modificado el CBR fue de 47% por consiguiente el material
analizado no se puede utilizar en base puesto que el porcentaje exigido por la norma es
de >80% pero el material si puede ser utilizado en subbase debido a que la exigencia del
CBR mínimo es de 40%.
El-Maaty (2013), demostró que al aumentar el contenido de cemento al material reciclado
de asfalto tiene un mejor comportamiento de resistencia a la compresión inconfinada en
comparación con el contenido de cemento mezclado con el agregado derivado de roca
caliza utilizado comúnmente en Egipto para la elaboración de bases y sub-bases (ver
Figura 7).
13
Figura 7. Influencia del contenido de cemento en la resistencia a la compresión inconfinada
para agregados reciclados (El-Maaty, 2013).
Potencial uso del material RCD, ventajas y desventajas
El agregado o material RCD proveniente de escombreras tiene diversas ventajas y usos,
como también posee sus desventajas. Este material es útil, en cuestiones económicas
puede reducir costos en cuanto a su producción y utilización en obras civiles, el
aprovechamiento de este material beneficiaría al medio ambiente ya que no se
almacenará en grandes cantidades, causando daños al medio ambiente y afectando a la
ciudadanía, de igual manera reduciría el consumo de tiempo y energía en transporte y
producción de materiales, por otro lado haciendo el buen uso de este material se puede
aprovechar en gran variedad de proyectos, como ladrillos, como agregados para base o
sub base, entre otros, y aplicando conocimientos e implementando aditivos o materiales
ligantes a este agregado, se puede tener una mayor resistencia. El uso de este material
causaría menos impacto ambiental, porque se evitaría usar el agregado natural que es
una fuente agotable y al momento de estudiar el material o procesarlo el agregado RCD
tendría una manipulación más limpia que el agregado natural.
Lastimosamente el RCD posee unas características de absorción de agua altas, el
desgaste de este material también es alto si se utiliza como agregado solamente, ya que
sus partículas después de la demolición pierden resistencia, debido a que recibieron
impactos fuertes.
Según la Guía Española de Áridos Reciclados Procedentes de Residuos de Construcción
y Demolición (La GEAR), los productos prefabricados de hormigón están adquiriendo
cada vez mayor importancia dentro del sector de la construcción. Actualmente, la
estructura de algunos tipos de viviendas unifamiliares e incluso edificios se está
construyendo íntegramente con estos elementos. Las razones principales de su uso hay
14
que buscarlas en la sencillez y en la fiabilidad de la fabricación, con controles establecidos
sobre las materias primas, proceso y producto final. Además, la moldeabilidad y los
exhaustivos controles propios de un proceso industrial dan lugar a la obtención de un
producto homogéneo y de calidad contrastada. Por otra parte, el empleo de áridos,
obtenidos mediante trituración de residuos de construcción, en la fabricación de estos
productos, contribuye de manera notable a la mejora de nuestro entorno ambiental. Todo
ello ha llevado a que algunas empresas y universidades se hayan planteado ir un paso
más allá y hayan hecho una apuesta decidida por el empleo de los áridos reciclados
procedentes de residuos de construcción y demoliciones como sustituto del árido natural
en la fabricación del hormigón utilizado en piezas y elementos prefabricados.
Empresas y universidades de España y Europa llevan impulsando desde los últimos años
investigaciones enfocadas al uso de áridos reciclados, procedentes de residuos de
construcción y demoliciones, en el ámbito de los prefabricados de hormigón.
En dichos proyectos se pretende fomentar el uso de este tipo de áridos, y así ayudar
notablemente a reducir la sobreexplotación de los recursos naturales, evitar el
crecimiento incontrolado de los vertederos y, en definitiva, minimizar la contaminación
medioambiental. En la actualidad los proyectos llevados a cabo dentro del ámbito de los
prefabricados, utilizando áridos reciclados, se han desarrollado en empresas y
universidades de Cataluña y de Asturias. En Europa también se han desarrollado
diversas investigaciones dentro del mismo campo. A continuación se reseñan los trabajos
más relevantes llevados a cabo en prefabricados de hormigón, utilizando áridos
reciclados, tanto en España como en Europa.
La empresa Áridos Pérez, ubicada en Caldes de Montbui, Barcelona, ha desarrollado
bloques. Dichos bloques son piezas de hormigón prefabricadas con áridos reciclados que
conforman una amplia gama de productos, rocallas, piedras artificiales, escolleras, pies
para vallas y fuentes públicas, fruto de la necesidad de encontrar nuevos usos a unos
productos obtenidos mediante el reciclaje de residuos de construcción y demoliciones. A
través de sus investigaciones se han desarrollado procesos innovadores hasta conseguir
el diseño de elementos de hormigón prefabricados y con el 100% de áridos reciclados.











Las principales ventajas esgrimidas por la empresa son las siguientes:
Ahorro de costos de transferencia a vertedero.
Árido exento de agentes contaminantes, sulfatos ni materia orgánica.
Hormigón reciclado de buena consistencia.
Bajo consumo de cemento.
Óptima resistencia a compresión y buen comportamiento a la retracción.
Rapidez de montaje (hasta 5 veces menos que un muro convencional).
Instalación limpia.
Sin preparativos previos alrededor de la obra.
Sin necesidad de grandes infraestructuras se construyen muros de gran solidez.
Son piezas recicladas y 100% reciclables.
15

Posibilidades infinitas de productos.
La Figura 8Figura 9 y Figura 9 son fichas técnicas de obras realizadas con áridos
reciclados procedentes de materiales inorgánicos previamente utilizados en construcción
más específicamente en sub bases y bases, en las que se ha recopilado información
analítica y experimental por el equipo investigador.
Base para Pavimento
* Realizar ensayos previos ala ejecuciòn que permitan un ajuste de la dosificaciòn,
según la calidad del àrido reciclado.
* Tantear el contenido de cemento, que estarà entre el 12% y el 17% del total en peso
de los materiales secos.
* Ajustar la humedad para obtener la desidad màxima (Pròctor).
* Ajustar el contenido en cemento para alcanzar la resistencia requerida.
* La resistencia media a Compresion a 28 dias, según la NLT-305 serà mayor que 20
Mpa y la resistencia minima a tracciòn indirecta a 28 dias, según UNE 833046 serà
mayor que 3,3 Mpa.
* Las probetas se compactaran según la NLT-310,mediante el uso del martillo Kangoo.
Capa de Rodadura
* Realizar ensayos previos ala ejecuciòn que permitan un ajuste de la
dosificaciòn,segùn la calidad del àrido reciclado.
* Tantear el contenido de cemento,que estarà entre el 12% y el 17% del
total en peso de los materiales secos.
* Ajustar la humedad para obtener la densidad maxima (Pròctor)
* Ajustar el contenido en cemento para alcanzar la resistencia requerida.
* Las probetas se compactaran segùn la NLT-310, mediante el uso del
martillo Kangoo.
* La resistencia minima a tracciòn indirecta a 28 dias,según UNE 833046
serà mayor que 4 MPa.
* Ejecuciòn de un tramo de prueba y supervisar al aspecto.
* La superficie de la capa terminada debera presentar una textura uniforme, exenta
* La superficie de la capa terminada deberà presentar una textura
de segregaciones y onduolaciones,cumpliendo lo establecido en la tabla.IRI.(según la
uniforme,exenta de segregaciones y ondulaciones,cumpliendo lo
NLT 330)
establecido en la tabla IRI.(según la NLT 330)
Porcentaje de Hectòmetros
50
80
100
Como base para pavimento
T00 a T2
< 2,5
< 3,0
< 3,5
Porcentaje de Hectòmetros
50
80
100
Como base para pavimento
T3 a T4
< 3,0
< 3,5
< 4,0
Figura 8. Recomendación según aplicaciones (GEAR)
16
Còdigo de la Obra
Suministrador de AR
Promotor
Ubicaciòn (provincia)
Descripcion de obra
Uso especifico del àrido
reciclado
Tipo de àrido
Cantidad utilizada (t)
Procedimientos realizados
OBP17.1
Germans Cañet Xirgu, S.L
Ayuntamiento de Caldes de Malavella
Caldes de Malavella
Pavimentacion de 252 m del camino de enlace del
cemento con la urbanizaciòn Aig
Subbase
Àrido reciclado mixto 0/32 mm
250 m3
El material se ha aplicado segùn las especificaciones
tecnicas solicitadas por la direccion de obra.
Se han realizado ensayos de caracterizaciòn del material
segùn protocolo de control del Proyecto GEAR. Se han
realizado ensayos de densidad-humedad in situ,proctor
Modificado (UNE 103501)e ìndice CBR (UNE 103502).
Por lo general, el àrido reciclado estuvo conforme alas
caracerìsticas indicadas por el PG3. Los resultados de
Conformidad del producto
compactaciòn y CBR fueron considerados
fabricado
satisfactorios,teniendo en cuenta el uso destinado al
tramo.
La conformidad del producto utilizado y fabricado fue
Conclusiones y observaciones considerada satisfactoria, teniendo en cuenta el uso
destinado al tramo.
Conformidad del producto
utilizado
Figura 9. Áridos reciclados como material granular en firmes (GEAR)
17
3. MATERIALES Y METODOS
En este capítulo se expone la metodología que guía la investigación, procedimientos y
argumentos utilizados como herramientas de investigación, además de materiales
utilizados en la misma.
3.1. SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ESCOMBROS EN CALI
Hoy en día no existe en la ciudad un sitio de deposición final de los escombros. Adicional
a esto muchos carretilleros y empresas llevan los desechos de una forma ilegal a sitios
no autorizados, como parques y zonas verdes. Lo cual genera una ruta de miles de
metros cúbicos de escombros que se generan a diario.
De acuerdo con El País (2013), y las fuentes que consultó el periódico para la recolección
de los datos que fueron el DAGMA, la personería municipal de Cali, EMSIRVAC, Ciudad
Limpia, PROGEA y el asesor para el medio ambiente de la gobernación del Valle, Alberto
Ramos. A diario se producen más de 2.480 m3 de escombros en la ciudad de Cali. Las
constructoras y obras públicas son las encargadas de producir el 76,6%, las
remodelaciones ejecutadas por particulares en las viviendas generan el 23,4%. Esta gran
cantidad de escombros generados a diario es una clara problemática en la que se ve
afectada toda la ciudad tanto en la degradación del medio ambiente y las consecuencias
que trae a la salud de los ciudadanos estar expuestas a esta contaminación.
Para dimensionar y tener una idea de la cantidad de escombros que se está generando
a diario (2.480 m3) se llenaría una piscina olímpica como la del escenario Hernando
Botero O’byrne, se cubriría con una capa de 33 cm toda la cancha del estadio Pascual
Guerrero, se llenarían 140 volquetas doble troque con capacidad de carga de 17 m3 y se
llenarían 28 viviendas de interés social como las que el Gobierno está regalando (El País,
2013).
En Cali existe una situación crónica con 8 botaderos de escombros los cuales son: Alto
Aguacatal ubicado en el sector de La Playita, Terrón Colorado en la Avenida 6 Oeste con
Calle 17 junto a la cancha de la Institución Educativa Mutis, la vía férrea o calle 26
presenta varios puntos críticos de lo cual se calcula que existen aproximadamente
cincuenta mil metros cúbicos de desechos de construcción, la calle 72-O con carrera 27C es un sitio de alto impacto para la comunidad por las aproximadamente setenta mil
familias que viven alrededor de esta zona, la zona de brisas de comunero localizada
detrás de la ciudadela Educativa Isaías Duarte Cancino en el barrio Mojica es
actualmente la escombrera más grande de la ciudad con por lo menos dos millones de
metros cúbicos de escombros, La calle 1 Oeste en el sector de Siloé sobre la carrera 42A y en la carrera 56, la calle 112 con carrera 28-C en el barrio Pizamos III para ser más
exactos el sector de Patio Taller y por último el Jarillón del rio Cauca en zonas como las
desembocaduras del rio Cali y del canal CVC sur, así como el sector de Las Vegas (El
País, 2013).
18
Existen algunas propuestas en la ciudad sobre el proceso adecuado que debería
implementarse para el tratamiento, re-uso y disposición final de estos residuos tanto para
grandes, medianas y pequeñas empresas de construcción.
Para las empresas grandes se recomienda una separación de escombros (concreto,
yeso, cerámica y ladrillo) de los otros materiales (madera, metal), después se debe
contratar una empresa privada; transportadora de escombros para el caso del Valle del
Cauca es PROGEA guardando los escombros en cajas y llevarlos hasta el sitio de
disposición final.
3.2. AGREGADOS RECICLADOS DERIVADOS DE RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN
Y DEMOLICIÓN
El material reciclado derivado de residuos de construcción y demolición utilizado en este
proyecto fue suministrado por la empresa EMSIRVAC S.A.S, empresa ubicada cerca al
zona de Cabasa, más exactamente en el corregimiento El Carmelo perteneciente al
municipio de Candelaria, el Ingeniero a cargo de la empresa ha aprovechado al máximo
todo tipo de residuos recolectándolos a diario y utilizando de sus equipos y su personal
para hacer un uso adecuado de ellos, en el momento son productores de ladrillo, ellos
realizan una previa selección separando los materiales por tamaños y tipos, es decir,
ladrillos, mortero, plásticos, vidrios, entre otros. El material suministrado por EMSIRVAC
pasó por un proceso previo de selección donde se retiraron residuos de madera,
plásticos, tuberías de PVC, acero y otros antes de triturarlo. En la Figura 10Figura 10 se
observa el material seleccionado y triturado proveniente de dicha fuente, en la Figura 11
se ilustra la máquina para triturar el agregado en la Empresa ENSIRVAC.
Figura 10. Recolección del material RCD EMSIRVAC.
19
Figura 11. Máquina para triturar el material (ENSIRVAC)
3.3 COMPOSICIÓN DEL RCD
La composición del material se realizó siguiendo los parámetros de la Norma Europea
EN 933-11 del 2009. El RCD recolectado para la investigación tiene está compuesto por
partículas de tamaño ≤ 32 mm por ende el tamaño máximo nominal es (1 ½”), para este
tamaño máximo nominal se toma una muestra de 20 Kg, dicha muestra se seca a una
temperatura de 40 ± 5 °C por 48 horas (M0). Se pasa el material seco por los tamices 64
mm (2 ½”), 4.76 mm (No.4) y fondo, las masa que queda retenida en cada tamiz se
denomina como M63, M1 y M4 respectivamente. Para separar la arena y arcilla se usa el
material que pasa por el tamiz 2 ½” y queda retenido en No.4 (M1), se sumerge el material
y se recogen las partículas que flotan se mide su volumen (𝑚3 ) denominándose 𝑉𝐹𝐿 . Por
último el material que no floto se seca acto seguido se separan los materiales
constituyentes con las denominaciones siguientes:
Rc:
Concreto, productos de concreto, morteros y bloques de concreto
Ru: Agregados no ligados, piedras naturales y agregados con algún contenido de
cemento
Rb:
Cerámicos, ladrillo de arcilla y tejas, bloques cerámicos blancos (Azulejos)
Ra:
Materiales bituminosos (Asfaltos)
20
Rg:
Vidrios
X:
Otros (Arcillas, limos, Hierro, Plásticos y maderas no flotantes, cauchos, yeso y
estuco
3.4 CARACTERIZACION FISICA
El estudio para caracterizar el RCD se compone de la determinación de la composición
y los análisis sobre el conjunto de partículas especificados por INVIAS, a continuación se
presentan los procesos que se efectuaron para caracterizar el material RCD. En la Figura
12Figura 12 se ilustra el espacio de almacenamiento del material con el cual se trabajó.
Figura 12. Espacio de almacenamiento del material PUJ
3.4.1 Granulometría
El Análisis Granulométrico de agregados finos y gruesos fue realizado en referencia a la
norma INVE -213-07 base, sub base, se utilizó una masa inicial de 5 kg
aproximadamente, para nivel de transito medio, con las designaciones de los tamices de
3”,1 ½ “, 3/4”, 3/8”, No.4, No.10, No.40, No.200. Para ello se hizo selección del material
con el que se trabajó, previamente se mezcló el material y se realizó un cuarteo manual,
el material debe tener la suficiente humedad para evitar la segregación y perdida de finos.
Una vez listo el material se procede a tamizar manualmente, rotando los las articulas en
los tamices durante un periodo de tiempo entre 10 y 15 minutos. Obtenida la cantidad del
material retenida por tamiz, se determina la masa de cada uno, así analizamos la
diferencia entre masa inicial y masa final, permitiendo encontrar el porcentaje de material
21
perdido, teniendo en cuenta que al momento de hacer este cálculo, debemos considerar
que pueden presentarse pérdidas por errores humanos, es decir en el momento de
tamizar o mover el material, se pueden producir pérdidas, ya sea por un mal manejo de
estas, si se tamiza en un espacio abierto el viento puede remover las partículas más finas.
En la Figura 13Figura 13 (a) se muestran los tamices con los cuales se realizó la
granulometría, en 13 (b) el material sometido a inmersión y en 13 (c) peso de muestra.
a)
b)
c)
Figura 13. Preparación de análisis granulométrico
3.4.2 Desgaste
El ensayo de desgaste se realizó en la máquina de los Ángeles (ver Figura 14)
(gradación A), con 12 esferas, y una masa total de 5000±25 siguiendo la norma INV E218 con la siguiente condición:

En seco, 500 revoluciones (%).
22
Figura 14. Máquina de los Ángeles
El porcentaje (%) de desgaste fue calculado mediante la siguiente expresión:
% 𝑫𝒆𝒔𝒈𝒂𝒔𝒕𝒆 =
𝑷𝟏 − 𝑷𝟐
𝒙 𝟏𝟎𝟎
𝑷𝟏
(6)
donde, P1 = masa inicial antes de ingresar a la máquina de los Ángeles; y P2 = masa
final resultante retirada después del ensayo en la máquina de los ángeles
3.4.3 Durabilidad
En la durabilidad se midieron las pérdidas de masa en el ensayo de solidez de sulfatos,
como lo es: sulfato de magnesio (%). El ensayo para determinar la durabilidad del material
se realizó siguiendo la norma INV E-220.
3.4.4 Limpieza
Para determinar la limpieza del material se llevaron a cabo una serie de ensayos como:
Limite líquido (%), siguiendo las indicaciones de la norma INVE-125 –07; el Índice de
plasticidad (%), en referencia a la norma INVE-126-07 y Equivalente de arena (%), con
la norma INVE-133-07. Donde determinamos la proporción relativa del contenido de polvo
fino nocivo, o material arcilloso, en los suelos o agregados finos. Se trabajó con 3
muestras a las cuales se les realizo una lectura de arena, de arcilla, con ello se determinó
el porcentaje de equivalente de arena. Se utilizó solución cloruro de cálcio.El equivalente
de arena es la relación entre la altura de la arena y la altura de arcilla, expresada en
porcentaje, se calcula mediante las siguientes expresiones:
23
𝒍𝒆𝒄𝒕𝒖𝒓𝒂 𝒅𝒆 𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂 = 𝒍𝒆𝒄𝒕𝒖𝒓𝒂 𝒅𝒆 𝒇𝒓𝒐𝒏𝒕𝒆𝒓𝒂 − 𝒂𝒍𝒕𝒖𝒓𝒂 𝒅𝒆 𝒑𝒊𝒔𝒕𝒐𝒏 (𝟐𝟐𝟒)
𝑬𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂 (%) =
𝒍𝒆𝒄𝒕𝒖𝒓𝒂 𝒅𝒆 𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂
𝒙 𝟏𝟎𝟎
𝒍𝒆𝒄𝒕𝒖𝒓𝒂 𝒅𝒆 𝒂𝒓𝒄𝒊𝒍𝒍𝒂
(7)
(8)
3.4.5 Gravedad específica e índice de absorción
Este ensayo fue necesario para determinar las relaciones masa-volumen de las muestras
compactadas, y permitió identificar el contenido de agua mínimo que fue usado en la
compactación. Teniendo claro el concepto de que la absorción es la masa del agua que
llena los poros permeables de las partículas del agregado y la relación entre la masa,
peso en el aire de un volumen de sólidos y la masa de un volumen igual a una temperatura
establecida. Se emplearon las siguientes normas:
Gravedad específica y absorción de agregados finos INVE 222-07
Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para la determinación de
gravedades específicas y la absorción de agregados finos. Primeramente se tomó
aproximadamente 1kg de muestra de agregado fino, aplicando los criterios de la norma.
Gravedad específica y absorción de agregados gruesos INVE 223-07
Esta norma describe paso a paso el procedimiento que se debe seguir para la
determinación de gravedades específicas y la absorción. La muestra se debe preparar o
tomar de acuerdo a la norma INVE -201.En la Figura 15 se ilustra el material en inmersión.
24
Figura 15. Material inmerso para gravedad especifica de gruesos
3.4.6 Sanidad
Como guía de laboratorio se utilizó la norma INVE 220-07 Sanidad de los agregados
frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio, se pudo determinar
la resistencia a la desintegración de los agregados, por la acción de las solucione
saturadas de sulfato de sodio, día a día se realizó un secado al horno para deshidratar
parcial o completamente la sal precipitada en los poros permeables, este procedimiento
se hizo diariamente, se sumergió el material en la solución entre 16 horas y 18 horas, se
procedió al secado al horno y nuevamente al finalizar se agregaba la solución y al
siguiente día se repetía el ensayo durante una semana. Se utilizaron tamaños con mayor
o igual a un 5% de material retenido, los tamaños utilizados fueron 1 ½”- 1”, 1” - 3/4”,3/4”1/2”,1/2”,3/8”, y 3/8” - No.4, este método es de gran utilidad para determinar la calidad
del material. En la Figura 16 se ilustra el secado en estufa del material utilizado en el
proceso del ensayo de sanidad.
25
Figura 16. Secado de material para ensayo de sanidad3.4.7 Índice de quiebra Para el cálculo del índice
de quiebra se sigue la metodología descrita en la Norma Brasileña DNER-ME 398/99, se halla con la
siguiente expresión:
𝑰𝑫𝒑 = ∑ 𝑫/𝟔
(9)
El índice de quiebras 𝐼𝐷𝑝 corresponde a la suma de las diferencias de los materiales que
pasan por cada tamiz dividido por el número 6 que corresponde al número de tamices
utilizados durante la selección (Gómez, 2011).
Para la investigación en curso se adapta la serie de tamices: 19.0 mm (3/4”), 9.51 mm
(3/8”), 4.76 mm (N°4), 2.0 mm (N°10), 420 µ m (N°40), 74 µ m (N°200). Determinada por
invías para bases y sub-bases del pavimento.
3.5 ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO MECÁNICO
El estudio del comportamiento mecánico se realizó con los ensayos de resistencia a la
compresión inconfinada, índice de soporte de California y módulo de resiliencia.
3.5.1 Índice de soporte de California (CBR): Se efectuaron en cilindros compactados
con características similares al ensayo de USC, la diferencia era la cantidad de material,
debido a que el molde para CBR es de mayor área, se trabajó con 3moldes por porcentaje
de cemento y en cada uno de ellos se compactó el agregado en 5 capas de, 10, 25 y 56
golpes, conservo las mismas condiciones de la USC los porcentajes del cemento, el
tiempo de curado fue de 7 días para todas las muestras, siguiendo la Norma INVE 14807. En la Figura 17Figura 17 (a) se observa el material antes de ser compactado y en 17
26
(b) se muestra en el cuarto húmedo el molde con el material compactado y en la Figura
18 se ilustra la maquina Universal para pruebas de CBR.
(a)
(b)
Figura 17. Material antes y después de compactado
Figura 18. Maquina universal para pruebas de CBR
27
Se hace la el ensayo de CBR variando el contenido de cemento, para analizar el efecto
en el comportamiento mecánico del material compactado después de curado (ver Tabla
2).
Tabla 2. Cuerpos de prueba para ensayo CBR.
% CEMENTO
0
1
2
5
# GOLPES
MUESTRAS
10
25
56
10
25
56
10
25
56
10
25
56
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3.5.2 Resistencia a la compresión simple (UCS): Se efectuó en probetas de 100 mm
de diámetro y 200 mm de altura. Se utilizó una mezcla de material de 3,5kg, con un
contenido granulométrico de 3/4”,3/8”, No.4, No.10, No.40, No.200 y pasa.
Respectivamente se realizaron 4 probetas por cada porcentaje de cemento utilizado, es
decir para el 0%,1%,2%,5% de cemento se hicieron 2 probetas a 7 días de curado y las
otras 2 probetas a 28 días de curado, adicional a esto se manejó un porcentaje de
humedad del 16% por cada probeta, este porcentaje de humedad fue obtenido de la curva
de compactación ver Figura 21. Se compacto con 42 golpes por capa y cada probeta
constaba de 5 capas para obtener una energía similar a la del proctor modificado. Pasado
el tiempo de curado se procedió a fallar aplicando una carga axial y a medida que la
muestra se deforma crecientemente, se obtuvieron cargas correspondientes. Permitiendo
así registrar los datos de carga vs deformación. En la Figura 19(a) se ilustra la muestra
antes de aplicar las cargas, en 19 (b) Cuerpo de prueba dentro del molde y en 19 (c) se
muestra el material antes de ser compactado.
28
(a)
(b)
(c)
Figura 19. Proceso de compactación y fallado
3.5.3 Módulo de resiliencia (Mr): Para realizar este ensayo fue determinante seguir las
condiciones de la UCS, ya que conservaban las mismas propiedades de compactación,
se utilizó la misma cantidad de material, 3,5kg por probeta, por porcentaje de cemento
se trabajaron 2 probetas, es decir 8 en total, con tiempo de curado de 7 y 28 días. Para
determinar el Mr se siguió el procedimiento de AASHTO T307 de 1999. En la Figura 20
(a) se muestra un cuerpo de prueba siendo forrado con papel celofán con el objetivo de
que no pierda humedad, y en la Figura 20(b) Se ilustran diversas muestras es un espacio
adecuado para que no pierdan humedad.
a)
b)
Figura 20 Cuerpos de prueba para MR
29
En la Tabla 3 se resumen los ensayos mecánicos, sus repeticiones y las condiciones de
ejecución.
Tabla 3. Relación de ensayos mecánicos.
Ensayo
Tiempo de
curado
Dosificaciones (adición cementante en
peso)
Repeticiones
UCS
7 y 28 días
0%
1%
2%
5%
4
CBR*
7 días
0%
1%
2%
5%
3
MR
7 y 28 días
0%
1%
2%
5%
2
El CBR se efectúa sin inmersión, con el objeto de tener una medida en condiciones
similares a los demás ensayos
4. RESULTADOS Y ANALISIS
En este capítulo se presentan los resultados obtenidos en el trabajo experimental,
seguido de un análisis de los mismos comparándolos con los requisitos de especificación
que deben cumplir los agregados para afirmados en bases y subbases granulares según
ARTÍCULO 300 – 07 del Instituto Nacional de Vías en Colombia. Se realiza una
comparación con algunos resultados obtenidos de (Embus & Quintero (2015) y (Chávez
& Rengifo (20015).
Las repeticiones servirán para evaluar mediante el análisis de varianza si los cambios por
la adición de cementante son significativos, o no.
4.1 Composición del RCDEn la
30
Tabla 4 se muestran los resultados obtenidos durante el ensayo de clasificación del
material, en donde se puede evidenciar que la mayor cantidad del material paso por el
tamiz (2 ½) y quedo retenido en el (No.4)
31
Tabla 4. Determinación de las diferentes masas para la clasificación del material EN 933-11
Denominación
Descripción
Cantidad material
MΦ
Muestra inicial
20 (kg)
M0
Muestra seca
18,8 (kg)
M63
Muestra retenida en el tamiz (2 1/2")
0 (kg)
M1
Muestra retenida en el tamiz (No. 4)
17,3 (kg)
M4
Muestra que pasa por el tamiz (No.4)
1,5 (kg)
VFL
Muestra de material que floto
20 (cm3)
M2
Muestra de material que no floto
17,31 (kg)
En la Tabla 5 se puede ver de que está constituido el material (RCD), como se puede notar
el mayor constituyente que presenta la muestra es el denominado Rc los cuales son
concretos, morteros y bloques de concreto, la muestra inicial fue de 20 kg posteriormente
fue sometida a un proceso de limpieza, la cual redujo la muestra inicial a 17,3 kg (ver
32
Tabla 4).
De los resultados obtenidos en el ensayo de composición se puede concluir que el trabajo
previo de limpieza es efectivo. Debido a la baja cantidad de materiales bituminosos, vidrio,
elementos flotantes y otros.
Tabla 5: Clasificación del material RCD
Constituyente
Sigla
Peso (kg)
Concretos, productos de concretos,
morteros y bloques de concretos
Rc
8.39
Agregados no ligados
Ru
4.48
Cerámicos
Rb
4.07
Materiales bituminosos
Ra
0
Vidrio
Rg
0.3
Otros
X
0.7
En la Figura 21 se pueden ver reflejados los porcentajes de los constituyentes que tiene
la muestra analizada, teniendo como resultado que predomina el Rc en la muestra con
un 49 %.
33
Ra
0%
Ru
26%
Rb
24%
X
1%
Rc
49%
Figura 21. Composición del RCD
Comparando los resultados obtenidos en esta investigación con resultados de autores
que han trabajado con el mismo tipo de material RCD proveniente de la ciudad de Cali
Valle del Cauca Colombia, se evidencia una composición similar en los 3 casos. En la
Figura 22 predomina Rc con un 52% y en la Figura 23 Rc con 45%.
34
Ra
0%
Rb
23%
Ru
25%
X
0%
Rc
52%
Figura 22 Resultados de Composición de Embus & Quintero (2015)
Ra
0%
Rb
25%
Ru
29%
X
1%
Rc
45%
Figura 23 Resultados de Composición de Rengifo & Chávez
35
4.2 Caracterización RCD
El material fue caracterizado para ser utilizado en cada ensayo de laboratorio, unos
ensayos requerían únicamente del uso del agregado RCD y otros ensayos en compañía
de cemento ARGOS, que fue el ligante del material RCD, todo esto con el objetivo de
verificar si este agregado puede ser utilizado como parte de la estructura del pavimento,
ya sea como base o sub base.
4.2.1 Granulometría
El análisis granulométrico se llevó a cabo siguiendo la norma INV E-213 para nivel de
tránsito medio. Inicialmente fueron tomadas dos muestras de aproximadamente 5kg cada
una se emplearon tamices normalizados, con la finalidad de obtener la distribución por
tamaño de las partículas presentes en el agregado RCD. Este ensayo es de gran
importancia ya que influye en gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser
utilizados en bases o sub bases en la estructura del pavimento, los resultados son
mostrados en la Tabla 6.
Tabla 6. Distribución granulométrica del RCD
Designación
Abertura mm
Muestra 1
% Pasa
Muestra 2
% Pasa
75
100
100
37,5
100
100
3/4"
19
84,8
83,7
3/8"
9,5
19,5
42,8
No. 4
4,75
11,1
7,6
No.10
2
6,7
5,9
No. 40
0,425
6,0
2,9
No. 200
0,075
4,6
1,5
3"
1 1/2"
Retenido
De la Tabla 6 se aprecia que las granulometrías de las dos muestras presentan gran
similitud en la mayoría de las designaciones, menos en la designación de 3/8” esto fue
producto de que en la muestra 1 se retuvo 3265g y en la muestra 2 2055g. En la Figura
24 Figura 24se compara la granulometría de lo que se considera como “Material de base”
en Emsirvac con las granulometrías de subbase del INVIAS, se observa que ambas
muestras en general son más gruesas que la norma de referencia INV-E-300.
36
Como primera aproximación fue necesario ajustar la granulometría a la franja definida
por la INV-E-300. En la Figura 24 se muestran los resultados del ajuste, el cual consiste
en combinar los agregados disponibles en cualquier proporción dentro de un mismo
rango, tomando como criterio el punto medio. Esta misma condición es presentada con
relación a las franjas de Base granular de la INV-E-300, y en la Figura 25 se muestra una
Comparación granulometrías RCD con INVIAS para base granular.
100
90
80
% que pasa
70
SBG-1 (Tabla 320.1)
60
SBG-1 (Tabla 320.1)
50
SBG-2 (Tabla 320.1)
40
SBG-2 (Tabla 320.1)
Muesta 1
30
Muestra 2
20
RCD ajustado
10
0
0.01
0.1
1
10
100
Diámetro de la partícula (mm)
Figura 24. Comparación granulometrías RCD con INVIAS para subbase granular
37
100
90
% que pasa
80
70
BG-1 (Tabla 330.1)
60
BG-1 (Tabla 330.1)
50
BG-2 (Tabla 330.1)
40
BG-2 (Tabla 330.1)
30
Muestra 1
20
Muestra 2
10
RCD ajustada
0
0.01
0.1
1
10
100
Diámetro de la partícula (mm)
Figura 25 Comparación granulometrías RCD con INVIAS para base granular
4.2.2 Desgaste en la máquina de los Ángeles
El desgaste es realizado en la máquina de los Ángeles, siguiendo los parámetros de la
norma INV E-218-07. Teniendo en cuenta la carga abrasiva, se trabajó con la
granulometría de ensayo A, con 12 esferas y con una masa total de 5000 g +-25, No. de
revoluciones 500, la granulometría de la muestra de agregado RCD para el ensayo fue
la muestra A, siguiendo estas pautas para obtener el % de desgaste se emplea la
siguiente expresión:
% 𝑫𝒆𝒔𝒈𝒂𝒔𝒕𝒆 = (
𝑷𝟏 − 𝑷𝟐
𝟓𝟎𝟎𝟎 − 𝟐𝟎𝟔𝟎
) 𝑿𝟏𝟎𝟎 = (
) 𝑿𝟏𝟎𝟎 = 𝟓𝟗 %
𝑷𝟏
𝟓𝟎𝟎𝟎
(10)
El porcentaje de desgaste obtenido después del ensayo en la máquina de los Ángeles es
alto, esto puede ser ocasionado por que es un material que ha recibido un gran impacto
de deterioro al estar a la intemperie o en el momento de haber sido demolido, así como
una presencia importante de cerámicos (23%). El objetivo de este ensayo es emplearlo
para determinar la resistencia al desgaste de agregados, como resultado se obtiene un
desgaste del 59%, superando el máximo desgaste permitido por la INV 300-1 el cual debe
ser ≤ 50 para subbase granular ≤ 40 para base granular para un nivel de transito medio
NT2, por lo tanto no cumple con el requisito exigido por la norma.
38
4.2.3 Sanidad
A continuación se muestra los datos y el resultado del ensayo de laboratorio: En primer
lugar se verificó para qué material se realizaba el ensayo de sanidad, cumpliendo para el
agregado grueso y no para el agregado fino porque tiene un porcentaje retenido menor a
5, únicamente se trabajó con el agregado que fue igual o mayor al 5% de retenido, en
este caso materiales gruesos:
En la Tabla 7 se muestran los datos que se tomaron para realizar el ensayo, 3 muestras
de diferentes tamaños y diferentes cantidades:
Tabla 7. Cantidad de material para sanidad
Cantidad de material
(tres muestras)
%
1 1/2"
1"
5
1000 g +/- 50
1"
3/4"
12
500 g +/- 30
3/4"
1/2"
26
330 g +/- 5
1/2"
3/8"
19
670 g +/- 10
3/8"
No.4
38
300 g +/- 5
Cantidad total
1500 g +/- 50
1000 g +/- 10
300 g +/- 5
El resultado obtenido para el ensayo de sanidad con las muestras de agregado grueso
elegidas y cantidades se presenta en la Tabla 8:
39
Tabla 8. Resultados de sanidad
Cantidad
Utilizada
(g)
Cantidad
resultante
(g)
RESULTADOS
gradación
original
referida al #4
% perdida % perdida
por sanidad corregida
1539
1393,7
17
9
2
1000,3
898,1
45
10
5
300,3
247,8
38
17
7
Perdida por sanidad
total para fracción
gruesa
13
Con este ensayo se pudo analizar el comportamiento de los agregados expuestos a
soluciones saturadas de sulfato de magnesio. En ensayo fue realizado durante una
semana en 5 ciclos de inmersión, en el cual el agregado permanecía en contacto
(inmerso) en la sustancia, esto permite saber la resistencia a la desintegración de los
agregados, el resultado obtenido fue el 13% de pérdida corregida, resultado aceptado ya
que está dentro de los parámetros de aceptación según la norma, donde hace referencia
en la precisión que os índices de precisión utilizando sulfato de magnesio están entre el
9 y 20%.
40
4.2.4 Gravedad específica y absorción en agregados gruesos y finos.Los resultados
obtenidos se presentan en la Tabla 9, tomando 3 muestras de agregado las cuales fueron
sometidas al ensayo de laboratorio:
Tabla 9. Gravedad especifica en agregados gruesos
Gsb (Gravedad Gsbsss (Gravedad
especifica
especifica Bulk
Muestras
Bulk)
sss)
Gsa (Gravedad
especifica aparente)
% Absorción
1
2,1
2,1
2,2
1,8
2
2,1
2,2
2,2
2,0
3
2,1
2,2
2,27
2,0
Promedio
2,0
A continuación se muestran los datos en la Tabla 10 con los que se trabajó en laboratorio,
para ello inicialmente se tomaron dos muestras, el % de absorción fue calculado, tomando
la masa de la muestra saturada y superficialmente seca restando la masa al aire de la
muestra de seca al horno, dividido por esa misma masa al aire de la muestra de seca al
horno y multiplicando ese resultado por 100:
Tabla 10. Resultados gravedad específica y absorción en agregados finos.
Muestra 1
Muestra 2
Matraz 4
Matraz 11
Gbs = Gravedad especifica Bulk
2,0
2,0
2,0
Gsa = Gravedad especifica aparente
2,6
2,6
2,6
% Absorción
23,3
23,3
23,3
Resultados
PROM
41
4.2.5 Limpieza del material
Para determinar la limpieza del material se van a llevan a cabo una serie de ensayos, los
cuales arrojaron los resultados que se presentan a seguir, teniendo en cuenta que al
agregado RCD al cual se le realizó los ensayos solo fue posible determinar el límite
líquido, debido a que este agregado era un material no plástico, por tal motivo no se
determinó el índice de plasticidad ni el límite plástico:
Limite líquido (%) norma INVE – 125: Este ensayo se realizó a partir de 3 muestras ,
las cuales arrojaron los siguientes resultados :para la muestra 1 el limite liquido es de
38,57, para la muestra 2 el limite liquido es de 32,06 y para la muestra 3 un límite liquido
de 36,38 %, el promedio de limite liquido de entre estas 3 muestras es de 35,67%,
resultado admitido comparándola con la tabla de la norma de INVIAS(ver tabla1), ya que
es menor que el 40%, considerando así este resultado apto para ser utilizada en la
estructura del pavimento, en afirmado o sub base. El límite plástico no fue calculado por
que el material no tenía minerales de arcilla en su descomposición.
Equivalente de arena (%) INVE- 133: A continuación se presentan los resultados
obtenidos del ensayo de laboratorio, el cual arrojó un equivalente de arena de 65%, para
este ensayo se tomaron tres muestras con el objetivo de determinar la proporción relativa
del contenido de polvo fino nocivo o material arcilloso, en suelos o agregados finos, este
material es aceptado ya que en el artículo 300 – 07 de INVIAS, en la tabla 300.1 el valor
de referencia es ≥ 25. (Ver Tabla 11)
Tabla 11. Resultado equivalente de arena
lectura de Arena (mm)
Muestra
Lectura
(mm)
de
arcilla
%equivalente de arena
M1
91
145
62,8 %
M2
87
139
62,6 %
M3
92
133
69,2 %
promedio
65 %
4.2.6 Quiebra de partículas
El índice de quiebra se calculó comparando la granulometría antes y después del ensayo
de compactación, la granulometría después de la compactación nos da una visión de
cómo es el comportamiento del RCD, pues con la quiebra de las partículas se puede
analizar qué tan resistente es en comparación con otros materiales utilizados en la
construcción del pavimento.
42
En la Tabla 12 están los resultados de los índices de quiebras IDp para las diferentes
humedades utilizadas en el ensayo de compactación
Tabla 12. Índice de quiebra para diferentes humedades de compactación
Contenido de humedad (%)
Índice de quiebra, IDp (%)
8
26
12
26
16
22
20
21
A continuación se presenta la Figura 26 donde muestra una comparación de resultados
con otros grupos que han trabajado con el mismo material RCD, claramente se analiza
que el índice de quiebra disminuye cuando la humedad de compactación es mayor.
35
30
IDp (%)
25
20
Esta investigación
Embus & Quintero (2015)
15
Rengifo & Chavez (2015)
10
5
0
0
5
10
15
20
25
30
Contenido de humedad (%)
Figura 26 Resultados de la Composición del RCD.
43
A continuación se presenta la Figura 27 donde muestra la distribución granulométrica
después de la compactación.
100
90
80
% que pasa
70
BG-1 (Tabla 330.1)
BG-1 (Tabla 330.1)
60
BG-2 (Tabla 330.1)
50
BG-2 (Tabla 330.1)
M 8%
40
M 12%
M 16%
30
M 20%
20
RCD
10
0
0.01
0.1
1
10
Diámetro de la partícula (mm)
100
Figura 27. Distribución granulometrías después de compactación
Gómez (2011), analizó el índice de quiebra del RCD proveniente de la demolición del
estadio Mane Garrincha ubicado en Brasilia capital federal de Brasil, para diferentes
humedades siendo el mayor porcentaje de IDp 13.5% a una humedad del 7% y el menor
de 6,1% a una humedad del 25%. Comparando los resultados con esta investigación se
puede evidenciar que el RCD proveniente de la ciudad de Cali tiende a presentar más
quiebra. Por ello vale la pena considerar y tener en cuenta que los materiales RCD
tomados de algún país y comparándolos con los de otro país o lugar, no poseen las
mismas características.
44
En la Tabla 13 se muestra una comparación de los resultados obtenidos de los ensayos
de laboratorio en cuanto a su caracterización física y para el comportamiento mecánico
únicamente CBR de las tesis de Embus&Quintero (2015) y Rengifo&Chavez (2015), se
analiza que cumple con la mayoría de los requisitos, excepto para el desgaste.
Tabla 13 Tabla de INVIAS (Resultados de ensayos realizados): Requisitos de los agregados para
afirmados, subbases y bases granulares. Tabla 300.1. (Artículo 300, 2007)
Resultados ChávezRengifo(2015)
ENSAYO
NORMA DE ENSAYO INV AFIRMADO
SUBBASE
BASE
Resultado
GRANULAR GRANULAR Obtenido
Cumple/
Cumple/
Resultado
No
No
Obtenido
Cumple
Cumple
Resultados EmbusQuintero(2015)
Resultado
Obtenido
Cumple/
No
Cumple
Dureza
Desgaste
en
la
máquina de los ángeles
(Gradación A)
≤50
≤50
≤40
Sulfato de sodio (%)
≤12
≤12
≤12
Sulfato de magnesio
(%)
≤18
≤18
≤18
13
En
seco,
revoluciones (%)
E-218
59
NC
58
NC
51
NC
0.2-7.9
C
1.54-5.25
C
500
Durabilidad
C
Limpieza
Límite líquido (%)
E-125
≤40
≤40
-
36
Equivalente de arena
(%)
E-133
-
≥25
≥30
65
C
72
C
76
C
E-148
≥15
≥30
≥80
99
C
107
C
106
C
Resistencia
material
C
30
C
C
35
del
CBR
(%)
Nota:
Porcentaje asociado al
valor mínimo de la
densidad seca, medido
en
una
muestra
sometida a cuatro días
de inmersión. Método
D.
45
4.3 Estudio del comportamiento mecánico del RCD
A continuación se muestra una serie de ensayos que simulan el comportamiento
mecánico del material RCD ligado con cemento.
4.3.1 Compactación
Para encontrar la humedad óptima del material se compactaron 4 muestras, cada una
con una humedad diferente (8, 12, 16, 20%) como se muestra en la Figura 28Figura 28.
Después de compactados los cuatro cuerpos de prueba se puede evidenciar que la
humedad a la cual se obtiene el mayor peso unitario es a 16%.
Peso unitario seco (kN/m3)
20.0
19.0
18.0
Curva de
compactación
17.0
Sr=100%
16.0
15.0
0
4
8
12 16 20 24
Humedad de compactacion (%)
28
Figura 28. Curva de compactación del RCD
La humedad óptima es a 16% puesto que es a la cual se alcanza un peso unitario seco
mayor (ver Figura 28). Con dicha humedad se realizan los ensayos que determinan el
comportamiento mecánico del RCD.
4.3.2 Ensayo CBR
Se efectuó el ensayo de CBR siguiendo la norma INVIAS INV E-148-07 con el material
RCD variando el porcentaje de cemento, las pruebas fueron realizadas en la máquina
46
universal de ensayos. Las muestras compactadas se saturaron en el cuarto húmedo. La
humedad de este lugar fue de más o menos 60%. En la Tabla 14 se muestran los
resultados del ensayo CBR, las cuales tuvieron 7 días de curado antes de ser falladas.
Tabla 14. Influencia del contenido de cemento en el resultado del CBR
% CEMENTO
0
1
2
5
No. GOLPES
MUESTRAS
ω(%)
PESO
UNITARIO
SECO
(kN/m3)
10
1
15,6
14,8
33
25
2
16,0
16,1
79
56
3
15,2
16,4
99
10
4
15,9
15,6
62
25
5
15,0
16,8
101
56
6
15,0
17,9
114
10
7
14,5
15,7
108
25
8
14,4
17,7
145
56
9
14,9
18,2
203
10
10
15,0
16,7
230
25
11
14,7
20,8
403
56
12
15,0
22,0
452
CBR
47
En la Figura 29¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. se observa la gran
influencia que tiene la adición de cemento en el índice de soporte de california. A medida
que se le aumenta el contenido de cemento a cada una de las muestras, se presenta un
aumento notorio en el CBR, lo cual indica que el cemento mejora la resistencia del
material.
500
450
400
CBR (%)
350
300
250
10
200
25
150
56
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
Adición de cemento en peso (%)
Figura 29 Influencia del cemento sobre el CBR
Adicional mente los porcentajes de CBR obtenidos aumentando el contenido de cemento
están por encima de lo exigido por la norma INV 300.1, la cual para un nivel de transito
intermedio (NT2) exige que el porcentaje de CBR para base granular debe ser mayor o
igual a 80.
4.3.1 Resistencia a la Compresión inconfinada (UCS)
Para el ensayo de UCS se hizo una variación del porcentaje de cemento y tiempo de cura
(ver Tabla 3). La humedad a la que fueron compactados todos los cuerpos de pruebas
fue la óptima calculada en el ensayo de compresión (16%), el material se compacto con
el Proctor a 42 golpes, en 5 capas del agregado.
La Figura 30 muestra la influencia del cemento en la resistencia a la compresión, a mayor
porcentaje de cemento mayor resistencia a la compresión inconfinada. Comparando los
tiempos de cura de las muestras, se evidencia que a los 28 días es notablemente superior
que a los 7 días. A los 7 días la muestra del 5% se registró una resistencia máxima de
1940 kPa mientras que a los 28 días la mayor resistencia fue de 2606 kPa.
48
3000
UCS (kPa)
2500
2000
1500
28 DIAS
7 DIAS
1000
500
0
0
2
4
6
Adición cemento en peso (%)
Figura 30 Influencia del cemento sobre la compresión inconfinada
A partir de los ensayos de compresión inconfinada se calculó el módulo secante E50, el
cual crece con el contenido de cemento y el tiempo de curado (ver Figura 31).
600
500
E50 (MPa)
400
300
28 DIAS
7 DIAS
200
100
0
0
1
2
3
4
5
6
Adición cemento en peso (%)
Figura 31 Contenido de cemento vs modulo secante al 50%
Para hallar el E50 se dividió 50% del esfuerzo máximo sobre la deformación en dicho
esfuerzo.
49
4.3.3 Módulo de resiliencia (Mr)
Al igual que los anteriores ensayos de resistencia mecánica este se llevó a cabo utilizando
la humedad óptima de 16% y la misma granulometría utizada en compresión inconfinada,
se utilizaron 3.5 kg de agregado RCD. Se realizaron 8 cuerpos de prueba variando el
contenido de cemento, los tiempos de cura fueron a 7 y 28 días para las muestras.
La Figura 32 y Figura 33 representan las muestras con cura a 7 días. En ambas graficas
se evidencia una tendencia al aumento de módulo de resiliencia conforme aumentan las
tensiones, sin embargo en la Figura 32 se nota una dispersión en los resultados de la
tención desvío y se analiza la muestra con 2% de cemento que presenta un
comportamiento atípico con relación a las otras 3 muestras, teniendo unos valores de Mr
inferiores a los de la muestra al 1%., a diferencia de la Figura 33 que muestra una clara
tendencia de aumento del módulo con respecto a la tención octaédrica, dicha tendencia
poco dispersa se hace más notable al aumentar el contenido de cemento en las muestras.
Lo que nos indica que el RCD mezclado con cemento mejora su comportamiento a
esfuerzos octaédricos.
400
350
Mr (MPa)
300
250
RCD 0% 7d
200
RCD 1% 7d
150
RCD 2% 7d
100
RCD 5% 7d
50
0
0
200
400
600
800
q (kPa)
Figura 32 Esfuerzo volumétrico vs módulo de resiliencia a 7 días.
50
400
350
Mr (MPa)
300
250
RCD 0% 7d
200
RCD 1% 7d
150
RCD 2% 7d
100
RCD 5% 7d
50
0
0
50
100
150
oct (kPa)
Figura 33 Tensión octaédrica vs módulo de resiliencia a 7 días
Por otro lado Garnica et al. (2002), expone que la alta resistencia a la compresión
desarrollada en suelos de subrasantes y bases estabilizados con cemento generan altos
valores de rigideces o módulos de resiliencia en las capas resultantes del pavimento,
siendo el pavimento una estructura que está sometida a esfuerzos cíclicos constante
mente debe tener la capacidad de recuperar su estado ante la influencia de cualquier tipo
de esfuerzo, por esta razón no es conveniente excederse en el porcentaje de cemento
adicionado al material, un rango adecuado estaría entre el 2 y 4%.
Aunque todas las muestras fueron preparadas en las mismas condiciones (humedad,
temperatura, granulometría, etc.), se debe tener en cuenta que el RCD proviene de
diferentes tipos de construcciones de la ciudad de Cali y a los 7 días el cemento no
alcanza su punto máximo de resistencia, por ende el material no se comporta igual en
todos los casos.
Los resultados de las muestras con tiempos de cura a 28 días (ver Figura 34 y Figura
35), tienen un comportamiento similar a la de 7 días de curado, el Mr aumenta si las
tensiones aumentan. La muestra con 5% de cemento muestra un Mr mayor a las demás.
A los 28 días el Mr de las muestras es más o menos el doble en comparación con las
probetas a 7 días de curado, el Mr del RCD a 7 días con un 5% de cemento fue de 359
MPa y el Mr del RCD a 28 días con un 5% de cemento fue de 626 MPa.
51
700
600
Mr (MPa)
500
400
RCD 28 DIAS 0%
300
RCD 28 DIAS 1%
RCD 28 DIAS 2%
200
RCD 28 DIAS 5%
100
0
0
200
400
600
800
q (kPa)
Figura 34 Tensión volumétrica vs módulo de resiliencia a 28 días
700
600
Mr (MPa)
500
400
RCD 28 DIAS 0%
300
RCD 28 DIAS 1%
RCD 28 DIAS 2%
200
RCD 28 DIAS 5%
100
0
0
50
100
150
oct (kPa)
Figura 35 Tensión octaédrica vs módulo de resiliencia a 28 días
Final mente se calcula el Mr con el modelo universal. Con el modelo matemático descrito
en el Capítulo 2. El módulo resiliente teórico se calculó con la ayuda de la herramienta
solver del software Excel 2010©, los resultados se muestran en el Anexo 2.
52
En la Tabla 15 están los parámetros de regresión existentes entre el Mr experimental y
el teórico. Que el coeficiente de regresión sea cercano a 1 indica que los datos
experimentales puedan ser empleados para calibrar un modelo teórico y que en este caso
hay una buena correlación entre ambos resultados.
Tabla 15. Coeficiente de correlación y constantes de regresión de cuerpos de prueba
Contenido de
cemento (%)
Muestra
Tiempo de curado
(Días)
1
2
3
4
5
6
7
8
7
28
7
28
7
28
7
28
0
1
2
5
k1
614
1112
870
1075
718
1184
1492
2801
k2
0,403
0,300
0,390
0,334
0,300
0,300
0,300
0,300
k3
0,500
0,300
0,300
0,300
0,300
0,300
0,335
0,300
R2
0,75
0,95
0,97
0,95
0,96
0,91
0,90
0,97
Módulo Resiliente Modelo
Universal (MPa)
En la Figura 36 y Figura 37 se muestran los resultados de la relación entre el modelo
Universal y experimental con una adición de 5% de cemento a un tiempo de curado de 7
días y 28 días.
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0
100
200
300
400
500
Módulo Resiliente Experimental (MPa)
Figura 36 Relación entre el modelo Universal y teórico, 5% de cemento a 7 días
53
Módulo Resiliente Modelo Universal
(MPa)
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
200
400
600
800
Módulo Resiliente Experimental (MPa)
Figura 37 Relación entre el modelo Universal y experimental, 5% de cemento a 28 días.
54
5. CONCLUSIONES

El mayor constituyente que presenta la muestra es el denominado Rc los cuales
son concretos, morteros y bloques de concreto. De los resultados obtenidos en el
ensayo de composición se puede concluir que el trabajo previo de limpieza es
efectivo. Debido a la baja cantidad de materiales bituminosos, vidrio, elementos
flotantes y otros.

El RCD proveniente de la ciudad de Cali tiene unos índices de quiebra y desgaste
considerablemente altos, el causante de la baja resistencia del material puede ser
las malas construcciones de la ciudad o simplemente el contenido de impurezas
del mismo.

En los resultados, en las características físicas el RCD no cumplió con la totalidad
de requisitos que sugiere INVIAS para ser utilizado en base y subbase del
pavimento, específicamente el ensayo de desgaste en la máquina de los Ángeles,
pero esto no quiere decir que el material no se pueda utilizar en la estructura del
pavimento, el que no cumpliera pudo ser producto del alto contenido de material
cerámico o proveniente de una mala construcción, en este caso se haría una mejor
selección para que el agregado cumpla con este requisito y sea apto.

Para el análisis del comportamiento con el RCD ligado con cemento y no ligado
observa la gran influencia que tiene el cemento en el porcentaje de CBR. A medida
que se le aumenta el contenido de cemento a cada una de las muestras, se
presenta un aumento notorio en el CBR, lo cual indica que el cemento mejora la
resistencia a la penetración del material.

En el ensayo de UCS se observó que a mayor porcentaje de cemento mayor
resistencia a la compresión inconfinada. Comparando los tiempos de cura de las
muestras, se evidencia que a los 28 días es notablemente mayor que a los 7 días.
A los 7 días la muestra del 5% se registró una resistencia máxima de 1940 kPa
mientras que a los 28 días la mayor resistencia fue de 2606 kPa..

El estudio del MR mostró que al aumentar los esfuerzos el módulo de resiliencia
también aumenta, adicional a esto el contenido de cemento tiene mucha influencia
en el aumento del módulo de resiliencia.

El tiempo de cura es otro aspecto que cabe resaltar en el estudio de las cargas
cíclicas que soporta el material los datos obtenidos muestran que a los 28 días el
Mr de las muestras es más o menos el doble en comparación con las probetas a
7 días de curado, el Mr del RCD a 7 días con un 5% de cemento fue de 359 MPa
y el Mr del RCD a 28 días con un 5% de cemento fue de 626 MPa.. Aunque el
material no presente unas características físicas aptas para la estructura del
pavimento, el comportamiento mecánico del RCD nos muestra su potencial uso
55
en la base y subbase del pavimento. El cemento en porcentajes y condiciones
controladas mejora notablemente las características mecánicas del RCD.
56
5.1 SUGERENCIAS PARA TRABAJOS FUTUROS

Se recomienda trabajar trabajar con porcentajes entre 2 y 5% de cemento

Hacer un tramo experimental para comprobar el comportamiento del RCD ligado
con cemento en la realidad

Caracterizar otros cementantes alternativos y adicionarlos a este residuo;

Verificar el cambio en la humedad de compactación para un mismo contenido de
cemento de tal forma que se pueda reducir la quiebra.

Estudiar el comportamiento mecánico del RCD con porcentajes del 3 y 4% de
cemento.
Figura 38 Suelo-cemento mejorado con 3% de cemento LA GEAR, Valencia España
57
6. BIBLIOGRAFÍA
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,subbases granulares y bases granulares y estabilizadas. (2007). Colombia: Instituto
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I.N.V.E-222-07 (2007). Colombia: Instituto Nacional de Vias.
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mecanico de un residuo de construccion y demolicion (RCD) como elemento de la
estructura del pavimento.
Uzan, J. (1999). Granular material characterization for mechanistic pavement desing, 113
60
ANEXOS
En este capítulo se presentan gráficos y tablas como anexos que complementan la
información de la investigación.
ANEXO A. Graficas de esfuerzo axial vs deformación UCS
ANEXO B. Resultados de modulo resiliente modelo universal y experimenta
61
160
Esfuerzo axial (kPa)
140
120
100
80
MUESTRA 2
60
MUESTRA 1
40
20
0
0
0.02
0.04
Deformación (mm/mm)
0.06
ANEXO A 1. Esfuerzo vs deformación 0% de cemento a 7 días
100
90
Esfuerzo axial (kPa)
80
70
60
50
Muestra 1
40
muestra 2
30
20
10
0
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
Deformación (mm/mm)
ANEXO A 2. Esfuerzo vs deformación 0% de cemento a 28 días
62
350
250
200
MUESTRA 1
150
MUESTRA 2
100
50
0
0
0.01
0.02
0.03
0.04
Deformación (mm/mm)
ANEXO A 3. Esfuerzo vs deformación 1% de cemento a 7 días
400
350
300
Esfuerzo axial (kPa)
Esfuerzo axial (kPa)
300
250
200
MUESTRA 1
MUESTRA 2
150
100
50
0
0
0.02
0.04
0.06
Deformación (mm/mm)
ANEXO A 4. Esfuerzo vs deformación 1% de cemento a 28 días
63
1200
Esfuerzo axial (kPa)
1000
800
600
MUESTRA 1
400
MUESTRA 2
200
0
0
0.01
-200
0.02
0.03
0.04
Deformación (mm/mm)
ANEXO A 5. Esfuerzo vs deformación de 2% de cemento a 7 días
1000
Esfuerzo axial (kPa)
800
600
400
MUESTRA 1
MUESTRA 2
200
0
-0.02
0
-200
0.02
0.04
0.06
Deformación (mm/mm)
ANEXO A 6. Esfuerzo vs deformación 2% de cemento a 28 días
64
1400
1200
Esfuerzo axial (kPa)
1000
800
600
MUESTRA 1
400
200
0
-0.02
0
0.02
0.04
Deformación (mm/mm)
0.06
ANEXO A 7. Esfuerzo vs deformación 5% de cemento a 7 días
3000
Esfuerzo axial (kPa)
2500
2000
1500
MUESTRA 1
MUESTRA 2
1000
500
0
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
Deformación (mm/mm)
ANEXO A 8. Esfuerzo vs deformación 5% de cemento a 28 días
65
ANEXO B 1. Módulo de resiliencia experimental y modelo universal 0% cemento 7 días
Secuencia
MR (MPa)
Exp.
σ3 (kPa)
σd (kPa)
σ1 (kPa)
θ (kPa)
oct (kPa)
Mod. Universal MR
(MPa)
0
1
2
115.40
64.70
69.80
104.70
20.90
20.90
101.20
13.10
33.80
205.90
34.00
54.70
415.30
75.80
96.50
47.71
6.18
15.93
133.31
57.02
65.64
3
4
76.20
67.20
20.90
34.80
54.40
27.80
75.30
62.60
117.10
132.20
25.64
13.11
73.85
73.62
5
6
7
82.20
92.60
88.70
34.80
34.80
69.70
62.10
96.80
64.40
96.90
131.60
134.10
166.50
201.20
273.50
29.27
45.63
30.36
86.32
98.83
105.89
8
9
113.80
212.70
69.70
69.80
133.30
153.10
203.00
222.90
342.40
362.50
62.84
72.17
129.44
136.17
10
91.60
104.70
66.60
171.30
380.70
31.40
121.47
ANEXO B 2. Módulo de resilienca experimenta y modelo universal 0% cemento 28 dias
Secuencia
MR (MPa)
Exp.
σ3 (kPa)
σd (kPa)
σ1 (kPa)
θ (kPa)
oct (kPa)
Mod.
Universal MR
(MPa)
0
1
218.3
114.9
104.6
20.9
101.2
13
205.80
33.90
415.00
75.70
47.71
6.13
193.21
105.13
2
3
120.1
124.7
20.9
20.9
33.8
54.4
54.70
75.30
96.50
117.10
15.93
25.64
116.07
125.98
4
122.4
34.9
27.8
62.70
132.50
13.11
126.72
5
134.8
34.9
62.1
97.00
166.80
29.27
141.27
6
143.1
34.9
96.8
131.70
201.50
45.63
154.90
7
8
157.5
178.7
69.7
69.7
64.4
133.3
134.10
203.00
273.50
342.40
30.36
62.84
164.27
187.74
9
195.6
69.7
153.1
222.80
362.20
72.17
194.13
10
174.9
104.6
66.6
171.20
380.40
31.40
181.79
11
12
179.4
216.7
104.6
104.6
101.3
204.6
205.90
309.20
415.10
518.40
47.75
96.45
194.39
227.29
13
14
206.2
212
139.3
139.1
103.6
137.9
242.90
277.00
521.50
555.20
48.84
65.01
211.06
222.88
15
250.4
139.3
275.8
415.10
693.70
130.01
263.88
66
ANEXO B 3. Módulo de resilienca experimenta y modelo universal 1% cemento 7 días
Secuencia
MR (MPa)
Exp.
σ3 (kPa
σd (kPa)
σ1 (kPa)
θ (kPa)
oct (kPa)
Mod. Universal
MR (MPa)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
85.60
88.90
98.30
91.60
109.20
121.70
149.90
159.30
172.70
181.20
172.90
193.20
210.60
210.00
226.50
20.90
20.90
20.90
34.90
34.80
34.80
69.70
69.80
69.70
104.70
104.70
104.70
139.60
139.50
139.60
13.40
33.80
54.40
27.80
62.10
96.80
64.40
133.30
153.10
66.60
101.20
204.70
103.50
137.70
275.60
34.30
54.70
75.30
62.70
96.90
131.60
134.10
203.10
222.80
171.30
205.90
309.40
243.10
277.20
415.20
76.10
96.50
117.10
132.50
166.50
201.20
273.50
342.70
362.20
380.70
415.30
518.80
522.30
556.20
694.40
6.32
15.93
25.64
13.11
29.27
45.63
30.36
62.84
72.17
31.40
47.71
96.50
48.79
64.91
129.92
80.36
90.45
99.90
101.61
115.57
128.90
140.59
164.01
170.39
160.32
172.58
205.75
191.02
202.69
244.55
ANEXO B 4. Módulo de resiliencia experimental y modelo universal 1% cemento 28 días
Secuencia
MR (MPa)
Exp.
σ3 (kPa
σd (kPa)
σ1 (kPa)
θ (kPa)
oct (kPa)
Mod. Universal
MR (MPa)
0
235
104.6
101.3
205.90
415.10
47.75
195.80
1
109.3
20.9
13.1
34.00
75.80
6.18
100.67
2
112.5
20.9
33.8
54.70
96.50
15.93
111.99
3
119.9
20.9
54.4
75.30
117.10
25.64
122.34
4
120.7
34.8
27.8
62.60
132.20
13.11
123.48
5
131
34.8
62.1
96.90
166.50
29.27
138.75
6
141.4
34.8
96.8
131.60
201.20
45.63
153.12
7
168.3
69.7
64.4
134.10
273.50
30.36
164.14
8
180.7
69.7
133.3
203.00
342.40
62.84
189.01
9
192.8
69.7
153.1
222.80
362.20
72.17
195.81
10
189.6
104.6
66.6
171.20
380.40
31.40
183.66
11
188.8
104.6
100.8
205.40
414.60
47.52
196.73
12
219.6
104.6
204.2
308.80
518.00
96.26
231.75
13
227.3
139.5
103.8
243.30
522.30
48.93
215.44
14
230.3
139.4
138.3
277.70
556.50
65.20
228.00
15
259.1
139.4
275.9
415.30
694.10
130.06
271.65
67
ANEXO B 5. Módulo de resiliencia experimental y modelo universal 2% cemento 7días
Secuencia
MR (MPa)
Exp.
σ3 (kPa
σd (kPa)
σ1 (kPa)
θ (kPa)
oct (kPa)
Mod. Universal
MR (MPa)
0
141.40
104.70
101.50
206.20
415.60
47.85
124.87
1
63.90
20.90
13.50
34.40
76.20
6.36
68.08
2
71.20
20.90
33.80
54.70
96.50
15.93
74.96
3
77.10
20.90
54.40
75.30
117.10
25.64
81.36
4
70.40
34.80
27.80
62.60
132.20
13.11
81.79
5
83.50
34.80
62.10
96.90
166.50
29.27
91.19
6
95.00
34.80
96.80
131.60
201.20
45.63
100.00
7
98.70
69.70
64.40
134.10
273.50
30.36
106.10
8
116.80
69.80
133.30
203.10
342.70
62.84
121.29
9
136.00
69.70
153.10
222.80
362.20
72.17
125.38
10
106.00
104.70
66.60
171.30
380.70
31.40
117.44
11
105.60
104.70
101.30
206.00
415.40
47.75
125.57
12
142.30
104.70
204.90
309.60
519.00
96.59
146.88
13
113.90
139.60
103.40
243.00
522.20
48.74
136.35
14
120.20
139.60
137.90
277.50
556.70
65.01
144.06
15
120.20
139.60
275.80
415.40
694.60
130.01
170.49
ANEXO B 6. Módulo de resiliencia experimental y modelo universal 2% cemento 28 días
Secuencia
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
MR (MPa)
Exp.
σ3 (kPa
σd (kPa)
254.3
143.6
139.3
142.6
145.3
155.5
167.3
195.5
205.5
206.4
194.1
194.5
223.4
213.9
220
243.2
104.6
20.9
20.9
20.9
34.8
34.8
34.8
69.7
69.7
69.7
104.6
104.6
104.6
139.3
139.4
139.3
101.1
13.1
33.8
54.4
27.8
62.1
96.8
64.4
133.3
153.1
66.6
101.3
204.6
103.9
138.2
275.4
σ1 (kPa)
θ (kPa)
oct (kPa)
Mod. Universal
MR (MPa)
205.70
34.00
54.70
75.30
62.60
96.90
131.60
134.10
203.00
222.80
171.20
205.90
309.20
243.20
277.60
414.70
414.90
75.80
96.50
117.10
132.20
166.50
201.20
273.50
342.40
362.20
380.40
415.10
518.40
521.80
556.40
693.30
47.66
6.18
15.93
25.64
13.11
29.27
45.63
30.36
62.84
72.17
31.40
47.75
96.45
48.98
65.15
129.82
205.57
111.94
123.52
134.07
134.76
150.26
164.77
174.82
199.80
206.59
193.46
206.87
241.88
224.71
237.40
280.70
68
ANEXO B 7. Módulo de resiliencia experimental y modelo universal 5% cemento 7 días
Secuencia
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
MR (MPa)
Exp.
σ3 (kPa
σd (kPa)
251.6
104.7
148
Mod.
oct (kPa) Universal MR
(MPa)
σ1 (kPa)
θ (kPa)
101.1
205.80
415.20
47.66
262.72
20.9
13.1
34.00
75.80
6.18
141.40
173.9
20.9
33.8
54.70
96.50
15.93
156.51
197.7
20.9
54.4
75.30
117.10
25.64
170.34
171.7
34.8
27.8
62.60
132.20
13.11
170.61
209.1
34.8
62.1
96.90
166.50
29.27
191.11
239.4
34.8
96.8
131.60
201.20
45.63
210.43
216.3
69.7
64.4
134.10
273.50
30.36
222.41
272.8
69.7
133.3
203.00
342.40
62.84
256.14
307.9
69.7
153.1
222.80
362.20
72.17
265.36
218
104.7
66.6
171.30
380.70
31.40
246.25
244.5
104.7
101.2
205.90
415.30
47.71
264.30
318.4
104.7
204.5
309.20
518.60
96.40
312.02
252.8
139.6
103.4
243.00
522.20
48.74
287.03
279.1
139.6
137.9
277.50
556.70
65.01
304.30
359.6
139.5
275.7
415.20
694.20
129.97
364.05
ANEXO B 8. Módulo de resiliencia experimental y modelo universal 5% cemento 28 días
Secuencia
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
MR (MPa)
Exp.
σ3 (kPa
σd (kPa)
497.6
312.1
301.3
308.2
335.9
344
366.8
425.6
456.3
493.8
482.8
502
548.5
546.4
567.7
626.9
104.5
20.9
20.9
20.9
34.8
34.8
34.8
69.7
69.6
69.6
104.5
104.5
104.5
139.3
139.3
139.3
101.2
15.3
33.8
54.4
27.8
62.1
96.8
64.4
133.3
153.1
66.6
101.2
204.6
103.3
137.9
275.9
σ1 (kPa)
θ (kPa)
oct (kPa)
205.70
36.20
54.70
75.30
62.60
96.90
131.60
134.10
202.90
222.70
171.10
205.70
309.10
242.60
277.20
415.20
414.70
78.00
96.50
117.10
132.20
166.50
201.20
273.50
342.10
361.90
380.10
414.70
518.10
521.20
555.80
693.80
47.71
7.21
15.93
25.64
13.11
29.27
45.63
30.36
62.84
72.17
31.40
47.71
96.45
48.70
65.01
130.06
Mod.
Universal MR
(MPa)
486.37
267.90
292.26
317.21
318.86
355.53
389.86
413.63
472.60
488.69
457.63
489.27
572.20
531.20
561.38
664.49
69
70