1. INFORMACIÓN BÁSICA LA BASE DE AGREGADOS ESTABILIZADA CON CEMENTO CONSISTIRÁ EN LA CONSTRUCCIÓN DE CAPAS DE BASE COMPUESTAS DE AGREGADOS TRITURADOS O CRIBADOS, O DE UNA CONBINACIÓN DE AMBOS, CEMENTO PORTLAND Y AGUA, MEZCLADOS EN UNA PLANTA CENTRAL O SOBRE EL CAMINO. SE LLEVARÁ A CABO PARA MEJORAR LAS CARACTERÍSITCAS MECÁNICAS DE LOS AGREGADOS EN CASO DE QUE NO CUMPLAN LOS REQUISITOS ESPECIFICADOS EN EL NUMERAL 4041.02(ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE CAMINOS Y PUNTES MOP) 2. BASE GRANULAR ESTABILIZADA CON CEMENTO HIDRAÚLICO la base granular o base de agregados estabilizada con cemento (baec) es una mezcla física de agregados pétreos, cantidades medidas de cemento y agua, que endurece después de compactarse y curarse para formar un material de pavimento durable. La base de agregado estabilizada con cemento es ampliamente usada como base para pavimentos de carretera, caminos, calles y áreas de estacionamiento, aeropuertos y patios de almacenamiento o bodegas. Como consecuencia de la incorporación de cemento, el espesor de la base de agregados estabilizada con cemento es menor que el requerido para bases granulares que soporten el mismo tráfico, porque la rigidez de la base de agregados estabilizada con cemento hace que las cargas de tráfico se distribuyan sobre un área mayor, haciendo disminuir los esfuerzos sobre ls sub base o sobre la sub rasante. Como la base de agregados estabilizada con cemento no sucede como con las bases granulares que pueden fallar cuando la interacción de partículas se pierde. Esta falla puede ocurrir cuando las partículas de suelo de la subrasante, forzadas a subir por las cargas del tráfico, penetran en la base. La base de agregados estabilizada con cemento es prácticamente impermeable por lo que es resistente a los ciclos de enfriamiento y de lluvia y a los daños causados por las variaciones climáticas. Además, como consecuencia del fenómeno de hidratación del cemento, continúa generando resistencia con la edad. CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS Con el fin de conseguir la máx economía en la demanda de cemento para una base de agregados estabilizada con cemento durable, la PCA, recomienda los limites de graduación y de plasticidad de los agregados que constan en la siguiente tabla: Es factible usar agregados con granulometría más fina pero el contenido de cemento requerido puede ser mayor. El incremento de material grueso tiende a reducir, hasta cierto límite el requerimiento de cemento, porque las partículas finas que necesitan cemento para mantenerse juntas, son reemplazadas por material grueso. La densidad total del agregado aumenta al incrementarse el porcentaje de parículas más gruesas, pero la densidad de la fracción que pasa por el tamiz 4.75 mm (N°4) disminuye. El exceso de material grueso dificulta la compactación de la matriz de partículas finas. La densidad adecuada de la fracción fina es muy importante porque es en esa fracción donde ocurre la mayoría de la acción cementante, y se forma la matriz que mantiene juntas a las partículas gruesas. Las especificaciones generales para la construcción de caminos y puentes MOP en su 404-2-02 estable que los materiales que se emplearán en las capas de base de agregados estabilizada con cemento portland, serán agregados triturados o cribados o una mezcla de ambos y que deberán hallarse uniformemente graduados, dentro de los límites granulométricos indicados en la tabla 402-2.1, tanto el agregado grueso como para el agregado fino. Adicionalmente indica que los materiales bien graduados contendrán entre un 55 % y un 65 % de agregado grueso RETENIDO en el tamiz N° 4. Existe una diferencia conceptual entre las recomendaciones del MTOP y de la PCA sobre la granulometría ideal para una buena base de agregados estabilizada con cemento, que debe ser en cada caso analizada con los ensayos y diseños previos que deben hacerse en el laboratorio. La PCA ha establecido los límites dentro de los que debe mantenerse la granulometría de los agregados, a fin de obtener los mínimos requerimientos de cemento para producir base de agregados estabilizada con cemento con buena durabilidad, tal como se aprecia en la gráfica: REQUERIMIENTOS DE CEMENTO Para una base de agregados estabilizada con cemento de alarga duración debe establecerse el contenido de cemento requerido, considerando más los criterios de durabilidad que los criterios de resistencia. Para la determinación del concetnido de cemento, puede aplicarse el procedimiento simplificado de diseño, de la PCA, aplicando las granulometrías recomendadas por esa asociación. Dicho procedimiento requiere solamente un mínimo de pruebas. Cuando se usen materiales que no cumplan con los requerimientos del procedimiento simplificado, especialmente para aquellos agregados que contienen más del 45% retenido en el tamiz N° 4, debe ejecutarse la prueba de humedecimiento y secado ASTM D559 y, según el caso, la prueba de congelación y descongelación ASTM D 560, a fin de garantizar la durabilidad de la base de agregados estabilizada con cemento. Es de notar que, según esta condición, si se usan los materiales del apartado 404-2.02 del MTOP que recomienda tener entre 55 % y 65 % de retenido en el tamiz N° 4, deben hacerse necesariamente las pruebas antes mencionadas. Las propiedades típicas de la base de agregados estabilizada con cemento, con los contenidos de cemento necesario para su durabilidad son: PROCEDIMIENTO Previo a la ejecución de obras y/o proyectos es importante verificar las condiciones de la corona y pendiente del área a ser trabajada, esto acompañado de una nivelación fina. Al mismo tiempo que la pendiente es comprobada, el equipo de trabajo debe ser también revisado y comprobado para la operación. Estacas o guías son usulamente puestas para controlar el ancho del tratamiento y ayudar a los operadores de máquinas durante las operaciones de mezclado. EL PRIMER PASO de la construcción es ESCARIFICAR, PULVERIZAR Y PRE HUMEDECER el suelo a ser procesado. Este paso puede o no ser requerido dependiendo del tipo de suelo y el equipo de mezclado utilizado. ´por ejemplo, ciertos tipos de equipo de mezclado efectúan algunas de estas operaciones durante el mezclado del suelo y el cemento. Generalmente, los suelos utilizados en el suelo-cemento son friables y poco, o ninguna pulverización es requerida. Para realizar el escarificado se emplea el escarificador que posee la motoniveladora. En caso de que el suelo o el pavimento viejo sea duro o denso, se utilizarán desgarradores o rippers. Los suelos son pulverizados usando mezcladoras rotativas de velocidad o preparadoras, algunas veces son utilizadas rastras de disco o arados. En esta etpa solamente la pulverización preliminar es requerida, ya que la pulverización es continuada a través de la operación de mezclado. Al final del mezclado húmedo el 80% del suelo debe pasar el tamiz N°4. A menudo el PRE HUMEDECIDO antes que el cemento sea aplicado ayuda a escarificar y pulverizar el suelo. Una carretera con material viejo y duro, por ejemplo, puede ser suavizada aplicando agua y dejando remojar. El agua aplicada en esta etapa de construcción ahorra tiempo durante la ejecución del proceso, porque la mayoría del agua requerida ya ha sido añadida al suelo antes que el cemento sea aplicado. El mezclado del suelo y del cemento es más fácil, si el contenido de humedad del suelo original es de 2 o 3% debajo de la humedad óptima. Es suelo muy granular, el PRE HUMEDECIDO asegura una buena distribución del cemento en la mezcla, ya que se adhiere más fácilmente a las partículas de arena y grava. Después de ESCARIFICAR, PULVERIZAR Y PRE HUMEDECER, el suelo húmedo suelto es perfilado y nivelado para aproximarlo a la corona y la pendiente. VENTAJAS a. Mayor durabilidad de los pavimentos debido al uso de material cementante el cual impermeabiliza la superficie de la sub base. b. Uso de materiales locales cercanos a la obra o proyectos. c. Mayor rigidez y mejor distribución de las cargas aplicadas al pavimento. d. Menos costos de mantenimiento y optimización de proceso construcción reduciendo tiempo de trabajo en obra. AMBIENTAL 1. El uso de base de agregados estabilizada con cemento hidráulico aplicando un cemento especial frabricado por la compañía Holcim Ecuador S A. denominado Cemento Holcin Rocafuerte Tipo GU para la fabricación de pavimentos frente al uso de bases granulares´; en relación a la reducción considerable de las cantidades de materias primas para la constitución de las bases. SOCIAL La aplicación de bases de agregados estabilizadas con cemento aporta con el desarrollo de proyectos viales y caminos en general, brindando elementos construidos que perdurarán por mucho tiempo, y que estarán a disposición de las comunidades y público en general. ECONOMICO El uso de la base de agregados estabilizada con cemento permite reducir los costos de acarreo de materiales alternos, reducción de espesores de pavimentos debido a la aplicación de los materiales que la componen, menor tiempo y costos de construcción. EVALUACIÓN DIAGNOSTICA SITUACIÓN ACTUAL Las especificaciones generales para la construcción de caminos y puentes MOP 001 en su apartado 404-2.01 establecen que la aplicación de la base de agregados estabilizada con cemento portland consistirá en la construcción de capas de base compuestas de agregados triturados o cribados, o de una combinación de ambos, cemento portland y agua, mezclados en una planta central o sobre el camino. Se llevará a cabo para mejorar las características mecánicas de los agregados en caso de que no cumplan los requisitos especificados para la base de agregados en el numeral 404-1.02 Dicho numeral indica que los materiales que se emplearán en la construcción de las capas de base de agregados estabilizada con cemento portland, será agregado triturados o cribados o una mezcla de ambos. En todo caso, los agregados deberán hallarse uniformemente graduado dentro de los límites granulométricos indicados en la tabla 404-2.1 para el agregado grueso y el agregado fino, cuyo diseño y fórmula de trabajo será proporcionada por el contratista y aprobada por el fiscalizador. ANALISIS Previo a la realización de un diseño de base granular estabilizada con cemento se considera las normativas que indican las MOP 001 F 2002 en la cual considera la aplicación de cemento portland tipo I o II. Para efectos de esta investigación analizaremos la aplicación de cementos hidráulicos por su desempeño, los cuales están especificados en la NORMA TECNICA ECUATORIA INEN 2380:2011 equivalente a la norma ASTM C 1157, los mismo que por sus propiedades cumplen los requisitos del cemento portland tipo I o II y en algunos casos los superan. REQUERIMIENTO DE DISEÑO Los materiales que se emplearán en la construcción de las cpas de base de agregados estabilizada con cemento portland, serán agregados triturados o cribados o una mezcla de ambos. En todo caso los agregados deberán hallarse uniformemente graduado dentro de los límites granulométricos indicados en la tabla 404-2.1 MOP 001F2002. Para el agregado grueso y el agregado fino cuyo diseño y fórmula de trabajo será proporcionada por el contratista y aprobada por el fiscalizador. Los materialesbien graduados contendrán entre un 55% y un 65% de agregado grueso retenido en el tamiz N°4. El aglutinante para la mezcla estará constituido por el cemento portland tipo I o tipo II, que cumpla los requisitos de la sección 802(Especificaciones generales para la construcción de caminos y puentes MOP-001-F-2002). El agua, para la hidratación de la mezcla, deberá cumplir las exigencias de la sección 804 (Especificaciones generales para la construcción de caminos y puentes MOP-001-F-2002 MECANICA DE SUELOS Básicamente cualquier suelo puede estabilizarse con cemento a excepción de los suelos muy plásticos, orgánicos o con altos contenidos de sales que puedan afectar el desempeño del cemento. Existen diversos criterios en varios países, que limitan y especifican las características que debe tener un suelo para considerarse aceptable en la elaboración de una mezcla de suelo-cemento. Si se comparan dichos criterios entre sí, existen diferencias respecto a ciertos requerimientos; sin embargo, todos coinciden en limitar ASPECTOS RELATIVOS A LA GRANULOMETRÍA DEL SUELO, PROCESO CONSTRUCTIVO Y CUMPLIMIENTO DE REQUERIMIENTOS DEL DISEÑO DE MEZCLA Y DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO. EL OBJETIVO DE LIMITAR CARACTERÍSTICAS DEL SUELO, PRINCIPALMENTE EL ÍNDICE DE PLASTICIDAD Y LOS REQUERIMIENTOS GRANULOMÉTRICOS, ES OBTENER UNA MEZCLA ECONÓMICA EN TÉRMINOS DE LA CANTIDAD DE CEMENTO Y DE BUEN COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL. Los suelos estabilizados con cemento, no deben considerarse como materiales inertes La adición de agua y cemento al suelo hace que reaccione químicamente, produciéndose cambios a través del tiempo y modificando sus propiedades físicas a corto, medio y largo plazo. Otras consideraciones que deben tomarse en cuenta para la selección del suelo a utilizar en mezclas de suelo-cemento, son los aspectos constructivos y de cumplimiento de los requisitos estructurales, ya que algunos suelos presentan mayor facilidad de mezclado y de compactación que otros. Algunas excepciones la constituyen los suelos orgánicos, las arcillas altamente plásticas, y los suelos arenosos pobremente reactivos. Es necesario recurrir a las pruebas disponible para identificar los materiales no recomendados, entre ellas a la ASTM D 4318 EN TODO CASO, ES PREFERIBLE USAR LOS SUELOS GRANULARES, YA QUE SE PULVERIZAN Y SE MEZCLAN MÁS FÁCILMENTE QUE LOS SUELOS DE GRANOS FINOS, Y SU USO RESULTA MÁS ECONÓMICO POR REQUERIR MENOR CANTIDAD DE CEMENTO. EL ACI 230.1R ESTABLECE QUE LA GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS NO ES TAN RESTRICTIVA COMO EN LOS HORMIGONES, PERO SEÑALA QUE LOS MATERIALES CON PASANTES POR LA MALLA N°200 DE ENTRE 5 Y 35% PRODUCEN EL SUELO CEMENTO MÁS ECONÓMICO. AGREGA QUE EL TAMAÑO NOMINAL MÁXIMO DEBE LIMITARSE A 50 MM, CON NO MENOS DE 55% DE MATERIAL PASANTE POR LA MALLA N°4 (4.75 MM) En este punto el MOP es más específico y hace diferenciación entre las granulometrías recomendables para mezclas en sitio y para mezclas en planta, según se determina en el cuadro que figura a continuación (MOP Tabla 404-6.1.) PARAMETROS DE DISEÑO Los parámetros para el diseño de la base granular estabilizada con cemento hidráulico,están enfocados en cumplir con la necesidad de comparar y comprobar que los costos de construcción y desarrollo de proyectos viales pueden ser optimizados considerablemente mediante el empleo de la base granular estabilizada con cemento hidráulico a diferencia del método tradicional en el cual se aplica base granular DISEÑO DE BASE GRANULAR ESTABILIZADA CON CEMENTO HIDRAÚLICO Para obtener y desarrollar los diseños patrones de la base granular estabilizada con cemento, es importante conocer las características generales de los materiales que serán parte de su composición. A continuación, se detallará información referente a los materiales utilizados para el diseño de la base granular estabilizada con Cemento, objeto de esta investigación: AGREGADOS El agregado empleado para el diseño de la base granular estabilizada con cemento hidráulico es el material Base clase 1 tipo A fabricado por calizas Huayco. El agregado fino estará constituido por material pasante de la malla de 3/8” de materia de base clase 1ª, en este caso basalto color café. El agregado grueso empleado está constituido por material retenido en la malla de 3/8” de materia de base clase 1ª, en este caso basalto color café como se pude aprecia en la figura. CEMENTO PCA establece que cualquier tipo de cemento portland que cumpla con los requisitos y pruebas de las ultimas especificaciones ASTM C 150, C 595, C 1157 O C91, puede ser utilizado. Los requerimientos de cemento varían según el tipo de suelos y de las propiedades deseadas para el suelo cemento. El contenido de cemento varía entre valores tan bajos como 4% o tan altos como 16% del peso seco del suelo. De una manera general, el contenido de cemento requerido se incrementa a medida que aumenta el contenido de arcilla de los suelos utilizados. Para la mayor parte de las aplicaciones se usa normalmente cemento Portland Tipo I oTipo II, que cumplan con la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 152 equivalente a la especificación internacional ASTM C 150 (Standard Specification for Portland Cement). Debido a la evolución de los aglutinantes,en este caso materiales cementicios, en la actualidad se presentan los cementoshidráulicospor desempeño (Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 2380 equivalente a la especificación internacional ASTM C 1157 (Standard Performance Specification for Hydraulic Cement),los mismos que cuyas características presentan mayores ventajas que los parámetros de los cementos portland tipo I o Tipo II. POR ELLO, PARA EL OBJETO DE ESTE PROYECTO DE INVESTIGACIÓN UTILIZAREMOS PARA LA ELABORACIÓN DE LA BASE GRANULAR ESTABILIZADA CON CEMENTO EL PRODUCTOCEMENTO HOLCIM ROCAFUERTE TIPO GU, QUE ES UN CEMENTO HIDRÁULICO PARA USO GENERAL PARA LA CONSTRUCCIÓNQUE CUMPLE CON LA ESPECIFICACIÓN INTERNACIONAL ASTM C 1157 (STANDARD PERFORMANCE SPECIFICATION FOR HYDRAULIC CEMENT) Y LA NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2380:2011 (CEMENTO HIDRÁULICO. REQUISITOS DE DESEMPEÑO PARA CEMENTOS HIDRÁULICOS), CUYASCARACTERÍSTICASPRINCIPALES CONSU RESISTENCIA, DURABILIDAD, MODERADA RESISTENCIA A SULFATOS ENTRE OTRAS. Desde el punto de vista de técnico, el cemento Holcim Rocafuerte Tipo GUestá diseñado especialmente para: Mejorarla trabajabilidad de las mezclas; Reducir la segregación y exudación; Reducirel calor de hidratación y por consiguiente la tendencia a la fisuración. Buen desempeño de fraguado y resistenciaadecuada,para la construcción de:oCimentaciones; oColumnas; oVigas; oPilares; oLosas; oMorteros; oAlbañilería en general; oVías y pavimentos; oPisos industriales; y, oTanques y canales de agua no residual. Proporciona resistencia química moderada al agua de mar, difusión de cloruros y ataque de sulfatos, lo que aumenta su durabilidad. Ahorros significativos en el consumo de cemento por metro cúbico de hormigón. Mejora la capacidad de carga de los suelos permitiendo optimizar el uso de materiales disponibles y el diseño de la estructura de los pavimentos; Estabiliza y mejora suelos plásticos, haciendo útiles suelos marginales, disponibles localmente reduciendo significativamente los volúmenes de acarreo; Reduce el agrietamiento; Amplía la vida útil del camino y disminuye costos de mantenimiento; Tiempo de trabajabilidad óptimo para el proceso constructivo brindando mejor tiempo de fraguado que permite el mezclado, conformación y compactación de los tramos de construcción vial; y, Menos costo integral de construcción, es decir más carreteras y/o pavimentos con la misma inversión a menor costo de conservación. ENTRE LOS BENEFICIOS QUE CITA EL FABRICANTE DE ESTE PRODUCTO INNOVADOR TENEMOS: Proveer soporte fuerte y uniforme para el pavimento Proveer soporte fuerte y uniforme para pavimentadoras y encofrados Proveer una plataforma de trabajo estable, para facilitar las operaciones de construcción y permitir grandes producciones diarias con retrasos mínimos por mal tiempo. Prevenir consolidación de sub base bajo tráfico Material volumétricamente estable, bajo módulo de elasticidad. Baja retracción por secado y coeficiente de dilatación térmica Mejorar transferencia de carga en juntas del pavimento Ayudar a controlar sub rasantes expansivas Prevenir bombeo de sub rasante Prevenir infiltración de sub rasante en sub base Minimiza la introducción de partículas granulares en juntas del pavimento SU CONTENIDO DE ADICÓN PUZOLÁNICA LE AÑADE OTRAS VENTAJAS COMO SON: Mejores resistencias al ataque de sulfatos Mayor resistencia a la reacción álcali-agregados, es decir, mejor resistencia a ataques químicos que significa mayor durabilidad en general. Adicionalmente este cemento tiene una mejor trabajabilidad y una mayor cohesividad debido a la adición puzolánica, y a su gran superficie específica. AGUA El agua que se emplea en la mezcla debe ser limpia, libre de impurezas y carecerá de aceites, álcalis, ácidos, sales, azúcar y materia orgánica. Debería ser agua pura, pero se puede utilizar agua potable. PRUEBA DE LABORATORIO APLICADAS A LA BASE GRANULAR ESTABILIZADA CON CEMENTO HIDRAULICO ASTM C136 – ESTE METODO DE ESNAYO TIENE COMO OBJETIVO DETERMINAR CUANTITATIVAMENTE, LOS TAMAÑOS DE LAS PARTÍCULAS DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS DE UN MATERIAL, POR MEDIO DE TAMICE DE ABERTURA CUADRADA. ADICIONALMENTE A TRAVES DE ESTE METODO DE ENSAYO SE DETERMINA EL MÓDULO DE FINURA Y LA DISTRIBUCIÓN DE LOS TAMAÑOS DE LAS PARTÍCULAS DE UNA MUESTRA SECA DEL AGREGADO, POR SEPARACIÓN A TRAVÉS DE TAMICES DISPUESTOS SUCESIVAMENTE DE MAYOR A MENOR ABERTURA. ASTM D 558 ASTM D 1633 EVALUACIÓN DEL PROYECTO Durante el desarrollo de este proyecto, se han considerado los principales requisitos estructurales de una mezcla endurecida de suelo-cemento los cuales se basan en valores adecuados tanto de resistencia como de durabilidad. Entre los métodos más empleados para la dosificación de mezclas de suelo-cemento tenemos el recomendado por la PortlandCement Association(PCA), para cuya aplicación debe recurrirse a las siguientes pruebas de las normas de la ASTM: ASTM D 558Standard Test Methods for Moisture –Density (Unit Weight) Relations of Soil –Cement Mixtures Traducción al español: Relaciones Humedad-Densidad de las mezclas de suelocemento ASTM D 559Standard Test Methods for Wetting and Drying Compacted Soil –Cement Mixtures. Traducción al español: Prueba Estándar de Humedecimiento y Secado de mezclas compactadas de Suelo -Cemento. ASTM D 1632Standard Practice for Making and Curing Soil –Cement Compression and Flexure Test Specimens in the Laboratory. Traducción al español: Preparación y curado de especímenes de Suelo -Cemento para pruebas de compresión y flexión en Laboratorio. ASTM D 1633Standard Test Methods for Compressive Strength of Molded Soil – Cement Cylinders.Traducción al español: Ensayo de resistencia a la compresión de cilindros moldeados de Suelo -Cemento. En muchas aplicaciones de suelo cemento, tanto los requisitos de resistencia como de durabilidad, deben ser fijados para conseguir una vida de servicio satisfactoria. Para poder mantener la masa de suelo-cemento permanentemente compacta así como la estabilidad frente a los efectos de retracción y de fuerzas expansivas, debe determinarse el contenido de cemento requerido para el suelo a usarse en la mezcla. ANÁLISIS DE ESTABILIZACION DE SUELOS CON CEMENTO, EN COMPONENTES ESTRUCTURALES APRA DISEÑO EQUIVALENTE DE PAVIMENTOS RIGIDOS, SEGMENTADOS Y FLEXIBLES EN VÍAS DE BAJO VOLUMEN DE TRÁNSITO. EN CASO DE QUE EL MATERIAL GRANULAR (BASE Y SUB BASE) NO CUMPLAN CON LAS ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE MTC (EG2013) SE PROCEDE A MEZCLAR DIFERENTES CANTERAS CON EL FIN DE OBTENER LA DOSIFICACIÓN ADECUADA. EJEMPLO TENGO UN CBR DE MATERIAL GRANULAR PARA SUB BASE = 41.85 % UN CBR DE MATERIAL GRANULAR PARA BASE = 81 % POR LO TANTO, CON ESTOS CBRs PUEDO CALCULAR SUS RESPECTIVOS COEFICIENTES DE CAPA. PARA EL DISEÑO DE PAVIEMNTO. El cemento se puede incorporar al material de base para mejorar propiedades como: La resistencia mecánica La resistencia a las condiciones del clima (especialmente ante los altos índides de saturación) los indicadores de plasticidad o la degradabilidad (meteriabilidad) de los agregados. Permite el reciclado del pavimento existentes severamente deteriorados, así como el uso de materiales que no cumple con las especificaciones técnicas para base granular. Esto es especialmente en zonas donde no se cuenta con buenas fuentes de agregados. MEZCLA La mezcla se debe diseñar mediante el método de la PCA 1992. Para parámetros de diseño se tomará ensayos de: Resistencia a la compresión simple (MTC E1103 – DESCRIBE LOS REQUSITIPS MÍNIMOS DE CALIDAD, PARA CADA COMPONENTE ESTRUCTURAÑ) Humedecimiento – secado MTC E 1104 TAMBIEN SE PUEDE REALIZAR LA COMBINACIÓN DE SUELOS MEDIANTE LA CLASFICIACIÓN SEGÚN EL MTC 2014. “la dosificación de cemento para suelo cemento puede fijarse aproximadamente en función del tipo de suelo” p71 A. PROPIEDADES a. Resistencia a la compresión simple. Los valores promedios de la resistencia a la compresión simple de probetas de suelos tratados con cemento son función principalmente del diseño utilizado y, por lo tanto, serán diferentes, según sea, la preferencia del diseñador. Es por esta razón que: LA RESISTENCIA DE LA PROBETA A LOS 28 DÍAS SATURADA SEGUNS PCA DE LOS E.U.A SON 30 a 65 KG/CM2. PARA EL PAVIMENTO DE DISEÑO. LA RESISTENCIA DE LA PROBETA A LOS 28 DÍAS SATURADA SEGUN INGLATERRA Y ALEMANIA SON 150 KG/CM2. PARA EL PAVIMENTO DE DISEÑO. MTC EG 2013 Menciona que: La mezcla se debe diseñar mediante el método de la PCA, como parámetro de diseño se tomaran los ensayos de resistencia a compresión simple y humedecimiento – secado. Donde la RESISTENCIA A ALCANZAR A LOS 7 DÍAS DE SATURACIÓN = 1.8 MPa. b. VALORES RELATIVO DE SOPORTE Es importante tener en cuenta que cualquier suelo-cemento y sobre todo los que contienen suelos granulares gruesos, alcancen sistemáticamente valores tan altos de CBR que su interpretación sea poco confiable. EN LA TABLA SE PRESENTA LAS PROPIEDADES EXIGIDAS A LAS MEZCLAS DE SUELO – CEMENTO. EN EL ESTUDIO DE TRAFICO LO QUE UNO NECESITA SABER: Los métodos actuales se basan en transformar los diferentes tipos de vehículos en un eje estándar equivalente, para posteriormente calcular el número de repeticions de ejes equivalente en el período de diseño de pavimento (ESAL) Factores que intervienen en el estudio de tráfico. Periodo de diseño. – pavimento rigido 20 a 30 años – pavimento flexible 10 a 20 años Índice medio diario (IMD) 1. Cuantificar el volumen de tráfico y su composición inicial por tipos de vehículos. 2. Estimar la tasa de crecimiento anual del tráfico por tipo de vehículo, puede obtenerse del conteo vehicular. 3. Estimación del factor direccional del tráfico. 4. Estimación del factor de distribución por carril de diseño 5. Estimación de las magnitudes de carga de las ruedas por tipo de vehículo. Tasa de crecimiento Este factor se estima en base a las proyecciones de crecimiento poblacional y económico en el área de influencia del tramo en estudio. Factor de crecimiento AASHTO recomienda el uso de tráfico durante todo el período de diseño apra determinar el factor total de crecimiento, tal como se indica: (G) (Y) = (1+R)a laY – 1/r Factor de distribución direccional Este factor toma en cuneta el volumen de tráfico en cada dirección, se considera por lo general = 50% es decir que en ambas direcciones el tráfico es similar. Factor de distribución de carril Para carreteras de 2 carriles, el carril en cada dirección es el carril de diseño, de manera que el factor de distribución de carril es el 100% Factor de eje equivalente (EALF) Es la relación entre el daño ocasionado por un eje determinado con respecto a un eje estándar de 18 kips (8.1 ton) de carga dual (4neúmaticos) con una presión de inflado de 85 psi. Ver tabla del MTC 2014 LOS EJES EQUIVALENTES PARA PAVIMENTO FLEXIBLE PROCEDIMIENTO DE EJECUCION DE TESIS UBICACIÓN DEL LUGAR. UBICACIÓN DECANTERAS Se realizo el estudio de 3 canteras. ESTUDIOS DE CANTERAS Los estudios, serán de caracterización tal como se indica 1. CANTERA VALLECITO Análisis granulométrico Límites de consistencia 2. CANTERA ISLA Análisis granulométrico Límites de consistencia Con estos estudios podemos especificar el material adecuado, que conformara la sub base y base granular de nuestros pavimentos, para lo cual se realiza los siguientes ensayos: BASE GRANULAR Análisis granulométrico Límites de consistencia Proctor modificado CBR Caras fracturadas. ANEXO 7.4 ESTUDIO DE CANTERA ESTUDIO DE TRÁFICO Esta en el anexo 7.2. con un período de diseño de 20 años. CARACTERIZACIÓN DE SUBRASANTE La caracterización de sub rasante se obtiene de realizar calicatas, para obtener los parámetros de resistencia, lo cual se observa en el ANEXO 7.1 – CARACTERISITCAS DE SUB RASANTE. DISEÑO DE PAVIMENTO – METODO ASSHTO1993 RESULTADOS CARACTERIZACION DE LA SUBRSANTE Se obtuvo una CBRsg = 12.79% - subrasante buena. ESTUDIO DE TRAFICO Período de diseño = 20 años ESAL = 2.51 E+05 ANEXO 7.2 ESTUDIO DE CANTERAS Cantera vallecito: Cantera de material granular con presencia de arcilla (medianamente plástico) – puede ser utilizado como afirmado, bases y sub base granular. Previa combinación de suelos. Cantera isla Cantera de material hormigón, libre de plasticidad – puede usarse como base y sub base granular. Previa combinación de suelos. Cantera surupana Es una trituradora. CARACTERISTICAS GRANULOMETRICAS Y DE PLASTICIDAD DE CANTERAS Se realizaron ensayos de granulométricos y límites de consistencia, para determinar sus características físicas. Estos ensayos se realizaron utilizando el manual MTC EG-2013. cantera isla %DE GRAVA= 57.08% % DE ARENA= 42.67% %DE FINOS=0.25% Cu=20.38 Cc=1.05 LL=NP LP=NP IP=NP cantera vallecito %DE GRAVA= 59.58% % DE ARENA= 26.02% %DE FINOS=14.41% Cu=NP Cc=NP LL=29.36% LP=17.59% IP=11.77% cantera surupana %DE GRAVA= 100% % DE ARENA= 0% %DE FINOS=0% Cu=NP Cc=NP LL=NP IP=NP CLASIFICACIÓN DE SUELOS Según AASHTO Y SUCS para las cateras de isla y vellecito Cantera ISLA Clasicacion SUCS = GW (GRAVA BIEN GRADUADA CON ARENA) Clasificación AASHTO = A-1-a(0) Cantera VALLECITO Clasicacion SUCS = GC (GRAVA ARCILLORSA CON ARENA) Clasificación AASHTO = A-1-b(0) Cantera SURUPANA Ya se tiene las características de granulometría que son piedra chancada de ½ y ¾ . DISEÑO DE BASE GRANULAR Al igual que la sub base granular, las canteras, no cumplen con EG 2013, por lo tanto es necesario realizar un diseño de mzcla, recordando que para base granular las especificaciones, son estrictas, la dosificación de mezcla adecuada en peso seria la siguiente: CANTERA ISLA = 35% CANTERA VALLECITO: 40% CANTER SURUPANA: 25% VER ANEXO ESTUDIO DE CANTERA Y DISEÑO DE MEZCLA Análisis granulométrico >#4 hay imagen Muestra de piedra canchada de ½ y ¾ Con esta dosificación, se obtiene un suelo según la clasificación SUCS DE GP-GM (GRAVA MAL GRADADUADA CON LIMO Y ARENA) Y AASHTO DE A-1-a (0), cumpliendo la gradación correspondiente. Obteniéndose también una DENSIDAD SECA MÁXIMA = 2.12 gr/cm3 CONTENIDO DE HUMEDAD ÓPTIMO DE 6.30% Las características de la base granular se presenta en: - - - - - Análisis granulométrico Valor = GRADACIÓN A ¡¡SEGÚN (EG 2013) es necesario GRADACIÓN A CUMPLE!! CBR Valor = 86% ¡¡SEGÚN (EG 2013) es necesario 80% CUMPLE!! Partículas con una cara fracturada Valor = 81.30% ¡¡SEGÚN (EG 2013) es necesario 80% min CUMPLE!! Partículas con una cara fracturada Valor = 54.70% ¡¡SEGÚN (EG 2013) es necesario 50% min CUMPLE!! Índice de Plasticidad Valor = NP ¡¡SEGÚN (EG 2013) es necesario 2% máx CUMPLE!! Aquí están los ensayos para CBR. 1 saturación para ensayo CBR 2 variación del coeficiente de capa estructural (a2) Con estos resultados, se obtiene el coeficiente de capa, para el diseño de espesores, por el método AASHTO 1993: DONDE SE OBTUVO a2=0.14 en base granular DONDE SE OBTUVO a2=0.20 en base granular tratada con cemento. DISEÑO DE BASE GRANULAR TRATADA CON CEMENTO Según la clasificación AASHTO SE TIENE A-1-a(0), por lo tanto se obtuvo un % de cemento en peso de 5%, debiendo ensayarse a compresión simple a los 7 días, superando los 1.8MPA o 18 KG/CM2 Los resultados obtenidos, en laboratorio fueron 19.2 kg/cm2, 19.6 kg/cm2 y 19.3 kg/cm2 El resultado promedio fue 19.4 kg/cm2 ensayados a los 7 días. CUMPLE con las especificaciones correspondientes. 1. 2. 3. 4. Imagen de elaboración de probetas de suelo -cemento Imagen Medida de diámetro de espécimen suelo -cemento Imagen de ensayo de resistencia a la compresión de muestras Imagen de resultados de ensayos de resistencia a la compresión. DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE 1. Los espesores se obtienen utilizando el método AASHTO 1993. 2. Las rigideces mediante EG 2013 Por lo tanto, se obtiene: SN = 1.95 Coeficiente de capa sub base a3 = 0.12 Coeficiente de capa base a2 = 0.14 Dando como estructura de la siguiente manera: Carpeta de = 5 cm Base granular = 15 cm Sub Base granular = 10cm DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE BASE TRATADA CON CEMENTO Los espesores se obtuvieron, mediante el método AASHTO 1993 y las rigideces mediante la EG 2013. SN = 1.95 Coeficiente de capa de sub base a3 = 0.12 Coeficiente de capa de base a2 = 0.20 Dando una estructura de la siguiente manera: Carpeta de = 5cm Base granular = 15cm Sub base = 0cm EJEMPLO DE DISEÑO DE PAVIMENTOS DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE Para el módulo resilente se utilizó la siguiente fórmula: MR(psi) = 2555 x CBR a la 0.64 Donde: CBR: valor relativo de soporte (%) DATOS: W18 = 2.51E+05 TRÁFICO = TP1 Zr = -0.524 So = 0.45 PSI = 1.8 Mr = 13055.3 Nota: los valores de serviciabilidad inicial y final, así como de confiabilidad, desviación estándar, y confiabilidad, se estudió en el capítulo de marco teórico, ítem 2.4 Diseño de pavimento flexible, dicho valor se obtiene de acuerdo al tráfico proyectado. En SN se obtiene de la siguiente formula: log10(w18)… SN = 1.95 Con los datos de coeficiente estructurales. a1 = 0.41 carpeta asfáltica a2 = 0.14 base granular a3 = 0.12 sub base granular con los coeficientes de drenaje considerado m1=m2=1.0, se obtuvieron los siguientes resultados: carpeta = 2pulgadas base = 6pulgadas sub base = 4pulgadas SN = 2.18 CUMPLE DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE CON BASE ESTABILIZADA El cálculo de módulo Resilente se utilizó la siguiente formula: MR(psi) = 2555 x CBR a la 0.64 Donde: CBR: valor relativo de soporte (%) DATOS: W18 = 251217.67 TRÁFICO = TP1 Zr = -0.524 So = 0.45 PSI = 1.8 Mr = 13055.3 De la misma manera para el diseño de pavimentos flexibles considerando la estabilización de base granular, los datos de diseño, se obtuvieron, de la forma ya mencionada: W(18)…. SN = 1.95 Con los datos de coeficiente estructurales. a1 = 0.41 carpeta asfáltica a2 = 0.20 base granular a3 = 0.12 sub base granular con los coeficientes de drenaje considerado m1=m2=1.0, se obtuvieron los siguientes resultados: carpeta = 2pulgadas base = 6pulgadas sub base = 0 SN = 2.02 CUMPLE DOSIFICACIÓN DE SUELO CEMENTO METODO DE PCA La dosificación viene a ser la mezcla íntima compactada de suelo, cemento y agua. Que deben cumplir con lo siguiente: Cantidad de cemento. Cantidad de agua. El peso específico seco aparente después de la compactación. La cantidad de agua y el peso específico aparente de la mezcla compactada viene hacer un elemento de control de servicio. Por otro lado, es necesario conocer la cantidad de cemento, como la Humedad óptima y el peso específico seco aparente máximo de la muestra ensayada. En Brasil la designación de la cantidad de cemento por la cantidad en peso, viene a estar dado en volumen, es decir la relación entre la cantidad de cemento en volumen y el volumen del suelo – cemento compactado. Para calcular el volumen de cemento suelto necesario, y consecuentemente el numero necesario de sacos, es necesario conocer el peso específico aparente suelto de cemento. La cantidad de cemento en peso esta dada por el peso del cemento y el peso del suelo seco. SIMPLIFICACIÓN DE ENSAYOS DE DURABILIDAD: Los ensayos de durabilidad se ejecutaban en dos probetas de ensayo, en las cuales se cepilla y se pesa 3 veces en cada ciclo. Al final no cumple con la determinación de la variación de volumen para la mayoría de suelos. El ensayo de durabilidad por congelamiento y deshielo dejó de ser ejecutado, puesto que no hay una región en el Brasil donde este efecto ambiental tenga un peso considerable. DE ACUERDO AL HRB (HIGHWAY RESEARCH BOARD, PARA FINES DE PAVIMENTACION EN GENERAL PUEDE SER EMPLEADOS NORMALMENTE, EN LA EJECUCIÓN DE SUELO -CEMENTO, LOS SUELOS CON CARACTERÍTICAS SIGUIENTES: DIAMETRO MÁX=75 mm PORCENTAJE QUE APSA EL TAMIZ N° 4 (4.8 mm)>= 50% PORCENTAJE QUE PASA EL TAMIZ N° 40 (0.42 mm) 15 – 100% PORCENTAJE QUE PASA EL TAMIZ N° 200(0.075 mm) <= 50% LL <= 40% IP<=18% LA NORMA GENERAL DE DOSIFICACIÓN, procura determinar la cantidad de cemento capaz de garantizar una mezcla con permanencia de sus características mejoradas. Con este objetivo, fueron idealizados los ensayos de durabilidad por mojado y secado (y por congelamiento y deshielo en la versión original de la norma). Identificación y clasificación del suelo. Elección de la cantidad de cemento para el control de compactación. Ejecución del ensayo de compactación de suelo – cemento. Elección de cantidades de cemento para el ensayo de durabilidad. Formación de probetas de ensayo para ensayo de durabilidad. Ejecución del ensayo de durabilidad por mojado y secado. Elección de cantidad de cemento adecuado en función de los resultados del ensayo. 1. IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DEL SUELO Determinación del peso específico de los granos de suelo. Determinación de absorción de los granos de grava. Determinación de LL de suelos. Determinación del LP de suelos. Análisis granulométrico de suelos. 1.1. EN LOS ENSAYOS DE SUELO CEMENTO, LAS DIVERSAS FRACCIONES DE SUELO, EN FUNCIÓN DE DIAMETROS SON DENOMINADAS COMO SIGUE: Cascajo Grueso Cascajo Fino Arena Gruesa 4.8 a 7.6 mm 2.0 a 4.8 mm 0.42 a 2.0 mm Arena Fina Limo Arcilla 0.05 a 0.42 mm 0.005 a 0.05 mm menor de 0.005 mm CONOCIDAS LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL SUELO, SE PASA A SU CLASIFICACIÓN. EN LOS ENSAYOS DE SUELO-CEMENTO Y EMPLEANDO LA CLASIFICACIÓN DE LA AASHTO (M145) EJEMPLI DE DOSIFICACIÓN POR LA NORMA GENERAL. a) CONSIDERAR UN SUELO CON LOS SIGUIENTES RESULTADOS PREVIOS DE LABORATORIO: I. GRANULOMETRÍA Grava gruesa = 10% Grava fina = 5% Arena gruesa = 23% Arena fina = 33% Limo = 6% Arcilla = 23% Parcela que pasa el tamiz de 0.075 mm = 32% LL = 25% LP = 19% IP = 6% II. CARACTERÍSTICA DE GRAVA GRUESA PESO ESPECÍFICO = 2630 KG/CM3 ABSORCIÓN = 1.2% b) DE ACUERDO CON LA CLASIFICACIÓN DE LA AASHTO, ESTE SUELO PERTENCE AL GRUPO A2-4 (0); EL NUMERO ENTRE PARÉNTESIS INDICA EL ÍNDICE DE GRUPO. 2. ELECCIÓN DE CANTIDAD DE CEMENTO PARA EL ENSAYO DE COMPACTACIÓN En general, son ensayadas 3 cantidades de cemento, diferenciando la cantidad mediante dos puntos porcentuales. Habiendo observado que los resultados del ensayo de compactación varían muy poco para pequeñas diferencias en la cantidad de cemento, un único ensayo de compactación puede ser realizado, con la cantidad media entre las previstas; adoptándose los resultados de compactación como válidos para las tres cantidades escogidas. La mejora manera de fijar la cantidad de cemento para los ensayos es la comparación del suelo en estudio con otros ya ensayados, llevándose a consideración la granulometría, los índices de consistencia, el origen geológico, la colocación, la región de donde proviene y profundidad de la muestra. Para suelo con los cuales no se tiene experiencia anterior, la tabla 1 de la norma general de dosificación de suelo -cemento, elaborada por la PCA, indica la cantidad a ser adoptada en el ensayo de compactación. DEL EJEMPLO: PARA UN SUELO A2-4 (0) ES ESTUDIO, HACER EL ENSAYO DE COMPACTACIÓN CON UNA CANTIDAD DE CEMENTO EN PESO DEL 7%, OBTENIDA DE LA TABLA 1 DE LA NORMA GENERAL DE DOSIFICACIÓN DE SUELO CEMENTO. 3. ENSAYO DE COMPACTACIÓN DE SUELO CEMENTO El método SC – 1 (Ensayo de Compactación de Suelo – Cemento) para la preparación de la muestra, se sigue el mismo proceso del Ensayo de Compactación de la ASSHTO T 99, sustituyendo la parte de suelo retenida en el tamiz de 19 mm por igual peso de material retenido en el tamiz de 4.8 más lo que pasa en el de 19 mm. EJEMPLO EL SUELO EN ESTUDIO POSEE UN 23 % DE ARCILLA, POR TANTO, DEBE SER ENSAYADO POR LA NORMA GENERAL DE DOSIFICACIÓN. I. DATOS DE ENSAYO: II. Suelo grueso = 10% Absorción de suelo grueso = 1.2 % Humedad de suelo menudo = 3 % Cantidad de cemento = 7 % DATOS DE EQUIPOS Martillo N°3 Cilindro N°2 Volumen de cilindro = 995 cm3 Peso de cilindro = 2150 g III. COMPOSICIÓN DE LA MEZCLA Peso total de suelo seco = 5000 g Suelo grande o Peso seco = 10∗5000 100 = 500𝑔 o Peso húmedo = 500 ∗ (1 + 0.012) = 506𝑔 Suelo menudo o Peso seco = 5000 − 500 = 4500𝑔 o Peso húmedo = 4500 ∗ (1 + 0.03) = 4635𝑔 o Peso de cemento = 7∗5000 100 = 350𝑔 Con 506 g de suelo grueso saturado y superficialmente seco, 4635 g de suelo menudo con humedad natural y 350 g de cemento, se obtiene una mezcla para el ensayo, en la cual están garantizados el porcentaje de lo grande y la cantidad de cemento deseada. Realizando el ensayo, se verifica, como ejemplo, los cálculos referentes a los puntos de la curva de compactación: Punto N° 1 Peso de la probeta de ensayo húmedo más el cilindro= 3955g Peso de la probeta de ensayo húmedo = 3955 g -2150 g=1805g Cantidad de cemento = 8.6% (determinado) Peso de la probeta de ensayo seco = 1+0.086 = 1662𝑔 Peso específico aparente seco = 0.995 = 1670𝑘𝑔/𝑚3 1805 1662 Obtenidos los 5 puntos, colocados los resultados en el gráfico y trazada la curva de compactación, determinar la humedad óptima y el peso específico máximo aparente, conforme lo que muestra en la hoja del ensayo de compactación de suelo – cemento. FIGURA 1 (EN EXCEL – ARCHIVO LIBRO 1) 4. ELECCIÓN DE LAS CANTIDADES DE CEMENTO PARA EL ENSAYO DE DURABILIDAD El ensayo de durabilidad es ejecutado con 3 cantidades de cemento. Las cantidades pueden ser fijadas basándose en la experiencia anterior o por las TABLAS 2 y 3 de las Normas de Dosificación de Suelo – Cemento. El ensayo de durabilidad podrá ser realizado con la cantidad indicada y con cantidades de 2 puntos porcentuales por encima y 2 por debajo de ésta. Se debe notar que los valores de esta tabla, son funciones de las características físicas de suelo, no se aplican a suelos superficiales, que poseen material orgánico potencialmente perjudicial a la hidratación del cemento. Si se diera el caso, se puede prever un aumento de 2 a 4 puntos porcentuales en la cantidad de cemento (o un aditivo adecuado) para neutralizar los efectos de la materia orgánica que afectaría la hidratación del cemento. EJEMPLO: Siendo el suelo de naturaleza arenosa, usar en este caso la TABLA 2 de la Norma General y, en función del porcentaje de grava gruesa (10%), el porcentaje de limo más arcilla (29%) y del peso específico seco máximo aparente (1880 kg/m3), se encuentra una cantidad de cemento de 7%. Realizar el ensayo de durabilidad con las cantidades de cemento de 5%, 7% y 9%. 5. MOLDEADO DE PROBETAS DE ENSAYO El moldeado de probetas de ensayo es simplemente la compactación de una mezcla de humedad óptima obtenida del ensayo de compactación, siendo la energía de compactación la misma del método SC – 1, las probetas de ensayo deberán llegar al peso específico seco máximo aparente. DEL EJEMPLO: El suelo es estudio posee una parte retenida en el tamiz de 4.8 mm; se debe, por tanto, usar el método B para el moldeado de las probetas de ensayo. Se indica, a continuación, los cálculos de los componentes de la mezcla y de la verificación del moldeado, para las cantidades de 5%, 7% y 9%, en el mismo orden en que se presentan en la hoja de ensayo para moldeado de probetas de ensayo de suelo – cemento fig 2 DATOS DE ENSAYO Peso específico seco máximo aparente = 1880 kg/m3 Humedad óptima = 13.2 % Suelo grueso = 10 % Absorción de suelo grueso = 1.2% Humedad de suelo menudo = 3% DATOS DE EQUIPO Martillo N° 3 Cilindro N° 2 Volumen del cilindro = 995 cm3 Peso de cilindro = 2150 g COMPOSICIÓN DE LA MEZCLA Peso total de suelo = 3000 g Suelo grueso Peso seco = 10∗3000 100 = 300 𝑔 Peso húmedo = 300*(1+0.012) = 304 g Suelo menudo Peso seco = 3000-300 = 2700 g Peso húmedo =2700*(1+0.03) = 2781 g Cantidad de cemento = 7% Peso de cemento = Peso total de la mezcla =3000+210 = 3210 g Cantidad de agua 7∗3000 100 13.2∗3210 100 = 210 𝑔 Necesaria = Tomada por suelo grueso = 304-300 = 4g Tomada por suelo menudo = 2781 – 2700 = 81g Teórica a juntar = 424-85 = 339 g = 424 𝑔 Pérdida por evaporación (0.5%) = A mezclar = 339-16 = 355 g 0.5∗3210 100 = 16 𝑔 Con 304 g de suelo grueso saturado y superficialmente seco, 2781 g de suelo menudo es humedad natural, 210 g de cemento y 355 g de agua, se obtiene una mezcla para el moldeado. Durante el ensayo se pesa la probeta de ensayo húmeda juntamente con el cilindro de Moldeado y se retira una muestra para la determinación de la humedad; los dos datos obtenidos permiten verificar las condiciones de moldeado, como sigue: Probeta de ensayo N°2 Cantidad de cemento en peso = 7% Peso de probeta de ensayo húmeda más cilindro = 4247g Peso de probeta de ensayo húmeda = 4247 – 2150 = 2097g Cantidad de humedad = 12.8 % (determinado) Peso de probeta de ensayo seca = 1+0.128 = 1859𝑘𝑔/𝑚3 Peso específico seco aparente = 0.995 = 1868𝑘𝑔/𝑚3 2097 1859 FIGURA EN EXCEL Desde que la diferencia entre el peso específico seco aparente alcanzado y el pretendido sea inferior a 30 kg/m3, y la diferencia entre la humedad de moldeado y la humedad óptima sea inferior a un punto porcentual, la probeta de ensayo es aceptada. Este debe ser mantenido en una cámara húmeda hasta la fecha de ensayo. 6. ENSAYO DE DURABILIDAD POR MOJADO Y SECADO El método SC – 3 (Ensayo de durabilidad por mojado y secado) describe la técnica de ensayo. DEL EJEMPLO: Siguiendo la hoja de ensayo de durabilidad por Mojado y secado (Fig. 3) se tiene, para la probeta de ensayo moldeada, conforme a la sección anterior, las siguientes operaciones: DATOS DE CUERPO DE PRUEBA Probeta de ensayo N°2 Clasificación del suelo: A-2-4 (0) Cantidad de cemento en peso = 7% Humedad de moldeado = 12.8 % Peso seco inicial calculado = 1859 g Fecha de moldeado = 19/03/96 En el cuadro 3 es anotado el desarrollo del ensayo, siendo recomendada la estandarización de horarios; por ejemplo, retirar de la estufa a las 9 horas y, enseguida, un cepillado; a las 10 horas, colocar las probetas de ensayo en inmersión y, a las 15 horas, retirarlos y colocarlos en la estufa. En las observaciones, anotar las interrupciones del ensayo (días no trabajados) y ocasionales roturas y separaciones de capas en las probetas de ensayo. Cálculo Probeta de ensayo N°2 Peso seco final = 1605 g(determinado) Agua retenida en la probeta de ensayo = 2.5% (tabulada) Peso seco corregido = Pérdida de peso = 1605 = 1566 𝑔 1+0.025 1859−1566 = 16.0% 1859 Notar que fue adoptado un porcentaje de agua retenida en la probeta de ensayo indicada en la TABLA del Método SC – 3, para las 3 probetas de ensayo. 7. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS Y FIJACIÓN DE LA CANTIDAD DE CEMENTO La cantidad final de cemento fijado de acuerdo con la Norma General de Dosificación resulta del conocimiento de los resultados de muchos ensayos realizados con varias cantidades de cemento, permitiendo la indicación de la mínima cantidad que confiera a la mezcla las características necesarias para un adecuado comportamiento de servicio. Se sabe, en la práctica, que el aumento de la cantidad de cemento ocasiona una reducción de pérdida de peso en los ensayos de durabilidad: para bajas cantidades de cemento, el aumento provoca una considerable reducción en la pérdida, en cuanto que, para cantidades elevadas, el aumento de cemento provoca una pequeña disminución en la pérdida de peso. La PCA explica, sobre el criterio que se escoge para definir los límites admisibles de pérdida de peso según las consideraciones que se mencionan a continuación: “El principal requisito de un suelo – cemento es resistir las variaciones de las condiciones climáticas. De este modo, el elemento básico del suelo – cemento es la cantidad de cemento requerida para producir una mezcla que resista los esfuerzos producidos en los ensayos de durabilidad por mojado y secado. La observación de proyectos ejecutados prueba que se puede tener confianza tanto en los resultados basados en estos ensayos, como en el criterio que se da a continuación. Este criterio está basado en un considerable número de resultados de laboratorio en el comportamiento de muchos trabajos ejecutados y en el uso de información obtenida, de diversas fuentes, de varios miles de probetas de ensayo. Su empleo indicará la mínima cantidad de cemento requerida para producir un suelo – cemento resistente y durable, aceptable como base de pavimento de la más alta calidad. Ese criterio no debe ser considerado como una recomendación irrevocable, más bien como un principio que puede ser considerado satisfactorio en el estado actual de los conocimientos que se tiene de suelo – cemento”. Las recomendaciones son: a) Será adoptada como cantidad de cemento en peso indicado, la menor de las cantidades con las cuales las probetas de ensayo ensayadas satisfagan el siguiente requisito: la pérdida de peso de las probetas de ensayo de suelo – cemento, sometidas al método SC – 3, no deben ser superiores a los siguientes límites: b) Suelos A1, A2-4, A2-5 Y A3: 14% Suelos A2-6, A2-7, A4 y A5: 10% Suelos A6 y A7: 7% c) Es admisible hacer una interpolación de los resultados con el objeto de determinar la menor cantidad de cemento que satisfaga el requisito de la línea anterior; una extrapolación no es permitida. DEL EJEMPLO: Considerar los siguientes resultados de pérdida de peso, obtenidos en el ensayo de durabilidad por mojado y secado: Con 5 % de cemento = 23 % Con 7 % de cemento = 16 % Con 9 % de cemento = 11 % Como el suelo en estudio es un A2-4 (0), la pérdida de peso máxima admisible es del 14 %. Analizando los resultados, se nota que las cantidades de 5% y 7% de cemento no satisfacen esta condición, en cuanto que el 9% si satisface. Colocando los resultados en un gráfico, se verifica que la cantidad de cemento de 8% cumple, con relativa seguridad, con un valor de 17% para la pérdida de peso máxima admisible. Por otro lado, la resistencia a compresión es creciente con la cantidad de cemento y con la edad. Basados en el criterio de la PCA, se puede indicar que la cantidad de cemento de 8% en peso es adecuado para la estabilización del suelo en estudio. Concluidos los trabajos de dosificación, la cantidad de cemento determinada como adecuada para el suelo en estudio podrá ser convertida en cantidad de cemento en volumen (en el caso de obras que usen mezclado en sitio), por la siguiente expresión: 𝑐𝑣 = Cv= Cp= Dsc= Dc= 100𝐶𝑝 𝐷𝑠𝑐 𝑥 100 + 𝐶𝑝 𝐷𝑐 Contenido de cemento en volumen (Volumen de cemento suelto en relación al volumen de suelo cem compactado). Contenido de cemento en peso (peso de cemento en relación al peso del suelo seco en estufa). Densidad aparente máxima del suelo cemento compactado, en kg/m3. Densidad del cemento suelto, se puede suponer igual a 1430 kg/m3 La conversión puede ser hecha gráficamente, con el empleo de la FIG 4. DEL EJEMPLO: Considerando los datos del ejemplo anterior, se obtiene: 𝑐𝑣 = 100 ∗ 8 1880 𝑥 100 + 8 1430 𝑐𝑣 = 975 Igual valor es obtenido en el ábaco. Se sugiere adoptar para la obra una cantidad de 10% en volumen.
