Estabilización De Suelos

Fernández, 1991(como se citó enJara, 2014) afirma que: Para estabilizar un suelo natural, se le somete a cierto tratamiento o manipulación, de tal manera que permita un aprovechamiento ideal de todas sus cualidades, en estas condiciones se debe obtener una capa firme que tenga estabilidad y durabilidad, que sea capaz de soportar los diferentes efectos del clima y tránsito, con lo que se asegurará de manera geotécnica el comportamiento de la explanada. (p. 28)

Según el (MTC, 2013) mediante distintos procesos mecánicos e incorporación de materiales químicos, naturales o sintéticos es que se logra estabilizar los suelos, lo que conlleva a mejorar sus propiedades físicas. Dicha estabilización, generalmente se hace en suelos de subrasante inadecuada o pobre, los métodos más conocidos son la estabilización suelo asfalto, suelo cemento, suelo cal, entro otros. A diferencia de la estabilización de sub base granular o

28 base granular, que se denomina como sub base o base granular tratada (con cal, con cemento, con asfalto, etc) con el principal objetivo de mejorar la calidad del mismo (p. 107).

Sherwood, 1992(como se citó en Jara, 2014). Las principales propiedades que se mejoran con la aplicación de la estabilización de suelos son:

Resistencia. – Tanto la capacidad de carga como la estabilidad presentan un aumento en función al aumento de su resistencia.

 Estabilidad del volumen. Permite el poder controlar cada proceso durante el hinchamiento hasta el colapso que son provocados por la humedad.

 Durabilidad. Al aumentar la resistencia al a erosión, también se incrementa la durabilidad que presenta el suelo, lo que hace que incrementa una respuesta eficiente a cualquier cambio climático y también al tipo de tráfico.

 Permeabilidad. La permeabilidad se reduce, así que también se reduce el contenido del agua, lo que representa una mejoría de su estabilidad.

El estabilizar un suelo in situ comprende el siguiente procedimiento:  Estudiar la mezcla y obtener una fórmula para trabajar.  Preparar la superficie ya existente.

 Disgregar el suelo.

 Humectar o desecar el suelo.  Distribuir el cemento o la cal.  Ejecutar el mezclado.

 Compactar.

 Terminar o dar acabado a la superficie.  Curar y proteger la superficie. (p. 28 y 29)

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2.2.4.1 Clases de estabilización.

2.2.4.1.1 Estabilización física.

Su uso está en la mejora del suelo mediante la producción de diferentes cambios físicos. Existen distintos métodos que se explican a continuación:

Mezclas de Suelos: esta clase de estabilización es una de las más usadas, sin embargo, su uso en solitario no produce el efecto deseado, por lo que es necesario compactar el mismo suelo de manera complementaria.

Un claro ejemplo podría ser, un suelo grueso como la grava-arena presenta una fricción interna alta, esto le permite tener el soporte necesario para grandes esfuerzos, empero dicha propiedad no le da la estabilidad suficiente como para que sea un firme capa de asiento en una carretera, debido a que no existe cohesión entre sus partículas que se mueven de manera libre y con el tráfico vehicular es posible que se separan o inclusive salir del camino. (Jara, 2014, p. 29)

Bauzá, 2003(como se citó en Jara, 2014). Muy por el contrario, la arcilla tiene una cohesión muy alta y su fricción es muy baja, esto conduce a la pérdida de su estabilidad en caso de que se presente una humedad alta. Sin embargo, una apropiada mezcla de estos suelos puede resultar en un material con mucha más estabilidad en la que se aproveche su alta fricción interna de uno y la cohesión del otro a fin de que las partículas no se separen fácilmente.

 Vibro: flotación (Mecánica de Suelos)  Consolidación Previa

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2.2.4.1.2 Estabilización química.

Como su nombre lo indica, con la estabilización química se pretende hacer más estable a un suelo. La primera y la que siempre acompaña a todas las estabilizaciones, es la de aumentar la densidad de un suelo, compactándole mecánicamente, la segunda estabilización usada es la de mezclar a un material de granulometría gruesa otro que carece de esa característica y finalmente está el recurso de estabilizar un suelo mezclándole cemento Portland, cal hidratada, asfalto o cloruro de sodio. (Ruano, 2012, p.15)

 Cal: es la que puede disminuir el índice plástico del suelo arcilloso, además su precio es bastante económico.

 Cemento portland: incrementa la capacidad de resistir en los suelos y su uso principal se da en arenas o gravas finas.

También existen otros materiales que se pueden usar, como:

 Productos Asfálticos: se emulsiona sobre el material previamente triturado que no

presente cohesión.

 Cloruro de sodio: su principal uso se da en suelos arcillosos y limosos, este método

impermeabiliza y disminuye el polvo en el suelo.

 Cloruro de calcio: su principal uso se da en suelos arcillosos y limosos, este método

impermeabiliza y disminuye el polvo en el suelo.

 Escorias de fundición: su uso principal se da en carpetas asfálticas a fin de incrementar

su resistencia, impermeabilizar y prolongar la vida útil de la misma.

 Polímeros: su uso principal se da en carpetas asfálticas a fin de incrementar su

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 Bauzá, 2003(como se citó en Jara, 2014) Caucho de Neumáticos: su uso principal se da en carpetas asfálticas a fin de incrementar su resistencia, impermeabilizar y prolongar la vida útil de la misma. (Jara, 2014, p.30)

2.2.4.1.3 Estabilización mecánica.

Jara (2014) sostiene: Es aquella con la que se logra mejorar considerablemente un suelo sin que se produzcan reacciones químicas de importancia. (p. 30)

Bauzá, 2003(como se citó en Jara, 2014) afirma que el compactar genera una mejoría en la sub- base, base y en la carpeta asfáltica. (p.31)

2.2.5 Marco conceptual.

 Suelo. Se dice al grupo de partículas minerales, que se forman por la alteración química

o de la desintegración mecánica de las rocas preexistente. (De La Cruz & Salcedo, 2016, p. 44)

 Cohesión. Es la fuerza de unión entre partículas, que se dan por la atracción molecular

y las películas de agua. Por lo cual, cuando el contenido de agua cambia su cohesión del suelo también empezara a variar. La cohesión se obtiene en kg. / cm2. Los suelos de tipo arcilla son los que poseen cohesión alta de 0,25 kg. / cm2 (Ruano, 2012, pág. 06)

 Plasticidad. En estudio de suelos, la plasticidad puede definirse como la propiedad de

un suelo por la cual la muestra es capaz de sostener deformaciones rápidas, sin rebose elástico y sin excesiva variación de su volumen, sin agrietarse ni desmoronarse. (Juarez B. & Rico, 2005, p. 127)

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 Límite líquido. El límite líquido indica el porcentaje ó contenido de agua donde el suelo

tiene una cierta consistencia bajísima. Para determinar el límite líquido se usa la Cuchara de Casagrande donde se determinará la humedad correspondiente a los 25 golpes. La muestra utilizada es el suelo que pasa la malla N° 4. (Angulo, 2015, p. 22)

 Limite plástico. Se define como el contenido de agua ó humedad, mencionado en

porcentaje con respecto al peso seco del suelo secada al horno, para lo cual los suelos arcillosos pasan de un estado semisólido a un estado plástico. (Crespo, 2004, p. 76)

 Prueba de Proctor estándar. Este modo de ensayo cubre los pasos de compactación

en el laboratorio que son utilizados para definir las correlaciones entre el porcentaje de agua y su peso seco unitario del suelo a ensayarse (curva de compactación) compactado con una energía estándar en un molde cilíndrico con un diámetro de 101,6 milímetros (12 400 pie-lbf/pie3). (MTC, Manual de Ensayo de Materiales, 2016, p. 114)

 Prueba Proctor modificado. Este procedimiento de compactación es usado en los

Laboratorios, para conocer la relación entre el Peso Unitario Seco de los suelos y porcentaje de humedad (curva de compactación) compactado con una energía modificada en un molde cilíndrico de 101,6 ó 152,4 milímetros (4 ó 6 pulgadas) de diámetro con un pisón de 44,5 Newton (10 libras) que impacta desde una altura de 457 milímetros (18 pulgadas), generando así una Energía de Compactación de (2700 kN- m/m3 (56000 pie-lbf/pie3)). (MTC, Manual de Ensayo de Materiales, 2016, p. 102)

 La calidad del suelo es la capacidad de resistencia a cargas a las que el suelo está sometido, esta calidad se mide con la aplicación de la prueba de C.B.R. (De La Cruz & Salcedo, 2016, p. 49)

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 Valor relativo de soporte. Es el resultado de un suelo sobre su capacidad de resistir el

esfuerzo cortante en condiciones específicas de compactación y contenido de humedad. Generalmente se aplica a suelos de subrasante, capas de sub-base, base y afirmado de un pavimento. (Braja M.Das, 2013, p. 55)

 Rasante. Este término está referido al suelo que es usado en el rodamiento de vehículos

en pavimentos afirmados, puede ser constituida con suelos de préstamo o de la parte superior de un relleno que haya sido adecuadamente compactado. (Jara, 2014, p. 37)

 Arcilla. Es un tipo de suelo con diámetro menor a 0.002 milímetros, presenta una alta

plasticidad y también tiene una propiedad característica de aglutinar las partículas, es por eso que se usa generalmente para realizar ladrillos. (Barranzuela, 2014, p. 05)

 Estabilización de suelos. mejoramiento o Estabilización de suelos es una agrupación

de técnicas que buscan alcanzar aumentar el comportamiento mecánico y la durabilidad del suelo, y pueden ser usadas en los diferentes trabajos de ingeniería. Generalmente los que destacan son: en la construcción de cimentación con plataformas, el mejoramiento del terreno natural y deferentes capas del pavimento. (Angulo Paz, 2015, p. 53)

34 CAPÍTULO III

3. Metodología de la Investigación. 3.1 Diseño de Investigación.

 Investigación Cuantitativo. – Esta forma de investigación cuantitativa busca cuantificar un fenómeno. Es más estructurada, objetiva y ayuda a que sea más puntual la investigación, se enfoca en el comportamiento.

 Nivel Explicativo. - En esta investigación que realizamos daremos a conocer en qué porcentaje mejora los suelos de la cantera Chullunquiani y Shujura adicionado ladrillo reciclado molido y cuál de las canteras se recomienda para superficies afirmadas en carreteras.

 Diseño experimental. - El cuándo el investigador tiene el manejo de la variable independiente, ya que puede manipularla de manera intencional.

3.2 Metodología De La Investigación.

El trabajo de investigación que se desarrolla esta propuesto con el fin de incrementar las propiedades físico-mecánicas del suelo de la cantera Chullunquiani y Shujura empleando el ladrillo reciclado molido en proporciones de 5%, 10% y 15%.

35 3.2.1 Población y muestra.

 Población. - Suelos en explotación para afirmados de carreteras.

 Muestra. - En esta investigación nos ocuparemos en las siguientes muestras:

 Cantera de suelos CHULLUNQUIANI

Ubicación política : Salida Arequipa-Distrito de Juliaca-provincia de San Román-Puno (a 3 km del distrito de Juliaca)

Acceso : Es accesible en todas las temporadas del año, yendo por la vía Juliaca a Arequipa (pavimentada) hacia el lado derecho a 200m de afirmado.

Área de extracción : 1.50 hectáreas aproximadamente.

Prof. De extracción : 50.00 Mt. Aproximadamente (Anexo 6.3)

 Cantera de suelos SHUJURA.

Ubicación política : Salida puno a espaldas del parque del niño-Sur Este del Distrito de Juliaca-provincia de San Román-Puno (a 1km del distrito de Juliaca)

Acceso : Es accesible en todas las temporadas del año, yendo por la vía Juliaca a Puno (av. Mártires del 4 de noviembre) hacia el lado derecho a 800m de afirmado.

Área de extracción : 1.00 hectárea aproximadamente.

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 Ladrillo reciclado molido.

Tipos de ladrillo : Ladrillos rojizos y bien cocidos. Área de acumulación : Provincia de San Román.

Tabla 2

Cantidad requerida de muestra por cantera para ensayos en laboratorio.

3.2.2 Técnicas e instrumentos de investigación.