FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

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FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

Pucallpa, 2020

TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO PROFESIONAL DE: Ingeniero Civil

AUTOR:

Rabanal Westreycher, Aaron Sven (ORCID: 0000-0001-6179-464X)

ASESOR:

Mg. Ing. Minaya Rosario, Carlos Danilo (ORCID: 0000-0002-0655-523X)

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN

Diseño de Infraestructura Vial

Influencia del aditivo quim KD-40 y cal hidratada para estabilización

de suelos arcillosos como capa subrasante en pavimentos rígidos,

LIMA – PERÚ 2020

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ii Dedicatoria

Esta tesis va dedicada a mis padres, hermanos, por haberme apoyado mucho en estos años para lograr ser un profesional de éxito y así me tengan de ejemplo mis hermanos que con esfuerzo, dedicación y voluntad todo se puede lograr.

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iii Agradecimientos

En primer lugar, agradezco a dios y a mis padres por el apoyo incondicional en todo momento. A mi familia por darme la fuerza y no dejarme vencer a pesar de los obstáculos para cumplir con una de mis metas. Agradezco a la universidad por la oportunidad que me dio de tener un futuro y al Mg. Ing. Minaya Rosario, Carlos Danilo por su apoyo durante el desarrollo de esta investigación.

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iv ÍNDICE DE CONTENIDO Caratula….……… i Dedicatoria………..………..……... ii Agradecimiento…….………... iii Índice de contenido………. iv Índice de tablas………..….. v Índice de figuras…….……….…… vi Resumen..………..……… .vii Abstract…...……….... viii I. INTRODUCCIÓN……….………1

II. MARCO TEÓRICO……….. 5

III. METODOLOGÍA 3.1. Tipo y diseño de investigación…….……….... 16

3.2. Variables y Operacionalización…….………..………….…… 17

3.3. Población, muestra, muestreo y unidad de análisis……….….... 18

3.4. Técnicas e instrumentos de recolección de datos………... 21

3.5. Procedimientos…….………..…… 21

3.6. Método de análisis de datos…….……… 25

3.7. Aspectos éticos…….………... 26 IV. RESULTADOS…….………... 27 V. DISCUSIÓN…….……… 45 VI. CONCLUSIONES…….……….. 50 VII. RECOMENDACIONES…….………. 52 REFERENCIAS…….……… 54 ANEXOS…….……… 61

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Índice de tablas

Tabla 1. Total de ensayos a realizar con aditivo Quim KD40……….…… 19

Tabla 2. . Total de ensayos a realizar con cal hidratada…………..……… 20

Tabla 3. Ensayos de los Límites de Atterberg con cal hidratada…..……… 32

Tabla 4. Ensayo de C.B.R con cal hidratada ………..……… 34

Tabla 5. Ensayo de Comprension simple con cal hidratada……...……… 36

Tabla 6. Ensayos de los Límites de Atterberg con Quim KD 40 ……… 40

Tabla 7. Ensayo de C.B.R con Quim KD 40………..……… 42

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Índice de gráficos y figuras

Figura 1. Estudios geotécnicos de la ciudad de Pucallpa……….…..……... 29

Figura 2. Ensayos de Limites de Atterberg con cal………..……… 29

Figura 3. Grafica de Limite Líquido con cal hidratada….……….….. 30

Figura 4. Grafica de Limite Plástico con cal hidratada………..…….. 31

Figura 5. Grafica de Índice de Plasticidad con cal hidratada ………..…….. 32

Figura 6. Ensayo de C.B.R con cal hidratada ………..….. 33

Figura 7. Grafica de C.B.R con cal hidratada………...……….. 34

Figura 8. Ensayo de comprensión simple con cal hidratada………..…….…….. 35

Figura 9. Grafica de comprensión simple con cal hidratada ……….. 36

Figura 10. Ensayos de Límites de Atterberg con Quim KD 40……… 37

Figura 11. Grafica de Limite Líquido con Quim KD 40……….…… 38

Figura 12. Grafica de Limite Plástico con Quim KD 40 ………..……….…… 39

Figura 13. Grafica de Índice de Plasticidad con Quim KD 40 ..……….…… 40

Figura 14. Ensayo de C.B.R con Quim KD 40 ……….…… 41

Figura 15. Grafica de C.B.R con Quim KD 40 ……….…… 42

Figura 16. Ensayo de comprensión simple con Quim KD 40 ……….…… 43

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Resumen

En este presente trabajo su objetivo principal fue Determinar los porcentajes del aditivo quim kd-40 y la cal hidratada para mejorar la estabilización del suelo arcilloso en la capa subrasante para el pavimento rígido, de la av. Shirambari, Pucallpa 2020, sabiendo que hoy en día esto no es muy común ni aplicado por falta de estudios en la ciudad de Pucallpa, pero esto ayudaría mucho a los futuros profesionales y a una alternativa para el mejoramiento de las carreteras.

Esta investigación se desarrolló con el único fin de que al adicionar cal hidratada o el aditivo Quim KD40 mejore las propiedades físicas y mecánicas del suelo, así soportar el volumen de tráfico, haciendo uso como referencias a 4 tesis.

Ambas investigaciones utilizaron una metodología experimental donde desarrollaron ciertos ensayos como los Límites de Atterberg, C.B.R. y Comprensión simple. Agregando la cal hidratada o el aditivo Quim KD40, de esta manera se determinó las dosificaciones de cal hidratada de 2%, 5%, 7% y 9% y de aditivo Quim KD40 de 1%, 3%, 6% y 10%.

Finalmente se determinó que entre la cal hidratada y el aditivo Quim KD 40 el mejor estabilizante para la av. Shirambari será el aditivo Quim KD 40 el cual el porcentaje optimo seria del 6%.

Palabras clave: Cal hidratada, Quim KD40, Límites de Atterberg, C.B.R.,

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Abstract

In this present work, its main objective was to determine the percentages of the additive quim kd-40 and the hydrated lime to improve the stabilization of the clay soil in the subgrade layer for the rigid pavement, of the av. Shirambari, Pucallpa 2020, knowing that nowadays this is not very common or applied due to lack of studies in the city of Pucallpa, but this would greatly help future professionals and an alternative for road improvement.

This research was developed with the sole purpose of adding hydrated lime or the Quim KD40 additive to improve the physical and mechanical properties of the soil, thus supporting the volume of traffic, making use of 4 theses as references.

Both investigations used an experimental methodology where they developed certain tests such as the Atterberg Limits, C.B.R. and Simple understanding. Adding hydrated lime or Quim KD40 additive, in this way the hydrated lime dosages of 2%, 5%, 7% and 9% and Quim KD40 additive of 1%, 3%, 6% and 10% were determined.

Finally, it was determined that between hydrated lime and Quim KD 40 additive, the best stabilizer for av. Shirambari will be the Quim KD 40 additive which the optimum percentage would be 6%.

Keywords: Hydrated lime, Quim KD40, Atterberg limits, C.B.R., Simple

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Hoy en día si bien es cierto el incremento social y económico de los países de primer mundo se debe a la gran demanda de vías de comunicación terrestre, ya que permiten el intercambio comercial, además de promocionar el turismo. Según el informe del BID (Banco Interamericano de Desarrollo) “El desarrollo infraestructural en Brasil,

Colombia y México ha ido mejorando gracias a la utilización de las nuevas

tecnologías como la adición de la cal hidratada y otros productos químicos que estos países utilizaron para mejorar su infraestructura vial, pero si bien es cierto aún está atrasada, principalmente si es comparada con la economía de países desarrollados”. Por lo general estas obras ingenieriles son propuestas por los gobiernos centrales, regionales y locales, el cual se lleva a cabo el transporte de grandes cantidades de tierra si el terreno en cuestión no brinda geotécnicamente las propiedades físico mecánicas necesarias para la elaboración de las carreteras.

En la actualidad en el Perú el 50 % de nuestras carreteras no están pavimentadas y las que tenemos la mayor parte de ellas se encuentran en mal estado, se podría decir que una de las razones por el cual sucede esto es que se cuenta con suelos con bajas propiedades físico mecánicas. Además hoy en día la comunidad de expertos en geotecnia busca minimizar la creación de nuevos vertederos y prestamos ya que conlleva a un impacto medioambiental, por ello la solución para esos terrenos inadecuados vendría a ser una adecuada estabilización mejorando así significativamente sus propiedades, permitiendo la construcción y mejoramiento de las carreteras, tomando como ejemplo a las ciudades como Junín, Cajamarca y ¨Puno los cuales utilizaron como estabilización el cemento, cal y el aditivo Quim KD-40 y lograron estabilizar su suelo mejorando la calidad de vida de la población.

Hasta el día de hoy la ciudad de Pucallpa se encuentra con una pobre calidad de infraestructura vial, ya que no es ajena a este problema presentando un suelo arcilloso, impidiendo el diseño, construcción y mantenimiento de las vías. Por ese motivo con esta investigación se busca solucionar este problema mediante la estabilización del suelo aplicando un aditivo quim kd-40 y cal hidratada, buscando así mejorar el terreno.

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Al analizar la realidad problemática nos planteamos el siguiente problema general

¿Cuánto del aditivo quim kd-40 y de la cal hidratada, mejora la estabilización de los suelos arcillosos en la capa subrasante para el pavimento rígido, de la av. Shirambari, Pucallpa 2020?

Asimismo los Problemas específicos que se plantean son:

¿Cuánto del aditivo quim kd-40 y de la cal hidratada mejora el CBR de los suelos arcillosos en la capa subrasante para el pavimento rígido, de la av. Shirambari Pucallpa 2020?

¿Cuánto del aditivo quim kd-40 y de la cal hidratada mejora los límites de Atterberg de los suelos arcillosos en la capa subrasante para el pavimento rígido, de la av. Shirambari, Pucallpa 2020?

¿Cuánto del aditivo quim kd-40 y de la cal hidratada mejora la compresión de los suelos arcillosos en la capa subrasante para el pavimento rígido, de la av. Shirambari, Pucallpa 2020?

Además con la Justificación del estudio contamos con la justificación teórica, con la justificación práctica, la justificación metodológica y la justificación socioeconómica

Se propone la siguiente hipótesis general

El aditivo quim kd-40 y la cal hidratada mejora significativamente la estabilización de los suelos arcillosos en la capa subrasante para el pavimento rígido, de la av. Shirambari, Pucallpa 2020.

Además las Hipótesis específicas

El aditivo quim kd-40 y la cal hidratada mejora significativamente el CBR del suelo arcilloso en la capa subrasante para el pavimento rígido, de la av. Shirambari, Pucallpa 2020.

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El aditivo quim kd-40 y la cal hidratada mejoran significativamente los límites de Atterberg del suelo arcilloso en la capa subrasante para el pavimento rígido, de la av. Shirambari, Pucallpa 2020.

El aditivo quim kd-40 y la cal hidratada mejora significativamente la compresión del suelo arcilloso en la capa subrasante para el pavimento rígido, de la av. Shirambari, Pucallpa 2020.

Teniendo en cuenta de lo que trata se plantea el siguiente objetivo general que es:

Determinar los porcentajes del aditivo quim kd-40 y la cal hidratada para mejorar la estabilización del suelo arcilloso en la capa subrasante para el pavimento rígido, de la av. Shirambari, Pucallpa 2020

Además es necesario el planteamiento de los objetivos específicos que son

Aplicar los porcentajes del aditivo quim kd-40 y la cal hidratada para mejorar el CBR del suelo arcilloso en la capa subrasante para el pavimento rígido, de la av. Shirambari, Pucallpa 2020.

Aplicar los porcentajes del aditivo quim kd-40 y la cal hidratada para mejorar los límites de Atterberg del suelo arcilloso en la capa subrasante para el pavimento rígido, de la av. Shirambari, Pucallpa 2020.

Aplicar los porcentajes de aditivo quim kd-40 y la cal hidratada para mejorar la compresión del suelo arcilloso en la capa subrasante para el pavimento rígido, de la av. Shirambari, Pucallpa 2020.

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Los Trabajos previos son como una guía y son el respaldo de nuestra investigación están deben ser nacionales e internacionales, las nacionales son:

Según Rosales (2018) en su investigación “Aplicación Del Aditivo Quim KD – 40 En

La Estabilización De Suelos Para Caminos No Pavimentados En El Anexo De Nahuin, Palca – Tarma –Junín, 2017” de la Universidad Peruana de los Andes. El

cual nos presenta que el objetivo planteado es examinar la influenciagde la aplicaciónndel QUIM KD - 40 (Aditivo) ennestabilización de suelos con respecto a sus propiedades físico-mecánicas, para carreteras sin pavimentar en el anexo de Nahuin, Palca - Tarma - Junín, 2017. En la investigación se usó el método científico, el tipo

deninvestigación es aplicada, con un nivel explicativo y el diseño es experimental;

la población con la que se cuenta son los caminos no pavimentados del anexo de Nahuin que se encuentran dentro del Distrito de Palca y se consideró un tipo de

muestreo no probabilístico intencionado que fue el tramo de la trocha carrozable entre

los anexos de Santa Rosa de Carpapata – Santa Rosa de Nahuin (mediante calicatas). Se concluyó que con la aplicación del aditivo QUIM KD – 40, mejoró considerablemente la estabilización del suelo, cumpliendo normas y parámetros establecidos de acuerdo a sus propiedades físico mecánicas del suelo para así llegar a tener un suelo estabilizado.

Según Jara (2014) en su investigación “Efecto De La Cal Como Estabilizante De

Una Subrasante De Suelo Arcilloso” de la Universidad Nacional de Cajamarca. Que

tiene como objetivo evaluar el efecto de la cal como estabilizante de una subrasante de suelo arcilloso. El trabajo presentado es de tipo aplicada, con nivel explicativa y el

diseño es experimental. La población está conformada por suelos arcillosos de alta

y baja plasticidad del acceso al centro comercial open plaza del distrito de Cajamarca. Se concluyó que para este tipo de suelo perteneciente a la subrasante la dosis de cal al 4% es la óptima para estabilizarla.

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Según Velarde (2015) en su trabajo de investigación “Aplicación De La Metodología

De Superficie De Respuesta En La Determinación De La Resistencia A La Compresión Simple De Suelos Arcillosos Estabilizados Con Cal Y Cemento” de

la Universidad Nacional del Altiplano. Que tiene como objetivo determinar la máxima resistencia a la compresión simple de suelos arcillosos estabilizados con cal y cemento aplicando la metodología de superficie de respuesta. La investigación es de tipo aplicada, con un nivel explicativo y diseño experimental; dicha investigación toma como población el área de influencia de Huaje, Estadio Universitario y Salcedo en Puno que abarca un total de 5365 m2. Se concluyó que Los resultados de la investigación fueron satisfactorios pues la región propuesta como viable para establecer los porcentajes óptimos de cal y cemento logro obtener valores de la resistencia a la compresión simple elevados.

Los trabajos previos internacionales son:

Según Beltra y Copado (2011) en su trabajo de investigación “ Estabilización De

Suelos Arcillosos Con Cal Hidratada, Para Ser Utilizada Como Capa Subrasante De Pavimentos En La Colonia San Juan Capistrano De Ciudad Obregón, Son “

del Instituto Tecnológico De Sonora. Que tiene como objetivo estabilizar un suelo del sector localizado entre las colonias Casa Blanca y San Juan Capistrano en cd. Obregón, Sonora, adicionado al suelo un porcentaje óptimo de cal hidratada, y que este posteriormente pueda sr usado como capa sub-rasante de un pavimento según especificaciones de la secretaria de comunicaciones y trasportes (SCT). El tipo de

investigación es aplicada, con un nivel explicativo y el diseño es experimental; se

concluyó que el suelo-cal con 6% en peso obtenidos a través del método Eades &

Grim, alcanzo un CBR de 76.43% un índice de plasticidad de 4% y un índice de expansión de 0.17%, por lo que esta dosificación puede usarcé una sub-base de pavimento, o una reducción del espesor de la capa subrasante.

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Según Altamirano y Díaz (2015) en su investigación “Estabilización De Suelos

Cohesivos Por Medio De Cal En Las Vías De La Comunidad De San Isidro del

Pegón, Municipio Potosí- Rivas” de la Universidad Nacional Autónoma De

Nicaragua. Plantea el siguiente objetivo Estabilizar los suelos cohesivos de las vías en la comunidad San Isidro del Pegón, municipio de Potosí departamento Rivas, con una mezcla de cal hidratada, el tipo de investigación es aplicada, con un nivel explicativo y el diseño es experimental, se tomó como población a las Vías de la comunidad de San Isidro del Pegón, municipio Potosí- Rivas. Se concluyó de los porcentajes anteriores se determinó que con 9 porciento de cal se obtenían las mejores condiciones de suelo cumpliendo con la mayor parte de las propiedades propuestas. Ciertamente la expansión o hinchamiento es la propiedad con mayor incidencia en estos suelos, logrando una reducción del 61% con la adición óptima de cal.

Según Cañar (2017) en su trabajo de investigación “Análisis Comparativo De La

Resistencia Al Corte Y Estabilización De Suelos Arenosos Finos Y Arcillosos Combinadas Con Ceniza De Carbón” de la Universidad Técnica De Ambato. El cual

tiene como objetivo evaluar los Resultados de Resistencia al Corte entre los suelos arenosos finos y arcillosos, y el comportamiento mecánico de las estabilizaciones de los suelos arenosos finos y arcillosos con cenizas de carbón, con el fin de determinar las mejores condiciones para su uso. La investigación es de tipo exploratorio, la presente investigación es de tipo descriptivo-explicativo. La investigación empleada en este proyecto fue de tipo experimental. Se tomó como población En base a mapas geológicos de suelos del Ecuador se determinó el tipo de suelo dependiendo del lugar a extraer. Se concluyó que la utilización de la ceniza de carbón mejora las propiedades físicas de suelos arcillosos y arenosos finos disminuye la humedad en las arcillas y aumenta su compacidad en los suelos arenosos, pero esto requiere de porcentajes altos de cenizas de carbón.

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Según Francisco (2016) en su trabajo de investigación “Estudo da estabilizacao com

cal de um solo lateritico e um solo ñao lateritico” de la Universidad de Sao Paulo,

el cual objetivo es entender como solos lateriticos e ñao lateriticos se comportam quando estabilizados com cal hidratada, se aplica o tipo de pesquisa, com nível explicativo e o desenho é experimental, foram tomados como população os solos lateríticos e não lateríticos de São Paulo,resultou em os solos LG e NG estabilizados

com cal apresentaram, para os ensaios de RCS e RT na condicao nao imersa, um acrescimo na propiedade ate os 28 dias de cura, utilizando os valores de RCS eRTna condicao de cura imediata como referencia, concluiu-se que o solo LG , quando misturado a cal, apresenta melhor desempenho mecanico que o solo NG, pode-se notar tambem que o solo LG, utilizau menores queantidades de cal, em relacao ao solo NG

Para Azevedo (2010) en su trabajo de investigación “Estabilizacao de solos com

adicao de cal. Um estudo a respeito da reversibilidade das reacoes que acotecem no solo apos a adicao de cal” da Universidade Federal de Ouro Preto, cujo objetivo

é demonstrar que as reacoes do solo argilosocom cal podem ser reversiveis, se aplica o tipo de pesquisa, com nível explicativo e o desenho é experimental, foram tomados como população os solos argilosos de ouro, resultou o solos ao ser estabilizado com cimento realmente se comporta desta, pois ha reducoes de ate 58% no percentual de solo passado na peneira #200, e de até 39,5% na resistência à compressão simples do solo, sendo esta queda mais acentuada à medida em que há um aumento do tempo de cura do solo, conclui-se que realmente ha uma perda pequena de resistencia do solo estabilizado com adicao de cal quando os corpos de prova sao rompidos e remoldados, indicando haver a possibilidade de se reutilizar material estabilizado com cal, mesmo quando ele ja tiver sido rompido.

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Para Ramos y Lozano (2019) en su trabajo de investigación “Stabilización of suelo

through alternative additives” from the university Católica de Colombia, which objective is Study the physico-mechanical properties of a subgrade soil, by using

alternative additives such as coal ash and conventional additives such as lime, the type of research applies, with explanatory level and the design is experimental, were taken as population clay soil kaolin, It was concluded based on the evidence obtained in the tests carried out to stabilize a soil with alternative additives, the physical and mechanical properties obtained differentiated results between each of the concentrations with the different additives. This made it possible to classify the behavior of each mixture in a more optimal way in order to determine which one had the best performance.

Según Junco y Tejada (2011) en su artículo titulado “Aditivo químico obtenido de

sales cuaternarias empleado para la estabilización de suelos arcillosos de subrasante de carreteras” de la empresa de proyectos de arquitectura e ingeniería

de Matanzas, Cuba. Cuyo objetivo del trabajo es obtener el aditivo químico de sales cuaternarias empleado para la estabilización de suelos arcillosos de subrasante de carreteras. La investigación es de tipo exploratorio, la presente investigación es de tipo descriptivo-explicativo. La investigación empleada en este proyecto fue de tipo experimental, la población es el material extraído de la cantera de Manuela, en el Mariel. Se concluyó que los estudios y análisis realizados podemos afirmar que es factible el empleo del sistema de estabilización e Impermeabilización de suelos creado a partir de sales cuaternarias de amonio en la estabilización de suelos que serán utilizados en la conformación del paquete estructural de un pavimento flexible. Se demuestra su efectivo poder en el sustancial mejoramiento de las propiedades de resistencia y permeabilidad de los suelos finos-arcillosos, que por lo general son considerados suelos no aptos para la construcción de pavimentos flexibles y rígidos.

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11 Según James y Pitchai (2018) in his article titled “Strength and microstructure of micro

ceramic dust admixed lime stabilized soil” Karpaga Vinayaga College of Engineering and

Technology, India. Whose objective of the work is Determine the Strength and microstructure of micro ceramic dust admixed lime stabilized soil, the type of research applies, with explanatory level and the design is experimental, The results indicated that the addition of CD resulted in a marginally negative influence on the early strength of the stabilized soil at three days of curing whereas it enhanced the delayed strength of the soil at 28 days of curing, gaining between 12-14% strength. Finally, it was concluded that CD can be adopted as an auxiliary additive to lime in stabilization of expansive soil with provision of sufficient curing and the delayed onset of early strength due to CD can be overcome by using higher lime content in stabilization.

Según Alarcón, Jiménez y Benítez (2020) en su artículo titulado “Estabilización de suelos mediante el uso de lodos aceitoso” Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia – Tunja. Cuyo objetivo es Estabilizar los suelos mediante el uso de lodos aceitosos, el tipo de investigación es aplicada, con un nivel explicativo y el diseño es experimental, la población se emplearon suelos de la región de Tunja; un material granular y un suelo arcilloso, se tuvo como resultados que con la adición del 6% de lodo se consiguen los mejores resultados referentes a mejorar las propiedades de resistencia y plasticidad del material granular y 4% para la subrasante, con periodos de curado de 26 días, se concluyó que el lodo aceitoso genera un efecto positivo en la subrasante, al hacerla menos susceptible a la acción del agua, más impermeable, incrementa su estabilidad hídrica al estar sometida a saturación, lo que garantiza la preservación de las propiedades de resistencia del material en las condiciones más críticas.

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12 Definición y clasificación de los pavimentos

Un pavimento está destinado a proporcionar una superficie rodante que permita un tráfico seguro y acogedor bajo condiciones atmosféricas. Existe una excelente diversidad de estilos de pavimento, según el tipo de vehículos que transitarán y, por lo tanto, el volumen de tráfico. Un pavimento rara vez sufre lesiones, a menos que haya un error de cálculo en su ejecución o que los estudios de suelo no se hayan desembolsado adecuadamente, lo que inflige lesiones graves causadas por la carga generada por el tráfico a los fenómenos ambientales que ocurren dentro del estado. El pavimento flexible son aquellos que tienen superficies compuestas por materiales bituminosos, (o asfalto).31

Pavimento rígido

La Superficie de rodadura, la sub-base y la Subrasante que viene a ser la más gruesa de las capas, se conforma por un suelo natural o de relleno, si es necesaria un corte, se debe compactar y si se trata de terraplén, se utilizara el suelo que se cortó o de una cantera, con una buena compactación.7

Según el diario Popular se cuenta con una gran variedad de suelos en el Peru, pero el suelo a utilizar será el arcilloso, ya que en la ciudad de Pucallpa predomina este tipo de suelo

En el Perú también se cuenta con el suelo arcilloso

Están compuestos por una textura blanda, con mayor consistencia que la arena, con baja permeabilidad y obstruyen la humedad. Se caracteriza por los sedimento o depósito mineral que es plastifica cuando entra en contacto con el agua y contiene un material fino, compuesto de material muy pequeño y presenta esencialmente de silicatos de aluminio

hidratados

10.

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Con la Estabilización de suelos Lo que se busca al estabilizar un suelo es principalmente el incremento de soportar las cargas y una mayor reacción con el agua y otros climas, además de mejorar su resistencia mecánica.

La estabilización química de suelos consiste en la utilización de sustancias químicas para mejorar Las propiedades de ingeniería de los suelos, reduciendo su plasticidad y haciéndolos más inmune a la acción del tráfico y las condiciones

ambientales

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.

Para el proyecto de investigación se plantea la estabilización con cal

hidratada. La cal es un agente estabilizador efectivo para suelos plásticos y se

puede usar para mejorar su viabilidad, reducir el asentamiento y aumentar la fuerza. El uso de la cal modificará el suelo a través del catión, cambiándolo y estabilizándolo después de que el proceso de modificación haya sido

completado

21.

En el Perú mayormente la estabilización se realiza con cal viva o hidratada, en este caso se toma a la cal hidratada, ya que su manejo no es tan complicado, como la cal viva que se requiere de varios expertos en su uso. La cal es un estabilizador económico, los porcentajes a utilizar son de 2%, 5%, 7% y 9%.

Además también se realizara la estabilización con aditivo Quim KD-40, este producto es producido por la empresa peruana QUIMPAC.

La estabilización con QUIM KD-40 produce una mayor densidad seca y resistencia. Este se origina al modificar su estado de las partículas de arcilla, Además estas cambien de posición con la combinación del

suelo

24. Los porcentajes a utilizar son de 1%, 3%, 6% y 10%.

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Siguiendo con la investigación al estabilizar un suelo, a este se le mide por su

resistencia, permeabilidad y compresión.

La compresión consiste en comprimir el material del suelo disminuyendo los vacíos aumentando las

densidades

14

.

La resistencia de un suelo se caracteriza por que tienen la capacidad de resistir cargas, sin perder su estabilidad, todo suele tiene una resistencia distinta y este se rompe cuando este lo

supera

25.

La permeabilidad del suelo, es la propiedad que tiene el terreno de filtrar el aire y agua, es una de las cualidades que se debe evitar para la construcción de los pavimentos, ya que si un suelo es permeable este presentara

fallas

19.

Se realiza la prueba de CBR para hallar la resistencia del suelo, para la permeabilidad se harán los ensayos de Límites de Atterberg, y para la compresión se requiere ensayo de compresión simple.

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16 3.1. |Tipoydiseño| de| investigación|

Tipo| de| investigación|

La investigación presentada es de tipo:

Aplicada

La investigación de tipo aplicada también conocida como “empírica o práctica”, ya que este es caracterizado por aplicar y buscar los conocimientos ya establecidos, además que una vez se termine la investigación servirá para otros investigadores. El uso de todos los conocimientos, así mismo que los resultados permitirán una mayor comprensión de la realidad de maneras más organizada, precisa y

sistemático

36. Con respecto a la investigación presenta ser aplicada, porque no se descubrirá nuevos conocimientos, más bien se dará a conocer el problema con fuentes científicas, cuyo fin es resolver el problema y el manejo de situaciones de cada día con la estabilización del suelo mejorando así la calidad de nuestras carreteras.

Diseño de investigación

La expresión “diseño de investigación experimental" se relaciona principalmente con la elaboración de investigaciones con gran validez interna. Esto se refiere a la precisión de las declaraciones con respecto a la correlación que existe ambas variables (causa y efecto). Tal podría ser, ¿la variable 1 causa variación en la variable 2? ¿O la variable 2 causa variación en la variable 1? ¿O la variable 3 causa variación en ambas variables 1 y 2? ¿Y cuál es la magnitud de las relaciones causales entre las

variables

38? La investigación experimental de manera cuasi-experimental o campo, se elabora con respecto en un ambiente natural en otras palabras en un laboratorio, pero este diseño las variables son separadas, manipuladas y

controladas

3.

La investigación presentada será de diseño experimental, cuasi-experimental esto radica por la manipulación de las variables independientes para poder verificar el efecto producido en la variable dependiente. Para la realización en función a este tipo

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17

de diseño, se requiere de estudios y ser llevados a laboratorio, el cual, nos permitirá lograr de manera exitosa el desarrollo de los objetivos planteados.

3.2. Variables| y |Operacionalización Variables|

Variable| |independiente:

Es la variable que interviene o influye en las variables dependientes o el resultado. La variable independiente se manipula en la investigación experimental para observar su efecto en la (s) variable (s) de dependencia. A veces se le conoce como la variable de

tratamiento

29.

Una variable independiente es la variable predictor que se supone que es la causa del cambio en la variable dependiente

- Variable causa (X1): Aditivo QUIM KD- 40 - Variable causa (X2): Cal hidratada

Variable dependiente:

La variable más significativa para ser estudiada y analizada en el proyecto de investigación es la variable dependiente (DV). Todo el proceso de investigación nos involucra en describir esta variable o investigar las causas probables del efecto observado. Por lo tanto, esto, en esencia, debe reducirse a una variable cuantificable y

medible

11.

- Variable efecto (Y): Estabilización de suelos arcillosos como capa subrasante

Operacionalización de las variables

Una variable es operalizada con el fin de transformar una idea abstracta a una empírica, siendo esta medible a través del manejo del instrumento de grado asociado. Este método tiene su importancia dentro de la posibilidad de que un investigador

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inexperto, a menudo, tenga la certeza de no perder ni crear errores que se midan con frecuencia en el método de investigación, una vez que no haya una relación entre la variable y el enfoque dentro del cual se estableció medir, esta perdería su

validez

12. Esta metodología trata en desglosar las variables que forman parte del problema de la investigación, lo cual parte de lo general a lo particular, dividiéndose en dimensiones e indicadores, con el fin de facilitar su medición con los instrumentos y evitar que el investigador cometa errores con la poca experiencia que tiene.

3.3. Población, muestra| y muestreo|

Población|

Se define a la población como el conjunto de todos los individuos elegidos con características peculiares, los cuales son importantes para el investigador. En otras palabras, una población de investigación incluye todos los elementos de un grupo bien definido. Define el alcance por el cual la investigación es

validez

22.

Los suelos de la ciudad de Pucallpa hoy en día no se encuentran aptas para la construcción de las carreteras, ya que en el momento de su elaboración la mayoría de estos no consideran el manual de carreteras.

Por el motivo, la población del estudio está compuesto por los suelos arcillosos como capa sub-rasante de la Av. Shirambari que consta con 3 km, de la ciudad de Pucallpa.

Muestra

Explican que una muestra como un conjunto elegido de una gran población. En otras palabras, una muestra es un grupo o subconjunto de población, haciendo referencia al muestreo como la selección de un elemento o elementos de la

población

23.

(27)

19

La muestra es representativa cuan esta se elige al azar, ya que todos de la población tienen la misma posibilidad de ser elegidos e incluirlos en la investigación.

La muestra de suelo arcilloso de gran plasticidad es proveniente de la Av. Shirambari de las cuales se tomaran los 3km, según el Manual de carreteras para una carretera de 2 clase con un tránsito entre 2000 y 401 veh/ día, de una calzada y dos carriles se extraerán 3 calicatas por km, en total se realizaran 9 calicatas, dichas calicatas se ubicaran longitudinalmente y en forma alternada, con que elaboraremos los ensayos añadiéndole los porcentajes de aditivo de 1%, 3%, 6% y 10% y los porcentajes de cal hidratada de 2%, 5%, 7% y 9%.

Tabla N° 01: Total de ensayos a realizar con aditivo Quim KD40

Ensayos Muestra 1% 3% 6% 10% Parcial Límites de Atterberg 5 5 5 5 20 C.B.R 1 1 1 1 4 Comprensión Simple 1 1 1 1 4 Total de ensayos 28

Fuente: Elaboraciónkpropia

Como se muestra en la tabla para cada porcentaje se realizara 5 ensayos de limite plástico limite, líquido e IP, así mismo se elaborara 1 ensayo de compresión simple y un ensayo de CBR para cada porcentaje, dando como resultado 28 ensayos realizados con el aditivo Quim KD-40.

(28)

20

Tabla N° 02: Total de ensayos a realizar con Cal hidratada

Ensayos Muestra 2% 5% 7% 9% Parcial Límites de Atterberg 5 5 5 5 20 C.B.R 1 1 1 1 4 Comprensión Simple 1 1 1 1 4 Total de ensayos 28

Fuente: Elaboraciónkpropia

Como se muestra en la tabla se realizara 5 ensayos de límite líquido, limite plástico e IP para cada porcentaje, así mismo se elaborara 1 ensayo de compresión simple y un ensayo de CBR para cara porcentaje, dando como resultado 28 ensayos realizados con cal hidratada.

Muestreo

Se caracteriza principalmente por la selección de forma al azar o del juicio del investigador. Este es representativo ya que ayudan al estudio de una parte de la población que es de

interés

24.

Para el tipo de muestreo se asignará del modo no probabilístico, ya que la elección del suelo arcilloso se elegirá acorde al criterio del investigador, Este tramo se elegido ya que es el más vulnerable y con mayor problemas con el tránsito de los vehículos.

(29)

21 3.4. |Técnicas e |instrumentos de |recolección de |datos

Técnicas |de recolección| de datos|

 Análisis documental

Comprende el procesamiento analítico-sintético que, a su vez, incluye la descripción bibliográfica y general de la fuente, la clasificación, indización, anotación, extracción, traducción y la confección de reseñas.

Instrumento de recoleccion de datos

El instrumento para la recopilación de datos es un elemento clave de los cuestionarios tradicionales, que se utilizan para investigar diversos temas de interés entre los participantes de estudios

científicos

5

.

Entonces el instrumento de recojo de datos es una herramienta necesaria, ya que mediante él, el investigador puede extraer información relacionada al tema de estudio. Estos datos recolectados están vinculados con los objetivos planteados.

 Hoja de calculo

En este instrumento se desarrollara la interpolacion con los datos obtenidos de investigaciones anteriores y con lo que se propone en la investigacion, por intermedio de cuadros y representaciones graficas.

3.5. Procedimientos

Estabilizacion con aditivo Quim KD-40 y cal hidratada

El suelo a estabilizar tendra que ser libre de materia organica u otra sustancia que pueda perjudicar la elaboracion del mejoramiento del suelo.

Ensayo de analisis granulometrico

(30)

22

 Equipos

 Procedimiento

Ensayo de limite liquido

Referencia, Manual de carreteras (MTC) EG-2013

 Equipos

(31)

23

𝑪𝒐𝒏𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒉𝒖𝒎𝒆𝒅𝒂𝒅 = 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂

𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒔𝒖𝒆𝒍𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒂𝒅𝒐 𝒆𝒏 𝒆𝒍 𝒉𝒐𝒓𝒏𝒐𝑿𝟏𝟎𝟎

Ensayo de limite plastico

 Equipos

Espátula, capsula para evaporación, balanza, horno, tamiz, vidrios de reloj y agua destilada.

Tomar 20 gr de muestra que pasó el tamiz No. 40, amasar con agua, forma una esfera y toma unos 6 gr como muestra de prueba, luego se forman esferas con la muestra y estas al triturarlas con los dedos no debería palo. porque se seca, se agrega agua, luego dentro de vasos formamos pequeños cilindros, si dicho cilindro alcanza los 3,2 mm y no se ha derrumbado, un equivalente esta completado hasta que se desmorone, luego se unen las muestras hasta un aproximado de 5 gr y por lo tanto el humedad está decidido.

𝑪𝒐𝒏𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒉𝒖𝒎𝒆𝒅𝒂𝒅 = 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂

𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒔𝒖𝒆𝒍𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒂𝒅𝒐 𝒆𝒏 𝒆𝒍 𝒉𝒐𝒓𝒏𝒐𝑿𝟏𝟎𝟎

Ensayo de CBR

 Equipos

Molde metálico cilíndrico de compactación de 15.24 cm de diámetro interior y 17.78 cm de altura interior. Debe tener un collarín de extensión metálica de 5.08 cm de altura y una placa base metálica de 9.5 mm de espesor, con perforaciones de diámetro igual o menor a los 1.5 mm, martillo de compactación proctor estándar modificado, maquina CBR equipada con pistón de penetración (diámetro de 4.953 cm, con sección

(32)

24

transversal de 19.4 cm2) y capaz de penetrar a 82 una velocidad de 1.27 mm/min y con anillo de carga de 50 KN, papel filtro circular, horno, herramientas u accesorios, recipientes llenos de agua y tamices de ¾, y N° 4.

Prepare aproximadamente 4,5 kg de suelo de grano fino más pequeño que el tamiz No. 4 de telacon partículas de menos de 19 mm (3/4 ”). Esta muestra debe estar secay por lo tanto el los terrones deben desintegrarse evitando reducir el tamaño natural de las partículas, pesar el molde sin su base, compactar el suelo de acuerdo con ASTM D 698 o D 1557, quitar el collar y hacer la muestra de grado suavemente hasta nivelar, llenar con suelos finos el pequeño vacíos que lo hará son formado dentro de operación previa de nivelación de la muestra, retirar El fondo, pesar el molde con el suelo compactado y determinar la totalidadpeso unitario del suelo. Tenga en cuenta que este procedimiento eshacer ejercicio CBR al 100% de compactación, la muestra se coloca dentro de máquina de la prueba proyectada, colocando sobre eso pesos de una sobrecarga adecuado para aquello que El fondo material y pavimento de la carretera proyectada que supuestamente ejercerá, se coloca el ariete de penetración hasta que haga contacto con la muestra, luego se aplica una carga inicial de 4.5 kg, luego de aplicada la carga inicial se ajusta la deformidad de carga y la deformidad de penetración cero, finalmente la totalidad de la muestra se elimina moho suelo.

Ensayo de compresión simple

 Equipos

Aparato de compresión, deformimetro, instrumentos de medición, cronometro, balanza, equipo misceláneo.

La muestra de suelo menos perturbada de un tamaño suficiente se toma del suelo para ser transportada al laboratorio sin que se desintegre y sin grietas internas que alteren los resultados de la prueba. Las muestras deben tener una sección transversal circular

(33)

25

con sus extremos perpendiculares al eje longitudinal de la muestra. deben tener incluso un diámetro mínimo de 30 mm y, por lo tanto, la partícula más grande contenida dentro de la muestra de ensayo debe tener solo 1/10 del diámetro de la muestra. La relación entre la altura y el diámetro debe estar entre 2 y un par de 5.

La muestra se coloca dentro del aparato de carga para que quede centrada en la plataforma inferior. Ajuste el instrumento de carga con cuidado para que la etapa más alta entre en contacto con la muestra. Ponga la galga extensométrica a cero. La carga se aplica de tal manera que la deformación axial se produce a la velocidad de 0,05 pulg / min. Los valores de carga, deformación y tiempo del anillo de deformación y por tanto del anillo de carga (0,0001 ”) se registran a intervalos suficientes para definir la curva tensión-deformación. Continúe aplicando carga hasta que los valores de carga disminuyan al aumentar la deformación o hasta que se alcance una deformación adecuada a 0.2. 3.5 Finalmente, se forma un croquis de la muestra después de la prueba.

3.6. Metodo de analisis de datos

El análisis de datos busca aprovechar de manera total y objetiva, todos los datos obtenidos. Asimismo, se podría señalar de manera más precisa, que este método es una herramienta de la investigación, el cual su propósito es deducir en base a algunos valores, para llegar a conclusiones validas que permita aplicarse a su

contexto

33

.

El método de análisis de datos contribuye con la apropiación y adquisición del conocimiento, englobados en varias fuentes de información. El objetivo es buscar y señalar la información útil, en otras palabras, la que atraiga al investigador, partiendo de una buena cantidad de

información

29.

(34)

26 3.7. Aspectos éticos

Los investigadores son profesionales, por lo tanto, la ética de la investigación como rama de la ética aplicada tiene reglas y pautas bien establecidas que definen su conducta. La ética de la investigación es importante en nuestros esfuerzos de investigación de la vida diaria y requiere que los investigadores protejan la dignidad de sus sujetos y publiquen bien la información que se

investiga

2

.

La investigación será imparcial. Toda la información recopilada en el proceso de elaboración de los resultados, será registrada detalladamente y de manera reservada para acreditar este proyecto, ofreciendo veracidad en los resultados; sin algún tipo de modificación o alteración de las mismas. Por otra parte, el desarrollo de su metodología fue citada de diversos autores y descritos acorde a la norma ISO 9001, brindando originalidad y autenticidad en la investigación.

(35)

27

(36)

28 4.1. Resultados

En este capítulo se mostrara los resultados obtenidos mediante el análisis de datos, tomando en cuenta los antecedentes para realizar la interpolación lineal para cada objetivo planteado. Estos resultados demostraran el mejoramiento total expuesto en la muestra, por otro lado se destaca particularmente a las variables que han influido principalmente en la mejora de la subrasante, ofreciendo la interpretación por la cual se ha podido llegar a dichos resultados.

Todos los datos obtenidos fueron analizados de forma tabular haciendo uso del software “Microsoft Excel 2013”, en el cual se insertaron las ecuaciones propuestas por las distintas normas sobre las cuales se fundamenta nuestro estudio. Así mismo los datos también fueron procesados de forma manual para constatar la ausencia o reducción de posibles errores.

4.2. Interpolación lineal

La interpolación lineal es el método más simple usado hoy en día. Es el método usado por los programas de generación de gráficas, donde se interpola con líneas rectas entre una serie de puntos que el usuario quiere graficar. La idea básica es conectar los 2 puntos dados en xi, es decir (x0, y0) y (x1, y1). La función interpolante es una línea recta entre los dos puntos. Para cualquier punto entre los dos valores de x0 y x1 se debe seguir la ecuación de la línea.

y − x

₀

y

₁

− y

₀

=

x − x

₀

x

₁

− x

₀

El cual el único valor desconocido es “y”, que representa el valor desconocido para “x”.

4.3. Tipo de suelo

En gran parte de la ciudad de Pucallpa predominan los suelos cuaternario, formado por suelos finos arcillosos, limos y arenosos.

(37)

29

Una investigación realizada por el colegio de ingenieros de Pucallpa determino que en el A.A.H.H Las palmeras en el distrito de Yarinacocha, en la cual se ubica la av. Shirambari demostró que el tipo de suelo encontrado es un CL-CH esto indica que se cuenta con un suelo CL: arcillas inorgánicas de baja plasticidad y CH: arcillas inorgánicas de alta plasticidad. Teniendo en cuenta este tipo de suelo se llevara a cabo la estabilización de suelo con el aditivo Quim KD-40 y cal hidratada.

Figura 1. Estudios geotécnicos de la ciudad de Pucallpa Fuente: Colegio de ingenieros de Pucallpa

4.4. Ensayo de L.A, CBR y Comprensión simple con cal hidratada Ensayo de límites de Atterberg

Los datos que se tomaron para esta interpolación son de los tesistas Genaro José Altamirano Navarro y Axell Exequiel Díaz Sandino cuyo título de investigación es estabilización de suelos cohesivos por medio de Cal hidratada en las Vías de la comunidad de San Isidro del Pegón, municipio Potosí- Rivas en el país de Nicaragua, los porcentajes de cal hidratada para su investigación fuel el 0%; 3%; 6% y 12%, el cual en esta investigación se tomaron como porcentajes el 2%; 5%; 7% y 9% de cal hidratada, lo que se obtuvo fue.

Figura 2. Ensayos de Limites de Atterberg con cal

Fuente: José Altamirano Navarro y Axell Exequiel Díaz Sandino

0 3 6 12

L.L % 54 47 46 45

L.P % 28 33 34 32

IP % 26 14 12 13

Ensayo Parametro Unidad Limites de

consistencia

(38)

30 a. Limite Liquido %cal L.L 6 46 7 y 12 45

Figura 3. Grafica de Limite Líquido con cal hidratada Fuente: Elaboracion propia

Tomando en cuenta que el porcentaje de L.L del suelo natural es mayor al 50% el suelo vendría a ser un CH el cual con la adición de la cal hidratada se pudo reducir hasta un 45.5%, sin embargo lo ideal sería llegar hasta un máximo de 40%, lo que

%cal L.L 0 54 2 y 3 47 %cal L.L 3 47 5 y 6 46 0 − 2 0 − 3= 54 − 𝑦 54 − 47 0.667 =54 − 𝑦 7 −7(0.667) + 54 = 𝑦 𝑦 = 49.3 3 − 5 3 − 6 = 47 − 𝑦 47 − 46 0.667 =47 − 𝑦 1 −1(0.667) + 47 = 𝑦 𝑦 = 46.3 6 − 7 6 − 12 = 46 − y 46 − 45 0.167 =46 − y 1 −1(0.167) + 46 = y 𝑦 = 45.8 %cal L.L 7 45.8 9 y 12 45 7 − 9 7 − 12= 45.8 − y 45.8 − 45 0.4 =45.8 − y 0.8 −0.8(0.4) + 45.8 = y y = 45.5

(39)

31

indica el manual de carreteras, entonces al adicionar una mayor cantidad de cal se llegaría al óptimo deseado.

b. Limite Plástico %cal L.P 0 28 2 y 3 33 %cal L.P 3 33 5 y 6 34 %cal L.P 6 34 7 y 12 32 %cal L.P 7 33.7 9 y 12 32

Figura 4. Grafica de Limite Plástico con cal hidratada Fuente: Elaboracion propia

0 − 2 0 − 3 = 28 − 𝑦 28 − 33 0.667 =28 − 𝑦 −5 5(0.667) + 28 = 𝑦 𝑦 = 31.3 3 − 5 3 − 6= 33 − 𝑦 33 − 34 0.667 =33 − 𝑦 −1 1(0.667) + 33 = 𝑦 𝑦 = 33.7 6 − 7 6 − 12 = 34 − 𝑦 34 − 32 0.167 =34 − 𝑦 2 −2(0.167) + 34 = 𝑦 𝑦 = 33.8 7 − 9 7 − 12= 33.7 − 𝑦 33.7 − 32 0.4 = 33.7 − 𝑦 1.7 −1.7(0.4) + 33.7 = 𝑦 𝑦 = 33

(40)

32

El límite plástico de un suelo es el contenido más bajo de agua, determinado por este procedimiento, en el cual el suelo permanece en estado plástico, como se observa en la gráfica el porcentaje óptimo de cal es el 7% ya que al adicionar más cal el L.P comienza a descender.

c. Índice de plasticidad

Tabla N° 03: Ensayos de los Límites de Atterberg con cal hidratada

Ensayo Parámetro Unidad % Cal Hidratada

2 5 7 9 Límites de Atterberg L.L % 49.3 46.3 45.80 45.5 L.P % 31.3 33.7 33.8 33 IP % 18 12.6 12 12.5

Fuente: Elaboracion propia

Figura 5. Grafica de Índice de Plasticidad con cal hidratada Fuente: Elaboracion propia

Según el manual de carreteras el I.P máximo requerido es del 12%, el cual el suelo natural tiene un índice de plasticidad del 26% y con la adición del 7% de cal hidratada se obtuvo un I.P del 12%.

(41)

33

Ensayo de California Bearing Ratio

Los datos que se tomaron para esta interpolación son del tesista Copado Beltrán José Aloix cuyo título de investigación es “Estabilización de un suelo arcilloso con cal hidratada, para ser utilizada como capa subrasante de pavimentos en la colina San Juan Capistrano de la ciudad de Obregón, Son”. los porcentajes de cal hidratada para su investigación fuel el 1.5%; 4%; 6% y 8%, el cual en esta investigación se tomaron como porcentajes el 2%; 5%; 7% y 9% de cal hidratada, lo que se obtuvo fue.

Figura 6. Ensayo de C.B.R con cal hidratada Fuente: Copado Beltrán José Aloix

a. 2% de cal

b. 5% de cal

c. 7% de cal

d. 9% de cal California Bearing Ratio

1.5 4 6 8 CBR % 5 47.98 73.46 93.70 Ensayo Unidad % de cal %cal C.B.R 1.5 5 2 X 4 47.98 %cal C.B.R 4 47.98 5 X 6 73.46 %cal C.B.R 6 73.46 7 X 8 93.70 %cal C.B.R 7 83.58 8 93.7 9 x 1.5 − 4 2 − 4 = 5 − 47.98 47.98 − 𝑋 1.25 = −42.98 𝑥 − 47.98 𝑋 − 47.98(1.25) = −42.98 𝑋 = 13.60 4 − 6 5 − 6= 47.98 − 73.46 𝑋 − 73.46 2 = −25.48 𝑥 − 73.46 𝑋 − 73.46(2) = −25.48 𝑋 = 60.72 6 − 8 7 − 8 = 73.46 − 93.70 𝑋 − 93.70 2 = −20.24 𝑥 − 93.70 𝑋 − 93.70(2) = −20.24 𝑋 = 83.58 7 − 8 7 − 9= 83.58 − 93.7 83.58 − 𝑋 0.5 = −10.12 83.58 − 𝑋 83.58 − 𝑋(0.5) = −10.12 𝑋 = 103.82

(42)

34

Tabla N° 04: Ensayo de C.B.R con cal hidratada

Ensayo Unidad

% Cal hidratada

2 5 7 9

C.B.R % 13.6 60.72 83.58 103.82

Figura 7. Grafica de C.B.R con cal hidratada Fuente: Elaboracion propia

Según el Manual de carreteras el C.B.R mínimo que una sub-rasante es del 20%, el cual el suelo natural tiene un C.B.R del 2.17% y con la adición del 9 % cal hidratada se logró llegar a un C.B.R del 103.82%, pero para una subrasante este valor es excesivo así que se tomara el 60.72% del C.B.R que se obtuvo con la adición del 5% de cal hidratada, logrando así la correcta estabilización del suelo.

Ensayo de comprensión simple

Los datos que se tomaron para esta interpolación son del tesista Parra Gómez, Manuel Gerardo cuyo título de investigación es “Estabilización de un suelo con cal y ceniza volante”. los porcentajes de cal hidratada para su investigación fuel el 0%; 4%; 6% y 8%, el cual en esta investigación se tomaron como porcentajes el 2%; 5%; 7% y 9% de cal hidratada, lo que se obtuvo fue.

(43)

35

Figura 8. Ensayo de comprensión simple con cal hidratada Fuente: Parra Gómez, Manuel Gerardo

a. 2% de cal b. 5% de cal c. 7% de cal d. 9% de cal 0 4 6 8 Compresion simple % 0.689 2.616 2.413 1.963 Ensayo Unidad % de cal

%cal

C.S

0

0.689

2 x

4

2.616 %cal

C.S

4

2.616

5 x

6

2.413 %cal

C.S

6

2.413

7 x

8

1.963 %cal

C.S

7

2.188

8

1.963

9 X

0 − 4 2 − 4 = 0.689 − 2.616 𝑋 − 2.616 2 = −1.927 𝑋 − 2.616 𝑋 − 2.616(2) = −1.927 𝑋 = 1.653 4 − 6 5 − 6= 2.616 − 2.413 𝑋 − 2.413 2 = 0.203 𝑋 − 2.413 𝑋 − 2.413(2) = 0.203 𝑋 = 2.515 6 − 8 7 − 8 = 2.413 − 1.963 𝑋 − 1.963 2 = 0.45 𝑋 − 1.963 𝑋 − 1.963(2) = 0.45 𝑋 = 2.188 7 − 8 8 − 9= 2.188 − 1.963 1.963 − 𝑋 1 = 0.225 1.963 − 𝑋 1.963 − 𝑋(1) = 0.225 𝑋 = 1.738

(44)

36

Tabla N° 05: Ensayo de Comprensión simple con cal hidratada

Ensayo Unidad

% de cal

2 5 7 9

C.S kg/cm2 1.653 2.515 2.188 1.738

Figura 9. Grafica de comprensión simple con cal hidratada Fuente: Elaboracion propia

Según el manual de carteras el valor mínimo para la comprensión simple en suelos arcillosos es de entre 0.5 y 1.00 kg/cm2 el cual con la adición del 5% de cal hidratada se llegó a 2.515 kg/cm2, logrando un suelo muy firme, sin embargo si se sigue añadiendo cal el suelo pierde la capacidad de carga.

4.5. Ensayo de L.A, C.B.R y Comprensión simple con aditivo Quim KD40

Ensayo de límites de Atterberg

Los datos que se tomaron para esta interpolación es del tesista Guamán Iler, Israel Isaías, cuyo título de investigación es “Estudio del comportamiento de un suelo arcilloso estabilizado por dos métodos químicos” los porcentajes del aditivo para su investigación fuel el 0%; 2.5%; 7.5% y 12.5%, el cual en esta investigación se tomaron como porcentajes el 1%; 3%; 6% y 10% de aditivo Quim KD 40, lo que se obtuvo fue.

(45)

37

Figura 10. Límites de Atterberg con Quim KD 40 Fuente: Guamán Iler, Israel Isaías

a. Limite liquido Límites de Atterberg 0 2.5 7.5 12.5 L.L % 86 45.5 39.7 36.7 L.P % 66.67 31.75 29.52 30.16 I.P % 19.33 13.75 10.18 6.54 Ensayo Unidad % de aditivo

% Aditivo

L.L

0

86

1 x

2.5

45.5 % Aditivo

L.L

2.5

45.5

3 x

7.5

39.7 % Aditivo

L.L

3

44.92

6 x

7.5

39.7 % Aditivo

L.L

7.5

39.7

10 x

12.5

36.7

0 − 2.5 1 − 2.5= 86 − 45.5 𝑋 − 45.5 1.667 = 40.5 𝑋 − 45.5 𝑋 − 45.5(1.667) = 40.5 𝑋 = 69.8 2.5 − 7.5 3 − 7.5 = 45.5 − 39.7 𝑋 − 39.7 1.111 = 5.8 𝑋 − 39.7 𝑋 − 39.7(1.111) = 5.8 𝑋 = 44.92 3 − 7.5 6 − 7.5= 44.92 − 39.7 𝑋 − 39.7 3.00 = 5.22 𝑋 − 39.7 𝑋 − 39.7(3.00) = 5.22 𝑋 = 41.44 7.5 − 12.5 10 − 12.5 = 39.7 − 36.7 X − 36.7 2.00 = 3.00 X − 36.7 X − 36.7(2.00) = 3.00 𝑋 = 38.20

(46)

38

Figura 11. Grafica de límite liquido con Quim KD 40 Fuente: Elaboracion propia

Tomando en cuenta que el porcentaje de L.L del suelo natural es mayor al 50% el suelo vendría a ser un CH el cual con la adición del aditivo Quim KD-40 se pudo reducir hasta un 38.20%, el cual cumple con la normativa peruana ya que este señala que el L.L mínimo para un suelo arcilloso es del 40%.

b. Limite Plástico

% Aditivo

L.P

0

66.67

1 X

2.5

31.75 % Aditivo

L.P

2.5

31.75

3 X

7.5

29.52

0 − 2.5 1 − 2.5= 66.67 − 31.75 𝑋 − 31.75 1.667 = 34.92 𝑋 − 31.75 𝑋 − 31.75(1.667) = 34.92 𝑋 = 52.70 2.5 − 7.5 3 − 7.5 = 31.75 − 29.52 𝑋 − 29.52 1.111 = 2.23 𝑋 − 29.52 𝑋 − 29.52(1.111) = 2.23 𝑋 = 31.53

(47)

39

Figura 12. Grafica de límite liquido con Quim KD 40 Fuente: Elaboracion propia

El límite plástico de un suelo es el contenido más bajo de agua, determinado por este procedimiento, en el cual el suelo permanece en estado plástico, como se observa en la gráfica el porcentaje óptimo del aditivo Quim KD 40 es del 10% ya que al adicionar más aditivo el L.P comienza a aumentar, indicando que el suelo comienza a saturarse.

% Aditivo

L.P

3

31.53

6 X

7.5

29.52 % Aditivo

L.P

7.5

29.52

10 X

12.5

30.16

3 − 7.5 6 − 7.5= 31.53 − 29.52 𝑋 − 29.52 3.00 = 2.01 𝑋 − 29.52 𝑋 − 29.52(3.00) = 2.01 𝑋 = 30.19 7.5 − 12.5 10 − 12.5 = 29.52 − 30.16 𝑋 − 30.16 2.00 = −0.64 𝑋 − 30.16 𝑋 − 30.16(2.00) = −0.64 𝑋 = 29.84

(48)

40 c. Índice de plasticidad

Tabla N° 06: Ensayo de Limite de Atterberg con Quim KD 40

Ensayo Parámetro Unidad % Aditivo Quim KD40

1 3 6 10 Límites de Atterberg L.L % 69.8 44.92 41.44 38.2 L.P % 52.7 31.53 30.19 29.84 IP % 17.1 13.39 11.25 8.36

Tabla N° 06: Ensayo de Limite de Atterberg

Figura 13. Grafica de Índice de plasticidad con Quim KD 40 Fuente: Elaboracion propia

Según el manual de carreteras el I.P máximo requerido es del 12%, el cual el suelo natural tiene un índice de plasticidad del 26% y con la adición del 10% del aditivo Quim KD 40 se obtuvo un I.P del 8.36%.

Ensayo de California Bearing Ratio

Los datos que se tomaron para esta interpolación son de la tesista Ponce Crispin, Daisy Kenia cuyo título de investigación es “Uso del cloruro de calcio para estabilización de la subrasante en suelos arcillosos de la avenida Ccoripaccha - Puyhuan grande – Huancavelica”. los porcentajes de aditivo para su investigación fuel

(49)

41

el 0%; 2%; 4% y 8%, el cual en esta investigación se tomaron como porcentajes el 1%; 3%; 6% y 10% de aditivo Quim KD 40, lo que se obtuvo fue.

Figura 14. Ensayo de C.B.R con Quim KD 40 Fuente: Ponce Crispín, Daisy Kenia

a. 1% de aditivo

b. 3% de aditivo

c. 6% de aditivo

d. 10% de aditivo California Bearing Ratio

0 2 4 8 C.B.R % 6.12 10.3 12.95 11.82 Ensayo Unidad % de aditivo

% Aditivo

C.B.R

0

6.12

1 X

2

10.3 % Aditivo

C.B.R

2

10.3

3 X

4

12.95 % Aditivo

C.B.R

4

12.95

6 X

8

11.82 % Aditivo

C.B.R

6

12.38

8

11.82

10 X

0 − 2 1 − 2= 6.12 − 10.3 𝑋 − 10.3 2.00 = −4.18 𝑋 − 10.3 𝑋 − 10.3(2.00) = −4.18 𝑋 = 8.21 2 − 4 3 − 4= 10.3 − 12.95 𝑋 − 12.95 2.00 = −2.65 𝑋 − 12.95 𝑋 − 12.95(2.00) = −2.65 𝑋 = 11.63 4 − 8 6 − 8 = 12.95 − 11.82 𝑋 − 11.82 2.00 = 1.13 𝑋 − 11.82 𝑋 − 11.82(2.00) = 1.13 𝑋 = 12.38 6 − 8 8 − 10 = 12.38 − 11.82 11.82 − 𝑋 1.00 = 0.56 11.82 − 𝑋 11.82 − 𝑋(1.00) = 0.56 𝑋 = 11.26

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42

Tabla N° 07: Ensayo de C.B.R con Quim KD 40

Ensayo Unidad

% de Aditivo Quim KD40

1 3 6 10

C.B.R % 8.21 _11.63 12.38 _11.26

Fuente: Elaboracion propia

Figura 15. Grafica de C.B.R con Quim KD 40 Fuente: Elaboracion propia

Según el Manual de carreteras el C.B.R máximo que una sub-rasante es del 20%, el cual el suelo natural tiene un C.B.R del 6.12% y con la adición del 6 % del aditivo Quim KD 40 se logró llegar a un C.B.R del 12.38%, el cual no se logró llegar al C.B.R mínimo, además si se sigue añadiendo aditivo el C.B.R disminuye.

Ensayo de comprensión simple

Los datos que se tomaron para esta interpolación es del tesista Guamán Iler, Israel Isaías, cuyo título de investigación es “Estudio del comportamiento de un suelo arcilloso estabilizado por dos métodos químicos” los porcentajes del aditivo para su investigación fuel el 0%; 2.5%; 7.5% y 12.5%, el cual en esta investigación se tomaron como porcentajes el 1%; 3%; 6% y 10% de aditivo Quim KD 40, lo que se obtuvo fue.

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Figura 16. Ensayo de Comprensión simple con Quim KD 40 Fuente: Guamán Iler, Israel Isaías

a. 1% de aditivo b. 3% de aditivo c. 6% de aditivo d. 10% de aditivo Comprension Simple 0 2.5 7.5 12.5 C.S kg/cm2 1.65 3.28 2.00 1.45 Ensayo Unidad % de aditivo

% Aditivo

C.B.R

0

1.65

1 X

2.5

3.28

% Aditivo C.B.R 3 3.62 6 X 7.5 2

% Aditivo

C.B.R

7.5

2

10 X

12.5

1.45

0 − 2.5 1 − 2.5= 1.65 − 3.28 𝑋 − 3.28 1.667 = −1.63 𝑋 − 3.28 𝑋 − 3.28(1.667) = −1.63 𝑋 = 2.30

% Aditivo

C.B.R

2.5

3.28

3 X

7.5

2

2.5 − 7.5 3 − 7.5 = 3.28 − 2 𝑋 − 2 1.111 = 1.28 𝑋 − 2 𝑋 − 2(1.111) = 1.28 𝑋 = 3.62 3 − 7.5 6 − 7.5= 3.62 − 2 𝑋 − 2 3.00 = 1.62 𝑋 − 2 𝑋 − 2(3.00) = 1.62 𝑋 = 2.54 7.5 − 12.5 10 − 12.5 = 2 − 1.45 𝑋 − 1.45 2.00 = 0.55 𝑋 − 1.45 𝑋 − 1.45(2.00) = 0.55 𝑋 = 1.73

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Tabla N° 08: Ensayo de Comprensión simple con Quim KD 40

Ensayo Unidad

% de aditivo Quim KD 40

1 3 6 10

C.S kg/cm2 2.3 3.62 2.54 1.73

Figura 17. Grafica de Comprensión simple con Quim KD 40 Fuente: Elaboracion propia

Según el manual de carteras el valor mínimo para la comprensión simple en suelos arcillosos es de entre 0.5 y 1.00 kg/cm2 el cual con la adición del 3% de aditivo se llegó a 3.62 kg/cm2, logrando un suelo muy firme, sin embargo si se sigue añadiendo el aditivo Quim KD 40 el suelo pierde la capacidad de carga.

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45

(54)

46 5.1. Discusión de resultados de los Limites de Atterberg

El límite de líquido es calculado por la cantidad de agua que presenta un suelo en el instante que pierde fluidez y la competencia de deslizar como un líquido denso

El ensayo de limite liquido demuestra que con la adición de cal hidratada el suelo no es apto para la estabilización de la subrasante, debido a que su contenido de humedad supera al máximo establecido por el manual de carreteras, el cual indica que el máximo valor es del 40% y el obtenido por la cal hidratada es del 45.5% añadiendo un 9% de cal hidratada. En comparación con los tesistas Altamirano y Díaz los cuales obtuvieron un límite liquido del 45% añadiendo un 12% de cal hidratada, el cual para Nicaragua ese es el porcentaje mínimo para el suelo.

Por otro lado el ensayo de límite liquido con la adición del aditivo Quim KD 40 logra la estabilización de la subrasante, debido a que se obtuvo un 38.20% añadiendo un 10% de aditivo, cumpliendo con la normativa peruana. En comparación con el tesista Guamán Iler, Israel Isaías el cual obtuvo un límite liquido del 36.7% añadiendo un 12% de aditivo.

El ensayo de límite plástico es el paso del estado plástico al estado de semisólido, y es medido por la presencia de agua que hay en un suelo en el instante que pierde la plasticidad y que no puede ser modelado.

Al realizar el ensayo de limite plástico con cal hidratada se determinó que el porcentaje óptimo para la estabilización fue del 7% dando un L.P de 33.8%, ya que al adicionar más cal hidratada el L.P comienza a descender. En comparación con los tesistas Altamirano y Díaz los cuales determinaron que con añadir un 6% de cal hidratada obtuvieron un 34% de L.P.

Sin embargo al realizar el ensayo de limite plástico con el aditivo Quim KD 40 añadiendo un 10% del aditivo se obtiene un 29.84%, % ya que al adicionar más aditivo el L.P comienza a aumentar, indicando que el suelo comienza a saturarse. En