Estudio Comparativo Entre Los métodos De Estabilización De Suelos Con Cemento Y Enzimas Orgánicas

Universidad de San Carlos de Guatemala

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Civil

Estudio comparativo entre los métodos de estabilización de suelos con cemento y enzimas orgánicas

Sergio Isai Yoc García

Asesorado por el Ing. Luis Alberto Caniz Orozco

ÍNDICE GENERAL

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES V

LISTA DE SÍMBOLOS VII

GLOSARIO IX

RESUMEN XIII

OBJETIVOS XV

INTRODUCCIÓN XVII

1. PROYECTOS VIALES 1

1.1. Definiciones 1

1.2. Generalidades 1

1.3. Tipos 2

1.3.1. Construcción 2

1.3.2. Rehabilitación 2

1.3.3. Mantenimiento vial 3

1.4. Carreteras 4

1.4.1. Tipos 5

1.4.1.1. Clasificación por su transitabilidad 6

1.4.1.2. Clasificación técnica 6

1.4.2. Procesos constructivos 8

1.4.3. Materiales 9

1.4.4. Normativa técnica aplicable 11

2. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS 15

2.1. Definición 15

2.2. Tipos 15

2.2.1. Estabilización por medio mecánico 16

2.2.2. Estabilización por medios químicos 16

2.2.2.1. Estabilización con cal 16

2.2.2.2. Estabilización con cemento 17

2.3. Materiales 18

2.3.1. Suelos 18

2.3.2. Agregados 19

2.3.3. Agua 19

2.3.4. Material estabilizante, compuesto químico o

aditivos 19

2.3.4.1. Cemento 20

2.3.4.2. Cal 21

2.3.4.3. Asfalto 22

2.3.4.4. Estabilizadores comerciales 22

2.3.4.5. Estabilización con sales 24

2.4. Normativa aplicable 24

2.5. Ventajas y desventajas métodos estabilización 24

3. MÉTODOS DE ESTABILIZACIÓN EVALUADOS 27

3.1. Estabilización de suelos con Enzimas 27

3.1.1. Enzimas 27

3.1.1.1. Definición 27

3.1.1.2. Tipos de enzimas 27

3.1.1.3. Características 28

3.1.1.4. Usos 28

3.1.2. Detalles proceso constructivo 29

3.1.3. Ventajas 30

3.2. Suelo cemento 31

3.2.1. Definición 31

3.2.2. Tipos 32

3.2.3. Características 32

3.2.4. Usos 33

3.2.5. Detalles constructivos 33

3.2.6. Ventajas 34

4. DESARROLLO EXPERIMENTAL 37

4.1. Definición muestra de estudio 37

4.1.1. Muestra de suelo patrón 37

4.1.2. Aditivo estabilizador (enzima orgánica

Perma-Zyme 11X) 37

4.1.3. Cemento 39

4.1.4. Especificaciones Generales para la construcción

de Carreteras y Puentes D.G.C.G. (libro azul) 39

4.2. Trabajo de campo 40

4.2.1. Toma de muestra patrón 40

4.3. Trabajo de laboratorio 41

4.3.1. Evaluación muestra suelo patrón 42

4.3.2. Preparación y evaluación muestras suelos

estabilizados 46

4.4. Resultados 47

4.4.1. Ensayos laboratorio 47

4.4.2. Comparación costos por m3 materiales

métodos evaluados 50

5. ANÁLISIS DE RESULTADOS 53

5.1. Generalidades 53

5.2. Muestra de suelo patrón 54

5.3. Análisis resultados ensayos de laboratorio 54

5.3.1. Granulometría 54

5.3.2. Plasticidad 55

5.3.3. Ensayo compactación (Proctor estándar) 55

5.3.4. Ensayo Razón soporte California CBR 56

5.4. Costos 57

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA

APÉNDICES

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

FIGURAS

1. Retos de la durabilidad infraestructura vial 4

2. Tipos de carreteras 5

3. Proyecto construcción carretera 7

4. Comparación inversión vrs. tiempo entre estructura durable y no

durable 18

5. Proceso de estabilización en carreteras 20

6. Transporte de cal para estabilización de suelo 21

7. Relación entre humedad de compactación y peso unitario seco

(energía Proctor estándar) 34

8. Muestras evaluadas 40

9. Resultados ensayo proctor estándar 49

10. Resultados ensayo límites de Atterberg 49

11. Resultados ensayo límites de Atterberg 50

12. Resultados ensayo CBR (10 golpes) 50

13. Resultados ensayo CBR (30 golpes) 51

14. Resultados ensayo CBR (65 golpes) 51

TABLAS

I. Clasificación materiales asfálticos de acuerdo al vehículo que se

emplea para su incorporación o aplicación 10

II. Clasificación de los cementos asfalticos según su viscosidad

dinámica a 60 ºC 12

III. Productos comerciales estabilización de suelos 23

IV. Ventajas y desventajas métodos estabilización de suelos

carreteras 25

V. Clasificación de suelos según sistema ASSTHO y USCS 42

VI. Ensayo Límites de Atterberg 43

VII. Ensayo de compactación (Proctor estándar) 44

VIII. Ensayo de de Razón Soporte California CBR 45

IX. Resumen tipos de muestras 46

X. Resultados Granulometría SP 47

XI. Resumen resultados SP, SC y SE 48

XII. Precios materiales 52

XIII. Costos muestras evaluadas 52

LISTA DE SÍMBOLOS

A Área

AASHTO Siglas en inglés de la Asociación Americana de Autoridades Estatales de Carreteras y Transporte (American Association of State Highway and Transportation Officials)

ACI Siglas en inglés del Instituto Americano del Concreto (American Concrete Institute).

AI Siglas en inglés del Instituto del Asfalto (Asphalt Institute)

ASTM Siglas en inglés de la Asociación Americana para el Ensayo de Materiales (American Society for Testing Materials)

h Hora

kg Kilogramo

m Metro

m2 Metro cuadrado

SP Muestra de suelo patrón

SC Muestra de suelo patrón

SE Muestra de suelo estabilizado con enzima

T Tonelada

u Unidad

% Porcentaje

ºC Grado Celsius

km Kilómetro

km/h Kilómetro por hora

cm Centímetro

T Tonelada

PCA Siglas en inglés de la Asociación de Cemento Portland (Portland Cement Association)

GLOSARIO

Acuífero Formación geológica que contiene el suficiente material permeable saturado como para recoger cantidades importantes de agua que serán captadas en forma natural (manantiales), o en forma artificial (canales).

Adoquinado Tipo de pavimento cuya superficie de rodadura está formada por adoquines.

Aglomerante Material capaz de unir partí¬culas de material inerte por efectos físicos o transformaciones quí¬micas o ambas.

Bombeo Inclinación transversal que se construye en las zonas en tangente a cada lado del eje de la plataforma de una carretera con la finalidad de facilitar el drenaje lateral de la ví¬a.

Capacidad de

carga La capacidad de carga es la presión última o de falla por corte del suelo y se determina utilizando las fórmulas aceptadas por la mecánica de suelos.

Carretera Camino para el tránsito de vehículos motorizados, de por lo menos dos ejes, con características geométricas definidas de acuerdo a las normas técnicas vigentes en el país.

Contenido de

humedad óptimo Es el contenido de humedad al cual un suelo ó material granular al ser compactado utilizando un esfuerzo especificado proporciona una máxima densidad seca. El esfuerzo puede ser estándar ó modificado.

Durabilidad Propiedad de un material o mezcla para resistir desintegración por efectos mecánicos, ambientales o de tráfico.

Erosión Desgaste producido por el agua en la superficie de rodadura o en otros elementos de la carretera.

Especificaciones Recopilación de disposiciones y requisitos para la ejecución de una obra.

Estabilización Proceso físico o químico, mediante el cual se mejora las condiciones mecánicas de un suelo.

Estudio de

suelos Documento técnico que engloba el conjunto de exploraciones e investigaciones de campo, ensayos de laboratorio y análisis de gabinete que tiene por objeto estudiar el comportamiento de los suelos y sus respuestas ante las solicitaciones de carga.

Impermeabilidad Capacidad de un pavimento asfáltico de resistir el paso de aire y agua dentro o a través del mismo.

pH Medida del estado de acidez o basicidad de una solución. Los valores extremos del pH son 0 y 14; y el valor medio

...