CAPITULO CUARTO. ANÁLISIS DE LABORATORIO E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS. En este capítulo se hace referencia a los resultados obtenidos

Transcripción

1 CAPITULO CUARTO. ANÁLISIS DE LABORATORIO E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS. En este capítulo se hace referencia a los resultados obtenidos de los ensayos de laboratorio realizados a los bancos de material en estudio, se analizan en primer lugar los datos obtenidos del material de cada banco en su estado natural, se determina si son útiles en dicho estado, por el contrario, se aplica un método de tratamiento para mejorar las características mecánicas del material, y luego se analizan estos resultados. Para hacer el análisis correspondiente de los resultados obtenidos de los ensayos practicados al suelo de cada banco, se hace referencia a las normas internacionales comúnmente utilizadas en nuestro país como lo son: ASTM, AASHTO y FP. Entre las normas a emplear para el diseño de base en estructuras de pavimento se encuentran las siguientes: 103

2 a) Granulometría de agregados para Base. (FP-96). Porcentaje que pasa la malla. Tamaño (AASHTO T 27 y T 11) De Tamiz. Grado de Designación. Mm Pulg. C D E 63 2 ½ ½ ¾ 67-81(6) ½ / (7) 67-79(6) 4.8 N (6) 39-53(6) 47-59(7) 0.42 N (4) 12-21(4) 12-21(4) N (3) (3) (3) ( ) Tolerancia. Tabla 4.1 Con relación a esta prueba, se hará una comparación con los grados de designación C, D y E, por medio de la banda granulométrica, en la cual gráficamente se hace referencia a los rangos permisibles por la norma y los resultados obtenidos según el ensayo correspondiente de granulometría para cada banco. 104

3 b) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D L.L. L.P. I.P. No mayor de 25% -.- Menor de 6% Tabla 4.2 c) Resistencia a la Abrasión de los Agregados Pétreos. - Según Norma ASTM C-131; Porcentaje de Desgaste: Según Norma AASHTO T 96; Porcentaje de Desgaste: 50.0 d) Se compactará al 95% de la Densidad Seca Máxima según el ensayo Próctor Modificado, Norma AASHTO T Peso Unitario Seco Máximo: 1,500 Kg/m 3. e) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D Porcentaje de CBR: BANCO DE MATERIAL EL JICARAL. Ensayos Realizados: a) Granulometría Norma ASTM D-422. (Anexo 3.1.1) 105

4 Malla 2 1/2" 2" 1 ½" 1" ¾" 1/2" 3/8" Especificación C % que pasa Malla Especificación C % que pasa Tabla 4.3 b) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D-4318.(Anexo ) Limites L.L. (%) L.P. (%) I.P. (%) Especificación Máximo Máximo 6 Resultados Tabla 4.4 c) Resistencia a la Abrasión de los Agregados Pétreos. Norma ASTM C-131.( Anexo ) % de Desgaste: 53.0 d) Compactación Próctor, Norma AASHTO T-180, Método D. ( Anexo ) - Peso Unitario Húmedo: 1,986 Kg/m 3 - Peso Unitario Seco Máximo: 1,740 Kg/m 3 - Humedad Óptima: 17.5 % 106

5 e) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D ( Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,653 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 25 Banda Granulométrica. MALLAS % PASA S/NORMA (C) % PASA S/NORMA (C) %PASA S/RESULTADOS Tabla 4.5 Gráfico

6 Análisis de resultados: Según datos obtenidos de las pruebas de laboratorio, la granulometría se compara a la del tipo C (AASHTO T-27 T-11), la cual deberá mejorarse triturando el agregado grueso entre las mallas 2 1/2 y 3/4. Según el ensayo Próctor Estándar su peso volumétrico seco es de 1740 kg/m 3, el cual técnicamente es utilizable. El resultado obtenido en el ensayo del desgaste en la Máquina de Los Ángeles es del 53%, lo que significa que no cumple con lo especificado en las normas, ya que este valor sobrepasa los límites de lo normado. Para mejorar esta característica, es decir lograr un menor desgaste, no existe ningún tipo de tratamiento por lo cual no se tratará de mejorar. Según los datos obtenidos de los Límites de Atterberg, el Limite liquido de este material es de 42%, y el Índice de Plasticidad de 14%. Debido a que el material predominante en este banco es grava limosa (GM), y con el objeto de mejorar la característica plástica se incorporará un porcentaje de cemento Pórtland tipo I, el cual se analiza en el laboratorio para obtener el porcentaje óptimo con el cual se logra un Índice de Plasticidad permitido por la norma ASTM D El CBR, que se obtuvo en el ensayo correspondiente es de 25%, por lo cual no cumple con lo especificado por la norma. Se 108

7 analiza el aumento de la resistencia de este material con la incorporación de cemento Pórtland tipo I, en el porcentaje en el cual se obtuvo una característica plástica adecuada. Estabilizando el material se obtienen los siguientes resultados: a) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D Utilizando cemento Pórtland tipo I. (Anexos 3.1.6,3.1.7,3.1.8,3.1.9.) Limites L.L.(%) L.P.(%) I.P.(%) Resultados 2% Resultados 3% Resultados 4% Resultados 5% Tabla 4.6 b) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,1653 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 94 (mezclado con 4% de cemento Pórtland) 109

8 Para la utilización de este material según los resultados obtenidos, se debe estabilizar con el 4% de cemento Pórtland tipo I para mejorar el Índice de Plasticidad de 14% que se obtuvo en estado natural a 6% que se logra estabilizando con este porcentaje de cemento, además de mejorar la característica plástica, con la incorporación de este estabilizante, aumenta la resistencia del material, y se obtiene un CBR de 94%. Determinación de Costo Unitario del material estabilizado: CONCEPTO CALCULO TOTAL Peso volumétrico del material 1740 Kg/m3 Porcentaje de cemento en peso 4% Peso de cemento 1740 Kg/m3 x Kg/m 3 Peso de la bolsa de cemento Kg. Bolsa de cemento por m Kg/m 3 / bolsas Costo por bolsa de cemento $ 4.91 Costo del cemento por m bol.x $4.91 $8.00 Costo del material cortado $1.14 /m3 Costo del material estabilizado $8.00+$1.14 $9.14/m3. Volumen aproximado: 230,000 m 3. Tabla

9 4.2. BANCO DE MATERIAL EL HORMIGUERO. Ensayos Realizados: a) Granulometría Norma ASTM D-422. (Anexo ) Malla 2 1/2" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" Especificación C % que pasa Malla Especificación C % que pasa Tabla 4.8 b)límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D (Anexo ) Limites L.L.(%) L.P.(%) I.P.(%) Especificación Máximo Máximo 6 Resultados Tabla 4.9 c) Resistencia a la Abrasión de los Agregados Pétreos. Norma ASTM C-131. ( Anexo ) % de Desgaste:

10 d) Compactación Próctor, Norma AASHTO T-180, Método D. (Anexo ) - Peso Unitario Húmedo: 2,117 Kg/m 3. - Peso Unitario Seco Máximo: 1,910 Kg/m 3. - Humedad Óptima: 13.5 % e) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,815 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 24 Banda Granulométrica. MALLAS % PASA S/NORMA (C) % PASA S/NORMA (C) % PASA S/RESULTADOS Tabla4.10 Gráfico

11 Análisis de Resultados: Como consecuencia de los estudios realizados en laboratorio, el análisis de este banco es el siguiente: según los resultados obtenidos en el ensayo de granulometría, el material se asemeja al tipo C (ASSHTO T 27 y T 11), y, con el objetivo de que sea igual a esta especificación, agregar un 3% de material que pase la malla de 2 y un 2% que pase la malla 1 1/2 ; eliminar un 3% de material que pasa la malla No. 40 y un 9% que pasa la malla No.200. Por otra parte, el resultado obtenido en la prueba de Los Ángeles fue del 50%, dicho dato se encuentra en el límite especificado de la norma AASHTO T 96, por lo tanto según la norma este material se considera aceptable. Del ensayo Próctor Estándar se obtuvo un peso volumétrico seco de 1,910 Kg./m 3 el cual cumple con lo especificado. Al referirse a los límites, estos se encuentran con resultados superiores a los especificados en las normas, siendo así el límite líquido de 38% y el Índice de Plasticidad de 14%; debido a estos resultados y considerando que el material analizado según la clasificación SUCS es una grava arcillosa ( GC) se estabilizará con un porcentaje óptimo de cemento Pórtland tipo I, el cual al mezclarlo reduzca el Índice de plasticidad a lo especificado en la norma ASTM D

12 Según el resultado obtenido en el ensayo de Valor Soportante en Suelos Compactados, el CBR es de 24%, no cumpliendo con la norma que especifica un valor de 80%, por lo que se debe ensayar el material con un porcentaje de cemento por medio del cual se halla reducido el Índice de Plasticidad, y determinar con la mezcla de éste el aumento en su resistencia. Estabilizando el material se obtienen los siguientes resultados: a) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D (Anexos 3.2.6,3.2.7,3.2.8,3.2.9.) Limites L.L.(%) L.P.(%) I.P.(%) Resultados 2% Resultados 3% Resultados 4% Resultados 5% Tabla 4.11 b) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,815 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 90 (mezclado con 4% de cemento Pórtland) 114

13 Se observa que con la incorporación de cemento Pórtland Tipo I, en un 4%, se mejoran las características mecánicas del material teniendo así un Índice de plasticidad de 6% y un porcentaje de CBR de 90% y considerando que el desgaste es de 50% y el peso volumétrico seco, 1,910 Kg/M 3, y tomando en cuenta el mejoramiento granulométrico el material cumple con lo especificado en las normas técnicas para ser utilizado como base. Determinación del Costo Unitario del material estabilizado. CONCEPTO CALCULO TOTAL Peso volumétrico del material 1910 Kg/m3 Porcentaje de cemento en peso 4% Peso de cemento 1910 Kg/m3 x Kg/m3 Peso de la bolsa de cemento Kg. Bolsa de cemento por m Kg/m 3 / bolsas Costo por bolsa de cemento $ 4.91 Costo del cemento por m bol.x $4.91 $8.79 Costo del material cortado $1.14 /m3 Costo del material estabilizado $8.79+$1.14 $9.93/m3. Volumen Aproximado: 350,000 m 3 Tabla

14 4.3. BANCO DE MATERIAL VALLE ALEGRE. Ensayos Realizados: a) Granulometría Norma ASTM D-422. (Anexo ) Malla 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" Especificación D % que pasa Malla Especificación D % que pasa Tabla 4.13 b) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D-4318.(Anexo ) Limites L.L. (%) L.P. (%) I.P. (%) Especificación Máximo Máximo 6 Resultados 5 NP NP Tabla 4.14 c) Resistencia a la Abrasión de los Agregados Pétreos. Norma ASTM C-131. (Anexo ) % de Desgaste:

15 d) Compactación Próctor, Norma AASHTO T-180, Método D. (Anexo ) - Peso Unitario Húmedo: 1,502 Kg/m 3. - Peso Unitario Seco Máximo: 1,500 Kg/m 3. - Humedad Óptima: 4.5 % e) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,425 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 39 Banda Granulométrica. MALLAS % PASA S/NORMA (D) % PASA S/NORMA (D) % PASA S/RESULTADOS Tabla

16 Gráfico 4.3 Análisis de Resultados: Se realizó un análisis de los resultados obtenidos en las pruebas realizadas al material en su estado natural: En la prueba de granulometría esta se asemeja a la del tipo D, para que cumpla con la norma, será necesario agregar un 3% de material entre las mallas 1 y 3/8 para lograr una granulometría tipo D de la designación AASHTO T-27 y T-11. Este banco presenta un material no plástico, y al realizarle el ensayo del límite líquido dio como resultado 5%, lo cual si cumple la norma ASTM Por ser un material no plástico no se realizó el ensayo para el Límite Plástico. El material predominante es una grava bien graduada (GW) y según la clasificación AASHTO corresponde al grupo A-1(a), y los materiales de esta grupo, para base se clasifican de buenos a excelentes. 118

17 El valor obtenido en el ensayo del Desgaste de Los Ángeles cumplió con lo especificado en la norma ASTM C 131, en el cual, el resultado fue de 45%. El peso volumétrico obtenido en la prueba Próctor Estándar es de 1,500 kg/m 3, lo que significa que esta en el límite de lo normado, por lo tanto es utilizable. El resultado obtenido en el ensayo de Relación de Carga California no cumplió con lo establecido en la norma, ya que fue de 39%; para lograr una mejor cohesión entre sus partículas y de esta manera aumentar su resistencia se le incorporará un 2% de cemento Pórtland tipo I y se analizará el resultado obtenido con este porcentaje, determinando así, si es el más adecuado. Estabilizando el material con un 2% de cemento se obtienen los siguientes resultados: a) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Ver Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,425 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 73 Como se observa con la incorporación del 2% de cemento Pórtland, se obtiene un 73% de CBR, y la norma especifica que 119

18 los materiales utilizados como base deben tener un valor de 80%, analizando el resultado obtenido, este material puede ser utilizado bajo cierto criterio del diseñador, tomando en cuenta que los resultados obtenidos en granulometría, límites de consistencia, desgaste y peso volumétrico son aceptables. Determinación del Costo Unitario del material estabilizado: CONCEPTO CALCULO TOTAL Peso volumétrico del material 1500 Kg/m3 Porcentaje de cemento en peso 2% Peso de cemento 1500 Kg/m3 x Kg/m3 Peso de la bolsa de cemento Kg. Bolsa de cemento por m Kg/m3 / bolsas Costo por bolsa de cemento $ 4.91 Costo del cemento por m bol.x $4.91 $3.44 Costo del material cortado $0.91 /m3 Costo del material estabilizado $3.44+$0.91 $4.35/m3. Volumen Aproximado : 300,000 m 3 Tabla

19 4.4. BANCO DE MATERIAL HUALAMÁ. Ensayos Realizados: a) Granulometría Norma ASTM D-422. (Anexo 3.4.1) Malla 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" Especificación D % que pasa Malla Especificación D % que pasa Tabla 4.17 b) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D (Anexo ) Limites L.L. (%) L.P. (%) I.P. (%) Especificación Máximo Máximo 6 Resultados Tabla 4.18 c) Resistencia a la Abrasión de los Agregados Pétreos. Norma ASTM C-131. (Anexo ) % de Desgaste:

20 d) Compactación Próctor, Norma AASHTO T-180, Método D. (Anexo ) - Peso Unitario Húmedo: 2,009 Kg/m 3. - Peso Unitario Seco Máximo: 1,740 Kg/m 3. - Humedad Óptima: 18.5 % e) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,653 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 43 Banda Granulométrica. MALLAS % PASA S/NORMA (D) % PASA S/NORMA (D) % PASA S/RESULTADOS Tabla 4.19 Gráfico

21 Análisis de Resultados: Practicadas las respectivas pruebas de laboratorio, se obtuvo resultados, los cuales serán analizados a continuación. En este banco los datos obtenidos del ensayo de la granulometría se asemeja a la del tipo D (AASHTO T 27 y T 11), para obtener una granulometría igual a esta designación es necesario agregar el 1% de material grueso entre las mallas 1 y 3/8, eliminar finos entre las mallas No.4 y No.200 en un porcentaje de 29%. El porcentaje de desgaste del material de este banco es del 53%, es decir que no cumple con las normas establecidas anteriormente; para el mejoramiento de esta característica no existe ningún tipo de tratamiento. El peso volumétrico seco es de 1,740 Kg./m 3, y se considera aceptable técnicamente. El índice de plasticidad es de 13% y el límite líquido es de 44%, tomando en cuenta estos valores y que el suelo es clasificado como arena limosa (SM), se estabilizará utilizando cemento Pórtland tipo I, para lo cual se ensayará con diferentes porcentajes para obtener así un Índice de Plasticidad, según lo establecido en la norma. Los datos obtenidos en el ensayo Relación de Carga California (ASTM D 1883) fué de 43%,lo que significa que no cumple con la norma ya que este valor debe ser del 80%, para mejorar esta característica se le incorporara el mismo porcentaje de cemento 123

22 en el cual se obtuvo un Índice de plasticidad adecuado y se analizara el aumento en su resistencia. Estabilizando el material se obtienen los siguientes resultados: a) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D (Anexos 3.4.6,3.4.7,3.4.8,3.4.9.) Limites L.L.(%) L.P.(%) I.P.(%) Resultados 2% Resultados 3% Resultados 4% Resultados 5% Tabla 4.20 b) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,653 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 98 (mezclado con 3% de cemento Pórtland) Según los resultados obtenidos, estabilizando con el 3% de cemento se reduce el Índice de Plasticidad a 6% y su 124

23 resistencia aumenta al 98% de CBR, tomando en consideración estos resultados, el mejoramiento de la granulometría, el porcentaje de desgaste de 53% y el peso volumétrico, este material es utilizable en la construcción de base en estructuras de pavimento. Determinación del Costo Unitario del material estabilizado: CONCEPTO CALCULO TOTAL Peso volumétrico del material 1740 Kg/m3 Porcentaje de cemento en peso 2% Peso de cemento 1740 Kg/m3 x Kg/m3 Peso de la bolsa de cemento Kg Bolsa de cemento por m Kg/m3 / bolsas Costo por bolsa de cemento $ 4.91 Costo del cemento por m bol.x $4.91 $3.98 Costo del material cortado $1.14 /m3 Costo del material estabilizado $3.98+$1.14 $5.12/m3. Tabla 4.21 Volumen Aproximado: 225,000 m 3 125

24 4.5. BANCO DE MATERIAL POTOSÍ. Ensayos Realizados: a) Granulometría Norma ASTM D-422. (Anexo 3.5.1) Malla 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" Especificación D % que pasa Malla Especificación D % que pasa Tabla 4.22 b) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D (Anexo ) Limites L.L. (%) L.P. (%) I.P. (%) Especificación Máximo Máximo 6 Resultados c) Resistencia a la Abrasión de los Agregados Pétreos. Tabla 4.23 Norma ASTM C-131. (Anexo ) % de Desgaste:

25 d) Compactación Próctor, Norma AASHTO T-180, Método D. (Anexo ) - Peso Unitario Húmedo: 1,976 Kg/m 3. - Peso Unitario Seco Máximo: 1,745 Kg/m 3. - Humedad Óptima: 13.0 % e) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,658 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 6 Banda Granulométrica. MALLAS % PASA S/NORMA (D) % PASA S/NORMA (D) % PASA S/RESULTADOS Tabla 4.24 Gráfico

26 Análisis de Resultados: Estudios realizados en el laboratorio, proporcionaron resultados mencionados anteriormente, para los cuales, su análisis es el siguiente: Este banco presenta un material con características muy adversas para ser utilizado como material de base, la granulometría obtenida según el ensayo granulométrico se asemeja a la del tipo D, que especifica la norma AASHTO T 27 y T 11. Para que la granulometría de este material sea igual a la designación antes descrita será necesario eliminar el 56% de suelo fino entre las mallas N.4 y N.200. Al realizar la prueba de los límites se obtuvo que su límite liquido es muy superior a 25% (según Norma ASTM D 4318)el cual es de 56%, al igual que el índice de plasticidad que es de 27% y el normado es menor que el 6%. El material predominante en este banco es una grava arcillosa (GC), y con el objeto de mejorar la característica plástica, se estabilizará con cemento Pórtland tipo I, con el fin de disminuir este valor. Lo mismo sucede con el ensayo Relación de Carga California (ASTM D 1883),del cual se obtuvo un resultado del 6% demasiado inferior para ser utilizado como material de construcción para base, según la norma debe ser del 80%. Con el fin de tratar de mejorar esta característica se estabilizará con el mismo 128

27 porcentaje de cemento en el cual se reduce el Índice de plasticidad a un valor permisible por la norma. Estabilizando el material se obtienen los siguientes resultados: a) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D (Anexos 3.5.6,3.5.7,3.5.8,3.5.9) Limites L.L.(%) L.P.(%) I.P.(%) Resultados 2% Resultados 3% Resultados 4% Resultados 5% Tabla 4.25 La cantidad de cemento Pórtland para alcanzar un 6% de Índice de plasticidad puede sobrepasar el 8%, situación que no es factible técnica ni económicamente; debido a este resultado no se realiza el ensayo de CBR ya que no se logró reducir la condición plástica a un valor permisible estabilizando hasta en un 5% de cemento Pórtland ya que valores mayores a estos no son técnicamente recomendables. Tomando en cuenta los resultados altos de plasticidad aún estabilizando con el 5% de cemento, y 129

28 el 6% de CBR, este material se descarta para ser utilizado como base en estructuras de pavimento. Volumen Aproximado: 150,000 m BANCO DE MATERIAL SESORI. Ensayos Realizados: a) Granulometría Norma ASTM D-422. (Anexo ) Malla 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" Especificación C % que pasa Malla Especificación C % que pasa Tabla 4.26 b) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D (Anexo ) 130

29 Limites L.L. (%) L.P. (%) I.P. (%) Especificación Máximo Máximo 6 Resultados Tabla 4.27 c) Resistencia a la Abrasión de los Agregados Pétreos. Norma ASTM C-131. (Anexo ) % de Desgaste: 26.0 d) Compactación Próctor, Norma AASHTO T-180, Método D. (Anexo ) - Peso Unitario Húmedo: 1,998 Kg/m 3. - Peso Unitario Seco Máximo: 1,790 Kg/m 3. - Humedad Óptima: 15.5 % e) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,701 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 48 Banda Granulométrica. MALLAS % PASA S/NORMA (C) % PASA S/NORMA (C) % PASA S/RESULTADOS Tabla

30 Gráfico 4.6 Análisis de Resultados: A raíz de las pruebas realizadas en el laboratorio, el análisis respectivo de cada prueba es el siguiente: Al realizar el ensayo granulométrico, la granulometría es igual a la tipo C (AASHTO T 27 y T 11) y no será necesario mejorarla. El índice de plasticidad de este material es de 18% y su límite líquido es de 45%, presentando este banco un material clasificado, según la SUCS como una grava bien graduada (GW), será necesario estabilizarlo, incorporando un porcentaje de cemento Pórtland tipo I determinado en el laboratorio, para disminuir plasticidad. El CBR que se obtuvo según el ensayo fue de 48% y la norma requiere de un 80%; por lo tanto el mismo porcentaje de cemento en el cual al mezclarlo reduzca el Índice de 132

31 plasticidad, servirá para ensayar nuevamente este material y obtener un aumento en su resistencia. El Desgaste obtenido en el ensayo de la Máquina de Los Ángeles fue de 26%, el cual es aceptado ya que cumple con las normas tratadas con anterioridad. La prueba Próctor Estándar (AASHTO T 180) dio como resultado un peso volumétrico seco máximo de 1,790 Kg/m 3, dicho dato es aceptable técnicamente. Estabilizando el material se obtienen los siguientes resultados: a) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D (Anexos 3.6.6,3.6.7,3.6.8,3.6.9.) Limites L.L.(%) L.P.(%) I.P.(%) Resultados 2% Resultados 3% Resultados 4% Resultados 5% Tabla 4.29 b) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,701 Kg/m

32 - Porcentaje de CBR: 111 (mezclado con 4% de cemento Pórtland) Según los resultados obtenidos, de los ensayos realizados al material de este banco estabilizado con el 4% de cemento Pórtland, este tiende a mejorar su característica plástica hasta un 5%, y un aumento del CBR de 111%, la utilización de este material tomando en cuenta el valor de CBR superior a 100%, quedará a criterio del diseñador para ser utilizado como base en estructuras de pavimento, ya que físicamente se convertiría en una base rígida; los resultados obtenidos tanto en granulometría, desgaste y peso volumétrico son aceptables. Determinación del Costo Unitario del material estabilizado: CONCEPTO CALCULO TOTAL Peso volumétrico del material 1790 Kg/m3 Porcentaje de cemento en peso 4% Peso de cemento 1790 Kg/m3 x Kg/m3 Peso de la bolsa de cemento Kg Bolsa de cemento por m Kg/m3 / bolsas Costo por bolsa de cemento $ 4.91 Costo del cemento por m bol.x $4.91 $8.25 Costo del material cortado $2.50 /m3 Costo del material estabilizado $8.25+$2.50 $10.75/m3. Volumen Aproximado: 200,000 m 3 Tabla

33 4.7. BANCO DE MATERIAL EL CASTAÑO. Ensayos Realizados: a) Granulometría Norma ASTM D-422. (Anexo ) Malla 1 ½" 1" ¾" 1/2" 3/8" Especificación D % que pasa Malla Especificación D % que pasa Tabla 4.31 b) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D (Anexo ) Limites L.L.(%) L.P.(%) I.P.(%) Especificación Máximo Máximo 6 Resultados 15 NP NP Tabla 4.32 c) Resistencia a la Abrasión de los Agregados Pétreos. Norma ASTM C-131. (Anexo ) % de Desgaste:

34 d) Compactación Próctor, Norma AASHTO T-180, Método D. (Anexo ) - Peso Unitario Húmedo: 2,029 Kg/m 3. - Peso Unitario Seco Máximo: 1,915 Kg/m 3. - Humedad Óptima: 7.5 % e) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,819 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 37 Banda Granulométrica. MALLAS % PASA S/NORMA (D) % PASA S/NORMA (D) % PASA S/RESULTADOS Tabla 4.33 Gráfico

35 Análisis de Resultados: Según estudios realizados en el laboratorio, el ensayo de granulometría de este banco, el material no ha llenado los requisitos de la norma; se observa que los resultados se asemejan a la designación D, AASHTO T 27 y T 11, lo que significa que deberá ser mejorado para lograr este tipo de granulometría, aumentando el 1% de material entre las mallas 1 y 3/8 y eliminando el 3.9% de material fino que pasa las mallas No.4 y No.40. Este banco presenta un material no plástico, clasificado según la SUCS como una arena bien graduada (SW), por lo cual no se le realizó la prueba del límite plástico, su L.L. es 15%, el cual es menor a 25% que especifica la norma, por lo tanto se considera aceptable. El ensayo en la Máquina de los Ángeles presentó un dato del 35% de desgaste, es decir que cumple con la norma la cual indica que el desgaste no debe ser mayor del 45% y 50% (ASTM C 131 y AASHTO T 96 respectivamente), el peso volumétrico es de 1,915 Kg./m 3 el cual técnicamente es admitido. El ensayo de CBR dio como resultado el 37%, y no cumple con lo especificado con la norma, tendrá que mejorarse este valor; para que exista una cohesión entre sus partículas y de esta manera se incremente su resistencia, se le mezclará un 2% de 137

36 cemento Pórtland tipo I, y se analizará con este porcentaje el aumento así de resistencia. Estabilizando el material con un 2% de cemento se tienen los siguientes resultados: a) Ensayo Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D-1883 (Anexo ), obteniendo el siguiente resultado: - 95 % de Próctor: 1,819 Kg/m 3 - Porcentaje de CBR: 89 Según este resultado, es decir con la incorporación de cemento en un 2%, se incrementa el CBR a 89% y este valor es aceptable según las normas técnicas. Tomando en cuenta este resultado y los obtenidos en su estado natural como lo son 35% de desgaste, 15% de Límite Liquido, peso volumétrico de 1,915 Kg/m 3 y considerando el mejoramiento de la granulometría, el material de este banco puede ser utilizado en la construcción de base en estructuras de pavimento. Determinación de Costo Unitario del material estabilizado: 138

37 CONCEPTO CALCULO TOTAL Peso volumétrico del material 1915 Kg/m3 Porcentaje de cemento en peso 2% Peso de cemento 1915 Kg/m3 x Kg/m3 Peso de la bolsa de cemento Kg Bolsa de cemento por m Kg/m3 / bolsas Costo por bolsa de cemento $ 4.91 Costo del cemento por m bol.x $4.91 $4.42 Costo del material cortado $2.00 /m3 Costo del material estabilizado $4.42+$2.00 $6.42/m3. Tabla 4.34 Volumen Aproximado: 200,000 m BANCO DE MATERIAL LOLOTIQUE. Ensayos Realizados: a) Granulometría Norma ASTM D-422. (Anexo ) Malla 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" Especificación D % que pasa Malla Especificación D % que pasa Tabla

38 b) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D (Anexo ) Limites L.L. (%) L.P. (%) I.P. (%) Especificación Máximo Máximo 6 Resultados NP NP NP Tabla 4.36 c) Resistencia a la Abrasión de los Agregados Pétreos. Norma ASTM C-131. % de Desgaste: No se realizó debido a que este material es una arena y esta prueba se le practica a las gravas. d) Compactación Próctor, Norma AASHTO T-180, Método D. (Anexo ) - Peso Unitario Húmedo: 2,018 Kg/m 3. - Peso Unitario Seco Máximo: 1,935 Kg/m 3. - Humedad Óptima: 6.0 % e) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,838 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR:

39 Banda Granulométrica. MALLAS % PASA S/NORMA (D) % PASA S/NORMA (D) % PASA S/RESULTADOS Tabla 4.37 Gráfico 4.8 Análisis de Resultados: Datos obtenidos de las diferentes pruebas realizadas en laboratorio, se analiza de la siguiente manera: Para el ensayo granulométrico, se obtuvo como resultado una granulometría semejante a la del tipo D, considerando necesario 141

40 mejorarla, eliminando el 19% que pasa la malla de 3/8, el 31% de la N.4, 13% de la N.40 y el 2% de la N.200. Es un material no plástico, con un peso volumétrico seco de 1935 Kg/m 3, el cual técnicamente es muy aceptable. El ensayo Relación de Carga California dio un resultado de 28%, el cual esta muy por abajo de la norma ASTM D 1883 la que especifica que el CBR será del 80%. Por tratarse de una arena, a este material no se le practicó la prueba de Resistencia a la Abrasión de los Agregados Pétreos(Máquina de los Ángeles), debido a que la norma que regula esta prueba indica que se realiza únicamente a las gravas, además, se realiza en base al tipo granulométrico según ASTM D 1241, y la granulometría obtenida en el ensayo, no puede ser comparada con ninguno de estos tipos. Debido a las características arenosas que presenta este material, se incorporará cemento Pórtland tipo I en un porcentaje de 2%, con el fin de aumentar el porcentaje de CBR y analizar con esta mezcla el incremento de esta característica. Estabilizando con un 2% de cemento, se obtienen los siguientes resultados: a) Relación de Carga California ASTM D (Ver Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,838 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR:

41 Se observa un incremento en la resistencia del material, con la incorporación del 2% de cemento, logrando un CBR de 86%, permitido por la norma, considerando que es un material no plástico con un peso volumétrico de 1,635 Kg/m 3 y mejorando la granulometría como se mencionó anteriormente, este material puede ser utilizable en la construcción de base en estructuras de pavimento. Determinación de Costo Unitario del material estabilizado. CONCEPTO CALCULO TOTAL Peso volumétrico del material 1935 Kg/m3 Porcentaje de cemento en peso 2% Peso de cemento 1935 Kg/m3 x Kg/m3 Peso de la bolsa de cemento Kg Bolsa de cemento por m Kg/m3 / bolsas Costo por bolsa de cemento $ 4.91 Costo del cemento por m bol.x $4.91 $4.47 Costo del material cortado $4.00 /m3 Costo del material estabilizado $4.47+$4.00 $8.47/m3. Volumen Aproximado: 500,000 m 3 Tabla

42 4.9. BANCO DE MATERIAL EL HAVILLAL. Ensayos Realizados: a) Granulometría Norma ASTM D-422. (Anexo ) Malla 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" Especificación D % que pasa Malla Especificación D % que pasa Tabla 4.39 b) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D-4318.(Anexo ) Limites L.L. (%) L.P. (%) I.P. (%) Especificación Máximo Máximo 6 Resultados Tabla 4.40 c) Resistencia a la Abrasión de los Agregados Pétreos. Norma ASTM C-131. (Anexo ) % de Desgaste:

43 d) Compactación Próctor, Norma AASHTO T-180, Método D. (Anexo ) - Peso Unitario Húmedo: 2,104 Kg/m 3. - Peso Unitario Seco Máximo: 1,910 Kg/m 3. - Humedad Óptima: 12.0 % e) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,815 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 27 Banda Granulométrica. MALLAS % PASA S/NORMA (D) % PASA S/NORMA (D) % PASA S/RESULTADOS Tabla 4.41 Gráfico

44 Análisis de Resultados: Para los resultados obtenidos de las diferentes pruebas realizadas en el laboratorio, el análisis es el siguiente: En este banco la granulometría que se obtuvo del ensayo puede compararse con la designación D; para que cumpla con lo especificado, se debe mejorar aumentando el 16% de material grueso entre las mallas 1 y 3/8,y eliminando el 4% del material que pasa la malla No Para la prueba de los límites, los resultados fueron: su límite líquido es de 36% y el índice de plasticidad de 10%, lo que significa que no cumplen con las normas, por lo tanto se debe estabilizar para mejorar la característica plástica con un porcentaje óptimo de cemento Pórtland tipo I, para lo cual se ensayará con varios porcentajes. Presenta un peso volumétrico seco aceptable técnicamente de 1910 kg/m 3. En el ensayo de Los Ángeles el resultado es de 53% superior a lo especificado en la norma AASHTO T 96 que es de 50%; para el mejoramiento de esta característica no existe ningún método por lo cual no se repetirá el ensayo tratando de lograr un porcentaje mayor. El resultado obtenido en la prueba de Relación de Carga California es de 27%, el cual es inferior a lo normado, por lo 146

45 tanto se le incorporará el mismo porcentaje de cemento con el cual se mejore el Índice de Plasticidad y se analizará el incremento de la resistencia. Estabilizando el material se obtienen los siguientes resultados: a) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D (Anexos 3.9.6,3.9.7,3.9.8,3.9.9.) Limites L.L.(%) L.P.(%) I.P.(%) Resultados 2% Resultados 3% Resultados 4% Resultados 5% Tabla 4.42 b) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,815 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 86 (mezclado con 3% de cemento Pórtland) Según estos resultados, estabilizando con el 3% de cemento se logra disminuir el Índice de Plasticidad de 6% y una 147

46 resistencia de 86% de CBR, valores ya permitidos por las normas; el peso volumétrico es de 1,910Kg/m 3, considerando que el desgaste es de 53% y el mejoramiento de la granulometría, este material puede ser utilizado en la construcción de base es estructuras de pavimento. Determinación del Costo Unitario del material estabilizado: CONCEPTO CALCULO TOTAL Peso volumétrico del material 1910 Kg/m3 Porcentaje de cemento en peso 3% Peso de cemento 1910 Kg/m3 x Kg/m3 Peso de la bolsa de cemento Kg Bolsa de cemento por m Kg/m3 / bolsas Costo por bolsa de cemento $ 4.91 Costo del cemento por m bol.x $4.91 $6.58 Costo del material cortado $2.00 /m3 Costo del material estabilizado $6.58+$2.00 $8.58 /m3. Volumen Aproximado: 225,000 m 3 Tabla

47 4.10. BANCO DE MATERIAL HATO NUEVO. Ensayos Realizados: a) Granulometría Norma ASTM D-422. (Anexo ) Malla 1 1/2" 1" ¾" 1/2" 3/8" Especificación C % que pasa Malla Especificación C % que pasa Tabla 4.44 b) Límites de Atterberg, realizados en materiales finos que pasan la Malla No.40, Norma ASTM D-4318.(Anexo ) Limites L.L. (%) L.P. (%) I.P. (%) Especificación Máximo Máximo 6 Resultados 30 NP NP Tabla 4.45 c) Resistencia a la Abrasión de los Agregados Pétreos. Norma ASTM C-131. (Anexo ) % de Desgaste:

48 d) Compactación Próctor, Norma AASHTO T-180, Método D. (Anexo ) - Peso Unitario Húmedo: 2,125 Kg/m 3. - Peso Unitario Seco Máximo: 1,900 Kg/m 3. - Humedad Óptima: 18.0 % e) Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,805 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 35 Banda Granulométrica. MALLAS % PASA S/NORMA (C) % PASA S/NORMA (C) % PASA S/RESULTADOS Tabla 4.46 Gráfico

49 Análisis de Resultados: Obtenidos los resultados de las diferentes pruebas de laboratorio, se les realizara su análisis respectivo a continuación: El ensayo de granulometría presento un resultado que se ubica dentro de lo indicado por la designación C (AASHTO T 27 y T 11), la cual no será necesaria mejorarla ya que cumple con los requisitos de la norma. Este banco presenta un material no plástico y un límite líquido de 30%. Por ser un material no plástico a este banco no se le realizo el ensayo para determinar el Límite Plástico. En el ensayo del desgaste el resultado obtenido fue de 33.5%, el cual es aceptable según lo especificado en la norma ASTM C 131. El resultado del Próctor Estándar es de 1900 Kg/m 3, el cual es aceptable técnicamente. El porcentaje de CBR obtenido en el ensayo fue de 35%, y, considerando que los resultados anteriores están dentro del rango permisible, solo esta característica será necesaria mejorar, para lo cual se mezclará con un 2% de cemento Pórtland tipo I y se revisará el incremento en la resistencia con este porcentaje. Estabilizando con 2% de cemento se obtiene el siguiente resultado: 151

50 Relación de Carga California (CBR), Norma ASTM D-1883 (Anexo ) - 95 % de Próctor: 1,805 Kg/m 3. - Porcentaje de CBR: 80 Con la incorporación del 2% de cemento se observa que se obtiene el porcentaje especificado por la norma el cual es de 80%. Considerando que se trata de un material no plástico, con peso volumétrico de 1,900 kg/m 3, desgaste de 35% y el tipo granulométrico, este material es utilizable como base en estructuras de pavimento. Determinación del Costo Unitario del material estabilizado: CONCEPTO CALCULO TOTAL Peso volumétrico del material 1900 Kg/m3 Porcentaje de cemento en peso 2% Peso de cemento 1900 Kg/m3 x Kg/m3 Peso de la bolsa de cemento Kg Bolsa de cemento por m Kg./m3 / bolsas Costo por bolsa de cemento $ 4.91 Costo del cemento por m bol.x $4.91 $4.37 Costo del material cortado $1.14 /m3 Costo del material estabilizado $4.37+$1.14 $5.51 /m3. Volumen Aproximado: 200,000 m 3 Tabla

51 RESUMEN- RESULTADOS PRELIMINARES DE LOS BANCOS DE MATERIAL EN EL DEPARTAMENTO DE SAN MIGUEL. Tabla BANCO Granulometría Limites % Pes-Vol % Clasificación Ret #4 Pas #40 Pas #200 Lim. Liq. Ind. Plas. desgaste Sec-Máx. C.B.R. SUCS AASHTO JICARAL % 1, GM, grava limosa café, 10 % arena A-2-7 (0) HORMIGUERO % 1, GC, grava arcillosa café, 25 % arena A-2-6 (0) VALLE ALEGRE np 45.0% 1, GW, grava bien graduada, 45 % arena, 10 % limos A-1-a HUALAMA % 1, SM, arena limosa café, 30 a 35 % grava A-2-7 (0) POTOSI % 1,745 6 GC, grava arcillosa café, 20 a 25 % arena A-7-6 (6) SESORI % 1, GW, grava bien graduada, 15 a 20 % arena, 10 a15 % limos A-2-7 (1) CASTAÑO np 35.0% 1, SW, arena bien graduada, 10 % limos, 35 a 40 % de grava A-1-a LOLOTIQUE np -.- 1, SW, arena bien graduada, 10 a 15 % limos, 10 % de grava A-1-b HAVILLAL % 1, GW, grava bien graduada, 30 % arena, 15 % limos A-2-4 HATO NUEVO np 33.5% 1, GW, grava bien graduada, 20 a 25 % arena, 5 a 10 % limos A-1-a 153

52 Tabla BANCO JICARAL RESUMEN - RESULTADOS DE LABORATORIO DE MATERIALES ESTABILIZADOS ESTABILIZACIÓN % CEMENTO % Ip % CBR HORMIGUERO VALLE ALEGRE 2 n.p. 73 HUALAMA POTOSI SESORI CASTAÑO 2 n.p. 89 LOLOTIQUE 2 n.p. 86 HAVILLAL HATO NUEVO 2 n.p

53 Tabla 4.50 RESUMEN DE COSTOS DEL MATERIAL BANCO Peso de Volumen de Costo del Costo del Costo de Material Material Cemento (Kg) (M3) Cemento Material estabilizado El Jicaral $ 8.00 $ 1.14 $ 9.14 El Hormiguero $ 8.79 $ 1.14 $ 9.93 Valle Alegre $ 3.45 $ 0.91 $ 4.36 Hualamá $ 4.00 $ 1.14 $ 5.14 Potosí $ 1.14 $ 1.14 Sesori $ 8.23 $ 2.50 $ El Castaño $ 4.40 $ 2.00 $ 6.40 Lolotique $ 4.45 $ 4.00 $ 8.45 El Havillal $ 6.59 $ 2.00 $ 8.59 Hato Nuevo $ 4.37 $ 1.14 $ 5.51 NOTA. El costo de material estabilizado, unicamente incluye el costo del material cortado en el banco y el costo del cemento a utilizar, excluyendo los costos de mezclado, agua, herramientas y mano de obra, esto, por no tener un proyecto específico, el cual incluiria los costos de acarreo del mismo. El costo del material por m3, es el costo por el cual es vendido al público a la fecha. 155

54 156