“METODOLOGÍA DE DISEÑO DE MICROPAVIMENTO DE BAJO COSTO PARA SUELO TIPO LIMO ORGÁNICO ARENOSO”

1. TESIS DE GRADO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL “METODOLOGÍA DE DISEÑO DE MICROPAVIMENTO DE BAJO COSTO PARA SUELO TIPO LIMO ORGÁNICO ARENOSO”

2. AUTOR: CÉSAR ANTONIO VINUEZA ELIZALDE DIRECCIÓN: ING. FRANCO H. ROJAS R. DIRECTOR ING. PATRICIO E. ROMERO F. CODIRECTOR

3. ANTECEDENTES • El Ecuador es un país tercermundista. • Está en proceso de arranque en la infraestructura Vial. • Las vías son muy importantes para el desarrollo de un país. • La Comercialización • El Turismo

4. AREA DE INFLUENCIA • Profesionales dedicados a los micropavimentos que tengan suelos similares. • Los habitantes de las vías que carecen de vías adecuadas.

5. OBJETIVO GENERAL • Definir una metodología de bajo costo para diseño de micropavimentos en suelos de tipo limo orgánico arenoso (OL), estabilizando con cal, cemento, emulsión asfáltica y órganosilanos.

6. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

7. OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Establecer un procedimiento de toma de muestras. • Analizar opciones de estabilización del suelo de tipo limo orgánico arenoso (OL) y de un suelo patrón, limo arenoso (ML). • Realizar los ensayos necesarios para encontrar el porcentaje óptimo de cal, cemento, emulsión asfáltica y órganosilanos para la estabilización del suelo tipo limo orgánico arenoso. • Determinar el diseño óptimo de la mezcla asfáltica para suelos estabilizados de tipo limo orgánico arenoso y un limo arenoso. • Comparar los resultados obtenidos entre el suelo limo orgánico arenoso (OL) y el limo arenoso (ML). • Indicar la mejor opción de estabilización para el suelo limo orgánico arenoso.

8. PROBLEMAS MÁS COMUNES • Carreteras y que generalmente solamente tienen acceso en verano, ya que éstos suelos tienen las siguientes características que impiden el tránsito en temporada de invierno: • Suelos de alto índice de plasticidad. • Suelos con baja capacidad portante o resistencia a la compresión. • Suelos con altos niveles de permeabilidad, y otros.

9. MÉTODOS DE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS • Aporte de material externo.- De esta manera, mediante la introducción de suelos con baja sensibilidad al agua y elevada capacidad portante, se pueden mejorar las características del terreno. Sin embargo, esta solución no siempre es asequible, ya sea por falta de disponibilidad del material, problemas logísticos o relacionados con el coste. • Estabilización con los denominados conglomerantes.- Éstos básicamente actúan aumentando la cohesión entre las partículas del suelo y mejorando sus características “in-situ”. Esta es la mejor solución en caso de que el aporte de material no sea posible, y el costo puede ser menor.

10. CONGLOMERANTES MÁS UTILIZADOS • Cemento.- Esta solución provoca un aumento en la resistencia del suelo, al generar una mayor cohesión entre las partículas del mismo. Sin embargo, su deterioro por efecto del agua, sales y materia orgánica; junto con las limitaciones que posee en suelos con un alto índice de plasticidad; hace que en muchas ocasiones no sea una solución viable.

11. CONGLOMERANTES MÁS UTILIZADOS • Cal.- La estabilización con cal proporciona buenos resultados, disminuyendo la plasticidad y expansividad en gran medida. Por desgracia, y de la misma manera que el cemento, presenta limitaciones de uso en cuanto a la plasticidad de los suelos se refiere, además de ser incompatible con la presencia de materia orgánica y conllevar un gran riesgo para la salud.

12. CONGLOMERANTES MÁS UTILIZADOS • Emulsión Asfáltica.- Ésta es la solución más reciente de las tres. Tiene la ventaja de poder utilizarse con cualquier tipo de suelo, pero presenta también problemas de estabilidad frente al agua, condiciones ambientales y durabilidad. Además, se trata de una solución cara, que en muchas ocasiones no resulta viable por motivos económicos.

13. ESTABILIZACIÓN CON ORGANO-SILANOS • La solución con TERRASIL® consiste en el uso de un organosilanoionico, capaz de repeler el agua, y eliminar el hinchamiento y la absorción de suelos. Así, se consigue una mejora de cualquier tipo de terreno, al conseguir que el suelo se comporte en todo momento como en condiciones “secas”. De esta manera, se establece un sistema de estabilización eficaz del suelo tratado, aportándose además ventajas adicionales: • El suelo se convierte en hidrófobo (repele el agua, eliminando los problemas que se derivan de la presencia de la misma). • El suelo mantiene la transpiración (expulsa el agua en forma de vapor). • Elimina el índice de plasticidad de los suelos. • Mejora la adherencia con polímeros y betún, lo que permite y mejora la aplicación de capas de rodadura, riegos de imprimación.

14. ENSAYOS REALIZADOS PARA LA ESTABILIZACIÓN DE UN SUELO CON TERRASIL • Ensayo de CBR • Ensayo de Compresión Simple de Suelo. • Ensayo de Absorción Capilar.

15. ENSAYO DE CBR

16. Clasificación de Suelos para Infraestructura de Pavimentos 14.7% OL 28.8% ML AASHTO

17. Procedimiento Compactación Se mide la Penetración del Suelo Sumergido de Moldes

18. Comparación entre los Materiales Estabilizantes Tipo (ML)

19. Procedimiento • Con el resultado del CBR se puede clasificar el suelo usando la siguiente tabla. Suelo Normal Organo-silanos Organo-silanos Cemento Cemento Cal AASHTO

20. Comparación entre los Materiales Estabilizantes Tipo (OL)

21. Procedimiento • Con el resultado del CBR se puede clasificar el suelo usando la siguiente tabla. Suelo Normal Organo-silanos Cemento Cal AASHTO

22. ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE

23. Comparación entre los Materiales Estabilizantes Tipo ML

24. Comparación entre los Materiales Estabilizantes Tipo ML

25. Comparación entre los Materiales Estabilizantes Tipo OL

26. Comparación entre los Materiales Estabilizantes Tipo OL

27. ENSAYO DE ABSORCIÓN CAPILAR

28. Absorción Capilar Al Inicio del Ensayo Después del Ensayo

29. Absorción Capilar

30. Resultados Tipo ML

31. Resultados Tipo OL

32. DISEÑO DEL MICROPAVIMENTO

33. COMPOSICIÓN • Agregado de Pintag (Triturado) – Polvo de Piedra • Emulsión Asfáltica – Tipo CSS-1h-P

34. Tabla de Gradación del Agregado en función al porcentaje que pasa ISSA

35. Gráfica Granulométrica para Micropavimento – Tipo III

36. Emulsión Asfáltica CSS – 1h -P

37. ENSAYOS REALIZADOS • Equivalente de Arena (ASTM D-2419) • Azul de Metileno (ISSA TB-145) • Ensayo de la Rueda Cargada (ISSATB-109) • Ensayo de Abrasión en Húmedo (ISSA TB-100) • Ensayo de Cohesión (ISSA TB-139) • Ensayo de Consistencia con el Cono (ISSA TB-106)

38. Porcentaje Teórico de Emulsión: (ISSA TB-118) Porcentaje Teórico de Emulsión Asfáltica (ISSA TB-118)

39. Porcentaje Teórico de Emulsión Asfáltica según Método de Duriez

40. Tiempo de Mezclado: (ISSA TB-102)

41. Ensayo de consistencia (ISSA TB-106)

42. Porcentaje Óptimo de Agua

43. Ensayo de cohesión (ISSA TB-139)

44. Características de Curado en Función a la Cohesión del Micropavimento

45. Ensayo de Abrasión en Húmedo (ISSA TB-100)

46. Ensayo de la Rueda Cargada (ISSATB-109)

47. Determinación del Contenido de Asfalto en Función a la Pérdida por abrasión e Incremento de Rueda Cargada

48. Formula Maestra para el Micropavimento

49. ANTECEDENTES A LAS CONCLUSIONES • Los porcentajes óptimos para cada uno de los materiales estabilizantes fueron: • Cal 8% • Cemento 4% • Emulsión Asfáltica 3% • OrganoSilanos0.1% Por lo tanto el menor porcentaje es 0.1% y es para la estabilización con órganosilanos, pero es más costosa que los demás productos estabilizantes, en cambio con Cal es un mayor porcentaje pero es menos costoso. • Para elevar el porcentaje de CBR, una excelente opción es la cal, ya que como estos suelos son orgánicos, la cal reacciona perfectamente, produciendo un incremento de más del 100% en el CBR. • El cemento es un material estabilizante que da estabilidad, pero es menor al valor del CBR de la cal.

50. ANÁLISIS ECONÓMICO DEL PROYECTO