Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la

Educacin

UNIVERSIDAD PERUANA DE INTEGRACIN GLOBAL

FALCULTAD DE INGENIERA CIVIL

NORMA CE.020 ESTABILIZACION DE SUELOS

Autores:

- Masias Moran, Giancarlo

- Oru Nuez, Dennis Fernando

- Quispe Garca Alexander Alfredo

PAVIMENTOS

X Ciclo, 5to Ao

Docente: Ing. LUIS FERNANDO NUEZ VILELA

Lima, Julio del 2015

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DEDICATORIA Y AGRADECIMIENTO

El presente trabajo est dedicado a nuestras

familias; quienes son el motor y motivo, por el

cual damos lo mejor de nosotros da a da, para

lograr nuestras Metas.

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INDICE

INTRODUCCION . 4

I. OBJETIVOS .. 6

II. MARCO TERICO.. 6

2.1 SUELOS .... 6

2.2. ESTABILICACIN DE SUELOS MEDIANTE MTODOS QUMICOS 6

2.2.1 ADITIVO ESTABILIZADOR.. 7

2.2.2 ESTABILIZADOR CON CAL 8

2.2.3 ESTABILIZADOR CON CEMENTO10

2.2.4 ESTABILIZACIN CON ASFALTO13

2.3 ESTABILIZACION DE SUELOS MEDIANTE MTODOS FSICOS... 13

2.3.1 ESTABILIZACIN POR COMPACTACIN. 14

III. CONCLUSIONES..15

IV. BIBLIOGRAFA.... 17

V. ANEXOS..19

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INTRODUCCION

Los suelos con poca capacidad de carga o susceptibles a los

asentamientos, requieren ser estabilizados, ya sea cuando se realizan

excavaciones o cuando se alteran las condiciones de equilibrio de los taludes,

puesto que se produce inestabilidad, poniendo en riesgo la vida humana, los

bienes materiales y el ambiente.

Cuando un suelo presenta resistencia suficiente para no sufrir deformaciones ni

desgastes inadmisibles por la accin del uso o de los agentes atmosfricos y

conserva adems esta condicin bajo los efectos climatolgicos normales en la

localidad, se dice que el suelo es estable.

El suelo natural posee a veces la composicin granulomtrica y la

plasticidad as como el grado de humedad necesario para que, una vez

apisonado, presente las caractersticas mecnicas que lo hacen utilizable como

firme de un camino. Los mtodos empleados en la antigedad para utilizar los

suelos en la construccin eran empricos y, como las dems actividades

artesanas, se transmitan de generacin en generacin. Los conocimientos en la

actualidad sobre este campo se basan principalmente en estudios sistemticos

con fundamento cientfico corroborado mediante la experimentacin. En general

puede decirse que todos los suelos pueden ser estabilizados, pero si la

estabilizacin ha de lograrse por aportaciones de otros suelos o por medios de

otros elementos (por ejemplo cemento, cal, cloruro de sodio) el costo de la

operacin puede resultar demasiado alto si el suelo que se trata de corregir no

posee determinadas condiciones.

Entre las aplicaciones de un suelo modificado o estabilizado se

encuentran la mejora de los suelos granulares susceptibles a las heladas y el

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tratamiento de los suelos limosos y/o arcillosos para reducir los cambios de

volumen.

Partiendo de este contexto; el presente Trabajo de Investigacin pretende

hacer uso de todos los conocimientos y tcnicas adquiridos en el Curso de

Pavimentos; asi como profundizar sobre la importancia de La estabilizacin de

Suelos, haciendo uso de la Norma CE.020 del RNE; para lo cual el grupo de

trabajo; ha desarrollado la presente Monografa; siguiendo la estructura

convencional establecida por el docente; con la finalidad de cumplir con los

objetivos del curso.

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I. OBJETIVO

Contribuir y profundizar acerca de la importancia de La Estabilizacin de

Suelos en Pavimentos; teniendo como Base las consideraciones tcnicas

mnimas, para el mejoramiento requerido de la resistencia de los suelos,

mediante mtodos qumicos, mecnicos o de modificacin topogrfica;

segn la Norma CE.020 del RNE.

II. MARCO TERICO

2.1 ESTABILIZACION DE SUELOS

Se debe estabilizar todos los suelos que al perder su capacidad de carga,

o al tener deformaciones excesivas, pongan en riesgo la vida humana, bienes

materiales y el ambiente, de acuerdo al anlisis realizado por el Profesional

Responsable.

2.2 ESTABILIZACIN DE SUELOS MEDIANTE MTODOS QUMICOS

Se aplican mtodos qumicos en la estabilizacin de suelos, en casos que:

No cumpla con los requisitos mnimos de resistencia o deformacin para sustentar

obras de ingeniera civil.

No pueda ser empleado en condiciones naturales. No pueda ser eliminado o

reemplazado por otro.

Para aplicar mtodos qumicos, el Profesional Responsable deber sustentar

previamente mediante un estudio tcnico, que el suelo alcanzar estabilidad

volumtrica, adecuada resistencia, permeabilidad, compresibilidad y durabilidad.

Tanto la tcnica, como los insumos empleados, no deben generar riesgo para el

hombre, otros seres vivos y el ambiente, o por lo que debe desarrollarse un EIA

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(Estudio de Impacto Ambiental).

Los productos debern estar fabricados a base de enzimas o compuestos multi

enzimticos que trabajen en forma eficiente para el beneficio del medio ambiente

segn el Trabajo Tcnico del Banco Mundial N140 Libro de Consulta para la

Evaluacin Ambiental y slo requerirn de agua para su dilucin y aplicacin.

2.2.1 ADITIVO ESTABILIZADOR

Sin ser limitativo, el aditivo estabilizador debe emplearse en el tratamiento

de superficies de suelos con materiales orgnicos o de granulometras muy finas

(por ejemplo, en zonas de selva tropical, zonas de lluvias torrenciales, zonas

pantanosas, etc.).

El aditivo estabilizador, debe cumplir normas internacionales de

certificacin ISO. El aditivo debe ser capaz de mezclarse ntima y

homogneamente con el suelo y curarse de acuerdo a especificaciones tcnicas

propias del producto.

Los mtodos, dosificaciones y pruebas de control, debern ser verificados por el

profesional responsable junto al proveedor del aditivo, antes de su empleo.

El producto terminado de suelo con aditivo, deber presentar mejores

caractersticas de resistencia, con control volumtrico y de polvo superficial,

tanto en la etapa de construccin como de servicio.

El profesional responsable debe utilizar el aditivo apropiado de acuerdo a las

condiciones geogrficas y climticas, tales como: la temperatura, humedad,

direccin y velocidad del viento.

Se debe emplear aditivos que reduzcan el agua contenida entre las partculas

del suelo aumentando los vacos y facilitando su compactacin.

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De requerirse mejoras en el comportamiento estructural, debe emplearse

aditivos en suelos que contengan ms de 25% de finos cohesivos. Estos aditivos

tambin deben ser controladores de polvo.

En caso que el estabilizador sea lquido soluble en agua se debe tener en cuenta

la evaporacin, observando la prdida de humedad en el suelo, su solidificacin

y el aumento de la cohesin y resistencia.

La efectividad de los agentes estabilizadores debe cumplir con lo indicado en el

siguiente cuadro:

2.2.2 ESTABILIZACIN CON CAL

La dosificacin depende del tipo de arcilla. Se agregar de 2% a 8% de cal por

peso seco de suelo. Este porcentaje debe determinarse en el laboratorio,

siguiendo los pasos siguientes:

Estimar el porcentaje de cal en funcin del pH.

Elaborar especmenes para el ensayo de compresin no confinada a la humedad

ptima y mxima densidad seca.

Determinar el incremento de la resistencia del suelo estabilizado con cal.

Si el incremento de resistencia, con el porcentaje de cal elegido, es mayor a 3.5

kg/cm2, determinar la variacin en la resistencia para especmenes elaborados con

+ 2% de cal.

Determinar el contenido de cal para el cual la resistencia no aumenta en forma

importante.

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Elaborar una grfica de resistencia y % de cal.

En todo documento tcnico o anlisis tcnico, deber adjuntarse los grficos y

sustento tcnico que ilustren objetivamente las mejoras obtenidas con cal

hidratada, indicando claramente los porcentajes de participacin y valores

alcanzados con ello. Adems se debe reportar resultados de la capacidad de

soporte segn la metodologa California Bearing Ratio

CBR (Relacin de Soporte de California), para evidenciar las mejoras.

Por ningn motivo se debe emplear ms del 8% de cal en el suelo, ya que se

aumenta la resistencia pero tambin la plasticidad.

Los suelos que se usen para la construccin de Suelo-Cal deben estar limpios y

no deben tener ms de tres por ciento (3%) de su peso de materia orgnica.

Adems la fraccin del suelo que pasa la Malla N 40 debe tener un ndice de

Plasticidad comprendido entre 10 y 50.

El tamao mximo del agregado grueso que contenga el suelo no debe ser

mayor de 1/3 del espesor de la capa compactada de Suelo-Cal.

La cal que se use para la construccin de Suelo-Cal puede ser cal viva

hidratada y debe satisfacer los requisitos establecidos en la Especificacin

AASHTO M-216 NTP N 334.125:2002 Cal viva y cal hidratada para

Estabilizacin de Suelos.

El agua que se use para la construccin de Bases de Suelo - Cal debe estar

limpia, no debe contener materia orgnica y debe estar libre de sales, aceites,

cidos y lcalis perjudiciales. Los ensayos para determinar el porcentaje de cal

y los dems requisitos que debe satisfacer la mezcla de suelo-cal deben ser

ejecutados con los materiales que se vayan a usar, incluyendo el agua de

mezclado. La aplicacin de la cal puede variar entre 2% y 8% en peso de los

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materiales.

2.2.3 ESTABILIZACIN CON CEMENTO

La adicin de cemento, debe mejorar las propiedades mecnicas del suelo, sin

llegar a condiciones de rigidez similares a morteros hidrulicos.

El profesional responsable debe verificar que los finos pasantes al tamiz N200,

en el suelo, se encuentre entre 5% y 35%, antes de ser mezclados con cemento.

Se pueden utilizar todos los tipos de cementos, pero en general se recomienda

los de fraguado y endurecimiento normales.

En casos de querer contrarrestar los efectos de la materia orgnica, se emplear

cementos de alta resistencia.

En zonas con bajas temperaturas, los suelos se mezclarn con cementos de

fraguado rpido o con cloruro de calcio como aditivo.

La capa estabilizada con cemento tendr un espesor mnimo de 10 cm, pudiendo

recibir capas de cobertura (tratamiento superficial asfltico) de poco espesor (1.5

cm) para trnsito ligero a medio o podr servir de apoyo a un pavimento rgido o

flexible de alta calidad, en el cual el suelo no debe contener materias

perjudiciales al fraguado o la resistencia.

El suelo se deber controlar con ensayos de granulometra, verificando que el

lmite lquido sea menor de 50% y el ndice de plasticidad menor de 25%.

Los contenidos de cemento se determinarn mediante ensayos de

compactacin, durabilidad y compresin simple.

Para obtener una estabilizacin del tipo flexible, el porcentaje de cemento debe

variar entre 1% a 4%, permitiendo disminuir la plasticidad e incrementar

levemente la resistencia. Se controla mediante pruebas de laboratorio

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semejantes a las empleadas en materiales estabilizados con cal.

Para obtener una estabilizacin del tipo rgida, el porcentaje de cemento debe

variar entre 6% a 14%, logrando mejorar el comportamiento de las bases,

reflejado en el incremento de su mdulo de elasticidad evitando fracturas de la

capa de superficie. El porcentaje ptimo a emplear, se debe calcular con pruebas

de laboratorio con diferentes contenidos de cemento.

El profesional responsable debe seleccionar y verificar el tipo de cemento, para

los suelos de mediana a alta plasticidad.

Por la poca resistencia al desgaste, se deben emplear capas superficiales de

proteccin.

Slo si el pH (Potencial de Hidrgeno) del suelo es mayor de 12 y la cantidad de

sulfatos menor que 0.75% se requerir estabilizarse con cemento.

La fraccin inferior del tamiz N40, debe presentar un lmite lquido menor a 40 y

un ndice plstico menor a 18, determinados segn normas de ensayo MTC E

110 y MTC E 111.

La proporcin de sulfatos del suelo, expresada como SO4 no debe exceder de

0.2%, en peso.

El agua debe ser limpia y estar libre de materia orgnica, lcalis y otras

sustancias deletreas. Su pH (Potencial de Hidrgeno), medido segn norma

NTP N 334.113:2002 Mtodo de Ensayo para la determinacin del cambio de

longitud de barras de mortero, debido a la reaccin entre el Cemento Portland y

los agregados lcali reactivos, debe estar comprendido entre 5.5 - 8.0 y el

contenido de sulfatos, expresado como SO4= y determinado segn norma NTP

N 341.127:1975 Planchas gruesas de acero al carbono para servicio a

temperaturas medianas y bajas para recipientes a presin, no debe ser superior

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a un gramo por litro (1 g/l).

La mezcla se debe disear mediante los ensayos de resistencia a la

compresin simple y humedecimiento-secado en testigos, segn las normas

MTC E 1103 y MTC E 1104. En el primero de ellos, se debe garantizar una

resistencia mnima de 1.76 MPa (18 Kg/cm), a los siete (7) das de curado

hmedo, mientras que en el segundo, el contenido de cemento deber ser tal,

que la prdida de peso de la mezcla compactada, al ser sometida al ensayo de

durabilidad (humedecimiento-secado), no supere los lmites mostrados en el

siguiente cuadro:

PRDIDA EN TESTIGOS DE COMPRESIN

Si el material por estabilizar es totalmente de aporte, antes de proceder con la

estabilizacin, se comprobar que la superficie que va a servir de apoyo tenga

la densidad de 95% del ensayo de laboratorio segn MTC E 115.

Los trabajos de compactacin debern ser terminados en un lapso no mayor de

dos (2) horas desde el inicio de la mezcla. Si durante dicho plazo no se logran

las condiciones de compactacin exigidas ms adelante (compactacin) de esta

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especificacin, el tramo se pondr en observacin y se considerar

separadamente a los fines de los controles del Supervisor. La compactacin

deber ser el 95% como mnimo, del ensayo Prctor Modificado.

Las estabilizaciones con cemento slo se podrn llevar a cabo cuando la

temperatura ambiente, a la sombra, sea superior a diez grados Celsius (10C) y

cuando no haya lluvia.

2.2.4 ESTABILIZACIN CON ASFALTO

Se emplear asfalto o bitumen, para lograr propiedades impermeabilizantes,

adhesivas y de preservacin, en el suelo. En suelos friccin antes puede

considerarse, adems de la qumica, estabilizacin mecnica.

La estabilizacin de cada suelo, debe ser investigada en forma independiente, a

partir de la granulometra, plasticidad, densidad y otras propiedades del suelo.

Para un peso especfico del material igual a 1.64 gr/cm3, le debe corresponder

10% de asfalto y para 1.75 gr/cm3, no es necesaria su aplicacin, tal como lo

muestra a continuacin el siguiente cuadro:

CONTENIDO DE ASFALTO PARA ESTABILIZAR

2.3 ESTABILIZACIN DE SUELOS MEDIANTE MTODOS FSICOS

Las estabilizaciones fsicas se realizarn con el adecuado equipo mecnico, que

debe ser establecido por el profesional responsable.

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2.3.1 ESTABILIZACIN POR COMPACTACIN

El proceso de estabilizacin por compactacin, se debe emplear en todas

aquellas obras donde la materia prima es el suelo (base del corte de laderas,

terraplenes, canales de agua, suelo de cimentacin, rellenos artificiales, diques,

terraplenes para vas, etc.).

El proceso debe producir lo siguiente:

Aumentar la resistencia al corte para mejorar la estabilidad del

suelo.

Disminuir la compresibilidad para reducir los asentamientos.

Disminuir la relacin de vacos para reducir la permeabilidad y as mismo el

potencial de expansin, contraccin o exposicin por congelamiento.

En todo momento se tendr en cuenta la prueba de compactacin Proctor

estndar o modificado con energa de compactacin, de laboratorio, dado por

la frmula siguiente:

E = (N. n. P. h)/ V

Donde:

E = Energa de compactacin

N = Nmero de golpes por capa

n = Nmero de capas de suelo

P = Peso del pisn

h = Altura de cada libre del pisn

V = Volumen de suelo compactado

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El Profesional Responsable deber especificar una densidad mnima de

compactacin, expresada en porcentaje de la densidad mxima del ensayo

Proctor Estndar o Modificado, de acuerdo a los requerimientos del proyecto. El

control de densidad en el campo deber realizarse empleando un equipo de cono

de arena, un densmetro nuclear u otro mtodo normado para dicho fin.

Los suelos tambin podrn ser estabilizados por otros mtodos de acuerdo a la

recomendacin del Profesional Responsable y que cuenten con el sustento

tcnico que lo respalde.

III. CONCLUSIONES

Los suelos que se encuentran en el lugar de la obra vial a construir o en

susalrededores, no poseen las caractersticas fsicas-mecnicas necesarias

para que ellos puedan soportar las cargas provenientes del trfico a las que

estarn sometidas. Segn estudios, numerosos tipos de suelo pueden ser

modificados mediante la adicin de alguna sustancia o material, o bien mediante

la aplicacin de algn procedimiento mecnico para transformar los de un suelo

no apto para uso de estructuras viales en otro perfectamente adaptado a esos

fines .El mtodo de lograr este tipo de modificacin es uno de los problemas que

confronta diariamente el ingeniero vial, ya que existen numerosos lugares tanto

en Venezuela como en el resto del mundo, en los que la nica alternativa

econmicamente viable es este tipo de transformacin ya que no existen otros

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tipos de materiales. Es por ello que se recurre a las estabilizaciones, que no son

mas que el conjunto de procesos para aumentar la calidad de los materiales para

evitar las deformaciones plsticas o disminuirlas a un valor mnimo de acuerdo

a las solidificaciones de cargas y de climas que soportaran. Este procedimiento

le da a los suelos naturales suficiente resistencia adhesiva o de friccin y

resistencia al esfuerzo cortante para soportar el trfico bajo condiciones del clima

dominante, sin que se produzcan deformacin perjudicial de la estructura. Por

consiguiente, se puede definir la estabilizacin de los suelos, en su sentido mas

amplio, como el proceso de mejoramiento del suelo a fin de hacerlo apto para su

uso en bases y sub-bases de pavimento, como en todo problema de ingeniera,

sern las consideraciones de tipo econmico las que finalmente determinen la

efectividad de un proceso de estabilizacin ya que este tendr que ser efectivo

dentro de ciertos lmites econmicamente aceptables

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IV. BIBLIOGRA

REFERENCIAS NORMATIVAS- NORMA CE.020 RNE

Las siguientes referencias contienen disposiciones que al ser citadas en este

texto constituyen requisitos de la presente Norma. Las mismas que debern ser

de la edicin vigente.

NTP 341.127:1975 Planchas gruesas de acero al carbono para servicio a

temperaturas medianas y bajas para recipiente a presin.

NTP 334.113:2002 Mtodo de Ensayo para la determinacin del cambio de

longitud de barras de mortero, debido a la reaccin entre el Cemento Portland y

los agregados lcali reactivos.

NTP 334.125:2002 Cal viva y cal hidratada para Estabilizacin de Suelos.

NTP 339.127:1998 SUELOS. Mtodos de ensayo para determinar el contenido

de humedad de un suelo. 1a. ed.

NTP 339.128:1999 SUELOS. Mtodo de ensayo para el anlisis granulomtrico.

NTP 339.129:1999 SUELOS. Mtodo de ensayo para determinar el lmite lquido,

lmite plstico e ndice de plasticidad de suelos.

NTP 339.133:1999 SUELOS. Mtodo de ensayo de penetracin estndar SPT.

NTP 339.134:1999 SUELOS. Mtodo para la clasificacin de suelos con

propsitos de ingeniera (sistema unificado de clasificacin de suelos, SUCS).

NTP 339.135:1999 SUELOS. Mtodo para la clasificacin de suelos para uso en

vas de transporte.

NTP 339.136:1999 SUELOS. Smbolos, terminologas y definiciones.

NTP 339.141:1999 SUELOS. Mtodo de ensayo para la compactacin de suelos

en laboratorio utilizando un energa modificada (2700 KN-m/m3

(56000pie.lbf/pie3).

NTP 339.142:1999 SUELOS. Mtodo de ensayo para la compactacin de suelos

en laboratorio utilizando una energa estndar (600 KN-m/m3)12400 pie-

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18

lbf/pie3).

NTP 339.143:1999 SUELOS. Mtodo de ensayo estndar para la densidad y

peso unitario del suelo in situ mediante el mtodo del cono de arena.

NTP 339.145:1999 SUELOS. Mtodo de ensayo de CBR (Relacin de soporte

de California) de suelos compactados en el laboratorio.

NTP 339.146:2000 SUELOS. Mtodo de prueba estndar para el valor

equivalente de arena de suelos y agregado fino.

NTP 339.150:2001 SUELOS. Descripcin e identificacin de suelos.

Procedimiento visual manual.

NTP 339.152:2002 SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado para la

determinacin del contenido de sales solubles en suelos y agua subterrnea.

NTP 339.153:2001 SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado para la capacidad

portante del suelo por carga esttica y para cimientos aislados.

NTP 339.159:2001 SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado para la

auscultacin con penetrmetro dinmico ligero de punta cnica (DPL).

NTP 339.167:2002 SUELOS. Mtodo de ensayo estndar para la resistencia a

la compresin no confinada de suelos cohesivos.

NTP 339.171:2002 SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado para el ensayo de

corte directo en suelos bajo condiciones consolidadas no drenadas.

NTP 339.174:2002 SUELOS. Mtodo de ensayo normalizado para relaciones de

humedad densidad de mezclas de suelo cemento.

NTP 339.179:2002 SUELOS. Mdulo de suelos de sub-rasante y materiales no

tratados de base/sub-base.

MTC E1103-2000 Resistencia a la compresin de Probetas de Suelo-Cemento.

MTC E1104-2000 Ensayo de Humedecido y Secado para mezclas de Suelo-

Cemento compactadas.

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V. ANEXOS

PRINCIPALES TIPOS DE ESTABILIZACION DE SUELOS

Estabilizacin con Geotextiles Estabilizacin con Polmeros Estabilizacin con Cal

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ANEXOS

PRINCIPALES TIPOS DE ESTABILIZACION DE SUELOS

Estabilizacin por Compactacin Estabilizacin con Asfalto Estabilizacin con Geomallas