Tesis 06-02-2019.docx

U N S A A C C U S C O

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TESIS: “IMPERMEABILIZACION DE LA BASE DE PAVIMENTOS RÍGIDOS CON ACEITE QUEMADO DE MOTOR DE VEHÍCULOS AUTOMOTRICES, UTILIZANDO MATERIAL DE LA CANTERA DE YANAOCA, PROVINCIA DE CANAS - CUSCO” PRESENTADO POR: BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE COMO REQUISITO PROFESIONAL DE: INGENIERO CIVIL

PARA

OPTAR

AL

JURADOS: Dr. Ing° JOSE FELIPE MARIN LOAIZA Mgt. Ing° IGNACIO FRUCTUOSO SOLIS QUISPE Mgt. Ing° JUAN PABLO ESCOBAR MASIAS

CUSCO FEBRERO DEL 2019

TITULO

AGRADECIMIENTOS Agradezco a Dios por ser mi guía y acompañante en el transcurso de mi camino, darme fuerzas para superar obstáculos y dificultades a lo largo de la vida, brindándome paciencia y sabiduría para culminar con éxito mis metas propuestas. A mi madre, por ser mi pilar fundamental y haberme apoyado incondicionalmente, que con su ejemplo me ha enseñado a no desfallecer ni rendirme ante nada y siempre perseverar a través de sus sabios consejos. A mi Padre, por ser mi consejero, brindarme su fortaleza, virtudes y valores inculcados en mí desde mi infancia. A mi hermano Yury, por creer en mí a pesar que muchos dijeron que no podía, su tozudez fue el responsable de que gire mi vida otorgándome las herramientas necesarias para empezar. A mi hermano Jhean Manuel, por ser mi adoración y mi incentivo para ser mejor cada día. A mi tía Carmen, por acompañarme de la mano en cada paso de mi vida, por su apoyo incondicional, su bondad y sobre todo por ser una segunda madre para mí. Agradezco a los todos docentes que pasaron por cada etapa de mi vida que, con su sabiduría, conocimiento y apoyo, motivaron a desarrollarme como persona y profesional en la Universidad de San Antonio Abad del Cusco. Gracias a todas las personas que ayudaron directa e indirectamente en la realización de este proyecto.

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DEDICATORIA

El presente trabajo de tesis está dedicado a mi familia por haber sido mi apoyo a lo largo de toda mi carrera universitaria, por ser mi sostén a lo largo de mi vida y a mi hermana Gisela que desde cielo me cuida. Pablo Auccapure Solis Alejandrina Humpire Velazque Yury Auccapure Humpire Gisela Auccapure Humpire Jhean Manuel Auccapure Humpire

III

RESUMEN En los últimos 10 años el Parque Automotriz en la ciudad del Cusco se elevó de manera alarmante llegando a triplicarse (328% fuente suministrada por la unidad de Transito, Viabilidad y Transporte del Gobierno Regional del Cusco), ante este hecho, la preocupación por el incremento del uso de aceite y por no generar contaminación en nuestra ciudad y en todos los lugares del planeta se ha convertido en un tema de mucha importancia. El incremento del Parque Automotriz en la ciudad del Cusco, hace notar que cada una de las unidades vehiculares en aumento, necesita de un debido mantenimiento general, es decir de una revisión técnica, lo que nos conlleva a poder manifestar que también se producirá un aumento del volumen de aceites quemados, producidos por el funcionamiento de los motores de estos vehículos, que serán desechados al realizar la debida limpieza al motor del vehículo, aceites que de no tener un lugar de depósito establecido pueden generar mucha contaminación al medio ambiente. El presente trabajo de investigación tiene como objetivo reutilizar estos aceites quemados estabilizando con el material de cantera para la base de pavimentos rígidos, con el fin de mejorar la permeabilidad de este material una vez combinados estos, y así poder manifestar en qué grado este aceite quemado le confiere propiedades impermeabilizantes al material granular de la estructura del pavimento y así, de esta manera darle un uso ingenieril a este aceite quemado y no ser echado indiscriminadamente al piso en diferentes lugares de nuestra ciudad, ya que actualmente no tienen un lugar donde ser depositados y como bien se sabe en la gran mayoría de los talleres mecánicos de la zona, este aceite es desparramado en todo el piso en grandes cantidades o en su defecto almacenados en cilindros para ser posteriormente vendidos c o m o c o m b u s t i b l e para la quema, en la elaboración de tejas y ladrillos que se realizan en las zonas de San Jerónimo y Piñipampa, y además cabe mencionar que el quemado de este aceite para las labores ya mencionadas produce una contaminación muy alta de la atmosfera que nos rodea. Para esta investigación se utilizó material granular para la base, de la cantera de Yanaoca ubicada a menos de un kilómetro del distrito del mismo nombre Yanaoca, en la provincia de Canas de la ciudad del Cusco. Zona altoandina expuesta a fuertes lluvias y frio intenso de acuerdo a las diferentes estaciones del año. El equipo utilizado en laboratorio para la determinación del coeficiente de permeabilidad fue un permeámetro de 6” de diámetro, con una altura de muestra compactada de 11.6cm y un diámetro de la altura de carga de 3/8”, pero con anterioridad se realizó el ensayo de Compactación para determinar la Humedad Optima y Densidad Seca Máxima para el cual se utilizó un equipo de 6” de diámetro realizando un total de 5 capas con 56 golpes en cada capa utilizando todo aquel material que pase por el tamiz ¾” procedimiento descrito en el método C del Manual de laboratorio de Suelos, después de verificar la granulometría que presenta. Por otro lado se aprecia que el pasar de los años, las inclemencias del tiempo, clima y muchos otros factores deterioran la estructura del pavimento, en este caso la carpeta de rodadura, se presentan muchos daños como fisuras, fallas o por el mismo deterioro del sellado de juntas, dejando desprotegidas a las capas que se encuentran inferiores a esta, como el propósito de esta investigación es utilizar este aceite quemado conjuntamente con el material de la base de manera que actúen como una capa de la estructura del pavimento que se oponga en cierto grado el ingreso del agua a su interior y así evitar el lavado de los finos de la base, y así mismo de la sub rasante o en su defecto de ambas dependiente de los años de vida del pavimento en mención y así con ese efecto evitar el dislocamiento de la losa de concreto o cualquier otro tipo de falla en la estructura del pavimento provocada por la infiltración de agua.

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ABSTRACT In the last 10 years, the Automotive Park in the city of Cusco has risen alarmingly, reaching three times (328% source supplied by the Transit, Viability and Transportation unit of the Cusco Regional Government). Faced with this fact, concern for the Increasing the use of oil and not generating pollution in our city and in all parts of the planet has become a very important issue. The increase of the Automotive Park in the city of Cusco, notes that each of the increasing vehicle units, needs a general maintenance due, ie a technical review, which leads us to be able to say that there will also be an increase of the volume of burned oils, produced by the operation of the engines of these vehicles, which will be discarded when the vehicle engine is properly cleaned, oils which, if they do not have an established storage area, can generate a lot of pollution to the environment. The objective of this research work is to reuse these burnt oils by stabilizing with the quarry material for the base of rigid pavements, in order to improve the permeability of this material once combined these, and thus be able to show to what degree this burnt oil It confers waterproofing properties on the granular material of the pavement structure and thus, in this way, give an engineered use to this burnt oil and not be indiscriminately thrown to the floor in different places of our city, since currently they do not have a place to be deposited. and as is well known in the vast majority of the mechanical workshops in the area, this oil is scattered throughout the floor in large quantities or stored in cylinders to be later sold as fuel for burning, in the manufacture of tiles and bricks that are made in the areas of San Jerónimo and Piñipampa, and it is also worth mentioning that The burning of this oil for the aforementioned tasks produces a very high contamination of the atmosphere that surrounds us. For this investigation, granular material was used for the base, from the Yanaoca quarry located less than one kilometer from the district of the same name Yanaoca, in the province of Canas of the city of Cusco. High Andean zone exposed to heavy rains and intense cold according to the different seasons of the year. The equipment used in the laboratory for the determination of the coefficient of permeability was a permeameter of 6 "in diameter, with a compacted sample height of 11.6cm and a diameter of the loading height of 3/8", but previously the Compaction test to determine the Optimal Moisture and Maximum Dry Density for which a 6 "diameter equipment was used making a total of 5 layers with 56 blows in each layer using all material that passes through the sieve procedimiento" procedure described in Method C of the Soil Laboratory Manual, after verifying the granulometry that it presents. On the other hand it is appreciated that the passing of the years, the inclemency of weather, climate and many other factors deteriorate the structure of the pavement, in this case the rolling folder, there are many damages such as cracks, faults or the same deterioration of the sealing of joints, leaving unprotected the layers that are inferior to this one, as the purpose of this investigation is to use this burned oil together with the base material so that they act as a layer of the pavement structure that opposes the water entering the interior and thus avoiding the washing of the fines from the base, and also from the subgrade or failing both depending on the years of life of the pavement in question and thus avoiding the effect the dislocation of the concrete slab or any other type of fault in the structure of the pavement caused by the infiltration of water.

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LISTA DE FIGURAS Figura 1: Planta de Tratamiento de Aceites. ........................................................................................................ 7 Figura 2: Parque Vehicular Nacional Estimado, según clase de Vehículo 2006 - 2015 ......................................... 8 Figura 3:Parque Vehicular Nacional Estimado, según Departamento 2006-2015 ............................................... 8 Figura 8: Componentes Estructurales de un Pavimento Rígido. ......................................................................... 10 Figura 9: Ilustración de los conceptos de probabilidad de falla y de confiabilidad. ........................................... 17 Figura 10: Permeámetro de carga variable ........................................................................................................ 24 Figura 11: Grafica de los Contenidos de Humedad de las muestras realizadas. ................................................ 28 Figura 12: Curva Granulométrica del material para la Base. ............................................................................. 30 Figura 13: Grafica del Contenido de Humedad contra el Numero de Golpes resultantes del ensayo de Limite Liquido, en papel Semilogarítmico. .................................................................................................... 31 Figura 14: Grafica de la densidad seca vs contenido de humedad, para determinar los valores de densidad seca máxima y contenido de humedad optimo correspondientes. .................................................... 35 Figura 15: Grafica de Densidad Seca VS Contenido de Humedad previo al Ensayo de Permeabilidad. ............. 37 Figura 16: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo para la muestra 01 sin aceite quemado.41 Figura 17: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo para la muestra 02 sin aceite quemado.44 Figura 18: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo para la muestra 03 sin aceite quemado.47 Figura 19: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo para la muestra 04 sin aceite quemado.50 Figura 20: Grafica Permeabilidad VS Contenido de Humedad – Material Granular libre de Aceite Quemado. . 51 Figura 21: Grafica Densidad Seca VS Contenido de Humedad con relación a la permeabilidad hallada Material Granular libre de Aceite Quemado...................................................................................... 51 Figura 22: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo Dosificación 1-muestra 01 con aceite quemado. ........................................................................................................................................... 54 Figura 23: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo Dosificación 1-muestra 02 con aceite quemado. ........................................................................................................................................... 57 Figura 24: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo Dosificación 1-muestra 03 con aceite quemado. ........................................................................................................................................... 60 Figura 25: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo Dosificación 1-muestra 04 con aceite quemado. ........................................................................................................................................... 63 Figura 26: Grafica Permeabilidad VS Contenido de Humedad - Primera Dosificación. ...................................... 64 Figura 27: Grafica Densidad Seca VS Contenido de Humedad con relación a la Permeabilidad hallada - Primera Dosificación. ....................................................................................................................................... 64 Figura 28: Grafica Permeabilidad VS Contenido de Humedad - Segunda Dosificación. ..................................... 70 Figura 29: Grafica Densidad Seca VS Contenido de Humedad con relación a la Permeabilidad hallada Segunda Dosificación. ........................................................................................................................ 70 Figura 30: Grafica Permeabilidad VS Contenido de Humedad - Tercera Dosificación. ....................................... 76 Figura 31: Grafica Densidad Seca VS Contenido de Humedad con relación a la Permeabilidad hallada - Tercera Dosificación. ....................................................................................................................................... 76 Figura 32: Grafica Permeabilidad VS Contenido de Humedad - Cuarta Dosificación. ........................................ 82 Figura 33: Grafica Densidad Seca VS Contenido de Humedad con relación a la Permeabilidad hallada - Cuarta Dosificación. ....................................................................................................................................... 82 Figura 34: EC=12golpes, material granular ........................................................................................................ 87 Figura 35: EC=26golpes, material granular ........................................................................................................ 87 Figura 36: EC=56golpes, material granular ........................................................................................................ 87 Figura 37: Grafica de Densidad Seca VS CBR del material granular. .................................................................. 87 Figura 38: EC=56golpes, material granular con aceite quemado. ...................................................................... 90 Figura 39: EC=12golpes, material granular con aceite quemado. ...................................................................... 90 Figura 40: EC=26golpes, material granular con aceite quemado. ...................................................................... 90 Figura 41: Grafica de Densidad Seca VS CBR - del material granular mezclado con aceite quemado. .............. 90 Figura 42: EC=26golpes, material granular ........................................................................................................ 94 Figura 43: EC=56golpes, material granular ........................................................................................................ 94 Figura 44: EC=12golpes, material granular ........................................................................................................ 94 Figura 45: Grafica de Densidad Seca VS CBR del material granular. .................................................................. 94 Figura 46: Croquis de la ubicación de la estación de conteo del distrito de Yanaoca, provincia de Canas Cusco. ................................................................................................................................................. 98

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Figura 47: Volumen de tráfico por día en el distrito de Yanaoca. ..................................................................... 100 Figura 48: Clasificación por Tipo de Vehículo en el distrito de Yanaoca. .......................................................... 100 Figura 49:Variación Horaria con respecto al IMD............................................................................................. 101 Figura 50: Grafica de densidad seca vs contenido de humedad. ...................................................................... 111 Figura 51: Grafica permeabilidad vs porcentaje de humedad. ......................................................................... 111 Figura 52: Densidad seca vs contenido de humedad del material granular con aceite quemado-Resumen.... 112 Figura 53: Permeabilidad vs porcentaje de humedad-Resumen. ..................................................................... 113 Figura 54: Densidad seca vs contenido de humedad del material granular con aceite quemado-Resumen.... 114 Figura 55: Permeabilidad vs porcentaje de humedad-Resumen. ..................................................................... 114 Figura 56: Densidad seca vs contenido de humedad del material granular con aceite quemado-Resumen.... 116 Figura 57: Permeabilidad vs porcentaje de humedad-Resumen. ..................................................................... 116 Figura 58: Densidad seca vs contenido de humedad del material granular con aceite-Resumen. ................... 117 Figura 59: Permeabilidad vs porcentaje de humedad-Resumen. ..................................................................... 118

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LISTA DE TABLAS Tabla 1: Operacionalización de las Variables. ...................................................................................................... 5 Tabla 3: Granulometría para una base granular. Fuente MTC, EG-2000. .......................................................... 12 Tabla 4: Valor Relativo de Soporte, CBR ............................................................................................................. 12 Tabla 5: Requerimientos del Agregado Fino de Base Granular .......................................................................... 13 Tabla 6: Requerimientos del Agregado Grueso de Base Granular ...................................................................... 13 Tabla 7: Periodos de Análisis. ............................................................................................................................. 16 Tabla 8: Índice de serviciabilidad final. ............................................................................................................... 18 Tabla 9: Permeabilidad para diferente tipo de suelos (BRAJA M., 2013). .......................................................... 22 Tabla 10: Permeabilidad según la textura del suelo. .......................................................................................... 23 Tabla 11: Permeabilidad según la Estructura del Suelo. ..................................................................................... 23 Tabla 12: Ensayos realizados al Material Granular de Base existente. .............................................................. 27 Tabla 13: Pesos de las muestras para el ensayo de Contenido de Humedad. .................................................... 28 Tabla 14: Porcentajes del material retenidos y que pasan por cada uno de los tamices utilizados. .................. 29 Tabla 15: Resumen de los porcentajes que pasan y se retienen en las fracciones de Grava, Arena, Finos. ....... 29 Tabla 16: Resumen de datos tomados en laboratorio para la determinación del Limite Liquido. ..................... 30 Tabla 17: Resumen de datos tomados en laboratorio para la determinación del Limite Plástico. .................... 31 Tabla 18: Resumen de las Constantes Físicas de la Muestra (Limites de Atterberg). ......................................... 31 Tabla 19: Resumen de datos obtenidos en los ensayos de granulometría y límites de consistencia.................. 32 Tabla 20: Peso Específico para partículas menores que el Tamiz N° 4. .............................................................. 33 Tabla 21: Peso Específico para las partículas entre los Tamices N°4 y N° 3/4" .................................................. 33 Tabla 22: Peso Específico para partículas mayores al Tamiz 3/4" ...................................................................... 34 Tabla 23: Pesos Específicos promedios para cada tipo de partículas que .......................................................... 34 Tabla 24: Datos obtenidos en laboratorio y procesamiento de datos en gabinete de la muestra de la cantera.34 Tabla 25: Datos Recopilados del Ensayo Proctor previo al Ensayo de Permeabilidad. ....................................... 36 Tabla 26: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 01. ............................................................ 37 Tabla 27: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 01. ..... 38 Tabla 28: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 01. 40 Tabla 29: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 01. .......................... 41 Tabla 30: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 02. ............................................................ 42 Tabla 31: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 02. ..... 42 Tabla 32: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 02. 43 Tabla 33: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 02. .......................... 43 Tabla 34: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 03. ............................................................ 45 Tabla 35: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 03. ..... 45 Tabla 36: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 03. 46 Tabla 37: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 03. .......................... 46 Tabla 38: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 04. ............................................................ 47 Tabla 39: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 04. ..... 48 Tabla 40: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 04. 49 Tabla 41: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 04. .......................... 49 Tabla 42: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 01 – Primera Dosificación. ....................... 52 Tabla 43: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 01 – Primera Dosificación. ......................................................................................................................... 52 Tabla 44: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 01 – Primera Dosificación. ......................................................................................................................... 53 Tabla 45: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 01 – Primera Dosificación. ....................................................................................................................................... 53 Tabla 46: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 02 – Primera Dosificación. ....................... 55 Tabla 47: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 02 – Primera Dosificación. ......................................................................................................................... 55 Tabla 48: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 02 – Primera Dosificación. ......................................................................................................................... 56 Tabla 49: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 02 – Primera Dosificación. ....................................................................................................................................... 56

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Tabla 50: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 03 – Primera Dosificación. ....................... 58 Tabla 51: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 03 – Primera Dosificación. ......................................................................................................................... 58 Tabla 52: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 03 – Primera Dosificación. ......................................................................................................................... 59 Tabla 53: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 03 – Primera Dosificación. ....................................................................................................................................... 59 Tabla 54: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 04 – Primera Dosificación. ....................... 61 Tabla 55: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 04 – Primera Dosificación. ......................................................................................................................... 61 Tabla 56: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 04 – Primera Dosificación. ......................................................................................................................... 62 Tabla 57: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 04 – Primera Dosificación. ....................................................................................................................................... 62 Tabla 58: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 01 – Segunda Dosificación. ...................... 65 Tabla 59: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 01 – Segunda Dosificación. ........................................................................................................................ 65 Tabla 60: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 01 – Segunda Dosificación. ........................................................................................................................ 65 Tabla 61: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 01 – Segunda Dosificación. ....................................................................................................................................... 66 Tabla 62: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 02 – Segunda Dosificación. ...................... 66 Tabla 63: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 02 – Segunda Dosificación. ........................................................................................................................ 66 Tabla 64: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 02 – Segunda Dosificación. ........................................................................................................................ 67 Tabla 65: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 02 – Segunda Dosificación. ....................................................................................................................................... 67 Tabla 66: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 03 – Segunda Dosificación. ...................... 67 Tabla 67: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 03 – Segunda Dosificación. ........................................................................................................................ 68 Tabla 68: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 03 – Segunda Dosificación. ........................................................................................................................ 68 Tabla 69: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 03 – Segunda Dosificación. ....................................................................................................................................... 68 Tabla 70: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 04 – Segunda Dosificación. ...................... 69 Tabla 71: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de a muestra 04 – Segunda Dosificación. ........................................................................................................................ 69 Tabla 72: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 04 – Segunda Dosificación. ........................................................................................................................ 69 Tabla 73: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 04 – Segunda Dosificación. ....................................................................................................................................... 69 Tabla 74: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 01 – Tercera Dosificación. ....................... 71 Tabla 75: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 01 – Tercera Dosificación. .......................................................................................................................... 71 Tabla 76: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 01 – Tercera Dosificación. .......................................................................................................................... 71 Tabla 77: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 01 – Tercera Dosificación. ....................................................................................................................................... 72 Tabla 78: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 02 – Tercera Dosificación. ....................... 72 Tabla 79: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 02 – Tercera Dosificación. .......................................................................................................................... 72 Tabla 80: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 02 – Tercera Dosificación. .......................................................................................................................... 73 Tabla 81: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 02 – Tercera Dosificación. ....................................................................................................................................... 73 Tabla 82: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 03 – Tercera Dosificación. ....................... 73 IX

Tabla 83: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 03 – Tercera Dosificación. .......................................................................................................................... 74 Tabla 84: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 03 – Tercera Dosificación. .......................................................................................................................... 74 Tabla 85: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 03 – Tercera Dosificación. ....................................................................................................................................... 74 Tabla 86: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 04 – Tercera Dosificación. ....................... 75 Tabla 87: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 04 – Tercera Dosificación. .......................................................................................................................... 75 Tabla 88: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 04 – Tercera Dosificación. .......................................................................................................................... 75 Tabla 89: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 04 – Tercera Dosificación. ....................................................................................................................................... 75 Tabla 90: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 01 – Cuarta Dosificación. ......................... 77 Tabla 91: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 01 – Cuarta Dosificación. ........................................................................................................................... 77 Tabla 92: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 01 – Cuarta Dosificación. ........................................................................................................................... 77 Tabla 93: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 01 – Cuarta Dosificación. ....................................................................................................................................... 78 Tabla 94: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 02 – Cuarta Dosificación. ......................... 78 Tabla 95: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 02 – Cuarta Dosificación. ........................................................................................................................... 78 Tabla 96: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 02 – Cuarta Dosificación. ........................................................................................................................... 79 Tabla 97: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 02 – Cuarta Dosificación. ....................................................................................................................................... 79 Tabla 98: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 03 – Cuarta Dosificación. ......................... 79 Tabla 99: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 02 – Cuarta Dosificación. ........................................................................................................................... 80 Tabla 100: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 03 – Cuarta Dosificación. ........................................................................................................................... 80 Tabla 101: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 03 – Cuarta Dosificación. ....................................................................................................................................... 80 Tabla 102: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 04 – Cuarta Dosificación. ....................... 81 Tabla 103: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 04 – Cuarta Dosificación. ........................................................................................................................... 81 Tabla 104: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 04 – Cuarta Dosificación. ........................................................................................................................... 81 Tabla 105: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 04 – Cuarta Dosificación. ....................................................................................................................................... 81 Tabla 106: Datos para la compactación de la muestra del material granular utilizado en el ensayo CBR. ....... 85 Tabla 107: Datos obtenidos en el Dial de Expansión de la muestra del material granular en el ensayo del CBR.86 Tabla 108: Datos de la carga aplicada al material granular en el ensayo de CBR. ............................................ 86 Tabla 109: Datos para la compactación de la muestra del material granular mezclado con el aceite quemado utilizado en el ensayo CBR. ................................................................................................................ 88 Tabla 110: Datos obtenidos en el Dial de Expansión de la muestra del material granular mezclado con el aceite quemado, en el ensayo de CBR. .............................................................................................. 89 Tabla 111: Datos de la carga aplicada al material granular mezclado con el aceite quemado, en el ensayo de CBR. .................................................................................................................................................... 89 Tabla 112: Datos para la compactación de la muestra del material granular utilizado en el ensayo CBR. ....... 92 Tabla 113: Datos obtenidos en el Dial de Expansión de la muestra del material granular en el ensayo del CBR.93 Tabla 114: Datos de la carga aplicada al material granular en el ensayo de CBR. ............................................ 93 Tabla 115: Datos obtenidos en el ensayo estándar para la densidad in situ mediante el método del cono de arena. ................................................................................................................................................. 95 Tabla 116: Datos obtenidos en el ensayo estándar para la densidad in situ mediante el método del cono de arena – para el material granular mezclado con el aceite quemado. ............................................... 96 X

Tabla 117: Cuadro Resumen de Propiedades Químicas del Aceite Quemado (desuso). ..................................... 96 Tabla 118: Datos de la Estación de conteo del distrito de Yanaoca, provincia de Canas - Cusco. ...................... 98 Tabla 119: Resultados de conteo de tráfico setiembre 2018 clasificación vehicular diaria ambos sentidos. ..... 99 Tabla 120: Factor de Corrección Estacional con respecto al tipo de vehículo (Fuente: Municipalidad de Cusi pata). ............................................................................................................................................... 101 Tabla 121: IMD considerando los días de conteo por cada tipo de vehículo. ................................................... 101 Tabla 122: Resumen del conteo Vehicular Diario (IMD). .................................................................................. 102 Tabla 123: Valores de ejes equivalentes para cada tipo de vehículo en el distrito de Yanaoca. ...................... 104 Tabla 124: Resumen de resultados del ensayo de permeabilidad del material granular. ................................ 110 Tabla 125: Resumen de los valores de permeabilidad del material granular con aceite quemado. ................ 112 Tabla 126: Resumen de los valores de permeabilidad del material granular con aceite quemado. ................ 113 Tabla 127: Resumen de los valores de permeabilidad del material granular con aceite quemado. ................ 115 Tabla 128: Resumen de los valores de permeabilidad del material granular con aceite quemado. ................ 117

XI

ANEXOS Anexo 1: Correlación CBR y Modulo de Reacción de la Subrasante. ................................................................... 122 Anexo 2: Informe de Análisis de Aceite Quemado de Vehículos. (Fuente: Facultad de Química de la Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco). ............................................................................................. 123 Anexo 3: Vista Satelital de la ubicación exacta de la Cantera de Yanaoca. ........................................................ 124 Anexo 4: Desvió del punto 130 hacia la derecha, siguiendo la trocha principal unos 600 metros. .................... 124 Anexo 5: Punto de inicio plaza principal de Yanaoca (Plaza Tupac Amaru), fin 700 metros en dirección a la Av. Arequipa. ........................................................................................................................................... 125 Anexo 6: Vista de la Cantera de Yanaoca a Cielo Abierto. .................................................................................. 125 Anexo 7: Tendido del material de la cantera de Yanaoca................................................................................... 126 Anexo 8: Material utilizado para el ensayo de contenido de humedad. ............................................................. 126 Anexo 9: Muestras representativas para ser llevadas al horno. ......................................................................... 127 Anexo 10: Tamizado del material por las respectivas mallas establecidas en la norma ASTM D 422................ 127 Anexo 11: Distribución de tamices utilizados para el Material Granular para la Base. ...................................... 128 Anexo 12: Determinación de los Limites de Atterberg de la muestra en laboratorio. ........................................ 128 Anexo 13: Determinación del Limite Liquido con ranura del tipo Casagrande. Ver anexo 19. ........................... 129 Anexo 14: Ensayo de Gravedad Especifica realizado con el Picnómetro. ........................................................... 129 Anexo 15: Preparación de cuatro especímenes con contenidos de agua lo más cercanos al optimo estimado. 130 Anexo 16: Muestra de suelo con contenidos de agua cercanos al optimo separados en cinco partes. ............. 130 Anexo 17: Ensayo Proctor Modificado. ............................................................................................................... 131 Anexo 18: Material y Equipo utilizado para el ensayo de Permeabilidad. .......................................................... 131 Anexo 19: Permeámetro de 6” de diámetro con altura de carga de 3/8”. ......................................................... 132 Anexo 20: Piedras porosas utilizadas en la parte inferior y superior del Permeámetro. .................................... 132 Anexo 21: Material Granular mesclado con Aceite Quemado. ........................................................................... 133 Anexo 22: Valores de corrección por temperatura para el coeficiente de permeabilidad a diferentes temperaturas. .................................................................................................................................... 134 Anexo 23: Curva de Permeabilidad por Regresión (Fuente: Bosque Valdivia). ................................................... 134 Anexo 24: Relación de Cargas por Eje para determinar Ejes Equivalentes (EE) para Pavimentos Rígidos. ........ 135 Anexo 25: Factores de Distribución Direccional y de Carril para determinar el Transito en el Carril de Diseño. 135 Anexo 26: Factores de Crecimiento Acumulado (Fca) para el cálculo de numero de repeticiones de EE. .......... 136 Anexo 27: Índice de Serviciabilidad Final o Terminal (Pt) Diferencial de Serviciabilidad según Rango de Trafico.137 Anexo 28: Valores recomendados de Nivel de Confiabilidad (R) y Desviación Estándar Normal (Zr) para una sola etapa de 20 años según rango de tráfico. .................................................................................. 138 Anexo 29: Valores de Coeficiente de Transmisión de Carga J. ............................................................................ 138

XII

ÍNDICE 1. 1.1. 1.1.1. 1.1.2. 1.2. 1.2.1. 1.2.2. 1.3. 1.3.1. 1.3.2. 1.3.3. 1.4. 1.4.1. 1.4.2. 1.4.3. 1.5. 1.5.1. 1.5.2. 1.5.2.1. 1.5.2.2. 2. 2.1. 2.2. 2.2.1. 2.2.1.1. 2.2.1.2. 2.2.1.3. 2.2.2. 2.2.2.1. 2.2.2.2. 2.2.2.3. 2.2.2.4. 2.2.2.5. 2.2.3. 2.2.3.1. 2.2.3.2. 2.2.3.3. 2.2.3.4. 2.2.3.5. 3. 3.1. 3.1.1. 3.2. 3.3. 3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 3.3.4. 3.3.5. 3.3.6. 3.3.7. 3.3.8. 3.3.9.

PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO FORMULACIÓN DEL PROBLEMA PROBLEMA GENERAL PROBLEMAS ESPECÍFICOS DELIMITACIÓN DE LOS OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL ESTUDIO JUSTIFICACIÓN TEÓRICA JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA LIMITACIONES PREVIAS DE LA INVESTIGACIÓN LIMITACIONES GEOGRÁFICAS LIMITACIONES DE EQUIPOS LIMITACIONES DE METODOLOGIAS EMPLEADAS SISTEMA DE HIPÓTESIS HIPÓTESIS IDENTIFICACIÓN Y RELACIÓN ENTRE VARIABLES VARIABLE INDEPENDIENTE VARIABLE DEPENDIENTE MARCO TEÓRICO ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN BASES TEÓRICAS ESTUDIOS DE LOS ACEITES PARQUE VEHICULAR NACIONAL ESTIMADO PROCESO DE CONVERSIÓN DE LOS ACEITES LUBRICANTES EN ACEITES QUEMADOS COMPOSICIÓN DE LOS ACEITES QUEMADOS PAVIMENTO ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO RÍGIDO. PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES GRANULARES PARA BASE. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA BASE GRANULAR CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS SEGÚN EL SISTEMA AASHTO DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS POR EL MÉTODO AASHTO 93 PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS FLUJO DE AGUA EN LOS SUELOS FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA PERMEABILIDAD DE SUELOS VARIACIÓN DE LA PERMEABILIDAD SEGÚN LA TEXTURA Y ESTRUCTURA DEL SUELO DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO UBICACIÓN DE CANTERA TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN RESUMEN DE ENSAYOS REALIZADOS AL MATERIAL EMPLEADO PARA LA BASE DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO ENSAYO DE LIMITES DE CONSISTENCIA O LIMITES DE ATTERBERG CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA DE SUELOS ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS GRUESOS ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADO ENSAYO DE PERMEABILIDAD CON EL MATERIAL GRANULAR DE CANTERA ENSAYOS DE PERMEABILIDAD CON EL MATERIAL GRANULAR DE CANTERA MEZCLADO CON ACEITE QUEMADO

1 1 1 2

2 2 2

2 2 3 3

3 3 3 3

4 4 4 4 4

6 6 7 7 7 8 9 9 10 11 12 13 15 20 20 21 22 23 24

25 25 25

25 27 27 29 30 32 32 33 34 36 51

XIII

3.3.10. 3.3.11. 3.4. 3.5. 4. 4.1. 4.2. 5. 5.1. 5.2.

ENSAYO DE VALOR RELATIVO DE SOPORTE (CBR) ENSAYO DE DENSIDAD EN CAMPO – METODO DEL CONO DE ARENA ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN QUÍMICA PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES DEL ACEITE QUEMADO. DISEÑO DEL PAVIMENTO RIGIDO-UTILIZANDO CBR DEL MATERIAL GRANULAR RESULTADOS Y DISCUSIÓN RESULTADOS DEL ENSAYO DE PERMEABILIDAD DEL MATERIAL GRANULAR SIN ACEITE QUEMADO. RESULTADOS DEL ENSAYO DE PERMEABILIDAD DEL MATERIAL GRANULAR MEZCLADO CON ACEITE QUEMADO. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA

83 95

96 97 110 110 112 119 119 119 120

ANEXOS121 GLOSARIO139

XIV

1. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO Desde tiempos atrás, la necesidad de contar con un sistema de carreteras, calles, etc. que conecten a poblaciones de una región con otra ha sido fundamental en el desarrollo de una región. Por lo tanto, las redes viales de un país son las que promueven un verdadero desarrollo social, cultural y económico de sus habitantes. Así mismo en los últimos años, el deterioro y la contaminación medio ambiental van creciendo considerablemente, ante este hecho, la preocupación por preservar los recursos naturales se ha convertido en un tema muy importante en todos los sectores productivos del planeta. Ante este hecho, el rubro de la construcción ha desarrollado técnicas para la reutilización de los materiales de desperdicio que se genera en las diferentes actividades, como es el caso, de las grandes cantidades de aceites usados que son desechados, residuos que se generan en la utilización y movimiento que realizan los vehículos automotrices de la zona, y en segundo lugar, porque desde el punto de vista ambiental y de aprovechamiento de materiales, las técnicas de reciclado son altamente interesantes y beneficiosas, sin embargo, en nuestro país estas técnicas para el reciclado de los aceites en desuso están poco desarrolladas, hasta el momento y es por ese motivo que se plantea otro uso de estos. En el distrito de Yanaoca de la provincia de Canas, Cusco en los meses de noviembre a febrero se ven intensas lluvias las cuales son perjudiciales para cualquier tipo de construcción que se esté ejecutando en ese momento, en esta investigación nos enfocaremos en los pavimentos, que como ya se mencionó se ven muy afectados por las lluvias, y sobre todo si ya poseen sus años de vida útil y que de alguna manera se encuentran deteriorados ya que se ven alterados el grado de compactación inicial que tenían las capas que conforman la estructura del pavimento rígido, y que debido a esto se presentan inconvenientes en la carpeta de rodadura. Cabe mencionar que la contaminación que generan los aceites usados provenientes de los motores de vehículos automotrices que circulan alrededor de nuestra ciudad, no tienen un lugar donde puedan ser depositados, por lo cual la mayoría de los técnicos que realizan estos trabajos de limpieza y cambio de aceite a los motores, se ven obligados a echar estos aceites en donde mejor les parezca, de acuerdo a las investigaciones realizadas en la zona del Cusco una parte de estos aceites se venden en cilindros para la combustión de hornos artesanales que en su mayoría se encuentran en el distrito de San Jerónimo y Piñipampa, lo cual no debería estar permitido ya que contribuyen un alto grado de contaminación ambiental porque estos aceites son compuestos de fosforo, azufre y cloro lo que es perjudicial para nuestra atmosfera, también producen un daño a la salud de los seres vivos ya que posee plomo que es emitido al aire libre en el proceso de la quema y que este nos provoca enfermedades que nos pueden llevar en casos críticos hasta la muerte, por estos motivos y más, no es recomendado la combustión de estos en nuestra región del Cusco ni en otro lugar del planeta. Como las investigaciones realizadas indican por qué no es recomendable utilizar el aceite usado como combustible, razón por la que se planteó utilizar este aceite como material un impermeabilizante de la base de la estructura del pavimento rígido, ya que en las épocas de lluvia ya mencionadas generan el deterioro de la carpeta de rodadura, y así mismo investigar si este material podría ser usado para en la base de los pavimentos rígidos.

1.1.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 1.1.1.

PROBLEMA GENERAL  ¿Cuál es el coeficiente de permeabilidad “k” del material granular de la cantera de Yanaoca mezclado con el aceite quemado para la conformación de la base de la estructura de pavimentos rígidos?

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1

1.1.2.

PROBLEMAS ESPECÍFICOS  ¿Qué propiedades físicas y mecánicas posee el material granular de la cantera de Yanaoca?  ¿Cuál es la variación del coeficiente de permeabilidad “k” del material granular de la cantera de Yanaoca, para la conformación de base de pavimentos rígidos?  ¿Cuál es la variación del coeficiente de permeabilidad “k” del material granular de la cantera de Yanaoca mezclado con aceite quemado para la conformación de la base de pavimentos rígidos?  ¿Cuál será la dosificación optima del aceite quemado que permita obtener un menor coeficiente de permeabilidad “k”, al mezclar el material granular de la cantera de Yanaoca con el aceite quemado?

1.2.

DELIMITACIÓN DE LOS OBJETIVOS 1.2.1.

OBJETIVO GENERAL  Determinar el coeficiente de permeabilidad “k” del material granular de la cantera de Yanaoca mezclado con el aceite quemado para la conformación de la base de la estructura de pavimentos rígidos.

1.2.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Identificar las propiedades físicas y mecánicas del material granular de la cantera de Yanaoca.  Determinar la variación del coeficiente de permeabilidad “k” del material granular de la cantera de Yanaoca, para la conformación de la base en pavimentos rígidos.  Determinar la variación del coeficiente de permeabilidad “k” del material granular de la cantera de Yanaoca mezclado con aceite quemado para la conformación de la base de pavimentos rígidos.  Determinar la dosificación optima del aceite quemado que permita obtener un menor coeficiente de permeabilidad “k” al mezclar el material granular de la cantera de Yanaoca con aceite quemado para la conformación de la base de pavimento rígidos.

1.3.

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL ESTUDIO

1.3.1.

JUSTIFICACIÓN TEÓRICA

Esta investigación se realiza con el propósito de encontrar otras utilidades al aceite quemado de vehículos tomando como referencia otros aportes y conocimientos sobre este aceite quemado y de esa manera lograr más competencias sobre investigación en el campo ingenieril, cuyos resultados de esta investigación podrán sistematizarse en una propuesta para ser incorporados como conocimiento a la región del Cusco y si es posible a la del país entero, ya que se estaría demostrando que el uso de este aceite en desuso (quemado) estarían mejorando el nivel de desempeño de los pavimentos rígidos.

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2

1.3.2.

JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA

Esta investigación se realiza con la finalidad de mejorar las propiedades físicas del material de cantera en la conformación de la base de la estructura del pavimento, en este caso de mejorar la impermeabilidad del material para la zona de Yanaoca de la provincia de Canas del Cusco, aplicando en la practica el uso de aceite quemado de los vehículos automotrices. 1.3.3.

JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA

La elaboración y la aplicación de esta metodología de impermeabilización en la conformación de la base en pavimento rígidos supone previamente la indagación e investigación de esta para poder demostrar su validez y confiabilidad y así poder ser utilizados en otros trabajos de investigación o en las diferentes obras de pavimentación y así mismo en las realizadas en la localidad de Yanaoca.

1.4.

LIMITACIONES PREVIAS DE LA INVESTIGACIÓN 1.4.1.

LIMITACIONES GEOGRÁFICAS

La investigación se desarrolló en la ciudad del Cusco, donde se realizaron todos los análisis y estudios planteados, pero utilizando material de la cantera de Yanaoca en la provincia de Canas, Cusco. Zona de estudio Ubicación: Para el desarrollo de la presente investigación, se utilizó material de la cantera denominada “Yanaoca” que se ubica en el distrito que alude a su nombre Yanaoca, de la Provincia de Canas del departamento del Cusco, con las coordenadas UTM: 14°13’34.20”S 71°25’58.65”O, a una altura promedio de 3925msnm. Accesibilidad: El acceso a la zona en estudio se puede realizar fácilmente, puesto que la vía constituye la salida principal hacia la zona sur de la ciudad del Cusco, existiendo varias empresas de transporte urbano que recorren dicha vía. 1.4.2.

LIMITACIONES DE EQUIPOS

En la presente investigación se emplearon herramientas manuales para la obtención y toma de muestras del material granular de la cantera, luego se almacenaron en sacos de polietileno. Por otro lado, los ensayos de permeabilidad hechos con la mezcla del material granular con el aceite quemado fueron realizados en el Laboratorio ALLPA de Suelos, Rocas, Concreto y Mezclas Asfálticas, teniendo limitaciones inicialmente de no contar con el equipo. Pero posteriormente se logró realizar los ensayos estandarizados adquiridos por el laboratorio. 1.4.3.

LIMITACIONES DE METODOLOGIAS EMPLEADAS

Las limitaciones de la metodología empleada fueron principalmente la de no contar con normativas de ensayos correspondientes a un material reciclado como es el aceite quemado de vehículos, por lo que se realizó ensayos correspondientes a un material granular. Para obtener el coeficiente de permeabilidad “k”, se realizó el ensayo de permeabilidad haciendo uso del permeámetro de carga variable. También se tuvo la limitación de no tener tablas o gráficos para relacionar el coeficiente de permeabilidad “k” con el Contenido de Humedad proporcionado al material granular.

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3

1.5.

SISTEMA DE HIPÓTESIS 1.5.1.

HIPÓTESIS  El coeficiente de permeabilidad “k” del material granular de la cantera de Yanaoca, mezclado con el aceite quemado presenta una menor permeabilidad para la conformación de base de pavimentos rígidos.

1.5.2.

IDENTIFICACIÓN Y RELACIÓN ENTRE VARIABLES

1.5.2.1. VARIABLE INDEPENDIENTE Según Fidias (2006) las variables independientes son las causas que generan y explican los cambios en la variable dependiente. En los diseños experimentales la variable independiente es el tratamiento que se aplica y manipula en el grupo experimental. En la presente investigación la variable independiente es:  Dosificación de la Base Impermeabilizada. Los indicadores de la variable independiente son: Variable Dosificación de aceite quemado para la impermeabilización del material de Base

Indicador % de aceite quemado % del Contenido Optimo de Humedad

1.5.2.2. VARIABLE DEPENDIENTE Según Fidias (2006) las variables dependientes son aquellas que se modifican por la acción de la variable independiente. Constituyen los efectos o consecuencias que se miden y que dan origen a los resultados de la investigación. En la presente investigación las variables dependientes son:  Coeficiente de Permeabilidad “K”  Densidad Seca. Los indicadores de la variable independiente son: Variable Coeficiente de Permeabilidad “K” Densidad Seca -

Indicador Numero Adimensional Masa sobre volumen gr/cm3

En la tabla 1 se presenta la Operacionalización de las variables de la presente investigación.

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4

Tabla 1: Operacionalización de las Variables.

Variable Dosificación de aceite quemado para la impermeabilización del material de Base

Coeficiente de Permeabilidad “k”

Densidad Seca

Tipo de Variable

Definición

Indicador

Nivel de Medición

Unidad de Medida

Independiente

Es la dosificación en porcentajes del material reciclado que es el aceite quemado, en función del COH del material granular utilizado.

- aceite quemado - CHO del Material Granular

Numero

%

Dependiente

Es la medida de una unidad dimensional para servir como componente estructural del pavimento rígido

- Numero Adimensional

Numero

Numero Decimal

Dependiente

Se determina a partir del ensayo de Humedad Optima – Densidad Seca, mediante una ecuación ya establecida.

- Densidad, gr/cm3

Numero

Gr/cm3

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5

2. MARCO TEÓRICO 2.1.

ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN Como un antecedente principal e importante donde se origina nuestro problema es en el distrito de Yanaoca provincia de Canas departamento de Cusco, en donde se utilizó este aceite quemado en desuso de manera experimental, en los meses de noviembre, diciembre, con intensas lluvias, donde este aceite que se utilizó como una capa recubriendo un tramo de la base de la estructura del pavimento en donde evaluándose su desem peño no presento ningún tipo de daño respecto al grado de compactación como cuando no estaría recubierta, y al día siguiente después de cesar estas lluvias se pudo proseguir con los trabajos de construcción, lo que conllevo a no realizar de nuevo la compactación con el rodillo especificado y también por otro lado se aminoro ese tiempo, pero por fines administrativos y de supervisión la municipalidad puso oposición ya que era un trabajo experimental no patentado por una investigación y por lo tanto no se pudo continuar con la aplicación del aceite. Por otro lado se tiene la tesis de investigación: ( M s C , 2 0 0 1 ) “USO DE ACEITE QUEMADO PARA MEJORAR BASES Y SUBBASES GRANULARES” Grupo Investigación Geotecnia Universidad Militar Nueva Granada Ing. Oscar Javier Reyes Ortiz MsC., en el cual el artículo describe la realización de un estudio experimental de laboratorio para la viabilidad del empleo de aceite quemado producido por el parque automotor de las grandes metrópolis en la mejora de las propiedades mecánicas del material granular empleado para la construcción de las estructuras de pavimentos. Los ensayos ejecutados y analizados fueron: Ensayo Proctor estándar y modificado y C.B.R. de laboratorio. La investigación se enfocó en determinar el porcentaje de aceite quemado o la combinación entre agua y aceite quemado a introducir en una estructura de pavimento en las capas de base y súb base granular según granulometrías del Instituto de Desarrollo Urbano (IDU). Los principales resultados de la investigación correspondieron en determinar el efecto que genera el aceite quemado en la estabilización o mejora de las propiedades mecánicas de las bases y sub bases granulares mediante los ensayos de C.B.R. y proctor.1 Otra investigación que también puede mencionase es el estudio de estabilización química de suelos según, (Ministerio de Economía y Finanzas, 2015) 2 señala que, la inquietud de utilizar estabilizadores químicos surgió de la necesidad de probar la eficacia de algunos productos químicos que se ofrecían en el mercado, efectuándose ensayos tanto en laboratorio como en campo, mediante tramos de prueba para validar su aplicación. El seguimiento efectuado en ese entonces por la Oficina de Control de Calidad y luego por la Oficina de Apoyo Tecnológico (OAT), consistía en evaluaciones trimestrales de las pruebas de campo. A finales del año 2003 el MTC - DGCyF, mediante Resolución Ministerial N°0622003MTC/02 conforma un grupo de trabajo denominado Comisión Técnica para tratar la problemática sobre estabilizadores de suelos. En junio del 2003 la Comisión emite la Directiva N°05-2003-MTC/14, la cual estipula las pautas para Evaluar la Aplicabilidad de Estabilizadores de Suelos y que fue aprobada con Resolución Directoral N°040-2003-MTC/14. En marzo del 2004 mediante Resolución Directoral N°007-2004-MTC/14, se aprueba la Norma MTCE 1109 sobre estabilizadores químicos de suelos. Dentro de los alcances de la Directiva N°005-2003-MTC/14 está a de evaluar el comportamiento de los estabilizadores en tramos de prueba mediante monitoreos periódicos durante un año después de aplicados, así como mediante ensayos de laboratorio, labor que estaba a cargo de la OAT (Oficina de Apoyo Tecnológico del MTC). En el año 2007, el MTC presentó el Plan de Desarrollo Vial ‘Proyecto Perú’, que proponía intervenciones de distintos niveles en los principales ejes viales del país. En el caso de vías

1

(Ing. Oscar Javier Reyes Ortiz MsC Ingeniero Civil de la Universidad de los Andes, Tesis “Uso de Aceite quemado para mejorar bases y subbases granulares” 2001) 2 (Ministerio de Economía y Finanzas, 2015), Estudio de estabilización química

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6

no asfaltadas, donde no eran posibles la aplicación de proyectos de inversión de mejoramiento tradicionales, propuso intervenciones a nivel de mantenimiento periódico, cuya política consistía en mejorar la superficie de rodadura de las vías mediante la aplicación de bases estabilizadas (en un inicio con emulsión asfáltica) y con una capa de protección o recubrimiento bituminoso. A estas soluciones se denominó ‘soluciones básicas’ o pavimentos económicos. Este enfoque supone una fase inicial de intervención en la vía (conservación) que, sin cambiar su geometría y ancho del camino, la intervención se limitaba a la aplicación de pavimentos económicos en la superficie de rodadura, lo cual permitiera promover la circulación en la vía. La segunda fase supondría la uniformización de anchos y una tercera fase cuando exista suficiente tráfico la obra definitiva. Apoyándonos en estas normas aprobadas es que se realizara la investigación en mención.

2.2.

BASES TEÓRICAS 2.2.1. ESTUDIOS DE LOS ACEITES La contaminación es un tema bastante preocupante y más en la actualidad en que vivimos, y en respuesta a esto se tienen envases de residuos orgánicos e inorgánicos que son arrojados en contenedores de reciclaje también se tienen contenedores de aceites industriales, pero lamentablemente no todos los lugares cuentan con estos sistemas de protección. El Sistema Integrado de Gestión de Aceites Usados en territorio español (Notario, 2014), es una compañía sin fines de lucro que destinan todos sus fondos al tratamiento de estos residuos. Hacen una recogida selectiva y una correcta gestión para que el aceite pueda ser reutilizado por las marcas, consiguiendo así reducir la cantidad de residuos que inundan nuestro planeta3. Se muestra en la figura N°01 la planta de tratamiento de los aceites del país español 4

Figura 1: Planta de Tratamiento de Aceites.

2.2.1.1. PARQUE VEHICULAR NACIONAL ESTIMADO El parque automotor en la ciudad de Cusco se elevó de manera alarmante. Según el reporte de la Gerencia de Tránsito, Vialidad y Transporte de la comuna provincial (Gerencia de Transito, 2006) 5, son en la actualidad 115 mil los vehículos que recorren las calles, cuando 3

Borja Moya Notario, Revista: Que hacer con el Aceite usado de coche (2014) Se muestra la planta de Tratamiento del Sistema Integrado de Gestión de Aceites Usados del Territorio Español. 5 Superintendencia Nacional de los Registros Públicos Elaboración: MTC - OGPP - Oficina de Estadística (Minaya, 2006) 4

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7

en el año 2006, había 35 mil unidades contabilizadas. Es decir, el número se triplicó (328%) en tan solo diez años. La mayoría de estos vehículos son particulares, todo este incremento de vehículos se realizó solo en la ciudad del Cusco. En las figuras 2 y 3, se muestran unas graficas de los incrementos de vehículos entre los años 2006 – 20015.

Figura 2: Parque Vehicular Nacional Estimado, según clase de Vehículo 2006 - 2015

Figura 3:Parque Vehicular Nacional Estimado, según Departamento 2006-2015

2.2.1.2. PROCESO DE CONVERSIÓN ACEITES QUEMADOS

DE

LOS

ACEITES

LUBRICANTES

EN

Por su elevada capacidad calorífica, el aceite quemado se constituye en uno de los residuos con mayor potencial para ser empleado como combustible para la industria. Según (Informe Tecnico sobre Aceites Usados y sus usos, 2011) después de su uso, el aceite lubricante adquiere concentraciones elevadas de metales pesados producto principalmente del desgaste del motor o maquinaría que lubricó y por contacto con combustibles. Además, se encuentran con frecuencia solventes clorados en los aceites usados, provenientes del proceso de refinación del petróleo, principalmente por contaminación durante el uso (reacción del aceite con compuestos halogenados de los aditivos) o por la adición de estos solventes por parte del generador. Dentro de los solventes que principalmente figuran son

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8

tricloroetano, tricloroetileno y percloroetileno. La presencia de solventes clorados, junto con altas concentraciones de algunos metales pesados, constituyen los mayores factores de riesgo de los aceites usados. La presencia del plomo en particular se debe en su totalidad a la degradación del tetraetilo de plomo de las gasolinas. Los aceites lubricantes sufren una descomposición luego de cumplir con su ciclo de operación y por esto es necesario reemplazarlos. Uno de los productos resultantes del aceite usado es el hollín. Éste representa una parte de hidrocarburo parcialmente quemado que existe como partícula individual en el aceite, los tamaños de estas partículas varían de 0.5 a 1.0 micras y generalmente se encuentran muy dispersas por lo cual es muy difícil filtrarlas. Existe una reacción de oxidación que provoca la descomposición de los aceites de motor. Esta reacción en los hidrocarburos en fase líquida suele deberse a una reacción de radicales en cadena. La reacción no se inicia hasta pasado un cierto periodo de inducción, el cual corresponde al intervalo necesario para la formación de los peróxidos (que actúan como catalizadores), durante este periodo la oxidación del aceite es muy débil. Dado que las altas temperaturas aceleran esta reacción, en el motor la oxidación se produce de forma muy rápida, en particular por la elevada temperatura que alcanzan las piezas próximas a la cámara de combustión6.

2.2.1.3. COMPOSICIÓN DE LOS ACEITES QUEMADOS Un lubricante está compuesto por una mezcla de una base mineral o sintética con aditivos y los aceites quemados o en desuso son una mezcla muy compleja de los productos más diversos. Durante su uso se contamina con distintas sustancias, tales como:        

Agua. Partículas metálicas, ocasionadas por el desgaste de las piezas en movimiento y fricción. Compuestos órganos metálicos conteniendo plomo procedente de las gasolinas. Ácidos orgánicos o inorgánicos originados por oxidación o del azufre de los combustibles. Compuestos de azufre. Restos de aditivos: fenoles, compuestos de zinc, cloro y fósforo. Compuestos clorados: Disolventes, PCBs y PCTs. Hidrocarburos polinucleares aromáticos (PNA).

Los hidrocarburos son sustancias que contienen elementos que no son biodegradables (en el mar el tiempo de eliminación de un hidrocarburo puede ser de 10 a15 años). Y la contaminación de un litro de aceite puede cubrir 1000 m2, perturbando gravemente el desarrollo de la vida acuática (Riesgos Medio Ambientales Depuroil S.A.) 7 Los aceites no se disuelven en el agua, no son biodegradables, forman películas impermeables que impiden el paso del oxígeno y matan la vida tanto en el agua como en tierra.

2.2.2. PAVIMENTO Los pavimentos son estructuras constituidas por un conjunto de capas superpuestas, que se diseñan y construyen técnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados colocadas sobre un terreno de cimentación o subrasante.

6

Informe Técnico sobre aceites usados y sus usos (Estrucplan, s.f.) página cargado por Mario Francisco Valdes Mondragon https://es.pdfcoke.com/document/175979013/Informe-Tecnico-sobre-Aceites-Usados-y-sus-usos 7

(Riesgos Medio Ambientales Depuroil S.A.)

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9

2.2.2.1. ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO RÍGIDO. La estructura que se apoya sobre el terreno de fundación o sub rasante, y que está conformado por capas de materiales de diferentes calidades y espesores, que obedecen a un diseño estructural, se denomina pavimento. La estructura del pavimento está destinada a soportar las cargas provenientes del tráfico (Minaya, 2006) 8 Los pavimentos rígidos están conformados por una losa de concreto hidráulico apoyada generalmente sobre una capa no rígida, la base. La distribución típica de las capas que conforman la estructura del pavimento se grafica en la figura 8.

Figura 4: Componentes Estructurales de un Pavimento Rígido.



SUB RASANTE: Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura de pavimento y que se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de diseño que corresponde al tránsito previsto. Esta capa puede estar formada en corte o relleno y una vez compactada debe tener las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos finales de diseño. El espesor de pavimento dependerá en gran parte de la calidad de la sub rasante, por lo que ésta debe cumplir con los requisitos de resistencia, incompresibilidad e inmunidad a la expansión y contracción por efectos de la humedad, por consiguiente, el diseño de un pavimento es esencialmente el ajuste de la carga de diseño por rueda a la capacidad de la sub rasante9. (Mexico U. N.)

Una de sus funciones principales es la de soportar las cargas que transmite el pavimento y darle sustentación. También evitar que el terraplén contamine al pavimento y que sea absorbido por las terracerías, entre mejor calidad se tenga en esta capa el espesor del pavimento será más reducido y habrá un ahorro en costos sin mermar la calidad10 (Ingenieria Civil Apuntes , 2009). 

BASE: Es la capa de la estructura de pavimento destinada fundamentalmente a soportar, transmitir y distribuir con uniformidad las cargas aplicadas a la superficie de rodadura de pavimento, de tal manera que la capa de sub rasante la pueda soportar absorbiendo las variaciones inherentes a dicho suelo que puedan afectar a la base. Las funciones que cumple según (Sabogal, 2009) 11son:

8

Minaya, S. & Ordoñez, A. (2006). Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos, Lima: ICG Diseño y Conservación de Pavimentos Rígidos, Universidad Nacional Autónoma de México pág. 14 10 Pavimentos, funciones de materiales sub rasante, terraplén, Ingeniería Civil Apuntes (2009). 11Funciones de las Bases y Sub bases de los pavimentos – Ingeniero Fernández Sánchez Sabogal. (Sabogal) 9

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10

1. La base debe controlar los cambios de volumen y elasticidad que serían dañinos para el pavimento. 2. Se utiliza como contralor de ascensión capilar de agua, protegiendo así a la estructura de pavimento. 3. Al haber capilaridad en época de heladas, se produce un hinchamiento del agua, causado por el congelamiento, lo que produce fallas en el pavimento, si éste no dispone de una sub rasante o base adecuada. 4. La función más importante es impedir la acción del bombeo en las juntas, grietas y extremos del pavimento. 5. Facilitar los trabajos de pavimentación. 6. Mejorar el drenaje y reducir por tanto al mínimo la acumulación de agua bajo el pavimento. 

LOSA DE CONCRETO (SUPERFICIE DE RODADURA): Es la capa superior de la estructura de pavimento, construida con concreto hidráulico, por lo que, debido a su rigidez y alto módulo de elasticidad, basan su capacidad portante en la losa, más que en la capacidad de la sub rasante, o también si fuera el caso en la capa de Sub base12.

2.2.2.2. PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES GRANULARES PARA BASE13.

12 13



ESTABILIDAD: La estabilidad de un material granular depende de la distribución de los tamaños de las partículas (granulometría), de las formas de las partículas, de la densidad relativa, de la fricción interna y de la cohesión. Un material granular diseñado para máxima estabilidad debe poseer alta fricción interna para resistir la deformación bajo carga. La fricción interna y la subsecuente resistencia al corte dependen, en gran medida, de la granulometría, de la forma de las partículas y de la densidad. De estos factores, la distribución de tamaños, en especial la proporción de finos respecto a los gruesos, es el más importante.



ANGULARIDAD DEL AGREGADO GRUESO (INV E-227): Al igual que la distribución de tamaños, un agregado con partículas fragmentadas mecánicamente presenta mayor estabilidad que uno con partículas redondeadas, debido a la mayor trabazón entre las partículas. Para iguales granulometrías, el material con partículas trituradas da lugar a un mayor coeficiente de permeabilidad, lo que hace que sea más fácil de drenar.



ANGULARIDAD DEL AGREGADO FINO (AASHTO T 304 – INV E-239): El porcentaje de vacíos con aire de las partículas menores de 2.36 mm, levemente compactadas.



DURABILIDAD: Las partículas de los agregados deben ser resistentes a cambios mineralógicos y desintegración física a causa de los ciclos de humedecimiento y secado impuestos durante la construcción y el período de diseño del pavimento. La durabilidad debe ser considerada en el momento de escoger los agregados pétreos. Materiales susceptibles de degradación por la acción de agentes climáticos durante la vida útil del pavimento, deben ser evitados.



PERMEABILIDAD: Las características de permeabilidad de un material granular dependen de la granulometría, del tipo de agregado, del tipo de ligante y de la densidad. La permeabilidad disminuye a medida que se incrementa la fracción fina del material. A medida que la granulometría se acerca a la ecuación de Fuller, el material tiende a la impermeabilidad.

Diseño y Conservación de Pavimentos Rígidos, Universidad Nacional Autónoma de México Pág. 15 Propiedades Generales de los Materiales granulares para Base- Ingeniero Fernández Sabogal (Sabogal 2009).

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11

2.2.2.3. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA BASE GRANULAR El material de la base debe ser seleccionada y tener mayor capacidad que el terreno de fundación compactado, este material puede ser grava, arena, grava o granzón, escoria de los altos hornos y residuos de material de cantera. En algunos casos es posible emplear para la base material del sub rasante mezclado con granzón, cemento, etc. El material ha de tener las características de un suelo A1 o A2 aproximadamente, según (Bowles, Propiedades Geofisicas de los Suelos).  

Suelos del grupo A1: es una mezcla de grava bien gradada, arena gruesa, arena fina y un material aglomerante (que pasa por la malla N° 200) que tiene poca o ninguna plasticidad. Suelos del grupo A2: es también granular, pero con apreciable (pero no más de 35%) cantidad de material que pasa por la malla N° 200. Estos materiales están en la frontera entre los materiales que caen en los grupos A1 y A3 y los materiales limo- arcillosos de los grupos A4 y A714.

De acuerdo a las Especificaciones Técnicas del MTC (EG-2000) capítulo 3 (Sub-bases y bases) sección 305 (base granular) (2000), 2000), establece los rangos de valores que debe cumplir la granulometría final de un material de base granular15, indicados en la tabla 3. Tabla 2: Granulometría para una base granular. Fuente MTC, EG-2000.

Porcentaje que Pasa en Peso Tamiz

Gradación A

50 mm (2")

100

25 mm (1")

--

Gradación B

Gradación C

100 75 - 95

Gradación D

--

--

100

100

9.5 mm (3/8")

30 – 65

40 - 75

50 - 85

60 - 100

4.75 mm (N°4)

25 – 55

30 - 60

35 - 65

50 - 85

2.0 mm (N°10)

15 – 40

20 - 45

25 - 50

40 - 70

4.25 um (N°40)

8 – 20

15 - 30

15 - 30

25 - 45

5 - 15

5 - 15

8 - 15

75 um (N°200)

2–8

La curva de gradación "A" deberá emplearse en zonas cuya altitud sea igual o superior a 3000 m.s.n.m. El material de Base Granular deberá cumplir además con las siguientes características físico-mecánicas y químicas que a continuación se indican en las tablas 4, 5 y 6. Tabla 3: Valor Relativo de Soporte, CBR

14 15

Vías Locales Colectoras

Mínimo 80%

Vías Arteriales y Expresas

Mínimo 100%

Propiedades Geofísicas de los Suelos – Clasificación de los Suelos, Joseph E. Bowles. (Bowles) MTC, EG-2000, Capítulo 3, Sub-bases y bases (MTC, EG-2000, 2000)

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12

Tabla 4: Requerimientos del Agregado Fino de Base Granular

Requerimientos Ensayo

Norma

< 3000 msnm

> 3000 msnm

Índice Plástico

NTP 339.129:1999

4% máximo

2% máximo

Equivalente en Arena

NTP 339.146:2000

35% mínimo

45% mínimo

Sales Solubles

NTP 339.152:2002

0.5% máximo

Índice de Durabilidad

MTC E214 - 2000

35% mínimo

Tabla 5: Requerimientos del Agregado Grueso de Base Granular

Requerimientos Altitud Ensayo Partículas con una cara fracturada Partículas con dos caras fracturadas Abrasión los Ángeles Sales Solubles Perdida con Sulfatos de Sodio Perdida con Sulfatos de Magnesio

Norma MTC E210 20000 MTC E210 20000 NTP 400.019:2002 NTP 339.152:2002 NTP 400.016:1999 NTP 400.016:1999

< 3000 msnm

≥ 3000 msnm

80% mínimo 40% mínimo

50% mínimo

40% máximo 0.5% máximo 12% máximo 18% máximo

2.2.2.4. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS SEGÚN EL SISTEMA AASHTO Los ingenieros, clasifican a los suelos de acuerdo a sus propiedades ingenieriles, en relación a su uso en fundaciones o en materiales de construcción de edificios. Los sistemas modernos de clasificación de ingeniería se diseñan para permitir una fácil transición de las observaciones a campo a las predicciones básicas de propiedades y de conductas de ingeniería de suelos. Algunos de los primeros sistemas clasificatorios ingenieriles de suelo eran adaptaciones de los propios sistemas de clasificación de la ciencia del suelo. La American Associattion of State Highway Officials clasifica los suelos en siete grupos (A-1, A-2, …, A-7), según su granulometría y plasticidad. Más concretamente, en función del porcentaje que pasa por los tamices Nº 200, 40 y 10, y de los Límites de Atterberg de la fracción que pasa por el tamiz Nº 40. Estos siete grupos se corresponden a dos grandes categorías de suelos, suelos granulares (con no más del 35% que pasa por el tamiz Nº 200) y suelos limo-arcillosos (más del 35% que pasa por el tamiz Nº 200). La categoría de los suelos granulares; gravas, arenas y zahorras; está compuesta por los grupos A-1, A-2 y A-3, y su comportamiento en explanadas es, en general, de bueno a excelente, salvo los subgrupos A-2-6 y A-2-7, que se comportan como los suelos arcillosos debido a la alta plasticidad de los finos que contiene, siempre que el porcentaje de estos supere el 15%. Los grupos incluidos por los suelos granulares son los siguientes: A-1: Corresponde a una mezcla bien graduada de gravas, arenas (gruesa y fina) y finos no plásticos o muy plásticos. También se incluyen en este grupo las mezclas bien graduadas de gravas y arenas sin finos.  

A-1-a: Incluye los suelos con predominio de gravas, con o sin material fino bien graduado A-1-b: Incluye suelos constituidos principalmente por arenas gruesas, con o sin material fino bien graduado.

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A-3: Corresponde, típicamente, a suelos constituidos por arena fina de playa o de duna, de origen eólico, sin finos limosos o arcillosos o con una pequeña cantidad de limo no plástico. También incluyen este grupo, los depósitos fluviales de arena fina mal graduada con pequeñas cantidades de arena gruesa o grava. A-2: Este grupo comprende a todos los suelos que contienen un 35% o menos de material que pasa por el tamiz Nº 200 y que no pueden ser clasificados en los grupos A-1 y A-3, debido a que el porcentaje de finos o la plasticidad de estos (o ambas cosas) están por encima de los límites fijados para dichos grupos. Por todo esto, este grupo contiene una gran variedad de suelos granulares que estarán entre los correspondientes a los grupos A-1 y A-3 y a los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7. 



A-2-4 y A-2-5: En estos subgrupos se incluyen los suelos que contienen un 35% o menos de material que pasa por el tamiz nº 200 y cuya fracción que pasa por el tamiz nº 40 tiene las características de los grupos A-4 y A-5, de suelos limosos. En estos subgrupos están incluidos los suelos compuestos por grava y arena gruesa con contenidos de limo o índices de plasticidad por encima de las limitaciones del grupo A-1, y los suelos compuestos por arena fina con una proporción de limo no plástico que excede la limitación del grupo A-3. A-2-6 y A-2-7: En estos subgrupos se incluyen suelos como los descritos para en los subgrupos A-2-4 y A-2-5, excepto que los finos contienen arcilla plástica con tienen las características de los grupos A-6 y A-7.

La categoría de los suelos limo-arcillosos está compuesta por los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7, cuyo comportamiento en explanadas ve de regular a malo. En esta categoría los suelos se clasifican en los distintos grupos atendiendo únicamente a su límite líquido y a su índice de plasticidad, según las zonas del siguiente gráfico de plasticidad. De esta forma se clasifican también los suelos del grupo A-2 en los distintos subgrupos. Los grupos incluidos en los suelos granulares son los siguientes: A-4: El suelo típico de este grupo es un suelo limoso no plástico o moderadamente plástico, que normalmente tiene un 75% o más de material que pasa por el tamiz Nº 200. También se incluyen en este grupo los suelos constituidos por mezclas de suelo fino limosos y hasta un 64% de gravas y arenas. A-5: El suelo típico de este grupo es similar al descrito en el grupo A-4, salvo que suele tener carácter diatomáceo o micáceo, y pueden ser muy compresibles, como indica su elevado límite líquido. A-6: El suelo típico de este grupo es un suelo arcilloso plástico, que normalmente tiene un 75% o más de material que pasa por el tamiz Nº 200. También se incluyen en este grupo las mezclas de suelo fino arcilloso y hasta un 64% de gravas y arenas. Estos suelos, experimentan generalmente grandes cambios de volumen entre los estados seco y húmedo. A-7: El suelo típico de este grupo es similar al descrito en el grupo A-6, salvo que tiene las características de elevado límite líquido del grupo A-5, y puede ser elástico y estar sujeto a grandes cambios de volumen.  

A-7-5: Se incluyen en este subgrupo los suelos con un índice de plasticidad moderado en relación con el límite líquido y que pueden ser altamente compresibles, además de estar sujetos a importantes cambios de volumen. A-7-6: Se incluyen en este subgrupo los suelos con un índice de plasticidad elevado en relación con el límite líquido y que están sujetos a cambios de volumen muy importantes (Bowles, Sistema de Clasificacion de Suelos segun AASHTO)16.

La clasificación realizada de esta manera se complementa con el índice de grupo, que permita caracterizar mejor cada suelo dentro de los grupos, ya que estos admiten suelos con porcentajes de finos y plasticidad muy diferentes. El índice de grupo de obtiene mediante la siguiente expresión: 16

Sistema de Clasificación de suelos según AASHTO, Joseph E. Bowles, Nótese que el A-8, turba o detritos orgánicos, se determina por inspección visual y no aparece en la tabla10.

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14

𝐼𝐺 = (𝐹 − 35) [0,2 + 0,005 (𝐿𝐿 – 40)] + 0,01 (𝐹 – 15) (𝐼𝑃 – 10) Siendo: F: Porcentaje en peso que pasa por el tamiz Nº 200 del material inferior a 75 mm, expresado en número entero. LL: Límite líquido IP: Índice de plasticidad. El índice de grupo se expresa en números enteros positivos (un número negativo se expresará como IG = 0) y se escribe entre paréntesis a continuación de los símbolos de grupo o subgrupo correspondientes, por ejemplo, A-2-4 (0). Generalmente cuanto menor es el IG de un suelo, mejores son las cualidades del suelo como explanada o capa de asiento del firme. Los suelos de los grupos A-1, A-3, A-2-4 y A-2-5, que pueden calificarse de buenos a excelentes, tienen un IG = 0. Un IG = 20 o mayor corresponde a un suelo de muy mala calidad, en condiciones medias de drenaje y compactación. El valor crítico de finos es F = 35 con independencia de la plasticidad, y si el índice de plasticidad es superior a 10 este valor será F = 15. Los valores críticos del límite líquido y del índice de plasticidad serán, respectivamente, 40 y 10. Por último, hay que señalar que para calcular el IG de los subgrupos A-2-6 y A-2-7 sólo se considera el segundo sumando de la expresión. La Clasificación ASTM establece el límite del 50% de material que pasa por el tamiz nº 200 para separar los suelos granulares de los suelos de grano fino, el 35% establecido por la clasificación AASHTO es más realista. Al basarse ambos sistemas en los ensayos, resulta interesante utilizarlos de forma simultánea para tener así una clasificación más completa del suelo (Clasificacion AASHTO Vikivia, 2011).17

2.2.2.5. DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS POR EL MÉTODO AASHTO 93 a) FACTORES DE DISEÑO El diseño del pavimento rígido involucra el análisis de diversos factores: tráfico, drenaje, clima, características de los suelos, capacidad de transferencia de carga, nivel de serviciabilidad deseado, y el grado de confiabilidad al que se desea efectuar el diseño acorde con el grado de importancia de la carretera. Todos estos factores son necesarios para predecir un comportamiento confiable de la estructura del pavimento y evitar que el daño del pavimento alcance el nivel de colapso durante su vida en servicio. (Guía AASHTO “Diseño de estructuras de pavimentos, 1993) 18 La ecuación fundamental AASHTO para el diseño de pavimentos rígidos es:

Donde: W18 = Número de cargas de 18 kips (80 kN) previstas. ZR = Es el valor de Z (área bajo la curva de distribución) correspondiente a la curva estandarizada, para una confiabilidad R. S0 = Desvío estándar de todas las variables. D = Espesor de la losa del pavimento en pulg. ∆PSI = Pérdida de serviciabilidad prevista en el diseño. Pt = Serviciabilidad final. S'C = Módulo de rotura del concreto en psi. 17 18

Clasificación de suelos y Rocas, según la AASHTO Vikivia (2011). Guía AASHTO “Diseño de estructuras de pavimentos, 1993”.

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15

J = Coeficiente de transferencia de carga. Cd = Coeficiente de drenaje. EC = Módulo de elasticidad del concreto, en psi. K = Módulo de reacción de la subrasante (coeficiente de balastro), en pci (psi/pulg). Para una mejor descripción de las variables descritas, éstas se han clasificado de la siguiente manera:  Variables de diseño. Esta categoría se refiere al grupo de criterios que debe ser considerado para el procedimiento de diseño.  Criterio de comportamiento. Representa el grupo de condiciones de fronteras especificado por el usuario, dentro del que una alternativa de diseño deberá comportarse.  Propiedades de los materiales para el diseño estructural. Esta categoría cubre todas las propiedades de los materiales del pavimento y del suelo de fundación, requeridas para el diseño estructural.  Características estructurales. Se refiere a ciertas características físicas de la estructura del pavimento, que tienen efecto sobre su comportamiento. b) VARIABLES DE DISEÑO 

VARIABLES DE TIEMPO Se consideran dos variables: período de análisis y vida útil del pavimento. La vida útil se refiere al tiempo transcurrido entre la puesta en operación del camino y el momento en el que el pavimento requiera rehabilitarse, es decir, cuando éste alcanza un grado de serviciabilidad mínimo. El período de análisis se refiere al período de tiempo para el cual va a ser conducido el análisis, es decir, el tiempo que puede ser cubierto por cualquier estrategia de diseño. Para el caso en el que no se considere rehabilitaciones, el período de análisis es igual al período de vida útil; pero si se considera una planificación por etapas, es decir, una estructura de pavimento seguida por una o más operaciones de rehabilitación, el período de análisis comprende varios períodos de vida útil, el del pavimento y el de los distintos refuerzos. Para efectos de diseño se considera el período de vida útil, mientras que el período de análisis se utiliza para la comparación de alternativas de diseño, es decir, para el análisis económico del proyecto. Los períodos de análisis recomendados son mostrados en la tabla 7. Tabla 6: Periodos de Análisis.

CLASIFICACIÓN DE LA VÍA Urbana de alto volumen de trafico Rural de alto volumen de trafico Pavimentada de bajo volumen de trafico No pavimentada de bajo volumen de trafico

PERIODO DE ANÁLISIS (AÑOS) 30-50 20-50 15-25 10-20

 TRANSITO En el método AASHTO los pavimentos se proyectan para que éstos resistan determinado número de cargas durante su vida útil. El tránsito está compuesto por vehículos de diferente peso y número de ejes que producen diferentes tensiones y deformaciones en el pavimento, lo cual origina distintas fallas en éste. Para tener en cuenta esta diferencia, el tránsito se transforma a un número de cargas por eje simple equivalente de 18 kips (80kN) ó ESAL (Equivalent Single Axle Load), de tal manera que el efecto dañino de cualquier eje pueda ser representado por un número de cargas por eje simple. La información de tráfico requerida por la ecuación de diseño utilizado en este método es: cargas por eje, configuración de ejes y número de aplicaciones. Para la estimación de los ejes simples equivalentes (ESALs), se debe tener en cuenta los siguientes conceptos:

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16

 Factor equivalente de carga (LEF, por sus siglas en ingles) La conversión se hace a través de los factores equivalentes de carga (Fec), que es el número de aplicaciones ESALs aportadas por un eje determinado. Así, el Fc es un valor numérico que expresa la relación entre la pérdida de serviciabilidad causada por la carga de un eje estándar de 18 Kips y la carga producida por otro tipo de eje. 𝐿𝐸𝐹 =

𝑁° 𝑑𝑒 𝐸𝑆𝐴𝐿𝑠 𝑑𝑒 80 𝑘𝑁 𝑞𝑢𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒 𝑢𝑛𝑎 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑁° 𝑑𝑒 𝑒𝑗𝑒𝑠 𝑥 𝑘𝑁 𝑞𝑢𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑚𝑎 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑

 Factor camión (TF, por sus siglas en ingles) El factor camión (FC) da una manera de expresar los niveles equivalentes de daño entre ejes, pero para el cálculo de ESALs es conveniente expresar el daño en términos del deterioro producido por un vehículo en particular, es decir los daños producidos por cada eje de un vehículo son sumados para dar el daño producido por ese vehículo. Así nace el concepto de factor camión que es definido como el número de ESALs por vehículo. El factor camión, puede ser computado para cada clasificación general de camiones o para todos los vehículos comerciales como un promedio para una configuración dada de tránsito, pero es más exacto considerar factores camión para cada clasificación general de camiones. 

CONFIABILIDAD La confiabilidad es la probabilidad de que el pavimento se comporte satisfactoriamente durante su vida útil o período de diseño, resistiendo las condiciones de tráfico y medio ambiente dentro de dicho período. Cabe resaltar, que cuando hablamos del comportamiento del pavimento nos referimos a la capacidad estructural y funcional de éste, es decir, a la capacidad de soportar las cargas impuestas por el tránsito, y asimismo de brindar seguridad y confort al usuario durante el período para el cual fue diseñado. Por lo tanto, la confiabilidad está asociada a la aparición de fallas en el pavimento. La confiabilidad (R) de un pavimento puede definirse en términos de ESALs como: 𝑅 (%) = 100 𝑃(𝑁𝑡 > 𝑁𝑇) Donde: Nt = Número de ESALs de 80 kN que llevan al pavimento a su serviciabilidad final. NT = Número de ESALs de 80 kN previstos que actuarán sobre el pavimento en su período de diseño (vida útil).

Como Nt y NT tienen una distribución normal, la diferencia entre ambas, también tendrá una distribución normal, como se puede apreciar en la figura 9 Por lo tanto, la probabilidad de falla es:

Figura 5: Ilustración de los conceptos de probabilidad de falla y de confiabilidad.

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17

c) CRITERIOS DE COMPORTAMIENTO 

SERVICIABILIDAD La serviciabilidad se usa como una medida del comportamiento del pavimento, la misma que se relaciona con la seguridad y comodidad que puede brindar al usuario (comportamiento funcional), cuando éste circula por la vialidad. También se relaciona con las características físicas que puede presentar el pavimento como grietas, fallas, peladuras, etc, que podrían afectar la capacidad de soporte de la estructura (comportamiento estructural). El concepto de serviciabilidad está basado en cinco aspectos fundamentales resumidos como sigue:     

Las carreteras están hechas para el confort y conveniencia del público usuario. El confort, o calidad de la transitabilidad, es materia de una respuesta subjetiva de la opinión del usuario. La serviciabilidad puede ser expresada por medio de la calificación hecha por los usuarios de la carretera y se denomina la calificación de la serviciabilidad. Existen características físicas de un pavimento que pueden ser medidas objetivamente y que pueden relacionarse a las evaluaciones subjetivas. Este procedimiento produce un índice de serviciavilidad objetivo. El comportamiento puede representarse por la historia de la serviciabilidad del pavimento.

Cuando el conductor circula por primera vez o en repetidas ocasiones sobre una vialidad, experimenta la sensación de seguridad o inseguridad dependiendo de lo que ve y del grado de dificultad para controlar el vehículo. El principal factor asociado a la seguridad y comodidad del usuario es la calidad de rodamiento que depende de la regularidad o rugosidad superficial. del pavimento. La valoración de este parámetro define el concepto de Índice de Serviciabilidad Presente (PSI, por sus siglas en ingles). El PSI califica a la superficie del pavimento de acuerdo a una escala de valores de 0 a 5. Claro está, que, si el usuario observa agrietamientos o deterioros sobre la superficie del camino aún sin apreciar deformaciones, la clasificación decrece. El diseño estructural basado en la serviciabilidad, considera necesario determinar el índice de serviciabilidad inicial (P0) y el índice de serviciabilidad final (Pt), para la vida útil o de diseño del pavimento. 

Índice de serviciabilidad inicial (P0) El índice de serviciabilidad inicial (P0) se establece como la condición original del pavimento inmediatamente después de su construcción o rehabilitación. AASHTO estableció para pavimentos rígidos un valor inicial deseable de 4.5, si es que no se tiene información disponible para el diseño.



Índice de serviciabilidad final (Pt) El índice de serviciabilidad final (Pt), ocurre cuando la superficie del pavimento ya no cumple con las expectativas de comodidad y seguridad exigidas por el usuario. Dependiendo de la importancia de la vialidad, pueden considerarse los valores Pt indicados en la tabla N°08. Tabla 7: Índice de serviciabilidad final.

Pt 3.00 2.50 2.25 2.00

CLASIFICACIÓN Autopistas Colectores Calles comerciales e industriales Calles residenciales y estacionamientos

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18

La pérdida de serviciabilidad se define como la diferencia entre el índice de servicio inicial y terminal. ∆𝑃𝑆𝐼 = 𝑃0 – 𝑃𝑡 Los factores que influyen mayormente en la pérdida de serviciabilidad de un pavimento son: tráfico, medio ambiente y edad del pavimento Los efectos que causan estos factores en el comportamiento del pavimento han sido considerados en este método. El factor edad (tiempo) no está claramente definido. Sin embargo, en la mayoría de los casos es un factor negativo neto que contribuye a la reducción de la serviciabilidad. El efecto del medio ambiente considera situaciones donde se encuentran arcillas expansivas o levantamientos por helada. Así, el cambio total en el PSI en cualquier momento puede ser obtenido sumando los efectos dañinos del tráfico, arcillas expansivas y/o levantamientos por helada. d) PROPIEDADES DE LOS MATERIALES 

MÓDULO DE REACCIÓN DE LA SUBRASANTE (K) Este factor nos da idea de cuánto se asienta la subrasante cuando se le aplica un esfuerzo de compresión. Numéricamente, es igual a la carga en libras por pulgada cuadrada sobre un área de carga, dividido por la deflexión en pulgadas para esa carga. Los valores de k son expresados como libras por pulgada cuadrada por pulgada (pci). Puesto que la prueba de carga sobre placa, requiere tiempo y es costosa, el valor de k es estimado generalmente por correlación con otros ensayos simples, tal como la razón de soporte california (CBR) o las pruebas de valores R. El resultado es válido porque no se requiere la determinación exacta del valor k; las variaciones normales para un valor estimado no afectarán apreciablemente los requerimientos de espesores del pavimento. Las relaciones del Anexo 1 son satisfactorias para propósitos de diseño.



MÓDULO DE ROTURA DEL CONCRETO Es un parámetro muy importante como variable de entrada para el diseño de pavimentos rígidos, ya que va a controlar el agrietamiento por fatiga del pavimento, originado por las cargas repetitivas de camiones. Se le conoce también como resistencia a la tracción del concreto por flexión. El módulo de rotura requerido por el procedimiento de diseño es el valor medio determinado después de 28 días utilizando el ensayo de carga en los tercios. De esta manera, se obtiene en el tercio medio una zona sometida a un momento flector constante igual a PL/3 y la rotura se producirá en cualquier punto de este tercio medio con la única condición que exista allí una debilidad. Este ensayo es recomendable frente al ensayo de carga en el punto medio, en el cuál la rotura se producirá indefectiblemente en dicho punto (punto de aplicación de la carga) donde el momento flector es máximo. El módulo de rotura también se puede determinar a través de las siguientes correlaciones: 

Estimación a través de la resistencia a compresión del concreto. 𝑆𝑐′ = 𝑘(𝑓𝑐 ′ )0.5 ; 7 < 𝑘 < 12 Donde: f'c = Resistencia a compresión del concreto en psi.



Estimación a través de la resistencia a la tracción indirecta. 𝑆𝑐′ = 210 + 1.02𝐼𝑇 Donde: IT = Tracción indirecta medida en las probetas en psi.

Los valores del módulo de rotura varían entre 2.8 MPa (400 psi) y 4.8 MPa (700 psi), llegando incluso a valores de 8.2 MPa (1200 psi), en concretos con alta resistencia inicial.

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19



MÓDULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO Es un parámetro que indica la rigidez y la capacidad de distribuir cargas que tiene una losa de pavimento. Es la relación entre la tensión y la deformación. Las deflexiones, curvaturas y tensiones están directamente relacionadas con el módulo de elasticidad del concreto. En los pavimentos de concreto armado continuo, el módulo de elasticidad junto con el coeficiente de expansión térmica y el de contracción del concreto, son los que rigen el estado de tensiones en la armadura. Para concreto de peso normal, el Instituto del Concreto Americano sugirió: 𝐸 = 57000𝑓𝑐′

0.5

Donde Ec y f'c están dados en psi.

2.2.3. PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS La propiedad de permeabilidad es la facilidad con que se mueve un fluido a través de cualquier medio poroso (Poter, 1942).19 En los problemas de ingeniería geotécnica, el fluido es el agua y el medio poroso es la masa de suelos. Cualquier material con vacíos es poroso y si los vacíos están interconectados posee permeabilidad. En consecuencia, la roca, el concreto, el suelo y muchos otros materiales son porosos y permeables. Los materiales que tienen poros más grandes generalmente poseen mayores relaciones de vacíos y, por lo tanto, aun los suelos más densos son más permeables que materiales como la roca y el concreto. Materiales como arcillas y limos en depósitos naturales tienen altos valores de porosidad (o relación de vacíos) pero son casi impermeables, principalmente debido a los poros de tamaños muy pequeños, aunque puedan contribuir también otros factores. EI flujo de agua a través de medios porosos, es de gran interés en la mecánica de suelos, está gobernado por una ley descubierta en 1865 por Henry Darcy quien investigó las características del flujo del agua a través de filtros, formados precisamente por materiales térreos lo cual es particularmente afortunado para la aplicación de los resultados de la investigación a la mecánica de suelos. 2.2.3.1. FLUJO DE AGUA EN LOS SUELOS Al tratar con el tema de permeabilidad de los suelos, es necesario mantener en mente los conceptos más importantes referentes al estado energético del agua. Existen varios fenómenos que tienen relación directa con la permeabilidad de los suelos; ya que la permeabilidad es un valor altamente alterable que depende de la naturaleza del suelo, de sus características mecánicas y de las fuerzas de la superficie cuando el tamaño de partículas principales es correspondiente a finos. 

LEY DE DARCY La ley de Darcy es una de las piezas fundamentales de la mecánica de los suelos. A partir de los trabajos iniciales de Darcy, un trabajo monumental para la época, muchos otros investigadores han analizado y puesto a prueba esta ley. A través de estos trabajos posteriores se ha podido determinar que mantiene su validez para la mayoría de los tipos de flujo de fluidos en los suelos. Para filtraciones de líquidos a velocidades muy elevadas y la de gases a velocidades muy bajas, la ley de Darcy deja de ser válida. En el caso de agua circulando en suelos, existen evidencias abrumadoras en el sentido de verificar la vigencia de la Ley de Darcy para suelos que van desde los limos hasta las arenas medias. Asimismo, es perfectamente aplicable en las arcillas, para flujos en régimen permanente. Para suelos de mayor permeabilidad que la arena media, deberá determinarse experimentalmente la relación real entre el gradiente y la velocidad para cada suelo y

19

O.J. Porter, “Cimentaciones para Pavimentos Flexibles”, Highway Research Board Proceedings of the Twenty-Second Annual Meeting, 1942. Vol 22, pp 100-136

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20

porosidad estudiados. (Cursos de Ingenieria , 2008)20. La Ley de Darcy dice:

𝑉 =𝐾∗𝑖 Donde v es la velocidad de escurrimiento del agua en el suelo y k el coeficiente de permeabilidad del suelo. También puede escribirse como:

𝑞 = 𝐾∗𝑖∗𝐴 Donde i es el gradiente hidráulico definido como H / L Esta ley, aunque originalmente demostrada para arenas por Darcy, se ha revelado igualmente válida para todos los suelos, siempre que se cumplan las siguientes condiciones:  

Flujo laminar. Flujo permanente (“steady flow”) lo que se entiende es que el caudal medido es constante en el tiempo (la ley no es válida durante la etapa transiente inicial).

2.2.3.2. FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA PERMEABILIDAD DE SUELOS Son diversos los factores que determinan la permeabilidad del suelo, entre los cuales, los más significativos son los siguientes:  

La relación de vacíos del suelo. El espacio de los vanos es proporcional al tamaño de la partícula. En otras palabras, a mayor tamaño mayor cantidad de vanos. La estructura y estratificación del suelo. En un suelo se pueden encontrar diferentes permeabilidades en estado inalterado y remoldado, aun cuando la relación de vacíos sea la misma en ambos casos; esto puede ser debido a los cambios en la estructura y estratificación del suelo inalterado o una combinación de los factores. La permeabilización sufre variaciones debido a que en el remoldeo quedan libres algunas partículas del suelo y al fluir el agua, esta las mueve y las reacomoda, tapando los canales o arrastrándolas a la superficie o al exterior de la muestra causando turbidez en el agua.



Tamaño de las partículas. La permeabilidad de un suelo será más baja cuando más pequeñas sean sus partículas y por ende menor serán los vacíos que forman los canales de flujo. La permeabilidad en algunos suelos es provocada por arrastre de sus finos, causando filtración.

 

Grado de saturación. Es la relación entre el volumen de agua y el volumen de vacíos de una muestra de suelo; cuan mayor sea el grado de saturación mayor será la permeabilidad, debido a la reducción en los canales disponibles al flujo del agua. Polaridad. Depende de la movilidad del flujo que rodea a las partículas de suelo y del movimiento del fluido en dirección opuesta al flujo neto debido al potencial eléctrico generado por la filtración. En el intercambio catiónico se produce procesos reversibles en las cuales las partículas sólidas del suelo se unen a iones de la fase acuosa expulsando al mismo tiempo cantidades iguales de otro catión generando así un equilibrio entre estos dos procesos y, una compensación de cargas positivas por partes de los aniones que

20

Flujo de Aguas en Suelos, cursos de ingeniería 2008.

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21

están presentes en la masa del suelo. (Franch)21 

Densidad del suelo. La densidad relativa es una propiedad índice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas, es decir, en suelos que contienen casi exclusivamente partículas mayores a 0.074 mm (malla #200). La densidad relativa es una manera de indicar el grado de compacidad (compactación) de un suelo y se puede emplear tanto para suelos en estado natural como para rellenos compactados artificialmente.



Peso específico. En un suelo real es normal que los minerales de fracciones muy finas y coloidales tengan su peso específico mayor que los minerales de la fracción más gruesa. A mayor peso específico será menor la permeabilidad.

Se muestra la tabla N° 09 de permeabilidad en diferentes suelos.

Tabla 8: Permeabilidad para diferente tipo de suelos (BRAJA M., 2013).

2.2.3.3. VARIACIÓN DE LA PERMEABILIDAD SEGÚN LA TEXTURA Y ESTRUCTURA DEL SUELO El tamaño de los poros del suelo reviste gran importancia con respecto a la tasa de filtración (movimiento del agua hacia dentro del suelo) y a la tasa de percolación (movimiento del agua a través del suelo). El tamaño y el número de los poros guardan estrecha relación con la textura y la estructura del suelo y también influyen en su permeabilidad. 

21

Variación de la permeabilidad según la textura del suelo: Por regla general, como se muestra a continuación, mientras más fina sea la textura del suelo, más lenta será la permeabilidad.

Estudios geotécnicos en los ámbitos de la edificación y la ingeniería civil. Ingeniería geológica - Joan Franch (GEOSUPORT)

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22

Tabla 9: Permeabilidad según la textura del suelo.

SUELO Suelos arcillosos Suelos limosos Suelos arenosos 

TEXTURA Fina Moderadamente fina Moderadamente gruesa Gruesa

PERMEABILIDAD De menor a Mayor

Variación de la permeabilidad según la estructura del suelo. - La estructura puede modificar considerablemente las tasas de permeabilidad mostradas anteriormente de la forma siguiente: Tabla 10: Permeabilidad según la Estructura del Suelo.

Laminar

TIPO DE ESTRUCTURA Gran traslapo Ligero traslapo

En bloque Prismática Granular

PERMEABILIDAD De muy lenta a Muy rápida

2.2.3.4. DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD 22

(Fadum, 1940)Para la determinación del coeficiente de permeabilidad existen diferentes métodos. DIRECTOS (en laboratorio)   

Permeámetro de carga constante. Permeámetro de carga variable. Prueba directa de los suelos en el lugar.

INDIRECTOS (empíricos)   

Calculo a partir de la curva granulométrica. Calculo a partir de la prueba de consolidación. Calculo con la prueba horizontal de capilaridad.

IN SITU (efectuados en el lugar)          

22 23

Infiltración estándar. Prueba de agotamiento y recuperación. Prueba de perforación entubada. Prueba de perforación no entubada. Prueba de infiltración. Lagunas de infiltración. Infiltrómetro de doble anillo. Método de Bouwer. Método de Porchet. Pruebas de inyección o extracción de agua (Sanroman, 2013)23

Según A. Casagrande y R. E. (Fadum, 1940) FJ. Sánchez Sanromán: Medidas puntuales de Permeabilidad (“slug tests”) (Sanroman) (BRAJA M, 2013)

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23

PRUEBA DE CARGA VARIABLE La prueba de carga variable se usa para determinar el coeficiente de permeabilidad de suelos que contengan finos, tales como arenas finas, limos y arcillas. Para estos suelos el flujo de agua que los atraviesa es mínimo. La prueba se lleva a cabo llenando una columna de agua en la bureta y permitiendo que se produzca la infiltración a través de la muestra. Se registra la variación de la altura de agua en la bureta a diferentes tiempos durante el proceso de prueba, y ésta se repite para diferentes muestras de suelo. La ecuación que nos permite calcular el coeficiente de permeabilidad es la siguiente: 𝐾=

𝑎 ∗ 𝐿 ℎ1 ln 𝐴 ∗ 𝑡 ℎ2

Donde: a= área de la sección transversal de la bureta o tubería de entrada cm2. A= área seccional de la muestra de suelo, en cm2. h1= cabeza hidráulica, en la bureta, a través de la muestra al comienzo de experimento (t=0). h2= cabeza hidráulica, en la bureta, a través de la muestra al final del ensayo (t=tensayo). L= longitud de la muestra en cm. t= tiempo transcurrido durante el experimento, en segundos.

Figura 6: Permeámetro de carga variable

2.2.3.5. COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD. El coeficiente de permeabilidad es una característica de los suelos, específicamente está ligado a la Ley de Darcy que se refiere al flujo de fluidos a través de los suelos. Este, generalmente está representado por la letra k, es extremadamente variable, según el tipo de suelo. Se entiende por permeabilidad a la facilidad de movimiento de flujo a través de un medio poroso. La permeabilidad puede definirse como velocidad de flujo producida por un gradiente hidráulico unitario. El valor del coeficiente de permeabilidad (k) se usa como una medida de resistencia al flujo medida por el suelo. El coeficiente de permeabilidad esta dado también en función a la viscosidad del agua, que es función a su vez de la temperatura (normalmente se establece la permeabilidad para 20 °C); del tamaño y continuidad de los poros; y, de la presencia de grietas y discontinuidades. La permeabilidad se ve afectada por diversos factores inherentes tanto al suelo como a las características del agua circulante. Los factores principales son:     

La densidad del suelo. La relación de vacíos del suelo. La estructura y estratificación del suelo. La existencia de agujeros, fisuras, etc. en el suelo. La viscosidad del agua del suelo, que varía con la temperatura.

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24

3. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 3.1.

PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO 3.1.1. UBICACIÓN DE CANTERA En la presente investigación, se utilizó material granular de la cantera denominada “Yanaoca” ubicada en el distrito del mismo nombre Yanaoca, de la provincia de Canas del departamento del Cusco, con las coordenadas UTM siguientes: 14°13’34.20’’S 71°25’58.65’’O y a una altitud de 3925msnm. Para una mejor visualización de la ubicación de esta se tomaron vistas realizadas con el programa Google Earth, y además de realizar una visita a esta, tal como se muestra en el anexo 3 y 6. El acceso a la cantera se puede realizar fácilmente ya que se encuentra a solo unos minutos de la plaza principal del distrito, desplazándose por la Av. Arequipa desde la plaza principal, siguiendo la Av. Arequipa unos 700 metros lineales, para después tomar un desvío hacia la derecha (Oeste) a 600 metros hasta llegar a la cantera denominada ‘’YANAOCA’’. Ver anexo 4, 5. Esta cantera tiene aproximadamente un área de 21550 m 2 , la cual se obtuvo midiendo el terreno con ayuda de un GPS y Wincha. La explotación de la cantera es realizada a cielo abierto, cuyas características del material es de color marrón y amarillento, conformado por materiales redondeados y angulosos, dentro de una matriz areno arcillosa. Ver anexo 6.

3.2.

TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN 



MUESTREO 

Muestreo de material de cantera: Se tomó muestras alteradas representativas del material de cantera del lugar ya descrito en las cantidades requeridas y de acuerdo a la norma técnica, para la realización de diferentes ensayos en laboratorio; dichas muestras se trasladaron en bolsas de polietileno al laboratorio correspondiente.



Muestras de aceite quemado: El aceite se obtuvo de los talleres de mecánica de vehículos automotrices ubicados en el distrito de San Sebastián – Cusco, aproximadamente 4 litros, de no ser así también se ha podido utilizar cualquier otro aceite quemado de motor de vehículo ya que todos mantienen sus propiedades químicas en rangos ya establecidos por bibliografía, por tal motivo no se presentaría mucha diferencia si fuera de un lugar u otro.

ENSAYOS DE LABORATORIO Con el fin de obtener una base de datos de las propiedades físicas y mecánicas del material se establecen diferentes ensayos para los suelos, basados en normas y metodologías ya establecidas como son la ASTM (1978) O AASHTO (1971). Para el proceso de esta investigación se realizarán los ensayos requeridos para material granulométrico para base y ver si estos cumplen con los requeridos en el Reglamento Nacional de Edificaciones, Norma CE-010.

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25

IMPERMEABILIZACIÓN DE LA BASE DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO UTILIZANDO ACEITE QUEMADO

RECOPILACIÓN BIBLIOGRÁFICA

1 1

OBTENCIÓN DEL MATERIAL REQUERIDO PARA LA INVESTIGACIÓN

2 1 2 1

MATERIAL GRANULAR PARA LA BASE

2

3

4

2

3

4

3 5 3 5

4 6 4 5

5

5

DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES DEL SUELO POR MEDIO DE LOS ENSAYOS CORRESPONDIENTES

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD SECA Y HUMEDAD DEL MATERIAL GRANULAR

DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD “K” DEL MATERIAL GRANULAR

6 6 9 6 7 6 10 7 11 7

5 7

5 8

5

5

5

5

5

5

ACEITE QUEMADO (DESUSO) DE TALLERES AUTOMOTRICES

ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN QUÍMICA PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES DEL ACEITE QUEMADO (EN DESUSO)

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD SECA Y HUMEDAD DEL MATERIAL GRANULAR MEZCLADO CON ACEITE QUEMADO

DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD “K” DEL MATERIAL GRANULAR MEZCLADO CON ACEITE QUEMADO

DETERMINAR LA DOSIFICACIÓN OPTIMA DE ACEITE QUEMADO PARA OBTENER UN MENOR COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD “K” PERMEABILIDAD DE LA MEZCLA COMPACTADA

CARACTERIZACIÓN DE LA BASE IMPERMEABILIZADA

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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26

3.3.

RESUMEN DE ENSAYOS REALIZADOS AL MATERIAL EMPLEADO PARA LA BASE DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO Se realizaron los siguientes ensayos de laboratorio que permitan analizar las características físicas y propiedades mecánicas que presenta el material de cantera. Estos ensayos están descritos en la tabla N°12, los cuales se han realizado de acuerdo a las normas internacionales como la American Society for Testing and Materials (ASTM), la American Association of State Higway and Transportation Officials (AASHTO) y las normas del Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC). Tabla 11: Ensayos realizados al Material Granular de Base existente.

Ensayo

Normativas

Contenido de Humedad

ASTM D 2216

-

MTC E 108

Análisis Granulométrico

ASTM D 422

AASHTO T 88

MTC E 107

Límites de Consistencia

ASTM D 4318

AASHTO T 90

MTC E 110 y E 111

Gravedad Especifica

ASTM D 854

AASHTO T100

MTC E 113

Proctor Modificado

ASTM D 1557

MTC E 115

Permeabilidad

ASTM D 2434

MTC E 906

CBR

ASTM D 1883

AASHTO T 193

MTC E 132

Como bien ya se mencionó se extrajo el material de la cantera de acuerdo a las prácticas normalizadas para la preservación y transporte de muestras de suelos de acuerdo a la norma ASTM D 4220-89, agrupándonos en el grupo de suelos B. Por consiguiente, el material para base se transportó en costales, en un volumen aproximado de 1.5 m3 cerrados, y almacenándolos en un lugar donde no esté expuesto a los rayos solares, el aceite quemado de motor en un envase hermético que en esta ocasión fue una botella de 2 litros descartable.

3.3.1. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD Según Manual de MTC: MTC E 108 – 2000, Norma: ASTM D 2216 La determinación del contenido de humedad es un ensayo rutinario de laboratorio para determinar la cantidad de agua presente en una cantidad dada de suelo en términos de su peso seco, aplicando la siguiente relación. 𝑊(%) = 𝑀𝑊 /𝑀𝑆 𝑥100 𝑊(%) = 𝑀𝑊 /𝑀𝑆 𝑥100 Dónde: W (%): Contenido de humedad. MW : Peso del agua. Ms: Peso de las partículas sólidas.

𝑊(%) = 𝑀𝑊 /𝑀𝑆 𝑥100 𝑊(%) = 𝑀𝑊 /𝑀𝑆 𝑥100

Se tuvo cuidado al obtener los contenidos de humedad, todos los ensayos se controlaron a través de su contenido de humedad, antes y después de cada prueba24.

24

El secado en horno se realizará a 110°C, también se puede usar un desecador a una temperatura de 60°C a temperatura ambiente.

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27

25La

cantidad de material utilizado para este ensayo se especifica en el Manual del MTC E 108, en la tabla que indica la masa mínima recomendada de espécimen de ensayo húmedo para contenidos de humedad reportados. El contenido de humedad natural del material de base obtenido en laboratorio se muestra en la Tabla N°13. 𝑊(%) =

0.83 × 100 56.73

𝑊(%) = 1.46%

Tabla 12: Pesos de las muestras para el ensayo de Contenido de Humedad.

DESCRIPCIÓN Peso de Capsula (gr) Peso de Capsula + Muestra Húmeda (gr) Peso de Capsula + Muestra Seca (gr) Peso del Agua (gr) Peso de la Muestra Seca (gr) Contenido de Humedad

MUESTRA 01 16.4 73.96 73.13 0.83 56.73 1.46%

MUESTRA 02 15.82 78.8 77.91 0.89 62.09 1.43%

MUESTRA 03 15.38 99.79 98.56 1.23 83.18 1.48%

Figura 7: Grafica de los Contenidos de Humedad de las muestras realizadas.

Contenido de Humedad (%)

1.46

25

La cantidad mínima de espécimen de material húmedo seleccionado como representativo de la muestra total, si no se toma la muestra total, será de la tabla que se indica en el anexo 12.

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28

3.3.2. ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO Según el Manual de MTC: MTC E 107 – 2000, Norma: ASTM D 422; AASHTO T 88 El análisis granulométrico consiste en la determinación cuantitativa de la distribución de los tamaños de partículas de un suelo, a través de porcentajes, y son clasificados en función de su tamaño. Esta prueba se realizó utilizando un juego de tamices de tal manera que, al dibujar la gradación, de una separación uniforme entre los puntos del gráfico, tamices que se encuentran especificados en las normas ya establecidas. En la tabla N°14 se muestran los porcentajes retenido y los que pasan para el material de la cantera que se analizó. En la figura 11 se muestra de manera gráfica el porcentaje que pasa en función del tamaño del tamiz. La cantidad de material utilizado y los datos generales de este ensayo se verifican en la tabla N°15.

Tabla 13: Porcentajes del material retenidos y que pasan por cada uno de los tamices utilizados. TAMIZ

2" 1" 3/8" 4 10 40 100 200 BASE SUMA

AASHTO T27 (mm) 50.800 25.400 9.525 4.750 2.000 0.425 0.150 0.075

PESO

PESO RET.

RETENIDO

CORREG.

0.00 0.00 381.27 127.33 102.78 200.05 24.74 23.06 2.60 861.83 1.32

0.00 0.00 381.27 127.33 102.78 201.37 24.74 23.06 139.45 1000.00

% RETENIDO % QUE PASA 0.00 0.00 38.13 12.73 10.28 20.14 2.47 2.31 13.95 100.00

100.00 100.00 61.87 49.14 38.86 18.73 16.25 13.95

Tabla 14: Resumen de los porcentajes que pasan y se retienen en las fracciones de Grava, Arena, Finos. DESCRIPCIÓN DE LA MUESTRA Peso de Muestras Peso Total Seco Peso Después de Lavar

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(gr.) 1000.00 (gr.) 863.15

29

Figura 8: Curva Granulométrica del material para la Base.

3.3.3. ENSAYO DE LIMITES DE CONSISTENCIA O LIMITES DE ATTERBERG Para Límite Liquido según el Manual de MTC: MTC E 110 – 2000, Norma: ASTM D4318. Para Límite Plástico según el Manual de MTC: MTC E 111 – 2000, Norma: ASTM D4318. Los Límites de Atterberg establecen cuán sensible es el comportamiento de un suelo en relación a su humedad (agua), definiéndose los límites correspondientes a los tres estados de consistencia según su humedad y de acuerdo a ello puede presentarse un suelo: líquido, plástico o sólido. Límite Líquido (LL): El Límite Líquido de un suelo es el contenido de humedad, expresado en porcentaje, bajo el cual el suelo pasa de un estado semilíquido a un estado plástico y puede moldearse.

Tabla 15: Resumen de datos tomados en laboratorio para la determinación del Limite Liquido.

LIMITE LIQUIDO (MTC E 110, AASHTO T 89) Numero de Golpes

34

27

20

16

Peso de la Tara (gr)

22.44

21.70

23.05

22.79

Peso Tara + Suelo Húmedo (gr)

37.31

40.69

38.61

38.67

Peso Tara + Suelo Seco (gr)

34.59

36.87

35.18

34.84

Peso Agua (gr)

2.72

3.82

3.43

3.83

Peso del Suelo Seco (gr)

12.15

15.17

12.13

12.05

Contenido de Humedad (%)

22.39

25.18

28.28

31.78

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30

Figura 9: Grafica del Contenido de Humedad contra el Numero de Golpes resultantes del ensayo de Limite Liquido, en papel Semilogarítmico.

Ubicándonos en la abscisa en el número de golpes igual a 25 se obtiene el limite liquido obteniendo un valor igual a 20.40%. Límite Plástico (LP): El Límite Plástico de un suelo es el contenido de humedad, expresado en porcentaje, bajo el cual el suelo pasa de un estado plástico a un estado semisólido y se rompe.

Tabla 16: Resumen de datos tomados en laboratorio para la determinación del Limite Plástico.

LIMITE PLÁSTICO (MTC E 111, AASHTO T 90) Peso de la Tara (gr)

8.38

8.64

Peso Tara + Suelo Húmedo (gr)

10.32

10.76

Peso Tara + Suelo Seco (gr)

10.00

10.41

Peso del Agua (gr)

0.32

0.35

Peso del Suelo Seco (gr)

1.62

1.77

Contenido de Humedad (%)

19.75

19.77

Índice de Plasticidad (IP): El Índice de Plasticidad indica la magnitud del intervalo de humedades en el cual el suelo posee consistencia plástica y permite clasificar bastante bien un suelo. Es la diferencia numérica entre el límite líquido y el límite plástico. Ver anexo N°12 y N°13. Tabla 17: Resumen de las Constantes Físicas de la Muestra (Limites de Atterberg).

CONSTANTES FÍSICAS DE LA MUESTRA LIMITE LIQUIDO (%)

26.04

LIMITE PLÁSTICO (%)

19.76

ÍNDICE DE PLASTICIDAD (%)

6.28

La clasificación del material de base existente, según el sistema de clasificación SUCS corresponde a un material cuya nomenclatura es GM-GC (Grava limosa con arcillas).

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31

3.3.4. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS 

SEGÚN LA AASHTO M -145

La clasificación del material de base existente, según el sistema de clasificación AASHTO corresponde a un material A-1-a (0), Principalmente gravas con o sin partículas finas de granulometrías bien definidas.

Tabla 18: Resumen de datos obtenidos en los ensayos de granulometría y límites de consistencia.

DATOS PARA LA CLASIFICACIÓN DE GRANULOMETRÍA DE LIMITES DE CONSISTENCIA % que pasa el tamiz N° 10=38.86% LL = 26.04% % que pasa el tamiz N° 40 = 18.73% LP = 19.12% % que pasa el tamiz N° 200 = 13.95% IP = 6.92%

OTROS DATOS Tipo = Inorgánico

CALCULO DEL ÍNDICE DE GRUPO

F=13.95 LL=26.04 IP=6.92

F: Porcentaje de partículas sólidas que pasan el tamiz N°200 LL: Limite Liquido Ip: Índice de Plasticidad

𝐼𝐺 = (𝐹 − 35)[0.2 + 0.005(𝐿𝐿 − 40)] + 0.01(𝐹 − 15)(𝐼𝑃 − 10) 𝐼𝐺 = 0

3.3.5. ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA DE SUELOS Según Manual del MTC: MTC E 205-2000, norma: ASTM D 854 El objetivo de este ensayo es determinar el peso específico seco, peso específico saturado con superficie seca, el peso específico aparente y la absorción después de 24 horas de sumergido en agua el agregado. El valor de la gravedad específica es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo y es útil para predecir el peso unitario del suelo. Cuyos resultados se muestran en la Tabla N°20. Detallando el desarrollo:

𝐺𝑠 =

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 (𝑃𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 + 𝐴𝑔𝑢𝑎) + 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 (𝑃𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 + 𝐴𝑔𝑢𝑎 + 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎)

𝐺𝑠 =

61.28 368.95 + 61.28 − (407.93) 𝐺𝑠 = 2.748

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32

Tabla 19: Peso Específico para partículas menores que el Tamiz N° 4.

DATOS DEL ENSAYO Número de Picnómetro

MUESTRA 01 1

Volumen del Picnómetro (ml)

250

Peso del Picnómetro (gr)

91

Peso de la Muestra Seca (gr)

61.28

Peso del Picnómetro + Agua + Muestra (gr)

407.93

Temperatura del Agua (°C)

20.7

Peso del Picnómetro + Agua (gr)

368.95

Peso de la Muestra Sumergida (gr)

38.98

Peso del Agua Desplazada (gr)

22.3

Peso Específico a Temperatura de Ensayo (gr/cm3) Factor de corrección por Temperatura Peso Específico

2.748 0.99987 2.748

3.3.6. ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS GRUESOS Según Manual del MTC: MTC E 206-2000, norma: NTP 400.021 Este ensayo al igual que el de gravedad específica y absorción de agregados finos tiene el mismo objetivo con la diferencia de que este es aplicado para suelos gruesos que no pasan el Tamiz N°4. Para la realización de este ensayo se procedió a hacer dos ensayos unos para partículas medianas y otro para partículas gruesas, datos que se muestran en las tablas N°21 y N°22. Tabla 20: Peso Específico para las partículas entre los Tamices N°4 y N° 3/4"

DATOS DEL ENSAYO Peso de la Muestra Seca (gr) Peso de la Muestra Saturada con Superficie Seca (gr) Temperatura del Agua (°C) Peso de la Muestra Sumergida (gr) Peso del Agua Desplazada (gr) Peso Específico a Temperatura de Ensayo (gr/cm3) Factor de corrección por Temperatura Peso Específico (gr/cm3) Capacidad de Absorción

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MUESTRA 01 1679.64 1711.63 15 1047.4 632.24 2.657 1.0009 2.659 1.90%

33

Tabla 21: Peso Específico para partículas mayores al Tamiz 3/4"

DATOS DEL ENSAYO Peso de la Muestra Seca (gr) Peso de la Muestra Saturada con Superficie Seca (gr) Temperatura del Agua (°C) Peso de la Muestra Sumergida (gr) Peso del Agua Desplazada (gr) Peso Específico a Temperatura de Ensayo (gr/cm3) Factor de corrección por Temperatura Peso Específico (gr/cm3) Capacidad de Absorción

MUESTRA 01 1123.21 1144.14 15 703.7 419.51 2.677 1.0009 2.68 1.86%

Tabla 22: Pesos Específicos promedios para cada tipo de partículas que se muestran en nuestro Análisis Granulométrico.

Partículas Finas Partículas Medias Partículas Gruesas

Peso Específico Promedio (gr/cm3) 2.748 2.659 2.68

3.3.7. ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADO Según Manual del MTC: MTC E 115-2000¸ norma: ASTM D 1557. El ensayo de compactación se realizó en laboratorio, siguiendo los procedimientos descritos en la norma mencionada. Para lo cual se utilizó un molde de 6 pulgadas (152.4 mm) de diámetro, compactando con un pisón de 10 lbf (44.5 N) con una altura de caída de 18 pulgadas (457 mm), en 5 capas con 56 golpes por capa, y se utilizó material pasado por el tamiz 19.9mm (3/4”), utilizando el Método “C” después de verificar la granulometría que presenta. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla N°24.

Tabla 23: Datos obtenidos en laboratorio y procesamiento de datos en gabinete de la muestra de la cantera.

Método de ensayo Ensayo Nº Número de Capas Golpes de Pisón por Capa N° Molde Peso suelo húmedo + molde Peso molde + base Peso suelo húmedo compactado

C 1 5 56

2 5 56

3 5 56

4 5 56

2

1

1

2

gr

11348

11686

11759

10971

gr

6746

6656

6656

6746

gr

4602

5030

5103

4225

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34

cm3

Volumen del molde Peso volumétrico húmedo Peso de Tara Peso del suelo húmedo+tara Peso del suelo seco + tara Peso de agua Peso del suelo seco Contenido de agua Contenido de agua promedio Peso volumétrico seco

3

gr/cm

2122

2130

2130

2122

2.168

2.361

2.395

1.991

gr

31.25

27.86

28.17

28.05

27.65

28.03

27.90

30.75

gr

130.79 152.44 167.47 162.53 180.46 166.82 151.94 139.41

gr

127.25 148.28 160.71 156.15 171.83 157.92 144.14 131.46

gr gr %

3.54 4.16 6.76 6.38 8.63 8.90 7.80 7.95 96.00 120.42 132.54 128.10 144.18 129.89 116.24 100.71 3.69 3.45 5.10 4.98 5.99 6.85 6.71 7.89

%

3.57

5.04

6.42

7.89

gr/cm3

2.094

2.248

2.251

1.845

2.281

Densidad máxima (gr/cm3) Humedad óptima (%)

5.80%

RELACION HUMEDAD-DENSIDAD

2.300 2.250 2.200

Densidad seca (gr/cm3)

2.150

2.100

y = -0.0141x3 + 0.1764x2 - 0.6201x + 2.7023 R² = 1

2.050 2.000 1.950 1.900 1.850 1.800 3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9

9.5

10

10.5

11

11.5

12

Contenido de humedad (%)

Figura 10: Grafica de la densidad seca vs contenido de humedad, para determinar los valores de densidad seca máxima y contenido de humedad optimo correspondientes.

Energía de Compactación 2683.04 KN-m/m3 Gravedad Especifica del Suelo Ge: 2.71

ϒd: Wsat:

Grafica de Curva cero de saturación 2.4 2.3 2.2 2.1 4.93 6.74 8.73 10.90

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35

3.3.8. ENSAYO DE PERMEABILIDAD CON EL MATERIAL GRANULAR DE CANTERA Según Manual del MTC: MTC E 906, norma: ASTM D2434. Para la realización del presente ensayo antes se realizó un ensayo compactación Proctor para el cual se utilizó el método C, la cual se determinó en base a la granulometría realizada. Después de realizar ese ensayo se procedió a saturar cada muestra en el permeámetro por 24 horas. Concluido el proceso de saturación, se procedió a realizar las medidas correspondientes para hallar el valor de “K”. Este procedimiento se realizó para 04 muestras y con los resultados obtenidos se realizaron las gráficas de curva de en función de la Permeabilidad y los contenidos de humedad obtenidos en la compactación Proctor.

Tabla 24: Datos Recopilados del Ensayo Proctor previo al Ensayo de Permeabilidad.

Método de ensayo Ensayo Nº Número de Capas Golpes de Pisón por Capa N° Molde Peso suelo húmedo + gr molde Peso molde + base gr Peso suelo húmedo gr compactado Volumen del molde cm3 Peso volumétrico gr/cm3 húmedo Peso de Tara gr Peso del suelo gr húmedo+tara Peso del suelo seco + gr tara Peso de agua gr Peso del suelo seco

gr

Contenido de agua Contenido de agua promedio Peso volumétrico seco

%

C 1

2

3

4

5

5

5

5

56

56

56

56

1

2

1

1

11283

11677

11787

11625

6657

6747

6657

6657

4626

4930

5130

4968

2130

2122

2130

2130

2.138

2.204

2.204

2.169

28.12 152.1 5 146.9 3 5.22 118.8 1 4.39

29.92 152.7 8 148.0 8 4.70 118.1 6 3.98

28.66 119.9 0 115.1 2 4.78 86.46 5.53

28.50 150.8 3 144.0 5 6.78 115.5 5 5.87

30.89 156.9 7 148.5 7 8.40 117.6 8 7.14

27.68 148.1 1 139.6 4 8.47 111.9 6 7.57

30.15 147.2 4 135.9 0 11.34 105.7 5 10.72

28.07 137.7 6 127.2 8 10.48 99.21 10.56

%

3.51

4.59

6.67

7.64

gr/cm3

2.065

2.108

2.066

2.015

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36

RELACION HUMEDAD-DENSIDAD

2.300

Densidad seca (gr/cm3)

2.250

2.200

2.150

y = 0.0018x3 - 0.0467x2 + 0.349x + 1.408 R² = 1

2.100

2.050

2.000 3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9

9.5

10

10.5

11

11.5

12

Contenido de humedad (%)

Figura 11: Grafica de Densidad Seca VS Contenido de Humedad previo al Ensayo de Permeabilidad.

Densidad máxima (gr/cm3) Humedad óptima (%)

2.110 4.98%

Para la determinación de los ensayos de permeabilidad se utilizó 4.5 kg de muestra del material granular para cada espécimen, tal como indica la Norma. Para el presente trabajo de investigación se realizaron 04 ensayos. 

MUESTRA 01: Tabla 25: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 01.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

1

Altura muestra compactada:

11.6 cm

Área de muestra compactada: Volumen:

179.1 cm2 2077.31 cm3

Área de tubería:

2.85 cm2

Altura de carga inicial (h1):

244 cm

Contenido de Humedad antes de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap.+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

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37.52 621.99 603.12 3.34%

37.52 623.99 603.12 3.69% 3.51%

37

𝑃𝑒𝑠𝑜( 𝐶𝑎𝑝. +𝑀𝐻) − 𝑃𝑒𝑠𝑜 (𝐶𝑎𝑝. +𝑀𝑆) 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = ( ) × 100% 𝑃𝑒𝑠𝑜( 𝐶𝑎𝑝. +𝑀𝑆) − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝐶𝑎𝑝. 621.99𝑔𝑟 − 603.12𝑔𝑟 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (1) = ( ) × 100% 603.12𝑔𝑟 − 37.52𝑔𝑟 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (1) = 3.34% 623.99𝑔𝑟 − 603.12𝑔𝑟 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (2) = ( ) × 100% 603.12𝑔𝑟 − 37.52𝑔𝑟 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (2) = 3.69%

Tabla 26: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 01.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10894 gr

Peso molde compactación:

6269 gr

Peso de la muestra inicial:

4625 gr

Peso Unitario inicial:

2.138 gr/cm3

Contenido de humedad:

3.51%

Peso unitario seco

2.065 gr/cm3

Contenido de Humedad después de saturar la muestra:

Peso Capsula: Peso Cap.+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

28.04 160.47 149.91 8.66%

27.90 154.44 144.14 8.86% 8.76%

𝑃𝑒𝑠𝑜( 𝐶𝑎𝑝. +𝑀𝐻) − 𝑃𝑒𝑠𝑜 (𝐶𝑎𝑝. +𝑀𝑆) 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = ( ) × 100% 𝑃𝑒𝑠𝑜( 𝐶𝑎𝑝. +𝑀𝑆) − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝐶𝑎𝑝. 160.47𝑔𝑟 − 149.91𝑔𝑟 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (1) = ( ) × 100% 149.91𝑔𝑟 − 28.04𝑔𝑟 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (1) = 8.66% 154.44𝑔𝑟 − 144.14𝑔𝑟 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (2) = ( ) × 100% 144.14𝑔𝑟 − 27.90𝑔𝑟 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (2) = 8.86%

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38

Relación de vacíos y grado de saturación:

Gravedad especifica de solidos (#): Masa húmeda (gr): Masa seca (gr): Contenido de humedad (%): Volumen de muestra (cm3): Peso de agua (gr): Volumen de agua (mm3): Volumen de solidos (mm3): Volumen aire (mm3): Relación de vacíos (#): Grado de Saturación (S%):

2.71 4666.23 4290.28 8.76% 2077.31 375.96 375960.0 1583129.15 118220.85 31.22% 76.08%

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑆𝑒𝑐𝑎 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑈𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜 ∗ 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑆𝑒𝑐𝑎 = 2.065𝑔𝑟/𝑐𝑚3 × 2077.31𝑐𝑚3 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑆𝑒𝑐𝑎 = 4290.28 𝑔𝑟

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑆𝑒𝑐𝑎 ∗ (1 + 𝐶𝑜𝑛𝑡. 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑆𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙) 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 = 4290.281𝑔𝑟 × (1 + 8.76%) 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 = 4666.20𝑔𝑟

𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 − 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑆𝑒𝑐𝑎 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑆𝑒𝑐𝑎

𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =

4666.20𝑔𝑟 − 4290.28𝑔𝑟 4290.28𝑔𝑟

𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 8.76%

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 − 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑆𝑒𝑐𝑎 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐴𝑔𝑢𝑎 = 4666.20𝑔𝑟 − 4290.28𝑔𝑟 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐴𝑔𝑢𝑎 = 375.96𝑔𝑟

𝑉𝑜𝑙. 𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐴𝑔𝑢𝑎 × 1000 𝑉𝑜𝑙. 𝐴𝑔𝑢𝑎 = 375.96 × 1000 𝑉𝑜𝑙. 𝐴𝑔𝑢𝑎 = 375960𝑚𝑚3

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39

𝑉𝑜𝑙. 𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 =

𝑀𝑎𝑠𝑎𝑆𝑒𝑐𝑎 × 1000 𝐺𝑆

𝑉𝑜𝑙. 𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 =

4290.28 × 1000 2.71

𝑉𝑜𝑙. 𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 = 1583129.15𝑚𝑚3

𝑉𝑜𝑙. 𝐴𝑖𝑟𝑒 = 𝑉𝑜𝑙. 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 × 1000 − 𝑉𝑜𝑙. 𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 − 𝑉𝑜𝑙. 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑉𝑜𝑙. 𝐴𝑖𝑟𝑒 = 2077.31 × 1000 − 1583129.15 − 375960 𝑉𝑜𝑙. 𝐴𝑖𝑟𝑒 = 118220.85𝑚𝑚3

𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑉𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠 =

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝐴𝑖𝑟𝑒 + 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠

𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑉𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠 =

118220.85𝑚𝑚3 + 375960𝑚𝑚3 1583129.15𝑚𝑚3

𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑉𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠 = 31.22%

𝐺𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑆𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 =

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝐴𝑖𝑟𝑒 + 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎

𝐺𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑆𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 =

375960𝑚𝑚3 118220.85𝑚𝑚3 + 375960𝑚𝑚3

𝐺𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑆𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 76.08%

Tabla 27: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 01.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.710

Contenido de humedad:

8.76%

Volumen de muestra:

2077.31 cm3

Relación de vacíos

31.22%

Saturación

76.08%

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40

Tabla 28: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 01.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

1.187

234

16

6.51E-03

7.20E-03

234.63

234.94

2

2.528

224

16

6.25E-03

6.91E-03

224.48

225.10

3 4

3.963 5.435

214 204

16 16

6.11E-03 6.08E-03

6.76E-03 6.72E-03

214.10 203.95

215.04 205.18

5

7.029

194

16

6.02E-03

6.66E-03

193.50

195.01

6

8.717

184

16

5.98E-03

6.61E-03

183.02

184.79

7

10.465

174

16

5.97E-03

6.59E-03

172.77

174.77

8

12.358

164

16

5.94E-03

6.56E-03

162.31

164.54

9

14.250 154 16 5.96E-03 6.59E-03 152.49 154.90 Una vez realizado el ensayo con el permeámetro se procede a la obtención del coeficiente de permeabilidad “k”, ver anexo N°22 y N°23: Permeabilidad Media 𝐾=

𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑇𝑢𝑏.× 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝 ℎ1 × ln 𝐴𝑟𝑒𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝.× 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 ℎ2

𝐾(1) =

2.85𝑐𝑚2 × 11.6𝑐𝑚 244𝑐𝑚 × ln 179.10𝑐𝑚2 × 1.187𝑠 234𝑐𝑚 𝐾(1) = 6.51 × 10−3 𝑐𝑚/𝑠

Permeabilidad a 20°C 𝐾20°𝐶 = 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 × 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎 20°𝐶 𝐾20°𝐶 (1) = 6.51 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 × 1.1056 𝐾20°𝐶 (1) = 7.20 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 Permeabilidad calculada por Regresión

Ln (h1)

METODO DE REGRESION 5.5 5.4 5.3 5.2 5.1 5 4.9 4.8

Series1 Series2

TIEMPO (s)

Figura 12: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo para la muestra 01 sin aceite quemado.

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41

𝐴𝑟𝑒𝑎𝑇𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 𝐴𝑟𝑒𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎 × 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = −𝑃𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑅𝑒𝑔𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 ×

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = −(−0.0319)

2.85𝑐𝑚2 × 11.6𝑐𝑚 179.1𝑐𝑚2

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = 5.89 × 10−3 Cuadro resumen de coeficientes de permeabilidad halladas en el ensayo de permeabilidad del material granular libre de aceite quemado, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

6.09E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

5.89E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

6.73E-03

Factor por viscosidad a 20°C: 

1.1056

MUESTRA 02: Tabla 29: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 02.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro Altura muestra compactada: Área de muestra compactada: Volumen: Área de tubería: Altura de carga inicial (h1):

1 11.6 179.1 2077.31 2.85 210

cm cm2 cm3 cm2 cm

Contenido de Humedad antes de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

27.90 163.80 158.26 4.25%

28.05 116.26 112.12 4.92% 4.59%

Tabla 30: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 02.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10797 gr

Peso molde compactación:

6218 gr

Peso de la muestra inicial:

4579 gr

Peso Unitario inicial:

2.204 gr/cm3

Contenido de humedad:

4.59%

Peso unitario seco 2.108 gr/cm3 Contenido de Humedad después de Saturar la Muestra:

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42

Peso Capsula: Peso Cap+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

31.50 161.68 154.41 5.91%

27.84 179.14 169.14 7.08% 6.50%

Relación de vacíos y grado de saturación:

Gravedad especifica de solidos (#): Masa húmeda (gr): Masa seca (gr): Contenido de humedad (%): Volumen de muestra (cm3): Peso de agua (gr): Volumen de agua (mm3): Volumen de solidos (mm3): Volumen aire (mm3): Relación de vacíos (#): Grado de Saturación (S%):

2.71 4662.70 4378.20 6.50% 2077.31 284.50 284406.60 1615560.20 177345.30 28.58% 61.59%

Tabla 31: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 02.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.710

Contenido de humedad:

6.50%

Volumen de muestra:

2077.31 cm3

Relación de vacíos

18.26%

Saturación

96.4%

Tabla 32: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 02.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

3.004

200

16.6

3.00E-03

3.26E-03

200.06

199.96

2

6.168

190

16.6

3.00E-03

3.26E-03

190.09

189.90

3 4

9.577 13.231

180 170

16.6 16.6

2.97E-03 2.95E-03

3.24E-03 3.21E-03

179.91 169.61

179.63 169.23

5

16.999

160

16.6

2.95E-03

3.22E-03

159.59

159.14

6

20.993

150

16.6

2.96E-03

3.22E-03

149.63

149.11

7

25.175

140

16.6

2.97E-03

3.24E-03

139.86

139.27

8

29.592

130

16.6

2.99E-03

3.26E-03

130.23

129.59

9

34.414

120

16.6

3.00E-03

3.27E-03

120.48

119.79

10 39.599 110 16.6 3.01E-03 3.28E-03 110.80 110.07 Una vez realizado el ensayo con el permeámetro se procede a la obtención del coeficiente de

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43

permeabilidad “k”: Permeabilidad Media 𝐾=

𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑇𝑢𝑏.× 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝 ℎ1 × ln 𝐴𝑟𝑒𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝.× 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 ℎ2

𝐾(1) =

2.85𝑐𝑚2 × 11.6𝑐𝑚 210𝑐𝑚 × ln 179.10𝑐𝑚2 × 3.004𝑠 200𝑐𝑚 𝐾(1) = 3.0 × 10−3 𝑐𝑚/𝑠

Permeabilidad a 20°C 𝐾20°𝐶 = 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 × 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎 20°𝐶 𝐾20°𝐶 (1) = 3.0 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 × 1.0887 𝐾20°𝐶 (1) = 3.25 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠

Permeabilidad calculada por Regresión

Ln (h1)

METODO DE REGRESION 5.4 5.3 5.2 5.1 5 4.9 4.8 4.7 4.6 4.5 4.4

Series1

Series2

TIEMPO (S)

Figura 13: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo para la muestra 02 sin aceite quemado.

𝐴𝑟𝑒𝑎𝑇𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 𝐴𝑟𝑒𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎 × 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = −𝑃𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑅𝑒𝑔𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 ×

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = −(−0.0163)

2.85𝑐𝑚2 × 11.6𝑐𝑚 179.1𝑐𝑚2

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = 3.01 × 10−3

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44

Cuadro resumen de permeabilidades halladas en el ensayo de permeabilidad del material granular libre de aceite quemado, utilizando el factor de corrección por temperatura.

Permeabilidad medida promedio:

2.98E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

3.01E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

3.25E-03

Factor por viscosidad a 20°C: 

1.0887

MUESTRA 03: Tabla 33: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 03.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

1

Altura muestra compactada:

11.6 cm

Área de muestra compactada:

179.1 cm2

Volumen:

2077.31 cm3

Área de tubería:

2.85 cm2

Altura de carga inicial (h1):

215 cm

Contenido de Humedad antes de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

30.10 29.50 164.80 120.56 155.29 115.61 7.60% 5.75% 6..67%

Tabla 34: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 03.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10789 gr

Peso molde compactación:

6210 gr

Peso de la muestra inicial:

4579 gr

Peso Unitario inicial:

2.204 gr/cm3

Contenido de humedad:

6.67%

Peso unitario seco

2.066 gr/cm3

Contenido de Humedad después de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

30.89 160.74 154.23 5.28%

29.60 177.65 164.10 10.07% 7.67%

Relación de vacíos y grado de saturación:

Gravedad especifica de solidos (#):

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2.71

45

Masa húmeda (gr): Masa seca (gr): Contenido de humedad (%): Volumen de muestra (cm3): Peso de agua (gr): Volumen de agua (mm3): Volumen de solidos (mm3): Volumen aire (mm3): Relación de vacíos (#): Grado de Saturación (S%):

4621.20 4292.00 7.67% 2077.31 329.20 329200 1583763.84 164346.16 31.15% 66.78%

Tabla 35: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 03.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.710

Contenido de humedad:

7.67%

Volumen de muestra:

2077.31 cm3

Relación de vacíos

31.15%

Saturación

66.8%

Tabla 36: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 03.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

3.525

205

16

2.49E-03

2.76E-03

203.71

203.88

2

6.308

195

16

2.86E-03

3.16E-03

195.22

195.51

3 4

9.636 12.390

185 175

16 16

2.88E-03 3.07E-03

3.18E-03 3.39E-03

185.53 177.88

185.95 178.39

5

17.721

165

16

2.76E-03

3.05E-03

163.95

164.63

6

21.331

155

16

2.83E-03

3.13E-03

155.14

155.92

7

24.353

145

16

2.99E-03

3.30E-03

148.13

148.98

8

30.208

135

16

2.84E-03

3.14E-03

135.44

136.40

9

37.631

125

16

2.66E-03

2.94E-03

120.90

121.97

10 40.360 115 16 2.86E-03 3.16E-03 115.96 117.06 Una vez realizado el ensayo con el permeámetro se procede a la obtención del coeficiente de permeabilidad “k”: Permeabilidad Media 𝐾=

𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑇𝑢𝑏.× 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝 ℎ1 × ln 𝐴𝑟𝑒𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝.× 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 ℎ2

𝐾(1) =

2.85𝑐𝑚2 × 11.6𝑐𝑚 215𝑐𝑚 × ln 179.10𝑐𝑚2 × 3.525𝑠 205𝑐𝑚

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46

𝐾(1) = 2.49 × 10−3 𝑐𝑚/𝑠

Permeabilidad a 20°C 𝐾20°𝐶 = 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 × 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎 20°𝐶 𝐾20°𝐶 (1) = 2.49 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 × 1.1056 𝐾20°𝐶 (1) = 2.76 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 Permeabilidad calculada por Regresión

Ln (h1)

METODO DE REGRESION 5.4 5.3 5.2 5.1 5 4.9 4.8 4.7 4.6 4.5 4.4

Series1 Series2

TIEMPO (S) Figura 14: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo para la muestra 03 sin aceite quemado.

𝐴𝑟𝑒𝑎𝑇𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 𝐴𝑟𝑒𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎 × 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = −𝑃𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑅𝑒𝑔𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 ×

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = −(−0.01506)

2.85𝑐𝑚2 × 11.6𝑐𝑚 179.1𝑐𝑚2

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = 2.78 × 10−3 Cuadro resumen de permeabilidades halladas en el ensayo de permeabilidad del material granular libre de aceite quemado, utilizando el factor de corrección por temperatura.

Permeabilidad medida promedio:

2.82E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

2.78E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

3.12E-03

Factor por viscosidad a 20°C: 

1.1056

MUESTRA 04: Tabla 37: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 04.

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47

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

1

Altura muestra compactada:

11.6 cm

Área de muestra compactada:

179.1 cm2

Volumen:

2077.31 cm3

Área de tubería:

2.85 cm2

Altura de carga inicial (h1):

225 cm

Contenido de Humedad antes de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

28.50 166.89 156.49 8.13%

29.10 164.98 155.90 7.16% 7.64%

Tabla 38: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 04.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde: Peso molde compactación:

10726 gr 6221 gr

Peso de la muestra inicial:

4505 gr

Peso Unitario inicial:

2.169 gr/cm3

Contenido de humedad:

7.64%

Peso unitario seco

2.015 gr/cm3

Contenido de Humedad después de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

29.50 185.34 181.90 2.26%

29.78 184.60 178.90 3.82% 3.04%

Relación de vacíos y grado de saturación:

Gravedad especifica de solidos (#):

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2.71

48

Masa húmeda (gr): Masa seca (gr): Contenido de humedad (%): Volumen de muestra (cm3): Peso de agua (gr): Volumen de agua (mm3): Volumen de solidos (mm3): Volumen aire (mm3): Relación de vacíos (#): Grado de Saturación (S%):

4312.95 4185.70 3.04% 2077.31 127.25 127250.00 1544538.75 405521.25 34.50% 23.87%

Tabla 39: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 04.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.710

Contenido de humedad:

3.04%

Volumen de muestra:

2077.31 cm3

Relación de vacíos

34.51%

Saturación

23.9%

Tabla 40: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 04.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

22.050

215

16.5

3.81E-04

4.15E-04

204.77

195.51

2

27.961

205

16.5

6.15E-04

6.71E-04

199.66

188.28

3 4

37.400 50.055

195 185

16.5 16.5

7.06E-04 7.22E-04

7.71E-04 7.88E-04

191.76 181.67

177.29 163.56

5

60.335

175

16.5

7.69E-04

8.39E-04

173.86

153.19

6

67.331

165

16.5

8.50E-04

9.28E-04

168.74

146.51

7

79.003

155

16.5

8.71E-04

9.51E-04

160.53

136.01

8

87.192

145

16.5

9.30E-04

1.02E-03

155.01

129.09

9

96.402

135

16.5

9.78E-04

1.07E-03

149.03

121.73

10 101.676 125 16.5 1.07E-03 1.16E-03 145.70 117.71 Una vez realizado el ensayo con el permeámetro se procede a la obtención del coeficiente de permeabilidad “k”: Permeabilidad Media 𝐾=

𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑇𝑢𝑏.× 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝 ℎ1 × ln 𝐴𝑟𝑒𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝.× 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 ℎ2

𝐾(1) =

2.85𝑐𝑚2 × 11.6𝑐𝑚 225𝑐𝑚 × ln 179.10𝑐𝑚2 × 22.05𝑠 215𝑐𝑚

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49

𝐾(1) = 3.81 × 10−4 𝑐𝑚/𝑠

Permeabilidad a 20°C 𝐾20°𝐶 = 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 × 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎 20°𝐶 𝐾20°𝐶 (1) = 3.81 ∗ 10−4 𝑐𝑚/𝑠 × 1.0915 𝐾20°𝐶 (1) = 4.15 ∗ 10−4 𝑐𝑚/𝑠

Permeabilidad calculada por Regresión

Ln (h1)

METODO DE REGRESION 5.5 5.4 5.3 5.2 5.1 5 4.9 4.8 4.7 4.6 4.5

Series1 Series2

TIEMPO (S)

Figura 15: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo para la muestra 04 sin aceite quemado.

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = −(−0.00637)

2.85𝑐𝑚2 × 11.6𝑐𝑚 179.1𝑐𝑚2

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = 1.18 × 10−3

Cuadro resumen de permeabilidades halladas en el ensayo de permeabilidad del material granular libre de aceite quemado, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

7.89E-04

Permeabilidad calculada por regresión:

1.18E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

8.61E-04

Factor por viscosidad a 20°C:

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1.0915

50

8.00E-03

Permeabilidad medida promedio:

Permeabilidad (cm/s)

7.00E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

6.00E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

5.00E-03 4.00E-03 3.00E-03 2.00E-03 1.00E-03 1.00E-07 0.00%

2.00%

4.00%

6.00%

8.00%

10.00%

Figura 16: Grafica Permeabilidad VS Contenido de Humedad – Material Granular libre de Aceite Quemado. RELACION HUMEDAD-DENSIDAD

2.300

Densidad seca (gr/cm3)

2.250

y = 0.0018x3 - 0.0467x2 + 0.349x + 1.408 R² = 1

2.200

2.150

2.100

2.050

2.000 3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9

9.5

10

10.5

11

11.5

Contenido de humedad (%)

Figura 17: Grafica Densidad Seca VS Contenido de Humedad con relación a la permeabilidad hallada Material Granular libre de Aceite Quemado.

Densidad máxima (gr/cm3) Humedad óptima (%)

2.110 4.98%

3.3.9. ENSAYOS DE PERMEABILIDAD CON EL MATERIAL GRANULAR DE CANTERA MEZCLADO CON ACEITE QUEMADO a) PRIMERA DOSIFICACIÓN: 

MUESTRA 1: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 261gr. Equivalente al 100% del CHO.

Para la determinación de este peso de aceite se realizó la siguiente expresión: 𝐶𝐻𝑂 = 5.8%(4500𝑔𝑟) 𝐶𝐻𝑂 = 261𝑔𝑟 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 Por lo que para reemplazar el agua por el aceite quemado en un valor igual a 100% se debe utilizar 261 gr de este aceite quemado.

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51

12

Tabla 41: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 01 – Primera Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29 cm

Área de muestra compactada:

180.5 cm2

Volumen:

2037.90 cm3

Área de tubería:

2.85 cm2

Altura de carga inicial (h1):

245 cm

Contenido de Humedad antes de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

30.61 143.61 141.80 1.63%

29.57 111.12 109.80 1.65% 1.64%

Tabla 42: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 01 – Primera Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10389 gr

Peso molde compactación:

5975 gr

Peso de la muestra inicial:

4414 gr

Peso Unitario inicial:

2.166 gr/cm3

Contenido de humedad:

1.64%

Peso unitario seco

2.131 gr/cm3

Contenido de Humedad después de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap.+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

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36.00 640.50 610.34 5.25%

35.92 642.56 613.24 5.08% 5.16%

52

Relación de vacíos y grado de saturación:

Gravedad especifica de solidos (#): Masa húmeda (gr): Masa seca (gr): Contenido de humedad (%): Volumen de muestra (cm3): Peso de agua (gr): Volumen de agua (mm3): Volumen de solidos (mm3): Volumen aire (mm3): Relación de vacíos (#): Grado de Saturación (S%):

2.700 4566.85 4342.76 5.16% 2037.90 224.09 224309.6 1608490.9 205096.4 26.70% 52.24%

Tabla 43: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 01 – Primera Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.70

Contenido de humedad:

5.16%

Volumen de muestra:

2037.90 cm3

Relación de vacíos

26.70%

Saturación

52.2%

Tabla 44: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 01 – Primera Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

17.026

235

16

4.36E-04

4.82E-04

232.55

233.75

2

29.990

225

16

5.06E-04

5.60E-04

223.49

225.53

3 4

35.390 53.020

215 205

16 16

6.58E-04 5.99E-04

7.27E-04 6.63E-04

219.82 208.26

222.19 211.63

5

66.870

195

16

6.09E-04

6.73E-04

199.61

203.69

6

89.990

185

16

5.56E-04

6.15E-04

185.96

191.10

7

110.510

175

16

5.43E-04

6.00E-04

174.63

180.57

8

136.970

165

16

5.15E-04

5.69E-04

161.03

167.85

9

165.320 155 16 4.94E-04 5.46E-04 147.63 155.21 Una vez realizado el ensayo con el permeámetro se procede a la obtención del coeficiente de permeabilidad “k”: Permeabilidad Media 𝐾=

𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑇𝑢𝑏.× 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝 ℎ1 × ln 𝐴𝑟𝑒𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝.× 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 ℎ2

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53

𝐾(1) =

2.85𝑐𝑚2 × 11.29𝑐𝑚 245𝑐𝑚 × ln 180.50𝑐𝑚2 × 17.026𝑠 235𝑐𝑚 𝐾(1) = 4.36 × 10−4 𝑐𝑚/𝑠

Permeabilidad a 20°C 𝐾20°𝐶 = 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 × 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎 20°𝐶 𝐾20°𝐶 (1) = 4.36 ∗ 10−4 𝑐𝑚/𝑠 × 1.1056 𝐾20°𝐶 (1) = 4.82 ∗ 10−4 𝑐𝑚/𝑠

Permeabilidad calculada por Regresión

METODO DE REGRESION 5.5 5.4

Ln (h1)

5.3 5.2 5.1

Series1

5

Series2

4.9 4.8 17.026 29.990 35.390 53.020 66.870 89.990110.510136.970

TIEMPO (S)

Figura 18: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo Dosificación 1-muestra 01 con aceite quemado.

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = −(−0.00276)

2.85𝑐𝑚2 × 11.29𝑐𝑚 180.50𝑐𝑚2

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = 4.92 × 10−4

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el primer ensayo con el 100% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

5.46E-04

Permeabilidad calculada por regresión:

4.92E-04

Permeabilidad corregida a 20°C:

6.04E-04

Factor por viscosidad a 20°C:

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

1.1056

54



MUESTRA 02: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 261gr. Equivalente al 100% del CHO. Tabla 45: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 02 – Primera Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29 cm

Área de muestra compactada:

180.5 cm2

Volumen:

2037.90 cm3

Área de tubería:

2.85 cm2

Altura de carga inicial (h1):

210 cm

Contenido de Humedad antes de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap.+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

30.50 180.24 176.20 2.76%

30.40 164.89 161.11 3.61% 3.19%

Tabla 46: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 02 – Primera Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10505 gr

Peso molde compactación:

6027 gr

Peso de la muestra inicial:

4478 gr

Peso Unitario inicial:

2.197 gr/cm3

Contenido de humedad:

2.83%

Peso unitario seco

2.137 gr/cm3

Contenido de Humedad después de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap.+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

25.89 184.26 180.00 2.76%

26.41 170.25 165.24 3.61% 3.19%

55

Relación de vacíos y grado de saturación:

Gravedad especifica de solidos (#): Masa húmeda (gr): Masa seca (gr): Contenido de humedad (%): Volumen de muestra (cm3): Peso de agua (gr): Volumen de agua (mm3): Volumen de solidos (mm3): Volumen aire (mm3): Relación de vacíos (#): Grado de Saturación (S%):

2.70 4493.40 4354.66 3.19% 2037.90 138.74 138740 1612837.04 286322.96 26.35% 32.65%

Tabla 47: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 02 – Primera Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.700

Contenido de humedad:

3.19%

Volumen de muestra:

2037.90 cm3

Relación de vacíos

26.35%

Saturación

32.6%

Tabla 48: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 02 – Primera Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

15.000

200

16.6

5.80E-04

6.31E-04

204.07

205.67

2

45.000

190

16.6

3.96E-04

4.32E-04

192.69

197.28

3 4

75.000 110.000

180 170

16.6 16.6

3.66E-04 3.42E-04

3.99E-04 3.73E-04

181.96 170.18

189.23 180.25

5

150.000

160

16.6

3.23E-04

3.52E-04

157.66

170.51

6

199.000

150

16.6

3.01E-04

3.28E-04

143.56

159.29

7

250.000

140

16.6

2.89E-04

3.15E-04

130.23

148.40

8

310.000

130

16.6

2.76E-04

3.00E-04

116.12

136.53

9

365.000

120

16.6

2.73E-04

2.98E-04

104.53

126.49

10

445.000

110

16.6

2.59E-04

2.82E-04

89.71

113.19

Una vez realizado el ensayo con el permeámetro se procede a la obtención del coeficiente de permeabilidad “k”:

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

56

Permeabilidad Media 𝐾=

𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑇𝑢𝑏.× 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝 ℎ1 × ln 𝐴𝑟𝑒𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝.× 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 ℎ2

𝐾(1) =

2.85𝑐𝑚2 × 11.29𝑐𝑚 210𝑐𝑚 × ln 180.50𝑐𝑚2 × 15.0𝑠 200𝑐𝑚 𝐾(1) = 5.80 × 10−4 𝑐𝑚/𝑠

Permeabilidad a 20°C 𝐾20°𝐶 = 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 × 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎 20°𝐶 𝐾20°𝐶 (1) = 5.80 ∗ 10−4 𝑐𝑚/𝑠 × 1.0887 𝐾20°𝐶 (1) = 6.31 ∗ 10−4 𝑐𝑚/𝑠 Permeabilidad calculada por Regresión

Ln (h1)

METODO DE REGRESION 5.4 5.3 5.2 5.1 5 4.9 4.8 4.7 4.6 4.5 4.4

Series1 Series2

TIEMPO (S)

Figura 19: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo Dosificación 1-muestra 02 con aceite quemado.

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = −(−0.001389)

2.85𝑐𝑚2 × 11.29𝑐𝑚 180.50𝑐𝑚2

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = 2.48 × 10−4 Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el primer ensayo con el 100% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

3.41E-04

Permeabilidad calculada por regresión:

2.48E-04

Permeabilidad corregida a 20°C:

3.71E-04

Factor por viscosidad a 20°C:

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

1.0887

57



MUESTRA 3: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 261gr. Equivalente al 100% del CHO. Tabla 49: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 03 – Primera Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29 cm

Área de muestra compactada:

180.5 cm2

Volumen:

2037.90 cm3

Área de tubería:

2.85 cm2

Altura de carga inicial (h1):

210 cm

Contenido de Humedad antes de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap.+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

14.95 98.36 94.50 4.85%

14.62 103.56 99.85 4.35% 4.60%

Tabla 50: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 03 – Primera Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10550 gr

Peso molde de compactación:

6025 gr

Peso de la muestra inicial:

4525.00 gr

Peso Unitario inicial:

2.220 gr/cm3

Contenido de humedad:

4.60%

Peso unitario seco

2.123 gr/cm3

Contenido de Humedad después de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap.+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

29.60 180.26 172.00 5.80%

28.50 150.23 146.00 3.60% 4.70%

58

Relación de vacíos y grado de saturación:

Gravedad especifica de solidos (#): Masa húmeda (gr): Masa seca (gr): Contenido de humedad (%): Volumen de muestra (cm3): Peso de agua (gr): Volumen de agua (mm3): Volumen de solidos (mm3): Volumen aire (mm3): Relación de vacíos (#): Grado de Saturación (S%):

2.70 4529.20 4325.90 4.70% 2037.90 203.30 203329.30 1602183.60 232384.10 27.19% 46.67%

Tabla 51: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 03 – Primera Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.700

Contenido de humedad:

4.70%

Volumen de muestra:

2037.90 cm3

Relación de vacíos

27.19%

Saturación

46.7%

Tabla 52: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 03 – Primera Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

52.487

200

16.0

1.66E-04

1.83E-04

202.74

203.95

2

162.487

190

16.0

1.10E-04

1.21E-04

188.34

191.83

3 4

252.487 352.487

180 170

16.0 16.0

1.09E-04 1.07E-04

1.20E-04 1.18E-04

177.32 165.83

182.45 172.56

5

457.487

160

16.0

1.06E-04

1.17E-04

154.56

162.76

Una vez realizado el ensayo con el permeámetro se procede a la obtención del coeficiente de permeabilidad “k”: Permeabilidad Media 𝐾=

𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑇𝑢𝑏.× 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝 ℎ1 × ln 𝐴𝑟𝑒𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝.× 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 ℎ2

𝐾(1) =

2.85𝑐𝑚2 × 11.29𝑐𝑚 210𝑐𝑚 × ln 180.50𝑐𝑚2 × 52.487𝑠 200𝑐𝑚

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

59

𝐾(1) = 1.66 × 10−4 𝑐𝑚/𝑠

Permeabilidad a 20°C 𝐾20°𝐶 = 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 × 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎 20°𝐶 𝐾20°𝐶 (1) = 1.66 ∗ 10−4 𝑐𝑚/𝑠 × 1.1056 𝐾20°𝐶 (1) = 1.83 ∗ 10−4 𝑐𝑚/𝑠 Permeabilidad calculada por Regresión

METODO DE REGRESION 5.35 5.3

Ln (h1)

5.25 5.2 5.15

Series1

5.1

Series2

5.05 5 4.95 52.487

162.487

252.487

352.487

457.487

TIEMPO (S)

Figura 20: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo Dosificación 1-muestra 03 con aceite quemado.

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = −(−0.00055708)

2.85𝑐𝑚2 × 11.29𝑐𝑚 180.50𝑐𝑚2

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = 9.93 × 10−5

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el primer ensayo con el 100% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

1.19E-04

Permeabilidad calculada por regresión:

9.93E-05

Permeabilidad corregida a 20°C:

1.32E-04

Factor por viscosidad a 20°C:

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

1.1056

60



MUESTRA 4: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 261gr. Equivalente al 100% del CHO. Tabla 53: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 04 – Primera Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29 cm

Área de muestra compactada:

180.5 cm2

Volumen:

2037.90 cm3

Área de tubería:

2.85 cm2

Altura de carga inicial (h1):

220

cm

Contenido de Humedad antes de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap.+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

14.51 114.20 109.10 5.39%

14.43 114.50 108.0 6.95% 6.17%

Tabla 54: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 04 – Primera Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10565 gr

Peso molde de compactación:

6030 gr

Peso de la muestra inicial:

4535.00 gr

Peso Unitario inicial:

2.225 gr/cm3

Contenido de humedad:

6.17%

Peso unitario seco

2.096 gr/cm3

Contenido de Humedad después de Saturar la Muestra:

Peso Capsula: Peso Cap.+Muestra Húmeda: Peso Cap.+Muestra Seca: Humedad: Humedad Promedio:

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

28.60 164.90 154.10 8.61%

30.75 171.69 161.20 8.04% 8.32%

61

Relación de vacíos y grado de saturación:

Gravedad especifica de solidos (#): Masa húmeda (gr): Masa seca (gr): Contenido de humedad (%): Volumen de muestra (cm3): Peso de agua (gr): Volumen de agua (mm3): Volumen de solidos (mm3): Volumen aire (mm3): Relación de vacíos (#): Grado de Saturación (S%):

2.70 4627.00 4271.48 8.32% 2037.90 355.50 355536.40 1582031.30 100329.30 28.82% 77.99%

Tabla 55: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 04 – Primera Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.700

Contenido de humedad:

8.32%

Volumen de muestra:

2037.90 cm3

Relación de vacíos

28.82%

Saturación

78.0%

Tabla 56: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 04 – Primera Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

100.000

210

16.0

8.29E-05

9.17E-05

212.17

214.27

2

250.000

200

16.0

6.80E-05

7.51E-05

200.94

205.96

3 4

400.000 648.000

190 180

16.0 16.0

6.53E-05 5.52E-05

7.22E-05 6.10E-05

190.31 173.95

197.98 185.44

5

890.000

170

16.0

5.16E-05

5.71E-05

159.34

173.98

Una vez realizado el ensayo con el permeámetro se procede a la obtención del coeficiente de permeabilidad “k”: Permeabilidad Media 𝐾=

𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑇𝑢𝑏.× 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝 ℎ1 × ln 𝐴𝑟𝑒𝑎𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝐶𝑜𝑚𝑝.× 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 ℎ2

𝐾(1) =

2.85𝑐𝑚2 × 11.29𝑐𝑚 220𝑐𝑚 × ln 180.50𝑐𝑚2 × 100.0𝑠 210𝑐𝑚 𝐾(1) = 8.29 × 10−5 𝑐𝑚/𝑠

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

62

Permeabilidad a 20°C 𝐾20°𝐶 = 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 × 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎 20°𝐶 𝐾20°𝐶 (1) = 8.29 ∗ 10−5 𝑐𝑚/𝑠 × 1.1056 𝐾20°𝐶 (1) = 9.17 ∗ 10−5 𝑐𝑚/𝑠

Permeabilidad calculada por Regresión

METODO DE REGRESION 5.4 5.35

Ln (h1)

5.3 5.25 5.2

Series1

5.15

Series2

5.1 5.05 5 100.000

250.000

400.000

648.000

890.000

TIEMPO (S)

Figura 21: Grafica de logaritmo natural de alturas iniciales VS tiempo Dosificación 1-muestra 04 con aceite quemado.

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = −(−0.0002637)

2.85𝑐𝑚2 × 11.29𝑐𝑚 180.50𝑐𝑚2

𝐾𝑅𝐸𝐺𝑅𝐸𝑆𝐼𝑂𝑁 = 4.70 × 10−5 Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el primer ensayo con el 100% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

6.46E-05

Permeabilidad calculada por regresión:

4.70E-05

Permeabilidad corregida a 20°C:

7.14E-05

Factor por viscosidad a 20°C:

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

1.1056

63

7.00E-04

5.00E-04

Permeabilidad calculada por regresión:

4.00E-04

Permeabilidad corregida a 20°C:

Permeabilidad (cm/s)

6.00E-04

Permeabilidad medida promedio:

3.00E-04 2.00E-04 1.00E-04

1.00E-07 0.00%

1.00%

2.00%

3.00%

4.00%

5.00%

6.00%

7.00%

Figura 22: Grafica Permeabilidad VS Contenido de Humedad - Primera Dosificación.

RELACION HUMEDAD-DENSIDAD

2.300

y = 0.0004x3 - 0.0075x2 + 0.0329x + 2.0957 R² = 1

Densidad seca (gr/cm3)

2.250

2.200

2.150

2.100

2.050

2.000 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

Contenido de humedad (%)

Figura 23: Grafica Densidad Seca VS Contenido de Humedad con relación a la Permeabilidad hallada Primera Dosificación.

Densidad máxima (gr/cm3) Humedad óptima (%)

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

2.137 2.69%

64

7

b) SEGUNDA DOSIFICACIÓN: 

MUESTRA 1: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 130.50 gr. Equivalente al 50% del CHO.

Para la determinación de este peso de aceite se realizó la siguiente expresión: 𝐶𝐻𝑂 = 50%(5.8% × 4500) 𝐶𝐻𝑂 = 130.50𝑔𝑟 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 Por lo que para reemplazar el agua por el aceite quemado en un valor igual a 50% se debe utilizar 130.50 gr de este aceite quemado. Tabla 57: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 01 – Segunda Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29 cm

Área de muestra compactada:

180.5 cm2

Volumen:

2037.90 cm3

Área de tubería:

2.85 cm2

Altura de carga inicial (h1):

245 cm

Tabla 58: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 01 – Segunda Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10398 gr

Peso molde compactación:

5977 gr

Peso de la muestra inicial:

4421 gr

Peso Unitario inicial:

2.169 gr/cm3

Contenido de humedad:

2.42%

Peso unitario seco

2.118 gr/cm3

Tabla 59: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 01 – Segunda Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos: Contenido de humedad:

2.70 6.67%

Volumen de muestra:

2037.90 cm3

Relación de vacíos

27.47%

Saturación

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

65.6%

65

Tabla 60: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 01 – Segunda Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

4.571

235

16.5

1.63E-03

1.77E-03

233.69

232.61

2

9.971

225

16.5

1.52E-03

1.66E-03

220.99

218.78

3 4

12.677 16.749

215 205

16.5 16.5

1.84E-03 1.90E-03

2.00E-03 2.07E-03

214.89 206.03

212.17 202.58

5

20.896

195

16.5

1.95E-03

2.13E-03

197.38

193.27

6

25.810

185

16.5

1.94E-03

2.12E-03

187.59

182.79

7

30.869

175

16.5

1.94E-03

2.12E-03

178.03

172.59

8

37.007

165

16.5

1.90E-03

2.08E-03

167.08

160.97

9

41.240

155

16.5

1.98E-03

2.16E-03

159.92

153.42

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el segundo ensayo con el 50% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

1.84E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

2.02E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

2.01E-03

Factor por viscosidad a 20°C: 

1.0915

MUESTRA 2: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 130.50 gr. Equivalente al 50% del CHO. Tabla 61: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 02 – Segunda Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29 cm

Área de muestra compactada:

180.5 cm2

Volumen:

2037.90 cm3

Área de tubería:

2.85 cm2

Altura de carga inicial (h1):

245 cm

Tabla 62: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 02 – Segunda Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10884 gr

Peso molde compactación:

6027 gr

Peso de la muestra inicial:

4857 gr

Peso Unitario inicial:

2.383 gr/cm3

Contenido de humedad:

3.92%

Peso unitario seco

2.293 gr/cm3

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

66

Tabla 63: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 02 – Segunda Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.70

Contenido de humedad:

5.92%

Volumen de muestra:

2037.90 cm3

Relación de vacíos

17.73%

Saturación

90.1%

Tabla 64: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 02 – Segunda Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

9.998

235

16.5

7.43E-04

8.11E-04

234.78

236.51

2

16.998

225

16.5

8.93E-04

9.75E-04

227.88

230.74

3 4

26.059 38.938

215 205

16.5 16.5

8.94E-04 8.16E-04

9.75E-04 8.91E-04

219.25 207.54

223.48 213.55

5

52.698

195

16.5

7.72E-04

8.43E-04

195.72

203.43

6

66.338

185

16.5

7.55E-04

8.24E-04

184.67

193.87

7

83.248

175

16.5

7.21E-04

7.86E-04

171.83

182.64

8

102.908

165

16.5

6.85E-04

7.47E-04

158.02

170.40

9

122.908

155

16.5

6.64E-04

7.25E-04

145.11

158.78

10

142.798

145

16.5

6.55E-04

7.15E-04

133.32

148.02

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el segundo ensayo con el 50% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

7.60E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

6.29E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

8.29E-03

Factor por viscosidad a 20°C: 

1.0915

MUESTRA 3: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 130.50 gr. Equivalente al 50% del CHO. Tabla 65: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 03 – Segunda Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29 cm

Área de muestra compactada:

180.5 cm2

Volumen: Área de tubería: Altura de carga inicial (h1):

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

2037.90 cm3 2.85 cm2 245

cm

67

Tabla 66: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 03 – Segunda Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

11038 gr

Peso molde de compactación:

6031 gr

Peso de la muestra inicial:

5007.00 gr

Peso Unitario inicial:

2.457 gr/cm3

Contenido de humedad:

4.63%

Peso unitario seco

2.348 gr/cm3

Tabla 67: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 03 – Segunda Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.700

Contenido de humedad:

5.47%

Volumen de muestra:

2037.90 cm3

Relación de vacíos

14.99%

Saturación

98.5%

Tabla 68: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 03 – Segunda Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

121.179

235

16.5

6.13E-05

6.69E-05

235.70

235.50

2

276.825

225

16.5

5.48E-05

5.99E-05

224.27

223.83

3 4

435.328 577.534

215 205

16.5 16.5

5.35E-05 5.50E-05

5.84E-05 6.01E-05

213.21 203.74

212.54 202.90

5

678.778

195

16.5

5.99E-05

6.54E-05

197.26

196.30

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el segundo ensayo con el 50% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

5.69E-05

Permeabilidad calculada por regresión:

5.82E-05

Permeabilidad corregida a 20°C:

6.21E-05

Factor por viscosidad a 20°C:

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

1.0915

68



MUESTRA 4: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 130.50 gr. Equivalente al 50% del CHO. Tabla 69: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 04 – Segunda Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29 cm

Área de muestra compactada:

180.5 cm2

Volumen:

2037.90 cm3

Área de tubería:

2.85 cm2

Altura de carga inicial (h1):

245 cm

Tabla 70: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de a muestra 04 – Segunda Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

11095 gr

Peso molde de compactación:

6020 gr

Peso de la muestra inicial:

5075.00 gr

Peso Unitario inicial:

2.490 gr/cm3

Contenido de humedad:

5.25%

Peso unitario seco

2.366 gr/cm3

Tabla 71: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 04 – Segunda Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.700

Contenido de humedad:

5.25%

Volumen de muestra:

2037.90 cm3

Relación de vacíos

14.12%

Saturación

100.4%

Tabla 72: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 04 – Segunda Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

27.825

235

16.5

2.67E-04

2.91E-04

235.56

236.06

2

59.760

225

16.5

2.54E-04

2.77E-04

225.18

226.20

3 4

94.084 128.352

215 205

16.5 16.5

2.48E-04 2.48E-04

2.70E-04 2.70E-04

214.53 204.39

216.06 206.39

5

167.924

195

16.5

2.42E-04

2.64E-04

193.29

195.76

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

69

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el segundo ensayo con el 50% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

2.52E-04

Permeabilidad calculada por regresión:

2.38E-04

Permeabilidad corregida a 20°C:

2.75E-04

Factor por viscosidad a 20°C:

1.0915

2.50E-03 Permeabilidad medida promedio: 2.00E-03

Permeabilidad (cm/s)

Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C:

1.50E-03

1.00E-03

5.00E-04

1.00E-07 0.00%

1.00%

2.00%

3.00%

4.00%

5.00%

6.00%

Figura 24: Grafica Permeabilidad VS Contenido de Humedad - Segunda Dosificación.

Figura 25: Grafica Densidad Seca VS Contenido de Humedad con relación a la Permeabilidad hallada Segunda Dosificación.

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70

Densidad máxima (gr/cm3) Humedad óptima (%)

2.366 5.27%

c) TERCERA DOSIFICACIÓN: 

MUESTRA 1:

PESO DEL ACEITE QUEMADO: 91.35 gr. Equivalente al 35 % del CHO. Para la determinación de este peso de aceite se realizó la siguiente expresión: 𝐶𝐻𝑂 = 35%(5.8% × 4500) 𝐶𝐻𝑂 = 91.35𝑔𝑟 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 Por lo que para reemplazar el agua por el aceite quemado en un valor igual a 35% se debe utilizar 91.35 gr de este aceite quemado. Tabla 73: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 01 – Tercera Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2 Altura muestra compactada:

11.29

cm

Área de muestra compactada:

180.5

cm2

2037.90

cm3

2.85

cm2

244

cm

Volumen: Área de tubería: Altura de carga inicial (h1) :

Tabla 74: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 01 – Tercera Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10375

gr

Peso molde compactación:

5977

gr

Peso de la muestra inicial:

4398

gr

Peso Unitario inicial:

2.158

gr/cm3

Contenido de humedad:

1.32%

Peso unitario seco

2.130

gr/cm3

Tabla 75: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 01 – Tercera Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos: Contenido de humedad:

2.70 6.87%

Volumen de muestra:

2037.90

Relación de vacíos:

26.76%

Saturación:

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

cm3

69.3%

71

Tabla 76: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 01 – Tercera Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

2.410

234

16.6

3.10E-03

3.37E-03

233.74

233.58

2

4.864

224

16.6

3.13E-03

3.41E-03

223.73

223.43

3 4

7.434 9.985

214 204

16.6 16.6

3.15E-03 3.20E-03

3.43E-03 3.48E-03

213.71 204.21

213.27 203.64

5

12.763

194

16.6

3.20E-03

3.49E-03

194.34

193.65

6

15.679

184

16.6

3.21E-03

3.49E-03

184.50

183.69

7

18.879

174

16.6

3.19E-03

3.48E-03

174.26

173.34

8

22.019

164

16.6

3.22E-03

3.50E-03

164.78

163.76

9

25.548

154

16.6

3.21E-03

3.50E-03

154.73

153.62

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el tercer ensayo con el 35% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

3.18E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

3.23E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

3.46E-03

Factor por viscosidad a 20°C: 

1.0887

MUESTRA 2: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 91.35 gr. Equivalente al 35 % del CHO. Tabla 77: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 02 – Tercera Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29

cm

Área de muestra compactada:

180.5

cm2

2037.90

cm3

Área de tubería:

2.85

cm2

Altura de carga inicial (h1):

210

cm

Volumen:

Tabla 78: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 02 – Tercera Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10699

gr

Peso molde compactación:

6028

gr

Peso de la muestra inicial:

4671

gr

Peso Unitario inicial:

2.292

gr/cm3

Contenido de humedad:

2.55%

Peso unitario seco

2.235

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

gr/cm3

72

Tabla 79: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 02 – Tercera Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.700

Contenido de humedad:

5.76%

Volumen de muestra:

2037.90

Relación de vacíos

20.80%

Saturación

cm3

74.8%

Tabla 80: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 02 – Tercera Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

6.626

200

16.6

1.31E-03

1.43E-03

199.59

199.40

2

13.277

190

16.6

1.34E-03

1.46E-03

189.65

189.30

3 4

20.151 27.470

180 170

16.6 16.6

1.36E-03 1.37E-03

1.48E-03 1.49E-03

179.91 170.08

179.40 169.42

5

35.230

160

16.6

1.38E-03

1.50E-03

160.25

159.45

6

43.452

150

16.6

1.38E-03

1.50E-03

150.45

149.52

7

52.371

140

16.6

1.38E-03

1.50E-03

140.49

139.46

8

61.789

130

16.6

1.38E-03

1.51E-03

130.69

129.56

9

72.174

120

16.6

1.38E-03

1.50E-03

120.68

119.46

10

83.018

110

16.6

1.39E-03

1.51E-03

111.04

109.75

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el tercer ensayo con el 35% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

1.37E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

1.39E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

1.49E-03

Factor por viscosidad a 20°C: 

1.0887

MUESTRA 3: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 91.35 gr. Equivalente al 35 % del CHO. Tabla 81: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 03 – Tercera Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29

cm

Área de muestra compactada:

180.5

cm2

2037.90

cm3

Área de tubería:

2.85

cm2

Altura de carga inicial (h1):

210

cm

Volumen:

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

73

Tabla 82: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 03 – Tercera Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10843

gr

Peso molde de compactación:

6028

gr

4815.00

gr

Peso de la muestra inicial: Peso Unitario inicial:

2.363

Contenido de humedad:

3.95%

Peso unitario seco

2.273

gr/cm3 gr/cm3

Tabla 83: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 03 – Tercera Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.700

Contenido de humedad:

5.03%

Volumen de muestra:

2037.90

Relación de vacíos

18.79%

Saturación

cm3

72.2%

Tabla 84: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 03 – Tercera Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

121.179

200

16.0

7.18E-05

7.94E-05

200.62

200.30

2

276.825

190

16.0

6.45E-05

7.13E-05

189.19

188.50

3 4

435.328 577.534

180 170

16.0 16.0

6.31E-05 6.52E-05

6.98E-05 7.21E-05

178.22 168.92

177.19 167.63

5

678.778

160

16.0

7.14E-05

7.90E-05

162.59

161.13

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el tercer ensayo con el 35% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura.

Permeabilidad medida promedio:

6.72E-05

Permeabilidad calculada por regresión:

6.96E-05

Permeabilidad corregida a 20°C:

7.43E-05

Factor por viscosidad a 20°C:

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

1.1056

74



MUESTRA 4: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 91.35 gr. Equivalente al 35 % del CHO. Tabla 85: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 04 – Tercera Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29

cm

Área de muestra compactada:

180.5

cm2

2037.90

cm3

2.85

cm2

Volumen: Área de tubería: Altura de carga inicial (h1):

220

cm

Tabla 86: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 04 – Tercera Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10784

gr

Peso molde de compactación:

6028

gr

4756.00

gr

Peso de la muestra inicial: Peso Unitario inicial:

2.334

Contenido de humedad:

4.95%

Peso unitario seco

2.224

gr/cm3 gr/cm3

Tabla 87: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 04 – Tercera Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.700

Contenido de humedad:

6.93%

Volumen de muestra:

2037.90

Relación de vacíos

21.42%

Saturación

cm3

87.4%

Tabla 88: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 04 – Tercera Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

27.825

210

16.0

2.98E-04

3.30E-04

210.51

210.93

2

59.760

200

16.0

2.84E-04

3.14E-04

200.12

200.98

3 4

94.084 128.352

190 180

16.0 16.0

2.78E-04 2.79E-04

3.07E-04 3.08E-04

189.53 179.51

190.81 181.16

5

167.924

170

16.0

2.74E-04

3.03E-04

168.60

170.63

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75

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el tercer ensayo con el 35% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura.

Permeabilidad medida promedio:

2.83E-04

Permeabilidad calculada por regresión:

2.70E-04

Permeabilidad corregida a 20°C:

3.12E-04

Factor por viscosidad a 20°C:

1.1056

4.00E-03 Permeabilidad medida promedio:

3.50E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

Permeabilidad (cm/s)

3.00E-03 2.50E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

2.00E-03 1.50E-03 1.00E-03 5.00E-04 1.00E-07 0.00%

1.00%

2.00%

3.00%

4.00%

5.00%

6.00%

Figura 26: Grafica Permeabilidad VS Contenido de Humedad - Tercera Dosificación.

RELACION HUMEDAD-DENSIDAD

2.400

2.350

Densidad seca (gr/cm3)

2.300

2.250

2.200

2.150

2.100

y = -0.0026x3 - 0.0017x2 + 0.1222x + 1.9781 R² = 1

2.050

2.000 0

1

2

3

4

5

6

Contenido de humedad (%)

Figura 27: Grafica Densidad Seca VS Contenido de Humedad con relación a la Permeabilidad hallada Tercera Dosificación.

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76

Densidad máxima (gr/cm3) Humedad óptima (%)

2.274 3.72%

d) CUARTA DOSIFICACIÓN: 

MUESTRA 1: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 65.25 gr. Equivalente al 25 % del CHO.

Para la determinación de este peso de aceite se realizó la siguiente expresión: 𝐶𝐻𝑂 = 25%(5.8% × 4500) 𝐶𝐻𝑂 = 65.25𝑔𝑟 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 Por lo que para reemplazar el agua por el aceite quemado en un valor igual a 25% se debe utilizar 65.25 gr de este aceite quemado. Tabla 89: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 01 – Cuarta Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29 cm

Área de muestra compactada:

180.5 cm2

Volumen:

2037.90 cm3

Área de tubería:

2.85 cm2

Altura de carga inicial (h1):

244 cm

Tabla 90: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 01 – Cuarta Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10450 gr

Peso molde compactación:

5977 gr

Peso de la muestra inicial:

4473 gr

Peso Unitario inicial:

2.195 gr/cm3

Contenido de humedad:

2.90%

Peso unitario seco

2.133 gr/cm3

Tabla 91: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 01 – Cuarta Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.700

Contenido de humedad:

6.33%

Volumen de muestra:

2037.90 cm3

Relación de vacíos

26.58%

Saturación

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64.3%

77

Tabla 92: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 01 – Cuarta Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

2.940

234

16.6

2.54E-03

2.76E-03

233.40

232.52

2

5.970

224

16.6

2.55E-03

2.78E-03

222.96

221.25

3 4

9.130 12.180

214 204

16.6 16.6

2.56E-03 2.62E-03

2.79E-03 2.85E-03

212.57 203.01

210.08 199.83

5

14.780

194

16.6

2.77E-03

3.01E-03

195.19

191.49

6

18.480

184

16.6

2.72E-03

2.96E-03

184.58

180.22

7

21.980

174

16.6

2.74E-03

2.99E-03

175.08

170.17

8

25.080

164

16.6

2.82E-03

3.07E-03

167.07

161.74

9

28.280

154

16.6

2.90E-03

3.16E-03

159.19

153.47

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el primer ensayo con el 25% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

2.69E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

2.92E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

2.93E-03

Factor por viscosidad a 20°C: 

1.0887

MUESTRA 2: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 65.25 gr. Equivalente al 25 % del CHO. Tabla 93: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 02 – Cuarta Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29 cm

Área de muestra compactada:

180.5 cm2

Volumen:

2037.90 cm3

Área de tubería:

2.85 cm2

Altura de carga inicial (h1):

220 cm

Tabla 94: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 02 – Cuarta Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10569 gr

Peso molde compactación:

6028 gr

Peso de la muestra inicial:

4541 gr

Peso Unitario inicial:

2.228 gr/cm3

Contenido de humedad:

3.18%

Peso unitario seco

2.160 gr/cm3

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78

Tabla 95: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 02 – Cuarta Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.700

Contenido de humedad:

4.94%

Volumen de muestra:

2037.90 cm3

Relación de vacíos

25.02%

Saturación

53.3%

Tabla 96: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 02 – Cuarta Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

3.920

210

16.6

2.12E-03

2.30E-03

209.93

208.94

2

8.220

200

16.6

2.07E-03

2.25E-03

199.42

197.44

3 4

12.920 17.590

190 180

16.6 16.6

2.02E-03 2.03E-03

2.20E-03 2.21E-03

188.53 178.30

185.59 174.53

5

23.340

170

16.6

1.97E-03

2.14E-03

166.46

161.81

6

26.920

160

16.6

2.11E-03

2.30E-03

159.49

154.36

7

31.540

150

16.6

2.16E-03

2.36E-03

150.92

145.25

8

36.960

140

16.6

2.18E-03

2.37E-03

141.46

135.25

9

41.040

130

16.6

2.29E-03

2.49E-03

134.73

128.18

10

45.900

120

16.6

2.35E-03

2.56E-03

127.12

120.23

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el segundo ensayo con el 25% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

2.13E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

2.35E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

2.32E-03

Factor por viscosidad a 20°C: 

1.0887

MUESTRA 3: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 65.25 gr. Equivalente al 25 % del CHO. Tabla 97: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 03 – Cuarta Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro Altura muestra compactada: Área de muestra compactada: Volumen: Área de tubería: Altura de carga inicial (h1) :

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2 11.29 cm 180.5 cm2 2037.90 cm3 2.85 cm2 210

cm

79

Tabla 98: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 02 – Cuarta Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10926 gr

Peso molde de compactación:

6028 gr

Peso de la muestra inicial:

4898.00 gr

Peso Unitario inicial:

2.403 gr/cm3

Contenido de humedad:

4.87%

Peso unitario seco

2.292 gr/cm3

Tabla 99: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 03 – Cuarta Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos:

2.700

Contenido de humedad:

4.30%

Volumen de muestra:

2037.90 cm3

Relación de vacíos

17.80%

Saturación

65.3%

Tabla 100: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 03 – Cuarta Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

23.387

200

16.0

3.72E-04

4.11E-04

200.78

201.07

2

52.887

190

16.0

3.37E-04

3.73E-04

189.73

190.36

3 4

83.277 113.117

180 170

16.0 16.0

3.30E-04 3.33E-04

3.65E-04 3.68E-04

178.99 169.03

179.91 170.21

5

143.387

160

16.0

3.38E-04

3.74E-04

159.49

160.91

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el primer ensayo con el 25% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura.

Permeabilidad medida promedio:

3.42E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

3.31E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

3.78E-03

Factor por viscosidad a 20°C:

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1.1056

80



MUESTRA 4: PESO DEL ACEITE QUEMADO: 65.25 gr. Equivalente al 25 % del CHO. Tabla 101: Dimensiones del permeámetro a utilizar para la muestra 04 – Cuarta Dosificación.

Dimensiones de la Muestra N° Permeámetro

2

Altura muestra compactada:

11.29 cm

Área de muestra compactada:

180.5 cm2

Volumen:

2037.90 cm3

Área de tubería:

2.85 cm2

Altura de carga inicial (h1) :

220

cm

Tabla 102: Datos obtenidos en laboratorio para la determinación del peso unitario seco de la muestra 04 – Cuarta Dosificación.

Densidad muestra inicial Peso Inicial de suelo +Molde:

10845 gr

Peso molde de compactación:

6028 gr

Peso de la muestra inicial:

4817.00 gr

Peso Unitario inicial:

2.364 gr/cm3

Contenido de humedad:

5.89%

Peso unitario seco

2.232 gr/cm3

Tabla 103: Condiciones de Saturación final halladas después de realizar la permeabilidad para la muestra 04 – Cuarta Dosificación.

Condiciones de saturación final Gravedad especifica de solidos: Contenido de humedad:

2.700 6.83%

Volumen de muestra:

2037.90 cm3

Relación de vacíos

20.96%

Saturación

88.0%

Tabla 104: Cuadro para la determinación del coeficiente de permeabilidad en la muestra 04 – Cuarta Dosificación.

Permeabilidad Permeabilidad medida a 20°C(cm/s) k(cm/s)

Altura prevista por promedio medido (cm)

Altura de agua prevista por regresión (cm)

N°

t (seg)*102

h1 (cm)

T. °C

1

20.450

210

16.0

4.06E-04

4.48E-04

209.28

207.88

2

40.960

200

16.0

4.15E-04

4.59E-04

199.06

196.40

3 4

60.790 80.000

190 180

16.0 16.0

4.30E-04 4.47E-04

4.75E-04 4.94E-04

189.65 180.96

185.90 176.27

5

95.890

170

16.0

4.79E-04

5.30E-04

174.07

168.68

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81

Cuadro resumen de la permeabilidad hallada para el cuarto ensayo con el 25% de aceite quemado en función del contenido óptimo de humedad, utilizando el factor de corrección por temperatura. Permeabilidad medida promedio:

4.35E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

4.94E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

4.81E-03

Factor por viscosidad a 20°C:

1.1056

3.50E-03

2.50E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

2.00E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

Permeabilidad (cm/s)

3.00E-03

Permeabilidad medida promedio:

1.50E-03 1.00E-03 5.00E-04 1.00E-07 0.00%

1.00%

2.00%

3.00%

4.00%

5.00%

6.00%

7.00%

Figura 28: Grafica Permeabilidad VS Contenido de Humedad - Cuarta Dosificación.

RELACION HUMEDAD-DENSIDAD 2.400

2.350

Densidad seca (gr/cm3)

2.300

2.250

2.200

2.150

2.100

y = -0.0137x3 + 0.1403x2 - 0.3763x + 2.3781 R² = 1

2.050

2.000 0

1

2

3

4

5

6

Contenido de humedad (%)

Figura 29: Grafica Densidad Seca VS Contenido de Humedad con relación a la Permeabilidad hallada Cuarta Dosificación.

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82

Densidad máxima (gr/cm3) Humedad óptima (%)

2.293 5.02%

3.3.10. ENSAYO DE VALOR RELATIVO DE SOPORTE (CBR) Según a Manual del MTC: MTC E 132-2000, norma: ASTM D 1883.  Preparación de la muestra: Se procedió como se indica en las normas mencionadas, utilizando el material que pasa por el tamiz de 19.1 mm (3/4’’). Se utilizó 5.0 kg del material granular por cada molde de CBR. Se realizó el apisonado, añadiendo un porcentaje de agua de tal manera que la muestra alcance su contenido óptimo de agua y su densidad máxima obtenido del ensayo de compactación próctor modificado. 

Elaboración de especímenes: Se pesó el molde con su base, se colocó el collar y el disco espaciador, sobre éste, un disco de papel de filtro del mismo diámetro. Una vez preparado el molde, se compactó el espécimen en su interior, aplicado un sistema dinámico de compactación idéntico al ensayo de compactación próctor modificado. La prueba se efectuó dando 56, 25 y 12 golpes por cada capa, utilizando tres moldes por cada ensayo. Se tomó una porción del material ensayado, una antes de la compactación y otra al final y se determinó la humedad del material granular de acuerdo con la norma MTC E 108. Terminada la compactación, se quitó el collar y se enrasó el espécimen por medio de un enrasador. Se desmontó el molde y se volvió a montar invertido, sin el disco espaciador, colocando un papel filtro entre el molde y la base, luego se pesó.



Inmersión: Se colocó sobre la superficie de la muestra invertida la placa perforada con vástago, y, sobre ésta, los anillos necesarios para completar la sobrecarga necesaria para producir una presión equivalente a la originada por todas las capas de materiales que hayan de ir encima del suelo, que en ningún caso fue menor a 4.54 kg (10 lb). Se tomó la primera lectura para medir el hinchamiento colocando el trípode de medida con sus patas sobre los bordes del molde, haciendo coincidir el vástago del dial con el de la placa perforada. Se anotó la lectura, el día y la hora. Se sumergió el molde en el cilindro lleno con agua, manteniéndose la probeta en esas condiciones durante 96 horas (4 días). Se obtuvo medidas de hinchamiento por día. Al final del periodo de inmersión, se vuelve a leer el deformímetro para medir el hinchamiento final. Después del periodo de inmersión, se sacó el molde del cilindro, se dejó escurrir el molde durante 15 minutos y luego se pesó.



Penetración: Se aplicó una sobrecarga suficiente para producir una intensidad de carga igual al peso del pavimento. Se llevó el espécimen a la prensa de CBR, se colocó el dial para medir la penetración del pistón y se aplicó una carga de 50N (5kg) para que el pistón asiente. Seguidamente, se situó en cero las agujas de los diales medidores y se procedió a aplicar la carga sobre el pistón de penetración mediante el gato correspondiente de la prensa. Se anotaron las lecturas de las cargas para las siguientes penetraciones:

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83

a) RESULTADOS DEL ENSAYO CBR DE MATERIAL GRANULAR DE CANTERA

PENETRACIÓN mm 0.000 0.635 1.270 1.905 2.540 3.175 3.810 5.080 7.620 10.160 12.700

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84

Tabla 105: Datos para la compactación de la muestra del material granular utilizado en el ensayo CBR.

COMPACTACIÓN Molde Nº Capas Nº Golpes por capa Nº Condición de la muestra Peso de molde + Suelo húmedo (g) Peso de molde (g) Peso del suelo húmedo (g) Volumen del molde (cm3) Densidad húmeda (g/cm3) Peso de tara (g) Peso suelo húmedo + tara (g) Peso suelo seco + tara (g) Peso de agua (g) Peso de suelo seco (g) Contenido de humedad (%) Densidad seca (g/cm3)

7 5 56

4 5 26

NO SATURADO SATURADO

NO SATURADO

22 5 12 SATURADO NO SATURADO

SATURADO

12519 7710

12587 7710

11759 7126

11865 7126

11682 7316

11848 7316

4809

4877

4633

4738

4366

4532

2115

2115

2107

2107

2115

2115

2.273 30.90

2.306 30.51

2.199 21.23

2.249 14.97

2.064 30.36

2.143 16.87

131.27

111.96

128.68

70.64

139.54

73.01

126.99 4.28 96.09

107.82 4.14 77.31

123.32 5.36 102.10

67.61 3.03 52.64

134.81 4.73 104.45

69.47 3.54 52.60

4.45 2.18

5.36 2.19

5.25 2.09

5.75 2.13

4.53 1.97

6.73 2.01

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85

Tabla 106: Datos obtenidos en el Dial de Expansión de la muestra del material granular en el ensayo del CBR.

EXPANSION FECHA

HORA

TIEMPO

DIAL

23/10/2018 24/10/2018 25/10/2018 26/10/2018 27/10/2018

15:37 15:28 15:02 15:25 15:31

0 24 48 72 96

0 5 6 7 10

EXPANSION mm % 0.0 0.0 0.1 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.3 0.2

DIAL 0 6 7 9 12

EXPANSION mm % 0.0 0.0 0.2 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3

DIAL 0 8 9 11 14

EXPANSION mm % 0.0 0.0 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

Tabla 107: Datos de la carga aplicada al material granular en el ensayo de CBR.

PENETRACION PENETRACION mm 0.000 0.635 1.270 1.905 2.540 3.175 3.810 5.080 7.620 10.160 12.700

CARGA STAND. kg/cm2

70.31

105.46 133.58 161.71 182.80

MOLDE Nº MOLDE Nº MOLDE Nº CARGA CORRECCION CARGA CORRECCION CARGA CORRECCION Dial Dial Dial (div) kg/cm2 kg/cm2 % (div) kg/cm2 kg/cm2 % (div) kg/cm2 kg/cm2 % 0 0.00 0 0.00 0 0.00 23 2.65 25 2.89 19 2.18 63 7.45 65 7.65 51 5.99 116 13.75 108 12.78 73 8.61 159 18.83 24.00 34.1 152 18.03 21.50 30.6 98 11.59 12.40 17.6 215 25.56 202 24.00 113 13.38 270 32.16 247 29.38 131 15.53 361 43.02 45.00 42.7 320 38.11 41.00 38.9 158 18.75 19.80 18.8 495 58.95 441 52.57 201 23.88 628 74.84 516 61.52 236 28.07 704 83.85 554 66.05 267 31.77

BACH. LIZETH ALEXANDRA AUCCAPURE HUMPIRE

86

100.00

90

90.00

90.00

80

80.00

80.00

70

70.00

70.00

60

60.00

60.00

30

30.00

30.00

20

20.00

20.00

10

10.00

10.00

Carga (Kg/cm2)

Carga (Kg/cm2)

100.00

Carga (Kg/cm2)

100

50.00

50.00

50

40.00

40.00

40

0 0

2

4

6

8

10

12

14

0.00 0.00

5.00

10.00

0.00 0.00

Figura 32: EC=56golpes, material granular

5.00

10.00

15.00

Penetración (mm)

Penetración (mm)

Penetración (mm)

Figura 31: EC=26golpes, material granular

Figura 30: EC=12golpes, material granular

2.250 2.200

Densidad Seca (gr/cm3)

2.150 2.100 2.050

2.000 1.950 1.900 1.850 13

23

33

43

53

CBR (%)

Figura 33: Grafica de Densidad Seca VS CBR del material granular.

PORCENTAJE DEL CBR Valor de C.B.R. al 100% de la M.D.S. A 2.54mm

34.8 (%)

Valor de C.B.R. al 95% de la M.D.S. A 2.54mm

26.6 (%)

Valor de C.B.R. al 100% de la M.D.S. A 5.08mm

43.4 (%)

Valor de C.B.R. al 95% de la M.D.S. A 5.08mm

32.7 (%)

b) RESULTADOS DEL ENSAYO CBR DE MATERIAL GRANULAR MEZCLADO CON ACEITE QUEMADO

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87

Tabla 108: Datos para la compactación de la muestra del material granular mezclado con el aceite quemado utilizado en el ensayo CBR.

COMPACTACIÓN Molde Nº Capas Nº Golpes por capa Nº Condición de la muestra Peso de molde + Suelo húmedo (g) Peso de molde (g) Peso del suelo húmedo (g) Volumen del molde (cm3) Densidad húmeda (g/cm3) Peso de tara (g) Peso suelo húmedo + tara (g) Peso suelo seco + tara (g) Peso de agua (g) Peso de suelo seco (g) Contenido de humedad (%) Densidad seca (g/cm3)

7 5 56 NO SATURADO

SATURADO

6 5 26 NO SATURADO

SATURADO

8 5 12 NO SATURADO

SATURADO

12176 7284

12255 7284

11777 7233

11907 7233

11897 7637

12061 7637

4891 2143 2.282 30.28

4971 2143 2.319 29.14

4545 2145 2.119 31.27

4674 2145 2.179 30.96

4259 2142 1.988 29.31

4424 2142 2.065 30.80

114.52 109.41 5.11 79.13

119.74 112.63 7.11 83.49

128.39 122.81 5.58 91.54

107.00 99.63 7.37 68.67

148.23 142.02 6.21 112.72

106.30 99.15 7.16 68.35

6.46 2.14

8.52 2.14

6.10 2.00

10.73 1.97

5.51 1.88

10.47 1.87

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88

Tabla 109: Datos obtenidos en el Dial de Expansión de la muestra del material granular mezclado con el aceite quemado, en el ensayo de CBR.

EXPANSION FECHA

HORA

TIEMPO

DIAL

EXPANSION mm

%

DIAL

EXPANSION mm

%

DIAL

EXPANSION mm

%

19/10/2018

15:37

0

0

0.0

0.0

0

0.0

0.0

0

0.0

0.0

20/10/2018

15:28

24

5

0.1

0.1

6

0.2

0.1

8

0.1

0.1

21/10/2018

15:02

48

6

0.2

0.1

7

0.2

0.2

9

0.1

0.1

22/10/2018

15:25

72

7

0.2

0.2

9

0.2

0.2

11

0.1

0.1

23/10/2018

15:31

96

10

0.3

0.2

12

0.3

0.3

14

0.1

0.1

Tabla 110: Datos de la carga aplicada al material granular mezclado con el aceite quemado, en el ensayo de CBR.

PENETRACION PENETRACION mm 0.000 0.635 1.270 1.905 2.540 3.175 3.810 5.080 7.620 10.160 12.700

CARGA STAND. kg/cm2

70.31

105.46 133.58 161.71 182.80

MOLDE Nº MOLDE Nº MOLDE Nº CARGA CORRECCION CARGA CORRECCION CARGA CORRECCION Dial Dial Dial (div) kg/cm2 kg/cm2 % (div) kg/cm2 kg/cm2 % (div) kg/cm2 kg/cm2 % 0 0.00 0 0.00 0 0.00 25 2.89 48 5.63 22 2.53 60 7.06 100 11.83 35 4.08 110 13.02 145 17.20 58 6.82 160 18.99 26.00 37.0 195 23.17 22.50 32.0 83 9.80 11.00 15.6 220 26.15 235 27.95 104 12.30 280 33.33 277 32.97 119 14.09 395 47.07 51.00 48.4 352 41.93 41.50 39.4 150 17.79 19.00 18.0 580 69.14 478 56.99 200 23.76 788 93.80 580 69.14 234 27.83 1000 118.64 685 81.62 270 32.13

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89

120.00

110

110.00

110.00

100

100.00

100.00

90

90.00

90.00

80

80.00

80.00

70

70.00

70.00

30

30.00

30.00

20

20.00

20.00

10

10.00

10.00

Carga (Kg/cm2)

40.00

Carga (Kg/cm2)

120.00

Carga (Kg/cm2)

120

60.00

60

60.00

50.00

50 40

0 0

2

4

6

8

10

12

14

50.00 40.00

0.00 0.00

Penetración (mm)

5.00

10.00

0.00 0.00

Penetración (mm)

Figura 34: EC=56golpes, material granular con aceite quemado.

5.00

10.00

15.00

Penetración (mm)

Figura 35: EC=12golpes, material granular con aceite quemado.

Figura 36: EC=26golpes, material granular con aceite quemado.

2.250

2.200

Densidad Seca (gr/cm3)

2.150

2.100

2.050

2.000

1.950

1.900

1.850 13

23

33

43

53

CBR (%)

Figura 37: Grafica de Densidad Seca VS CBR - del material granular mezclado con aceite quemado.

PORCENTAJE DEL CBR Valor de C.B.R. al 100% de la M.D.S. A 2.54mm

38.8 (%)

Valor de C.B.R. al 95% de la M.D.S. A 2.54mm

35.6 (%)

Valor de C.B.R. al 100% de la M.D.S. A 5.08mm

51.7 (%)

Valor de C.B.R. al 95% de la M.D.S. A 5.08mm

45.8 (%)

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90

c) RESULTADOS DEL ENSAYO CBR DE SUBRASANTE DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD MÁXIMA Nº de capas: 05 Peso del Molde Nº de Golpes por Capa: 56 Volumen del molde

6507 2111

Peso suelo hum. + molde Peso suelo húmedo Densidad del suelo húmedo Tarro Nº Tarro + suelo Húmedo Tarro + suelo seco Peso del Agua Peso del Tarro Peso del Suelo seco Contenido de Agua (% w) Contenido de humedad (%) Densidad seca (gr/cm3)

9987.00 3480.00 1.65 5 126.27 114.74 11.53 31.19 83.55 13.80 13.80 1.45

9658.00 3151.00 1.49 1 110.70 103.46 7.24 29.54 73.92 9.79 9.80 1.36

2 123.82 115.40 8.42 29.46 85.94 9.80

9920.00 3413.00 1.62 3 95.31 88.38 6.93 29.55 58.83 11.78 11.80 1.45

4 111.38 102.83 8.55 30.46 72.37 11.81

cm³

6 130.48 118.37 12.11 30.57 87.80 13.79

9735.00 3228.00 1.53 7 119.04 106.84 12.20 29.61 77.23 15.80 15.80 1.32

8 138.05 123.44 14.61 31.01 92.43 15.81

GRÁFICO DE COMPACTACIÓN

DENSIDAD SECA (gr/cm³)

1.50

1.45

1.40

1.35

1.30

y = -0.0134x2 + 0.3372x - 0.6606 1.25 8

9

10

11 12 13 14 15 CONTENIDO DE AGUA ÓPTIMO (w%)

Densidad Seca Máxima: Contenido de Agua Optimo (%W)

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1.46 12.60

16

17

gr/cm³ %

91

Tabla 111: Datos para la compactación de la muestra del material granular utilizado en el ensayo CBR.

COMPACTACIÓN Molde Nº Capas Nº Golpes por capa Nº Condición de la muestra Peso de molde + Suelo húmedo (g) Peso de molde (g) Peso del suelo húmedo (g) Volumen del molde (cm3) Densidad húmeda (g/cm3) Peso de tara (g) Peso suelo húmedo + tara (g) Peso suelo seco + tara (g) Peso de agua (g) Peso de suelo seco (g) Contenido de humedad (%) Contenido de humedad (%) Densidad seca (g/cm3)

7 5 56 NO SATURADO SATURADO

4 5 26 NO SATURADO

22 5 12 SATURADO NO SATURADO

12250 7105

12630 7755

11265 7407

5145

4875

3858

3128

3145

3145

1.645 32.10 32.43

1.550 31.22 32.06

1.227 32.19 32.33

125.11

106.22

94.23

107.05

99.60

106.61

114.70 10.41 82.60

97.97 8.25 65.54

87.18 7.05 55.96

98.65 8.40 66.59

92.07 7.53 59.88

98.31 8.30 65.98

12.60

12.59

12.60

12.61

12.58

12.58

12.60 1.461

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12.61 1.377

SATURADO

12.58 1.090

92

Tabla 112: Datos obtenidos en el Dial de Expansión de la muestra del material granular en el ensayo del CBR.

EXPANSION FECHA

HORA

TIEMPO

DIAL

EXPANSION mm %

DIAL

EXPANSION mm %

DIAL

EXPANSION mm %

Tabla 113: Datos de la carga aplicada al material granular en el ensayo de CBR.

PENETRACION

PENETRACION mm 0.000 0.635 1.270 1.905 2.540 5.080 7.620 10.160 12.700

CARGA STAND. kg/cm2

70.31 105.46 133.58 161.71 182.80

MOLDE Nº MOLDE Nº CARGA CORRECCION CARGA CORRECCION CARGA Dial Dial Dial (div) kg kg % (div) kg/cm2 kg % (div) 0.0 0.0 87.0 76.0 180.0 145.0 254.0 227.0 298.0 256.0 299.1 22.0 255.8 18.8 457.0 385.0 467.4 22.9 400.3 19.6 548.0 476.0 576.0 498.0 585.0 515.0

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MOLDE Nº CORRECCION kg 0.0 62.0 117.0 156.0 206.0 307.0 375.0 396.0 423.0

kg

%

199.2 313.2

14.6 15.3

93

700.0

700.0

600.0

600.0

600.0

500.0

500.0

500.0

400.0

Carga (Kg)

400.0

300.0

Carga (Kg)

400.0

300.0

300.0

200.0

200.0

200.0

100.0

100.0

100.0

0.0

Carga (Kg)

700.0

0.0 0

5 10 15 Penetración (mm)

0.0 0

Figura 39: EC=56golpes, material granular

5 10 15 Penetración (mm)

0

Figura 38: EC=26golpes, material granular

5 10 15 Penetración (mm)

Figura 40: EC=12golpes, material granular

1.700

Densidad Seca (gr/cm3)

1.500

1.300

1.100

0.900

0.700

0.500

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

CBR (%)

Figura 41: Grafica de Densidad Seca VS CBR del material granular.

PORCENTAJE DEL CBR Valor de C.B.R. al 100% de la M.D.S. A 2.54mm

22.0 (%)

Valor de C.B.R. al 95% de la M.D.S. A 2.54mm

19.2 (%)

Valor de C.B.R. al 100% de la M.D.S. A 5.08mm

22.9 (%)

Valor de C.B.R. al 95% de la M.D.S. A 5.08mm

20.0 (%)

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94

3.3.11. ENSAYO DE DENSIDAD EN CAMPO – METODO DEL CONO DE ARENA Según el Manual MTC: MTC E 117, ASTM D 1556 a) Densidad de campo con material granular de cantera. En la aplicación de este método del cono de arena, se llegó a una profundidad de 15 cm desde la superficie del material compactado con un diámetro de hoyo de aproximadamente de 6”, este método se centra en la determinación del volumen de una pequeña excavación de forma cilíndrica de donde se ha retirado todo el suelo compactado ya que el peso del material retirado dividido por el volumen del hueco cilíndrico nos permite determinar la densidad húmeda. Determinándose la humedad de esa muestra nos permite obtener la densidad seca. A continuación, se muestran los datos obtenidos del ensayo de Proctor Modificado realizado al material granular para la base del pavimento. ENSAYO PROCTOR MODIFICADO (DATOS DE LABORATORIO) 2.281 2.281 Densidad máxima laboratorio (gr/cm³) Humedad optima de laboratorio (%) 5.8% 5.8%

Tabla 114: Datos obtenidos en el ensayo estándar para la densidad in situ mediante el método del cono de arena.

TOMA DE DATOS EN CAMPO Muestra

D-1

D-2

Peso del frasco + Arena inicial (g)

6550

6895

Peso del frasco + Arena restante (g)

2675

2845

Peso de la arena en el cono (gr)

1810

1810

Peso de la arena en el hueco (g)

2065

2240

Densidad de la arena (g/cm3)

1.47

1.47

Volumen del hueco (cm3)

1405

1524

Peso de material extraído

3150

3567

Peso unitario húmedo (gr/cm³)

2.242

2.341

Humedad del material extraído (%)

9.0%

10.3%

Peso unitario material seco (gr/cm³)

2.058

2.123

Después de la obtención y procesamiento de los datos, se obtuvo los siguientes resultados: RESULTADOS DE PRUEBA % De Compactación de Terreno (%)

90.22 93.07

b) Densidad de campo con material granular de cantera mezclado con aceite. En la aplicación de este método del cono de arena, se llegó a una profundidad de 15 cm desde la superficie del material granular mezclado con el aceite y compactado con un diámetro de hoyo de aproximadamente de 6”, este método se centra en la determinación del volumen de una pequeña excavación de forma cilíndrica de donde se ha retirado todo el suelo compactado ya que el peso del material retirado dividido por el volumen del hueco cilíndrico nos permite determinar la densidad húmeda. Determinándose la humedad de esa muestra nos permite obtener la densidad seca. A continuación, se muestran los datos obtenidos del ensayo de Proctor Modificado realizado al material granular para la base del pavimento.

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95

ENSAYO PROCTOR MODIFICADO (DATOS DE LABORATORIO) 2.274 2.274 Densidad máxima de laboratorio (gr/cm³) Humedad optima de laboratorio (%) 3.1% 3.1% Tabla 115: Datos obtenidos en el ensayo estándar para la densidad in situ mediante el método del cono de arena – para el material granular mezclado con el aceite quemado.

TOMA DE DATOS EN CAMPO Muestra

D-1

D-2

Peso del frasco + Arena inicial (g)

6312

6153

Peso del frasco + Arena restante (g)

2589

2354

Peso de la arena en el cono (gr)

1810

1810

Peso de la arena en el hueco (g)

1913

1989

Densidad de la arena (g/cm3)

1.47

1.47

Volumen del hueco (cm3)

1301

1353

Peso de material extraído

2900

2997

Peso unitario húmedo (gr/cm³)

2.228

2.215

Humedad del material extraído (%)

7.0%

8.7%

Peso unitario material seco (gr/cm³)

2.083

2.039

Después de la obtención y procesamiento de los datos, se obtuvo los siguientes resultados: RESULTADOS DE PRUEBA % De Compactación de Terreno (%)

3.4.

91.59 89.67

ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN QUÍMICA PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES DEL ACEITE QUEMADO. La ASTM (Sociedad americana para pruebas y materiales) ha establecido una serie de normas para evaluar las propiedades físico- químicas, tanto del aceite nuevo como usado. Cada norma tiene un método estandarizado, el cual debe ser el mismo, cualquiera sea el laboratorio en donde se lleve a cabo dicho análisis. Una prueba de laboratorio no quedará bien especificada si no se tiene en cuenta el método ASTM bajo el cual se efectuó. También se usan algunas otras normas como las DIN que son ampliamente utilizadas en Europa, pero casi desconocidas en nuestro medio y las MIL-L que son normas para estandarizar pruebas por parte de las fuerzas militares de los Estados Unidos. (ALBARRACIN AGUILLON P., 1993) A continuación, se describirá algunos de los ensayos que se realizaron: El material reciclado se recaudó en una botella descartable de 2 litros debidamente cerrada para evitar el ingreso de demás materias, para luego ser transportado a la Facultad de Ciencias Químicas, Física y Matemáticas de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco para la realización de los respectivos ensayos químicos y la determinación de las propiedades que poseen, ver anexo 2, obteniendo los siguientes resultados. Tabla 116: Cuadro Resumen de Propiedades Químicas del Aceite Quemado (desuso).

P.E. (20°C) Punto de Inflamación °C Punto Combustión °C Insolubles en Benceno % Ceniza % Fe (Hierro) ppm Cobre Cr ppm Aluminio Al ppm

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0.859 220 – 225 240 – 245 0.88 0.52 16.30 8.20 13.80

96

3.5.

DISEÑO DEL PAVIMENTO RIGIDO-UTILIZANDO CBR DEL MATERIAL GRANULAR ESTUDIO DE TRÁFICO La presente información constituye el Estudio de Tráfico realizado a La Calle Esperanza Segunda Etapa de La Av. Colon y Adyacentes del Distrito de Yanaoca Provincia de Canas – Cusco, elaborado bajo el marco estipulado por la normatividad técnica vigente. La evaluación económica y ambiental de una vía requiere de insumos esenciales sobre las características del transporte en el área de influencia del proyecto vial. Estos insumos se refieren a la cantidad y composición de los vehículos que transitarán por la vía en los periodos de diseño definidos. Por ello, los estudios de tráfico son fundamentales para la determinación de la factibilidad de cualquier proyecto vial. OBJETIVOS: El Estudio de Trafico tiene los objetivos siguientes: • Conocer el volumen y clasificación vehicular en las horas punta de la mañana y tarde, en tramos relevantes para el estudio, a fin de establecer la utilización de la vía y el nivel de servicio que proporciona, estableciendo el nivel de congestión actual. • Establecer la magnitud y composición vehicular de los movimientos que se producen en las zonas relevantes del Estudio.

METODOLOGÍA DE TRABAJO DEL ESTUDIO DE TRÁFICO AREA DE INFLUENCIA Y SECCIONAMIENTO DE LA VÍA CON FINES DE TRÁFICO El área de influencia, es la superficie servida por la Vía en sus inmediaciones geográficas y sobre la cual incide el desarrollo de las actividades socio-económicas, por ser la infraestructura vial una de sus principales condicionantes. Uno de los factores determinantes del área de influencia ha sido indudablemente el medio físico, el cual limita la accesibilidad de los usuarios de las vías en estudio. Dicha accesibilidad se ve modificada por la infraestructura vial existente y/o proyectada, posibilitando en cierta medida, salvar algunos limitantes físicos y ampliar el área servida por las vías. OBJETIVO: El objetivo ha sido el de delimitar la comprensión geográfica sobre la cual incide el vínculo vial existente y su posible modificación con la implementación del proyecto, enmarcado en los lineamientos de los planes y programas de desarrollo. DEMARCACIÓN POLÍTICA: El área definida con los criterios antes mencionados, se ha reajustado a los límites políticos, con el objeto de poder obtener la información socio-económica cuantificada requerida para el análisis sectorial, con miras a las proyecciones del tráfico de las vías; circunscribiéndola a la demarcación distrital. El criterio técnico utilizado para determinar la asignación de la demanda de transporte en la red vial, ha consistido en determinar los viajes entre un centro de producción de tráfico (zona origen) a otro centro de atracción de tráfico (zona destino). Es necesario que las vías consideradas para propósitos de la determinación del Área de Influencia, incluya no solo los tramos, objeto del estudio, sino también a las rutas que directa o indirectamente tienen efecto en la atracción de la demanda para el tráfico dentro del área de influencia. DEFINICIÓN DE PROCEDIMIENTOS PARA LA EJECUCIÓN DE LOS CONTEOS Luego del reconocimiento de campo, que sirvió para observar el comportamiento del tráfico en las vías y fijar la distribución de los recursos a emplear en función a la magnitud alcanzada en cuanto a los niveles de tráfico que presenta, se procedió a preparar el material de conteo vehicular.

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97

CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL CONTEO: Para el Estudio de tráfico se ha realizado:  Se definió 1 estación de Conteo estratégicamente ubicada.  Los conteos se realizaron en un período de tiempo de 7 días consecutivos de Lunes a Domingo.  Las horas de conteo fueron desde las 07:00am hasta 10:00pm.  Los conteos vehiculares fueron cerrados cada hora, con el objetivo de evaluar posibles intensidades de flujo extraordinarios.  Los Conteos se realizaron en ambos sentidos.  Los conteos fueron volumétricos y clasificados por tipo de vehículo de la siguiente manera: Vehículos ligeros (Automóviles, camionetas), Vehículos pesados (camión 2 ejes, Bus 2 ejes, tráiler C3R2, Tráiler T3S2R2). PROGRAMACIÓN DE LOS CONTEOS Los conteos se realizaron de acuerdo al cronograma de trabajo que se muestra en el cuadro siguiente: Tabla 117: Datos de la Estación de conteo del distrito de Yanaoca, provincia de Canas - Cusco.

Estac. Nº

Ubicación

Nº días de Conteo

Fecha de Inicio de Conteo

Fecha de Término de Conteo

Horario de Toma de Datos

E – 01

CALLE ESPERANZA

7

Lunes 24/09/2018

Domingo 30/09/2018

7:00am. – 10:00pm.

CROQUIS DE UBICACIÓN DE LAS ESTACIONES DE CONTEO

Figura 42: Croquis de la ubicación de la estación de conteo del distrito de Yanaoca, provincia de Canas - Cusco.

TRABAJO DE GABINETE RESUMEN DIARIO POR CADA HORA DE CONTEO Para el procesamiento de datos, se han considerado los conteos vehiculares realizados en el Estudio de Factibilidad del presente Proyecto. ÍNDICE MEDIO DIARIO (ACTUAL) Para determinar el IMD se usa el volumen promedio del tránsito por tipo de vehículo y por día para lo cual se ha empleado la siguiente fórmula:

 5VDL  VS  VD    FCE 7  

IMD= 

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98

VDL VS VD Fc

: Volumen Promedio de Días Laborales : Volumen del día sábado : Volumen del día domingo : Factor de corrección estacional.

Para vehículos ligeros tenemos:

 30  21  18  21  19    21.8 5  

VDL=  VS = 16 VD = 13 Remplazando en la fórmula:

 5 * 21.8  16  13     0.9302 7  

IMD =

IMD = 19 veh/día. (Actual) Para vehículos pesados tenemos:

VDL =

 2  1  23  1  3   6 5  

IMD =

 5*6  4  2     0.9773 7  

VS = 4 VD = 2 Remplazando en la fórmula:

IMD = 5 veh/día. (Actual) Por lo tanto, el IMD total: IMDT = 19+5= 24 veh/día. A continuación, se adjunta una serie de cuadros por cada hora de conteo, durante los 7 días y para la estación: Tabla 118: Resultados de conteo de tráfico setiembre 2018 clasificación vehicular diaria ambos sentidos.

Tipo de Clase vehículo Camioneta AC Auto AP Camión 2 C2 ejes Bus B2 Tráiler C3R2 Tráiler T3S2R2 TOTAL

Lunes

Martes

Miércoles

Jueves

Viernes

Sábado

Domingo

14 16

7 14

7 11

12 9

12 7

9 7

4 9

1

0

19

1

2

2

1

1 0 0 32

1 0 0 22

4 0 0 41

0 0 0 22

1 0 0 22

2 0 0 20

1 0 0 15

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99

VOLUMEN DE TRÁFICO POR DÍA 45

41

40 35

32

30 25

22

22

22

20

20

VOLUMEN DE TRÁFICO POR DÍA

15

15 10 5

0

Figura 43: Volumen de tráfico por día en el distrito de Yanaoca.

CLASIFICACION VEHICULAR - PAVIMENTACION

PORCENTAJE (%)

50

12

11

10

9

40

8

30

6

20

4

10

2 0

0

0

0

0

0

IMD

60

0

0

0

TIPO DE VEHICULO Figura 44: Clasificación por Tipo de Vehículo en el distrito de Yanaoca.

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100

VARIACION HORARIA - PAVIMENTACION 25.00

4.5 4

4

4

20.00

3.5 3

3

2.5 2

10.00

2

2

IMD

VARIACION (%)

15.00

1.5 1 1

5.00

1

1 1 1

22 - 23

0 0 0 0 0 00 20 - 21

18 - 19

HORA

0

16 - 17

14 - 15

0

12 - 13

08 - 09

06 - 07

04 - 05

0 0 0 0 0 0 02 - 03

00 - 01

0.00

10 - 11

0.5

Figura 45:Variación Horaria con respecto al IMD.

Para el cálculo del Factor de Corrección Estacional se ha considerado valores asumidos de acuerdo a la constancia y el tipo de los vehículos (Fuente Municipalidad de Cusi pata-Cusco). Tabla 119: Factor de Corrección Estacional con respecto al tipo de vehículo (Fuente: Municipalidad de Cusi pata).

TRAFICO ACTUAL POR TIPO DE VEHICULO TIPO DE VEHICULO FC Automóvil 0.9302 Camioneta 0.9302 Bus Mediano (microbús) 0.9773 Camión de 2 Ejes 0.9773 Camión de 3 Ejes 0.9773 IMD PROMEDIO CONSIDERANDO LOS DÍAS DE CONTEO:

VEHÍCULO Lunes Camionet a Auto Camión 2 ejes Bus Tráiler Tráiler TOTAL

Tabla 120: IMD considerando los días de conteo por cada tipo de vehículo. Marte Miércole Jueve Vierne Sábad Doming Total IMDs=vi/ FC s s s s o o Semana 7

IMD = IMDs*FC

14

7

7

12

12

9

4

65

9

0.9302

9

16

14

11

9

7

7

9

73

10

0.9302

10

1

0

19

1

2

2

1

26

4

0.9773

4

1 0 0 32

1 0 0 22

4 0 0 41

0 0 0 22

1 0 0 22

2 0 0 20

1 0 0 15

10 0 0 174

1 0 0 25

0.9773 0.9773 0.9773

1 0 0 24

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101

Dónde: IMDs IMDa Vi FC

= = = =

Índice Medio Diario Semanal de la Muestra vehicular tomada. Índice Medio Diario Anual. Volumen vehicular diario de cada uno de los 7 días de conteo. Factor de Corrección Estacional. IMDs = SVi/7 IMDa = IMDs*FC

De la tabla N° 49 obtenemos que el IMDa total actual es de: 24 veh/dia. Tabla 121: Resumen del conteo Vehicular Diario (IMD).

VEHÍCULO Camioneta Auto Camión 2 ejes Bus Tráiler Tráiler TOTAL

Veh./Día 9 10 4 1 0 0 24

% 37.50 41.67 16.67 4.17 0.00 0.00 100.00

En la tabla N°50 se muestra los respectivos IMD, desagregado para cada tipo de Vehículo. Rpo = tasa de crecimiento anual de la población. Rpo =1.50% Tasa de crecimiento anual del PBI regional. Rvc =4.40% Fuente: Instituto Nacional de Estadística e Informática – INEI 2009/2008 PROYECCION DE TRÁFICO Es el IMD (actual) multiplicado por la suma de uno más la tasa de crecimiento y esto elevado a la resta de años del periodo de diseño menos uno.

Tn  T0  (1  i) n1 Dónde: Tn To n i

= = = =

Tránsito proyectado al año “n” en veh/día. Tránsito actual (año base o) en veh/día. = 24veh/día. Años del período de diseño. =20 años. Tasa anual de crecimiento del tránsito. = 4.40%

Tenemos:

Tn  19 * (1  0.015) 201 Tn = 25 Veh/día (livianos)

Tn  5 * (1  0.044) 201 Tn = 12 Veh/día (pesados)

RESULTADOS DEL ESTUDIO DE TRÁFICO VARIACIONES DIARIAS De los datos procesados en gabinete, de la estación de conteo N° 01 (Calle Esperanza), se puede determinar que el mayor volumen de tráfico se ha originado el día laborable MIÉRCOLES 26/09/2018 con 41 veh/día.

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102

VARIACIÓN HORARIA De los datos procesados en gabinete, de la estación de conteo N° 01 (Calle Esperanza), se puede determinar que el mayor volumen de tráfico se ha originado durante las 9:00 a 11:00 horas del día miércoles 26/09/2018 con 13 veh/h. HORA PUNTA De los datos procesados en gabinete, se puede determinar que la hora punta se ha originado durante las 8 y 11 horas de la mañana y durante las 16 y 18 horas de la noche. RESUMEN El estudio se realizó durante una semana 7 días, desde el día 24/09/18 al 30/09/18. Del estudio se determinó que:  ÍNDICE MEDIO DIARIO (ACTUAL) IMD = 24 vehículos /día  TRANSITO PROYECTADO (20 AÑOS) = 37 vehículos /día  EL MAYOR VOLUMEN DE TRÁFICO: día miércoles 41 vehículos /día  MAYOR VOLUMEN DE TRAFICO: día miércoles de 09 – 11 a.m.  HORA PUNTA DE TRÁFICO: en la mañana 8 a 11 a.m. y en la tarde 16 – 18 horas El nivel de servicio de dicha vía, se incrementará con el mejoramiento de accesos, incrementando la congestión actual. La vía en estudio, es un acceso principal para la ciudad de Yanaoca, la pavimentación dará mayor fluidez al tránsito.

METODOLOGÍA DE DISEÑO AASHTO 93 El método AASHTO 93 estima que para una construcción nueva el pavimento comienza a dar servicio a un nivel alto. A medida que transcurre el tiempo, y con él las repeticiones de carga de tránsito, el nivel de servicio baja. El método impone un nivel de servicio final que se debe mantener al concluir el periodo de diseño. Mediante un proceso iterativo, se asumen espesores de losa de concreto hasta que la ecuación AASHTO 1993 llegue al equilibrio. El espesor de concreto calculado finalmente debe soportar el paso de un número determinado de cargas sin que se produzca un deterioro del nivel de servicio inferior al estimado.

Donde: W8.2 = número previsto de ejes equivalentes de 8.2 toneladas métricas, a lo largo del periodo de diseño ZR = desviación normal estándar SO = error estándar combinado en la predicción del tránsito y en la variación del comportamiento esperado del pavimento D = espesor de pavimento de concreto, en milímetros ΔPSI= diferencia entre los índices de servicio inicial y final Pt = índice de serviciabilidad o servicio final Mr = resistencia media del concreto (en Mpa) a flexo tracción a los 28 días (método de carga en los tercios de luz) Cd = coeficiente de drenaje J = coeficiente de transmisión de carga en las juntas Ec = módulo de elasticidad del concreto, en Mpa K = módulo de reacción, dado en Mpa/m de la superficie (base, subbase o subrasante) en la que se apoya el pavimento de concreto.

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103

NUMERO DE REPETICIONES DE EJES EQUIVALENTES IMDA: Se toma los datos del año en el cual culmina la obra. P: Carga de vehículos por eje, ver REGLAMENTO NACIONAL DE VEHICULOS MTC. EJE EQUIVALENTE (EE 8.2Tn): Remplazando la carga P, en las fórmulas según tipo de vehículo y eje equivalente. Ver anexo N°24. Tabla 122: Valores de ejes equivalentes para cada tipo de vehículo en el distrito de Yanaoca.

TIPO DE VEHICULOS

AUTOS CAMIONETAS Y COMBIS B2 B3 C2 C3 C4 T2S1

T2S2

T2S3

3S1

3S2

3S3

2T2

2T3

3T2

3T3

IMDA (AÑO DE CULMINACION DE LA OBRA)

CARGA DE VEHICULOS POR EJE (P)

EJE EQUIVALENTE (EE 8.2Tn.)

EE 8.2Tn*IMDA

21 21 1 0 0 0 4 4 3 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 1 7 11 7 16 7 11 7 18 7 23 7 11 11 7 11 18 7 11 25 7 18 11 7 18 18 7 18 25 7 11 11 11 7 11 11 18 7 16 11 11 7 16 11 16

0.000436385 0.000436385 1.272834178 3.334826273 1.272834178 2.342740494 1.272834178 3.334826273 1.272834178 3.458004411 1.272834178 3.685352143 1.272834178 3.334826273 3.334826273 1.272834178 3.334826273 3.458004411 1.272834178 3.334826273 4.164931279 1.272834178 3.458004411 3.334826273 1.272834178 3.458004411 3.458004411 1.272834178 3.458004411 4.164931279 1.272834178 3.334826273 3.334826273 3.334826273 1.272834178 3.334826273 3.334826273 3.458004411 1.272834178 2.342740494 3.334826273 3.334826273 1.272834178 2.342740494 3.334826273 2.342740494

1 1 2 0 0 0 6 14 4 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

SUMATORIA DEL EE día-carril

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39

104

FACTOR DIRECCIONAL Y FACTOR CARRIL El factor de distribución direccional expresado como una relación, que corresponde al número de vehículos pesados que circulan en una dirección o sentido de tráfico, normalmente corresponde a la mitad del total de tránsito circulante en ambas direcciones, pero en algunos casos puede ser mayor en una dirección que en otra, el que se definirá según el conteo de tráfico. El tráfico para el carril de diseño del pavimento tendrá en cuenta el número de direcciones o sentidos y el número de carriles por calzada de carretera, según el porcentaje o factor ponderado aplicado al IMD. Ver anexo N°25. 𝐹𝑑 = 0.50 𝐹𝑐 = 1.00 CALCULO DEL ESAL 𝐸𝑆𝐴𝐿 = 𝐹𝐶 × 𝐹𝑑 × (𝑁𝑟𝑒𝑝 𝑑𝑒 𝐸𝐸8.2𝑇𝑛) 𝐸𝑆𝐴𝐿 = 1.0 × 0.5 × 423919 𝐸𝑆𝐴𝐿 = 211960

CÁLCULO DE TASAS DE CRECIMIENTO Y PROYECCIÓN Se puede calcular el crecimiento de tránsito utilizando una fórmula de progresión geométrica por separado para el componente del tránsito de vehículos de pasajeros y para el componente del tránsito de vehículos de carga. Ver anexo N° 26. 𝐹𝑐𝑎 = 29.78 NUMERO DE REPETICIONES DE EJES EQUIVALENTES Para el cálculo del Número de Repeticiones de Ejes Equivalentes de 8.2 tn, en el periodo de diseño, se usará la siguiente expresión por tipo de vehículo; el resultado final será la sumatoria de los diferentes tipos de vehículos pesados considerados:

𝑁𝑟𝑒𝑝 𝑑𝑒 𝐸𝐸8.2𝑇𝑁 = ∑[𝐸𝐸𝐷𝐼𝐴−𝐶𝐴𝑅𝑅𝐼𝐿 × 𝐹𝑐𝑎 × 365] Entonces: 𝑁𝑟𝑒𝑝 𝑑𝑒 𝐸𝐸8.2𝑇𝑁 = ∑[39 × 29.78 × 365] 𝑁𝑟𝑒𝑝 𝑑𝑒 𝐸𝐸8.2𝑇𝑁 = 423919

CLASIFICACIÓN DE NUMERO DE REPETICIONES DE POR EJES EQUIVALENTES EN EL PERIODO DE DISEÑO Tipo de tráfico pesado expresado en EE= TP4 Periodo de Diseño: n=20 años a) DISEÑO DEL PAVIMENTO RIGIDO – UTILIZANDO MATERIAL GRANULAR SERVICIABILIDAD Para caminos de bajo volumen de transito TP4 y del anexo N° 27 se tiene: 𝑃𝑖 = 4.50 𝑃𝑡 = 2.0 ∆𝑃𝑆𝐼 = 2.50

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105

CONFIABILIDAD Y DESVIACION ESTANDAR Se tiene para TP4, ver anexo N° 28: 𝑆0 = 0.35 𝑅 =90% 𝑍𝑅 = −1.282 SUELOS Y EFECTOS DE LAS CAPAS DE APOYO Para este caso utilizaremos el CBR de la Subrasante, entonces determinando de la gráfica el Módulo de Reacción se tiene: 𝐶𝐵𝑅 20% → 𝐾0 = 250 𝑝𝑐𝑖 𝐶𝐵𝑅 32.7% → 𝐾1 = 360 𝑝𝑐𝑖 ℎ = 15𝑐𝑚

La presencia de la sub base granular o base granular, de calidad superior a la subrasante, permite aumentar el coeficiente de reacción de diseño, en tal sentido se aplicará la siguiente ecuación:

Entonces: 𝐾𝐶 = 250 𝑝𝑐𝑖

RESISTENCIA A LA FLEXOTRACCION DEL CONCRETO (Mr) 𝑀𝑟 = 9.5√𝑓 ′ 𝑐 (𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑒𝑛 𝑝𝑠𝑖)

𝑓 ′ 𝑐 = 280𝑘𝑔/𝑐𝑚2= 3982.5 psi 𝑀𝑟 = 599.5𝑝𝑠𝑖

MODULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO 𝐸 = 57000 × (𝑓 ′ 𝑐 )0.5 ; 𝑓 ′ 𝑐 𝑒𝑛 𝑝𝑠𝑖 𝑓 ′ 𝑐 = 280𝑘𝑔/𝑐𝑚2 = 3982.5 𝑝𝑠𝑖

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106

Entonces: 𝐸 = 3597118 𝑝𝑠𝑖

DRENAJE (Cd) 𝐶𝑑 = 1.1

TRANSFERENCIA DE CARGAS (J) 𝐽 = 2.50

RESUMEN DE DATOS CALCULADOS 𝑊18 = 423919.00 𝑍𝑅 = −1.282 𝑆0 = 0.35 𝐷 = 165.0𝑚𝑚 ∆𝑃𝑆𝐼 = 2.50 𝑃𝑡 = 2.0 𝑀𝑟 = 600 𝑝𝑠𝑖 𝐶𝑑 = 1.1 𝐽 = 2.50 𝐸𝑐 = 3597118 𝑝𝑠𝑖 𝐾 = 258 𝑝𝑐𝑖 𝑃𝑖 = 4.5

Reemplazando valores en la ecuación:

6.55 = 6.60

Valores que se asemejan y se puede afirmar que el espesor de la losa de 16.5 cm, y de la base de 15cm si cumple.

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107

RESUMEN Los cálculos se realizaron, con los datos de C.B.R. obtenidos de los estudios de suelo realizado al terreno de fundación:         

Se realizó un estudio minucioso de las ventajas e inconvenientes de los pavimentos flexibles y rígidos, optando para este proyecto el Pavimento Rígido. Valor de C.B.R de la sub rasante: 20% (valor de estudio de suelos) Módulo de reacción de la sub rasante: 250 pci Valor de C.B.R de la base: 32.7% (valor de estudio de suelos) Módulo de reacción de la base: 250 pci Periodo de diseño: 20 años Método de diseño usado: Método AASHTO 93 Resistencia del concreto: f´c=280 kg/cm2 Espesor min de la base = 0.165 m.

Usando el Método AASHTO 93 se realizó los cálculos y se determinó que: ESPESOR DEL PAVIMENTO SERÁ DE 0.165 m

b)

DISEÑO DEL PAVIMENTO RÍGIDO – UTILIZANDO MATERIAL GRANULAR MEZCLADO CON ACEITE QUEMADO.

SUELOS Y EFECTOS DE LAS CAPAS DE APOYO Para este caso utilizaremos el CBR de la Subrasante y el CBR de la base del material granular mezclado con aceite quemado (en desuso), entonces determinando de la gráfica del anexo N°01 el Módulo de Reacción se tiene: 𝐶𝐵𝑅 20% → 𝐾0 = 250 𝑝𝑐𝑖 𝐶𝐵𝑅 45.8% → 𝐾1 = 470 𝑝𝑐𝑖 ℎ = 15𝑐𝑚 La presencia de la sub base granular o base granular, de calidad superior a la subrasante, permite aumentar el coeficiente de reacción de diseño, en tal sentido se aplicará la siguiente ecuación:

Entonces: 𝐾𝐶 = 250 𝑝𝑐𝑖

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RESUMEN DE DATOS CALCULADOS ANTERIORMENTE Se utilizarán los datos ya obtenidos para el diseño de pavimentos rígidos utilizando material granular, debido a que mantienen las mismas características y factores de diseño haciendo una excepción en la determinación del Kc, pero que coincidentemente se obtuvo el mismo valor. 𝑊18 = 423919.00 𝑍𝑅 = −1.282 𝑆0 = 0.35 𝐷 = 165.0𝑚𝑚 ∆𝑃𝑆𝐼 = 2.50 𝑃𝑡 = 2.0 𝑀𝑟 = 600 𝑝𝑠𝑖 𝐶𝑑 = 1.1 𝐽 = 2.50 𝐸𝑐 = 3597118 𝐾 = 250 𝑝𝑐𝑖 𝑃𝑖 = 4.50 Reemplazando valores en la ecuación:

6.54 = 6.60 Valores que se asemejan y se puede afirmar que el espesor de la losa de 16.5 cm, y de la base de 15 cm si cumple. RESUMEN Los cálculos se realizaron, con los datos de C.B.R. obtenidos de los estudios de suelo realizado al terreno de fundación:         

Se realizó un estudio minucioso de las ventajas e inconvenientes de los pavimentos flexibles y rígidos, optando para este proyecto el Pavimento Rígido. Valor de C.B.R de la sub rasante: 20% (valor de estudio de suelos) Módulo de reacción de la sub rasante: 250 pci Valor de C.B.R de la base: 45.8% (valor de estudio de suelos) Módulo de reacción de la base: 250 pci Periodo de diseño: 20 años Método de diseño usado: Método AASHTO 93 Resistencia del concreto: f´c=280 kg/cm2 Espesor min de la base = 0.165 m.

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Usando el Método AASHTO 93 se realizó los cálculos y se determinó que: ESPESOR DEL PAVIMENTO SERÁ DE 0.165 m

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Una vez obtenido los valores de “K”, se puede proceder a realizar una comparación entra la base sin alterar y la que contiene el aceite quemado, para poder analizar si se pudo llegar a la impermeabilización necesaria para la base de la estructura del pavimento.

4.1.

RESULTADOS DEL ENSAYO DE PERMEABILIDAD DEL MATERIAL GRANULAR SIN ACEITE QUEMADO. Tabla 123: Resumen de resultados del ensayo de permeabilidad del material granular.

Muestra 01 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 02 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 03 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 04 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C:

6.09E-03 5.89E-03 6.73E-03 2.98E-03 3.01E-03 3.25E-03 2.82E-03 2.78E-03 3.12E-03 7.89E-04 1.18E-03 8.61E-04

Después de haber realizado los ensayos de laboratorio para hallar las propiedades físicas y mecánicas del material granular, y del aceite quemado. Se puede manifestar que del primer ensayo de permeabilidad realizado solo con el material granular, se obtuvo una permeabilidad media igual a 2.70*10-3 cm/s para un Contenido de Humedad Optimo de 4.98% hallado de la gráfica de Compactación Proctor modificado correspondiente, lo cual de acuerdo a bibliografía consultada, los valores de Coeficiente de Permeabilidad para diferentes tipos suelos (Tabla 9), se aprecia que se tiene un valor con propiedades de permeabilidad en el rango de drenaje bueno para un tipo de suelo considerado como grava limosa con arcillas, con lo cual se manifiesta que el material de la cantera de Yanaoca es permeable.

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110

RELACION HUMEDAD-DENSIDAD 2.400

Densidad seca (gr/cm3)

2.350 2.300 2.250

y = 0.0019x3 - 0.0464x2 + 0.3227x + 1.4234 R² = 1

2.200 2.150

2.100 2.050 2.000 0

1

2

3

4

5

6

Contenido de humedad (%)

Figura 46: Grafica de densidad seca vs contenido de humedad.

2.110

Densidad máxima (gr/cm3) Humedad óptima (%)

4.98%

8.00E-03 Permeabilidad medida promedio:

Permeabilidad (cm/s)

7.00E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

6.00E-03 5.00E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

4.00E-03 3.00E-03 2.00E-03 1.00E-03 1.00E-07 0.00%

1.00%

2.00%

3.00%

4.00%

5.00%

6.00%

7.00%

8.00%

9.00%

Figura 47: Grafica permeabilidad vs porcentaje de humedad.

Contenido de Humedad Optima (%) Permeabilidad Media(cm/s) Permeabilidad por Regresión (cm/s) Permeabilidad corregida a 20°C (cm/s)

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4.98% 2.70*10-3 2.80*10-3 3.05*10-3

111

4.2.

RESULTADOS DEL ENSAYO DE PERMEABILIDAD DEL MATERIAL GRANULAR MEZCLADO CON ACEITE QUEMADO. a) PRIMERA DOSIFICACION – 100%ACEITE QUEMADO Tabla 124: Resumen de los valores de permeabilidad del material granular con aceite quemado.

Muestra 01 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 02 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 03 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 04 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C:

5.46E-04 4.92E-04 6.04E-04 3.41E-04 2.48E-04 3.71E-04 1.19E-04 9.93E-05 1.32E-04 6.46E-05 4.70E-05 7.14E-05

Por otro lado en la primera dosificación del material granular y el aceite quemado realizada al 100%, es decir que en lugar de utilizar agua en un valor igual al CHO inicialmente hallado en los ensayos para la determinación de las propiedades del material granular, se utilizó aceite quemado en su reemplazo , obteniendo una permeabilidad media igual a 3.70*10-4 para un Contenido de aceite igual a 2.69% lo que de acuerdo a la bibliografía especializada indica que sigue encontrándose dentro del valor correspondiente a un drenaje franco a pobre. RELACION HUMEDAD-DENSIDAD

2.400

2.350

Densidad seca (gr/cm3)

2.300

2.250

y = 0.0004x3 - 0.0075x2 + 0.0329x + 2.0957 R² = 1

2.200

2.150

2.100

2.050

2.000 0

1

2

3

4

5

6

Contenido de humedad (%)

Figura 48: Densidad seca vs contenido de humedad del material granular con aceite quemadoResumen.

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112

2.137

Densidad máxima (gr/cm3) Humedad óptima (%)

2.69%

7.00E-04

5.00E-04

Permeabilidad calculada por regresión:

4.00E-04

Permeabilidad corregida a 20°C:

Permeabilidad (cm/s)

6.00E-04

Permeabilidad medida promedio:

3.00E-04 2.00E-04 1.00E-04 1.00E-07 0.00%

1.00%

2.00%

3.00%

4.00%

5.00%

6.00%

7.00%

Figura 49: Permeabilidad vs porcentaje de humedad-Resumen.

Contenido de Humedad Optima (%) Permeabilidad Media(cm/s) Permeabilidad por Regresión (cm/s) Permeabilidad corregida a 20°C (cm/s)

2.69% 3.70*10-4 2.75*10-4 4.0*10-4

b) SEGUNDA DOSIFICACION – 50% ACEITE QUEMADO.

Tabla 125: Resumen de los valores de permeabilidad del material granular con aceite quemado.

Muestra 01 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 02 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 03 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 04 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C:

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1.84E-03 2.02E-03 2.01E-03 7.60E-04 6.29E-04 8.29E-04 5.69E-05 5.82E-05 6.21E-05 2.52E-04 2.38E-04 2.75E-04

113

En el ensayo realizado para la segunda dosificación es decir al 50% de aceite quemado se verifica que se obtiene una permeabilidad media de 7.5*10-6cm/s para un Contenido de aceite de 5.27% valga recordar valor hallado de la curva de Compactación después de realizar el ensayo de Permeabilidad correspondiente, valor que se encuentra en la mayor parte de la bibliografía revisada como un drenaje pobre para arenas muy finas, limos orgánicos e inorgánicos, mezcla de arena, limo y arcilla morenas glaciares, depósitos de arcilla estratificada. RELACION HUMEDAD-DENSIDAD

2.400

2.350

Densidad seca (gr/cm3)

2.300

2.250

y = -0.0064x3 + 0.0523x2 - 0.0182x + 1.9461 R² = 1

2.200

2.150

2.100

2.050

2.000 0

1

2

3

4

5

6

Contenido de humedad (%)

Figura 50: Densidad seca vs contenido de humedad del material granular con aceite quemadoResumen.

2.366

Densidad máxima (gr/cm3) Humedad óptima (%)

5.27%

2.50E-03 Permeabilidad medida promedio: 2.00E-03

Permeabilidad (cm/s)

Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C:

1.50E-03

1.00E-03

5.00E-04

1.00E-07 0.00%

1.00%

2.00%

3.00%

4.00%

5.00%

6.00%

Figura 51: Permeabilidad vs porcentaje de humedad-Resumen.

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114

Contenido de Humedad Optima (%) Permeabilidad Media(cm/s) Permeabilidad por Regresión (cm/s) Permeabilidad corregida a 20°C (cm/s)

5.27% 7.50*10-6 7.0*10-6 8.10*10-6

c) TERCERA DOSIFICACIÓN – 35% ACEITE QUEMADO. Tabla 126: Resumen de los valores de permeabilidad del material granular con aceite quemado.

Muestra 01 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 02 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 03 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 04 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C:

3.18E-03 3.23E-03 3.46E-03 1.37E-03 1.39E-03 1.49E-03 6.72E-05 6.96E-05 7.43E-05 2.83E-04 2.70E-04 3.12E-04

En la tercera dosificación donde se utilizó el 35% de aceite quemado se halló una permeabilidad media de 8.75*10-7cm/s para un Contenido de aceite de 3.72% hallado de la curva de Compactación después de realizar el ensayo de Permeabilidad valor que se encuentra considerado en un drenaje prácticamente impermeable de la tabla de valores de permeabilidad para diferentes tipos de suelos reportada por la bibliografía especializada.

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115

RELACION HUMEDAD-DENSIDAD 2.400

2.350

Densidad seca (gr/cm3)

2.300

2.250

2.200

2.150

2.100

y = -0.0026x3 - 0.0017x2 + 0.1222x + 1.9781 R² = 1

2.050

2.000 0

1

2

3

4

5

6

Contenido de humedad (%)

Figura 52: Densidad seca vs contenido de humedad del material granular con aceite quemadoResumen.

2.274

Densidad máxima (gr/cm3) Humedad óptima (%)

3.72%

4.00E-03 Permeabilidad medida promedio:

3.50E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

Permeabilidad (cm/s)

3.00E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

2.50E-03 2.00E-03 1.50E-03 1.00E-03 5.00E-04 1.00E-07 0.00%

1.00%

2.00%

3.00%

4.00%

5.00%

6.00%

Figura 53: Permeabilidad vs porcentaje de humedad-Resumen.

Contenido de Humedad Optima (%) Permeabilidad Media(cm/s) Permeabilidad por Regresión (cm/s) Permeabilidad corregida a 20°C (cm/s)

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3.72% 8.75*10-7 9.30*10-7 1.0*10-6

116

d) CUARTA DOSIFICACIÓN – 25% ACEITE QUEMADO

Tabla 127: Resumen de los valores de permeabilidad del material granular con aceite quemado.

Muestra 01 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 02 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 03 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C: Muestra 04 Permeabilidad medida promedio: Permeabilidad calculada por regresión: Permeabilidad corregida a 20°C:

2.69E-03 2.92E-03 2.93E-03 2.13E-03 2.35E-03 2.32E-03 3.42E-04 3.31E-04 3.78E-04 4.35E-04 4.94E-04 4.81E-04

Por último, para la cuarta dosificación con el 25% de aceite quemado, se ha obtenido un valor correspondiente a la permeabilidad media de 8.1*10-6cm/s para un Contenido de aceite quemado de 5.02% hallado de la curva de Compactación después de realizar el ensayo de Permeabilidad correspondiente, valor que se registra en la bibliografía especializada como drenaje pobre. RELACION HUMEDAD-DENSIDAD 2.400

2.350

Densidad seca (gr/cm3)

2.300

2.250

2.200

2.150

2.100

y = -0.0137x3 + 0.1403x2 - 0.3763x + 2.3781 R² = 1

2.050

2.000

0

1

2

3

4

5

6

Contenido de humedad (%)

Figura 54: Densidad seca vs contenido de humedad del material granular con aceite-Resumen.

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117

2.293

Densidad máxima (gr/cm3) Humedad óptima (%)

5.02%

3.50E-03

2.50E-03

Permeabilidad calculada por regresión:

2.00E-03

Permeabilidad corregida a 20°C:

Permeabilidad (cm/s)

3.00E-03

Permeabilidad medida promedio:

1.50E-03 1.00E-03 5.00E-04 1.00E-07 0.00%

1.00%

2.00%

3.00%

4.00%

5.00%

6.00%

7.00%

Figura 55: Permeabilidad vs porcentaje de humedad-Resumen.

Contenido de Humedad Optima (%) Permeabilidad Media(cm/s) Permeabilidad por Regresión (cm/s) Permeabilidad corregida a 20°C (cm/s)

5.02% 8.1*10-6 7.5*10-6 8.8*10-6

De todos los resultados hallados se puede deducir que la dosificación optima necesaria para llegar a la impermeabilización de la base de la estructura del pavimento es cuando se le proporciona el 35% de aceite quemado del CHO al material granular, por considerarse que se llega al rango de prácticamente impermeable de la tabla de valores de permeabilidad para diferentes tipos de suelos reportado por la bibliografía especializada publicada por Braja Das, Joseph E. Bowles, valores que permitieron demostrar el coeficiente de permeabilidad que es objetivo de la presente investigación, por otro lado también podría utilizarse la segunda dosificación al 50% de aceite quemado pero sin tomar en cuenta que se necesita proporcionar a la base la mínima cantidad de aceite para llegar a su impermeabilización.

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118

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1.

CONCLUSIONES 









5.2.

De los ensayos de laboratorio realizados con la muestra de la cantera de Yanaoca se han obtenido un contenido de humedad natural de 1.46 %, el peso específico relativo de las partículas sólidas Gs= 2.75; referente a los límites de consistencia se tiene que el LL= 26.04, LP= 19.76, IP= 6.28; así mismo de los resultados del ensayo de análisis granulométrico se tiene que por tamiz N° 200 pasa menos del 50% del material y en el tamiz N° 4 pasa menos del 50% de peso retenido por el tamiz N ° 200, y que de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) pertenece a un suelo de doble simbología GM-GC (Grava limosa con arcillas) y de acuerdo a la clasificación AASHTO pertenece a la simbología A-1-a (0) (material granular excelente para base). Al obtener densidades secas y humedades para 04 ensayos de compactación Proctor Modificado con el material granular de la cantera de Yanaoca. Estos se sometieron al ensayo de permeabilidad de carga variable obteniéndose los siguientes valores del coeficiente de permeabilidad “k”. Las permeabilidades medias promedio de las muestras 01, 02, 03 y 04 son: 6.09E-03 m/s, 2.98E-03 m/s, 2.82E-03 m/s, 7.89E-04 m/s respectivamente. Luego de aplicar a las 04 muestras de suelo compactadas con el material granular de la cantera de Yanaoca y mezcladas con diferentes cantidades o dosificaciones de aceite quemado, estos al ser aplicados al ensayo de permeabilidad de carga variable se han obtenido los siguientes valores del coeficiente de permeabilidad. Para un 100% de aceite quemado las permeabilidades medias promedio de las muestras 01, 02, 03 y 04 son: 5.46E-04 m/s, 3.41E04 m/s, 1.19E-04 m/s y 6.46E-05 m/s respectivamente. Para un 50% de aceite quemado las permeabilidades medias promedio de las muestras 01, 02, 03, 04 son: 1.84E-03 m/s, 7.60E-04 m/s, 5.69E-05 m/s y 2.52E-04 m/s respectivamente. Para un 35% de aceite quemado las permeabilidades medias promedio de las muestras 01, 02, 03,04 son: 3.18E-03 m/s, 1.37E-03 m/s, 6.72E-05 m/s y 2.83E-04 m/s respectivamente. Para un 25% de aceite quemado las permeabilidades medias promedio de las muestras 01, 02, 03, 04 son: 2.69E-03 m/s, 2.13E-03 m/s, 3.42E-04 m/s y 4.35E-04 m/s respectivamente. De los resultados de ensayos de permeabilidad de carga variable aplicados al material granular de la cantera de Yanaoca, mezclados con aceite quemado, la dosificación optima de aceite quemado es de 35% del CHO, debido a que presentó la mejor curva en la gráfica de Densidad Seca VS Contenido de Humedad, debido también a que el propósito de la investigación era encontrar la mínima cantidad necesaria de aceite quemado para llegar al punto donde se considerara menor permeabilidad es decir “impermeable”, contribuyendo a la preservación del medio ambiente, para evitar el exceso de aceite que pudiera contaminar sectores de cultivo de pobladores cercanos al distrito. Realizados los ensayos de CBR para el material granular de la cantera de Yanaoca y para el mismo material granular mezclado con aceite quemado, se ha obtenido valores de CBR de 32.7% y 45.8% respectivamente, resultando que para el material granular mezclado con aceite quemado ha incrementado su CBR en 13.1 %. Así mismo utilizando estos resultados para el pavimento, se obtiene un espesor de 15 cm para base y 16.5 cm de la losa de concreto de cemento portland, en ambos casos, aplicando el método AASHTO 93. RECOMENDACIONES



Al realizar el proceso de compactación de la base impermeabilizada se recomienda hacerlo con un equipo como es el rodillo liso de compactación vibratorio para obtener mejores resultados en su grado de compactación.



Después de obtener los resultados de los ensayos realizados se recomienda utilizar este aceite quemado porque aumenta la densidad seca e impermeabiliza la base de la estructura del pavimento, para así aminorar el impacto de cualquier tipo de falla que se podría presentar.



Se recomienda que este aceite quemado no se utilice en zonas donde exista nivel freático alto, ni en lugares donde se realice la actividad agrícola para evitar la contaminación del suelo y las aguas subterráneas.

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119

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120

ANEXOS

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121

Anexo 1: Correlación CBR y Modulo de Reacción de la Subrasante.

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122

Anexo 2: Informe de Análisis de Aceite Quemado de Vehículos. (Fuente: Facultad de Química de la Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco).

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123

Anexo 3: Vista Satelital de la ubicación exacta de la Cantera de Yanaoca.

Anexo 4: Desvió del punto 130 hacia la derecha, siguiendo la trocha principal unos 600 metros.

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124

Anexo 5: Punto de inicio plaza principal de Yanaoca (Plaza Tupac Amaru), fin 700 metros en dirección a la Av. Arequipa.

Anexo 6: Vista de la Cantera de Yanaoca a Cielo Abierto.

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125

Anexo 7: Tendido del material de la cantera de Yanaoca.

Anexo 8: Material utilizado para el ensayo de contenido de humedad.

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126

Anexo 9: Muestras representativas para ser llevadas al horno.

Anexo 10: Tamizado del material por las respectivas mallas establecidas en la norma ASTM D 422.

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127

Anexo 11: Distribución de tamices utilizados para el Material Granular para la Base.

Anexo 12: Determinación de los Limites de Atterberg de la muestra en laboratorio.

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128

Anexo 13: Determinación del Limite Liquido con ranura del tipo Casagrande. Ver anexo 19.

Anexo 14: Ensayo de Gravedad Especifica realizado con el Picnómetro.

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129

Anexo 15: Preparación de cuatro especímenes con contenidos de agua lo más cercanos al optimo estimado.

Anexo 16: Muestra de suelo con contenidos de agua cercanos al optimo separados en cinco partes.

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130

Anexo 17: Ensayo Proctor Modificado.

Anexo 18: Material y Equipo utilizado para el ensayo de Permeabilidad.

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131

Anexo 19: Permeámetro de 6” de diámetro con altura de carga de 3/8”.

Anexo 20: Piedras porosas utilizadas en la parte inferior y superior del Permeámetro.

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Anexo 21: Material Granular mesclado con Aceite Quemado.

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Anexo 22: Valores de corrección por temperatura para el coeficiente de permeabilidad a diferentes temperaturas.

Anexo 23: Curva de Permeabilidad por Regresión (Fuente: Bosque Valdivia).

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Anexo 24: Relación de Cargas por Eje para determinar Ejes Equivalentes (EE) para Pavimentos Rígidos.

Anexo 25: Factores de Distribución Direccional y de Carril para determinar el Transito en el Carril de Diseño.

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Anexo 26: Factores de Crecimiento Acumulado (Fca) para el cálculo de numero de repeticiones de EE.

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Anexo 27: Índice de Serviciabilidad Final o Terminal (Pt) Diferencial de Serviciabilidad según Rango de Trafico.

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Anexo 28: Valores recomendados de Nivel de Confiabilidad (R) y Desviación Estándar Normal (Zr) para una sola etapa de 20 años según rango de tráfico.

Anexo 29: Valores de Coeficiente de Transmisión de Carga J.

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GLOSARIO

BOMBEO: Se entiende por bombeo a la fluencia de material fino con agua fuera de la estructura del pavimento, debido a la infiltración de agua por las juntas de las losas. El agua que penetra a través de las juntas licua el suelo fino de la sub rasante y la base facilitando así su evacuación a la superficie bajo la presión ejercida por las cargas circulantes a través de las losas. CAPILARIDAD: e denomina capilaridad al fenómeno que hace que la superficie de un fluido, al estar en contacto con un cuerpo sólido, suba o baje de acuerdo a si moja o no al elemento en cuestión. uede afirmarse que esta propiedad es dependiente de la tensión superficial del líquido, que hace que el líquido se enfrente a una resistencia a la hora de incrementar su superficie. La tensión superficial, a su vez, se vincula a la cohesión del fluido. DENSIDAD: Es una propiedad física característica de cualquier materia, es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo (m/v); es decir, es la cantidad de materia (masa) que tiene un cuerpo en una unidad de volumen. AGREGADOS PETREOS: Son materiales granulares sólidos inertes que se emplean en los firmes de las carreteras con o sin adición de elementos activos y con granulometrías adecuadas; se utilizan para la fabricación de productos artificiales resistentes, mediante su mezcla con materiales aglomerantes de activación hidráulica (cementos, cales, etc.) o con ligantes asfálticos. VIDA UTIL DE UN PAVIMENTO: La vida útil es un parámetro al momento de su diseño. Se puede considerar 5, 10 o 20 años, lo que influirá en las características del pavimento y, por lo tanto, su factibilidad económica. La vida útil de la carretera puede verse afectada por el incremento del tráfico, o por cambios en la normatividad vial, si se incrementa la carga permitida por eje. MATERIAL AGLOMERANTE: Son materiales capaces de unir fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto por métodos exclusivamente físicos; en los conglomerantes es mediante procesos químicos. PLASTICIDAD: Es una propiedad mecánica de algunas sustancias, capaces de sufrir una deformación irreversible y permanente cuando son sometidas a una tensión que supera su rango o límite elástico. ABSORCIÓN: Proceso en el que un líquido penetra y llena los intersticios de un material sólido poroso. Asimilación de fluidos en los poros de los suelos y rocas. AGREGADOS: Son las arenas, gravas naturales y piedra triturada utilizadas para formar la mezcla que da origen al concreto, los agregados constituyen cerca del 75% de esta mezcla. GRAVEDAD ESPECÍFICA DEL SUELO: Relación numérica entre el peso en el aire de los sólidos de un espécimen de suelo a una temperatura dada, y el peso en el aire de un volumen igual (al de los sólidos) de agua destilada a la misma temperatura. PICNÓMETRO: Dispositivo de vidrio, de volumen y peso exactamente conocidos, que se utiliza para medir la densidad de sólidos y de líquidos. COMPACTACIÓN: En la formación diagenética de una roca coherente a partir de sedimentos sueltos, el empaquetamiento de los granos individuales se produce principalmente por la eliminación de los espacios porosos y por la expulsión del agua atrapada, normalmente debido al peso de los sedimentos suprayacentes. VISCOSIDAD: Propiedad que mide la resistencia interna de un fluido a que sus capas de moléculas se deslicen unas sobre otras. POROSIDAD: Relación entre el volumen ocupado por los poros y el volumen total de la muestra (partículas sólidas + poros).

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