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ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE LOS SUELOS
ENCONTRADOS EN LA LOCALIDAD DE RAFAEL URIBE URIBE AL SER
MEJORADOS CON RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN (RCD).
HANSEL STIVEN GONZALES CASTELLANOS
CAMILO ANDRÉS INFANTE MOLINA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
BOGOTA D.C
2021
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE LOS SUELOS
ENCONTRADOS EN LA LOCALIDAD DE RAFAEL URIBE URIBE AL SER
MEJORADAS CON RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN (RCD).
Trabajo de grado para obtener el título de Ingeniero Civil
Director del proyecto: ING. VICTOR HUGO DÍAZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
BOGOTÁ D.C
2021
Nota de aceptación
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
Firma de los jurados
_____________________________
Firma del tutor
Bogotá, D.C., Colombia. _ mayo de 2021
AGRADECIMIENTOS.
En primer lugar, gracias a Dios, quien a lo largo de nuestra carrera nos dio fortaleza
y perseverancia para alcanzar este propósito.
Agradecemos a nuestras familias por el apoyo brindado, la fuerza, compañía y guía
durante el camino que nos trajo hasta este logro obtenido.
Al ingeniero Víctor Hugo Díaz, por la disposición y acompañamiento que tuvo en el
proceso como tutor de nuestro proyecto de grado.
A la Universidad Distrital Francisco José de Caldas por ser una excelente Institución,
por brindarnos conocimiento que serán de gran ayuda para ejercer y retribuir a la sociedad
como profesionales.
RESUMEN.
El presente trabajo de investigación tiene como finalidad analizar el comportamiento
del suelo encontrado en la localidad de Rafael Uribe Uribe, al ser mejorado con residuos de
construcción y demolición (RCD). El RCD se obtendrá principalmente de obras donde se
realice el reemplazo de la estructura de pavimento, de manera que, en la búsqueda continua
de materiales y procesos, se optimicen las actividades de conformación y construcción de
infraestructura vial.
Para lograr el objetivo se adicionará con RCD en relación de 30%, 40% y 50% al
material de la subrasante. Con lo dispuesto en el artículo 230 de la norma INVIAS 2013, se
conocen los valores aceptables para el mejoramiento de la subrasante con adición de
materiales. Los resultados de los ensayos de laboratorio serán comparados con lo establecido
en dichos artículos.
CONTENIDO.
1. ANTECEDENTES. ....................................................................................................... 16
2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA. ............................................................................ 20
2.1. JUSTIFICACIÓN. ......................................................................................................... 20
3. OBJETIVOS. ................................................................................................................. 22
3.1. OBJETIVO GENERAL. ............................................................................................... 22
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ....................................................................................... 22
4. MARCO DE REFERENCIA. ....................................................................................... 23
4.1.1. SUBRASANTE. ..................................................................................................... 23
4.1.2. CBR (CALIFORNIAN BEARING RATIO).......................................................... 24
4.1.3. ESTABILIZACIÓN DE LA SUBRASANTE........................................................ 25
4.1.4. LÍMITES DE ATTERBERG. ................................................................................. 26
4.1.5. RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN (RCD). ........................... 26
4.2. MARCO NORMATIVO. .............................................................................................. 29
5. METODOLOGIA. ........................................................................................................ 31
5.1. ACTIVIDADES. ........................................................................................................... 31
5.2. MUESTRA. ................................................................................................................... 31
6. ADQUISICIÓN DE MATERIALES. ........................................................................... 32
6.1. MATERIAL DE SUBRASANTE. ................................................................................ 32
6.2. MATERIAL RCD. ........................................................................................................ 35
7. ETAPA EXPERIMENTAL. ......................................................................................... 38
7.1. SUBRASANTE NATURAL. ........................................................................................ 38
7.2. RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN. .............................................. 47
7.3. SUBRASANTES MEJORADAS CON RCD. .............................................................. 48
7.3.1. ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO Y CBR, SUBRASANTE MEJORADA
CON 30% DE RCD. .............................................................................................................. 49
7.3.2. ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO Y CBR, SUBRASANTE MEJORADA
CON 40% DE RCD. .............................................................................................................. 57
7.3.3. ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO Y CBR, SUBRASANTE MEJORADA
CON 50% DE RCD. .............................................................................................................. 64
8. ANALISIS DE RESULTADOS. .................................................................................. 71
8.1. CARACTERIZACIÓN DE LA SUBRASANTE NATURAL. .................................... 71
8.2. CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL RCD.......................................................... 73
8.3. CAMBIOS EN LA GRANULOMETRIA ANTE LA ADICIÓN DE RCD. ................ 75
8.4. PROCTOR MODIFICADO. ......................................................................................... 77
8.5. SATURACIÓN ............................................................................................................. 81
8.6. ENSAYO DE CBR SUBRASANTE MEJORADA CON RCD. .................................. 82
8.7. COMPARACIÓN DE LOS SUELOS MEJORADOS CON RCD ANTE NORMA
COLOMBIANA. ................................................................................................................... 85
8.7.1. SUELO MEJORADO CON 30% DE RCD ........................................................... 85
8.7.2. MEJORADO CON 40% DE RCD ......................................................................... 85
8.7.3. SUELO MEJORADO CON 50% DE RCD ........................................................... 86
8.7.4. PORCENTAJE OPTIMO DE RCD ....................................................................... 87
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ........................................................... 89
10. BIBLIOGRAFIA. .......................................................................................................... 92
TABLA DE ILUSTRACIONES.
Ilustración 1. Estructura de pavimento. ................................................................................. 23
Ilustración 2. Ubicación CIV 18005228................................................................................ 32
Ilustración 3. Aspecto de la vía. ............................................................................................ 33
Ilustración 4. Excavación en el CIV. ..................................................................................... 34
lustración 5. Muestra de material recolectado. ...................................................................... 34
Ilustración 6. Muestra de material recolectado. .................................................................... 35
Ilustración 7. Almacenaje del material de Subrasante. ......................................................... 35
Ilustración 8. Obras donde se obtuvo el material RCD. ........................................................ 36
Ilustración 9. Muestra de material RCD. ............................................................................... 36
Ilustración 10. Muestra de material RCD. ............................................................................. 37
Ilustración 11. Tamizado del material. .................................................................................. 39
Ilustración 12. Ensayo de humedad natural y límites de Atterberg. ..................................... 40
Ilustración 13. Ensayo de CBR y Proctor modificado. ......................................................... 43
Ilustración 14. Forma de las partículas del RCD................................................................... 74
TABLA DE GRAFICAS.
Grafica 1. Curva granulométrica material de subrasante natural. ......................................... 39
Gráfica 2. Carta de plasticidad subrasante natural. ............................................................... 42
Grafica 3. Proctor modificado material subrasante natural. .................................................. 44
Gráfica 4. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración, subrasante natural. ................................. 45
Grafica 5. CBR de diseño subrasante natural. ....................................................................... 46
Grafica 6. Curva granulométrica material RCD. ................................................................... 48
Grafica 7. Curva granulométrica subrasante mejorada con 30% RCD. ................................ 50
Grafica 8. Proctor modificado material Subrasante mejorada con 30% de RCD (Ensayo A).
............................................................................................................................................... 51
Gráfica 9. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración. 30% RCD (ensayo A). ........................... 52
Gráfica 10. CBR de diseño suelo mejorado con 30% de RCD (ensayo A). ......................... 53
Grafica 11. Proctor modificado material Subrasante mejorada con 30% de RCD (Ensayo B).
............................................................................................................................................... 54
Grafica 12. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración. Subrasante mejorada 30% RCD (ensayo
B). ......................................................................................................................................... 55
Gráfica 13. CBR de diseño suelo mejorado con 30% de RCD (ensayo B). .......................... 56
Grafica 14. Curva granulométrica subrasante mejorada con 40% RCD. .............................. 57
Grafica 15. Proctor modificado material Subrasante mejorada con 40% de RCD (Ensayo A).
............................................................................................................................................... 58
Gráfica 16. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración. 40% RCD (ensayo A). ......................... 59
Gráfica 17. CBR de diseño suelo mejorado con 40% de RCD (ensayo A). ......................... 60
Gráfica 18. Proctor modificado material Subrasante mejorada con 40% de RCD (Ensayo B).
............................................................................................................................................... 61
Gráfica 19. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración. 40% RCD (ensayo B). ......................... 62
Gráfica 20. CBR de diseño suelo mejorado con 40% de RCD (ensayo B). .......................... 63
Grafica 21. Curva granulométrica subrasante mejorada con 50% RCD. .............................. 64
Gráfica 22. Proctor modificado material Subrasante mejorada con 50% de RCD (Ensayo A).
............................................................................................................................................... 65
Gráfica 23. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración. 50% RCD (ensayo A). ......................... 66
Gráfica 24. CBR de diseño suelo mejorado con 50% de RCD (ensayo A). ......................... 67
Gráfica 25. Proctor modificado material Subrasante mejorada con 50% de RCD (Ensayo B).
............................................................................................................................................... 68
Gráfica 26. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración. 50% RCD (ensayo B). ......................... 69
Gráfica 27. CBR de diseño suelo mejorado con 50% de RCD (ensayo B). .......................... 70
Grafica 28. Categorización del suelo de subrasante según CBR. ......................................... 72
Grafica 29. Granulometria RCD vs SG-38 ........................................................................... 74
Grafica 30. Curvas granulométricas suelo natural, RCD, mezcla con 50% RCD. ............... 76
Grafica 31. Ensayo de Proctor modificado con las diferentes dosificaciones....................... 77
Gráfica 32. Valores promedio de densidad máxima vs % de RCD. ..................................... 78
Gráfica 33. Valores promedio de humedad vs % RCD. ........................................................ 78
Grafica 34. Variación porcentual de la mezcla suelo-RCD en el ensayo de Proctor
modificado. ............................................................................................................................ 79
Gráfica 35. Valores promedio de saturación vs CBR. .......................................................... 82
Gráfica 36. Valores promedio de CBR al 100% de compactación vs % RCD ..................... 83
Gráfica 37. Granulometría RCD 30% VS INVIAS 220 ....................................................... 85
Gráfica 38. Granulometría RDC 40% vs INVIAS 311. ........................................................ 86
Gráfica 39. Granulometría RDC 50% vs INVIAS 311 ......................................................... 86
Gráfica 40. % RCD vs CBR menores. .................................................................................. 87
Gráfica 41. % RCD vs CBR promedio. ................................................................................ 87
Gráfica 42. % RCD vs CBR mayores. .................................................................................. 88
TABLA DE TABLAS.
Tabla 1. Clasificación de los residuos de construcción y demolición RCD.......................... 28
Tabla 2. Marco normativo. .................................................................................................... 29
Tabla 3. Porcentajes de grava, arena y finos en muestra de subrasante natural. ................... 40
Tabla 4. Resultados ensayo límite líquido subrasante natural. ............................................. 41
Tabla 5. Resultados ensayo limite plástico. .......................................................................... 41
Tabla 6. Resultados ensayo humedad natural. ...................................................................... 41
Tabla 7. Resumen resultados humedad natural y límites de Atterberg, subrasante natural. . 41
Tabla 8. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo natural. .................................... 44
Tabla 9. Ensayo CBR a material de subrasante natural. ....................................................... 46
Tabla 10. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante natural. .......................... 46
Tabla 11. CBR diseño, subrasante natural ............................................................................ 47
Tabla 12. Porcentajes de grava, arena y finos en muestra RCD. .......................................... 48
Tabla 13. Porcentajes de grava, arena y finos en muestra de subrasante mejorada con 30%
RCD. ...................................................................................................................................... 50
Tabla 14. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo mejorado con 30% RCD (ensayo
A). .......................................................................................................................................... 51
Tabla 15. Ensayo CBR a material de subrasante mejorada con 30% RCD (ensayo A). ....... 52
Tabla 16. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante mejorada con 30% RCD
(ensayo A). ............................................................................................................................ 53
Tabla 17. CBR de diseño suelo mejorado con 30% de RCD (ensayo A). ............................ 53
Tabla 18. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo mejorado con 30% RCD (ensayo
B). .......................................................................................................................................... 54
Tabla 19. Ensayo CBR a material de subrasante mejorada con 30% RCD (ensayo B). ....... 55
Tabla 20. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante mejorada 30% RCD
(ensayo B). ............................................................................................................................ 56
Tabla 21. CBR de diseño suelo mejorado con 30% de RCD (ensayo B).............................. 56
Tabla 22. Porcentajes de grava, arena y finos en muestra de subrasante mejorada con 40%
RCD. ...................................................................................................................................... 57
Tabla 23. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo mejorado con 40% RCD (ensayo
A). .......................................................................................................................................... 58
Tabla 24. Ensayo CBR a material de subrasante mejorada con 40% RCD (ensayo A). ....... 60
Tabla 25. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante mejorada con 40% RCD
(ensayo A). ............................................................................................................................ 60
Tabla 26. CBR de diseño suelo mejorado con 40% de RCD (ensayo A). ............................ 60
Tabla 27. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo mejorado con 40% RCD (ensayo
B). .......................................................................................................................................... 61
Tabla 28. Ensayo CBR a material de subrasante mejorada con 40% RCD (ensayo B). ....... 63
Tabla 29. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante mejorada 40% RCD
(ensayo B). ............................................................................................................................ 63
Tabla 30. CBR de diseño suelo mejorado con 40% de RCD (ensayo B).............................. 63
Tabla 31. Porcentajes de grava, arena y finos en muestra de subrasante mejorada con 50%
RCD. ...................................................................................................................................... 64
Tabla 32. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo mejorado con 50% RCD (ensayo
A). .......................................................................................................................................... 65
Tabla 33. Ensayo CBR a material de subrasante mejorada 50% RCD (ensayo A). ............. 66
Tabla 34. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante mejorada 50% RCD
(ensayo A). ............................................................................................................................ 67
Tabla 35. CBR de diseño suelo mejorado con 50% de RCD (ensayo A). ............................ 67
Tabla 36. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo mejorado con 50% RCD (ensayo
B). .......................................................................................................................................... 68
Tabla 37. Ensayo CBR a material de subrasante mejorada con 50% RCD (ensayo B). ....... 69
Tabla 38. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante mejorada 50% RCD
(ensayo A). ............................................................................................................................ 70
Tabla 39. CBR de diseño suelo mejorado con 50% de RCD (ensayo B).............................. 70
Tabla 40. Requisitos de los materiales para terraplenes. ....................................................... 73
Tabla 41. Coeficientes granulométricos del material escogido. ............................................ 75
Tabla 42. Humedades optimas y Densidades máximas de los suelos ensayados.................. 77
Tabla 43. Disminución porcentual del índice de plasticidad................................................. 80
Tabla 44. Variación porcentual, Proctor modificado, comparado con el estado del arte ...... 81
Tabla 45. Porcentaje de saturación de los suelos ensayados. ................................................ 82
Tabla 46. Resumen de resultados. ......................................................................................... 83
Tabla 47. Variación porcentual, CBR, comparado con el estado del arte. ............................ 84
Tabla 48. Porcentaje óptimo de RCD para diferentes tipos de CBR. ................................... 88
INTRODUCCIÓN.
Uno de los aspectos más importantes para la construcción de las estructuras de
pavimentos es el comportamiento esfuerzo-deformación que tendrá la subrasante que la
soportaría, este valor suele ser obtenido al realizar ensayos de CBR los cuales en la mayoría
de los casos arrojan valores entre 0 y 3 los cueles se presentan en suelos blandos a muy
blandos, característicos en la ciudad de Bogotá DC.
Debido a esto se hace necesario realizar una densificación del suelo para que sus
características granulométricas y de resistencia sean mejores y así cumplir con los estándares
establecidos por las normas colombianas.
Según los resultados obtenido en el proyecto “ESTUDIO DEL
COMPORTAMIENTO EN LAS ARCILLAS TÍPICAS DE BOGOTÁ ESTABILIZADAS
CON RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN (RCD)” de los ingenieros Pedro
Gabriel Becerra Cely y Luis Fernando Gómez Méndez, se plantea analizar la capacidad de
soporte (CBR) de suelos encontrados en las subrasantes de una obra que se ejecute en la
localidad de Rafael Uribe Uribe mezclando su peso con un 30%, 40% y 50% de residuos de
construcción y demolición provenientes de trabajos de mantenimiento o rehabilitación de
malla vial.
Para el análisis de la capacidad de soporte (CBR) de los suelos, se requiere realizar 7
ensayos, el primero con el suelo en condiciones iniciales y los otro 6 con las proporciones de
RCD mencionadas anteriormente y así, estudiar el comportamiento del suelo.
1. ANTECEDENTES.
El presente proyecto de grado pretende continuar la línea de investigación del estudio
acerca del comportamiento de los suelos típicos en Bogotá D.C. al ser mejorados con RCD,
que se menciona a continuación:
● “ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO EN LAS ARCILLAS TÍPICAS DE BOGOTÁ
ESTABILIZADAS CON RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN
(RCD)” Investigación realizada por los ingenieros Pedro Gabriel Becerra Cely y Luis
Fernando Gómez Méndez, de la universidad Católica de Colombia en el cual se
concluye: “De acuerdo a lo propuesto en este documento se esperaba obtener unos
resultados favorables para la estabilización de arcillas de alta plasticidad, utilizando
un material de RCD el cual fue obtenido de los sobrantes de bases y sub bases
recicladas, toda vez que este material es desechado constantemente; luego de ver que
los porcentajes propuestos no cumplieron las expectativas podemos concluir lo
siguiente:
Para obtener un CBR superior al 10 %, se recomienda continuar realizando más
ensayos con unos porcentajes de RCD superiores al 30%, ya que luego de mirar la
mezcla del 10% y el 20%, realizadas en este documento, estos se acercan
favorablemente al porcentaje que se quiso llegar en esta investigación ya que, en los
dos casos, el CBR fue de 6 %, se cree que aumentando el porcentaje de RCD, en un
10 % se obtendrá mejores resultados.”
Además, con el fin de observar y analizar un precedente alusivo a la presente
investigación, se tienen en consideración diferentes investigaciones realizadas a nivel
nacional e internacional, los cuales se relacionan a continuación:
• “ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE SUELOS DE ALTA PLASTICIDAD
CON LA ADICIÓN DEL MATERIAL DE RESIDUO EN LA FABRICACIÓN DE
LADRILLO CERÁMICO” (2016), investigación realizada por MSc. Romel Jesús
Gallardo Amaya, Dr. Oscar Andrés Cuanalo Campos, Ing. Leidy Johana Quintero
Lemus, Est. Angie Alejandra Muñoz, Est. Ciro Andrey Martínez, del grupo de
investigación en Geotecnia y Medio ambiente, GIGMA, de la Universidad Francisco
de Paula Santander Ocaña, Colombia. En el cual se analizó el comportamiento de los
limos de alta plasticidad encontrados en la vía terciaria no pavimentada que comunica
la Ciudad Ocaña con el Corregimiento de Pueblo Nuevo, con residuos de ladrillo
proveniente de la ladrillera Ocaña N.S, y donde se concluye que “… La mezcla suelo-
residuo de ladrillo representa una buena opción para el mejoramiento de suelos
altamente plásticos, pues se encontró que se puede bajar el índice de plasticidad hasta
en un 22,27% para una dosificación del 10% de esta mezcla. Además en otros
parámetros como la densidad máxima seca un aumento de 5,83% en una dosificación
del 15% y la humedad optima una disminución del 14,29% para dosificación del 10%.
La respuesta de la mezcla de suelo-residuo de ladrillo en relación al índice CBR, no
muestra una mejora considerable siendo esta de máximo el 3% con respecto a la
condición natural.”
• "ESTABILIZACIÓN DEL SUELO MEDIANTE ADICIONES DE CAUCHO
RECICLADO" (2017), trabajo de grado realizado por Patiño Ycaza Juan José, de la
Universidad Católica de Santiago de Guayaquil, Ecuador, donde se concluye “Se
puede considerar que la adición de los rubber chips a la arcilla (CH) tiene una ventaja
superlativa. Con respecto a la resistencia la mejoró en un 123% de su resistencia
original y sin dejar a lado el peso del material logro alivianarlo. Esto quiero decir que
la mezcla no solo puede ser usada para mejorar un material que no rinda en su
resistencia, también puede lograr alivianar el peso que este segmento de material este
aplicado en alguna obra.”
• “MEJORA EN LA COMPACTABILIDAD DE UN SUELO LIMOSO MEDIANTE LA
ELABORACIÓN DE MEZCLAS CON RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y
DEMOLICIÓN” (2017), investigación realizada por Pedro Luis López Julián, Ángel
Salesa Bordonaba, José Ángel Pérez Benedicto y Óscar Pueyo Anchuela, de Escuela
Universitaria Politécnica de La Almunia y el Departamento de Ciencias de la Tierra
– Universidad de Zaragoza, España. Donde se concluye que “… Los resultados aquí
presentados indican que el uso de un material clasificado como residuo (RCD
procedente de molienda de hormigón) puede producir una mejora notable en la
compactabilidad de las lutitas. El aporte de RCD a la lutita le proporciona una fracción
de granulometría de tamaño arena que ya de por sí mejora el comportamiento de la
mezcla frente al proceso de compactación, reduciendo su respuesta plástica a la acción
de las compactadoras.”
• “EVALUACIÓN DEL USO DE MEZCLAS DE SUELOS COHESIVOS CON LA
FRACCIÓN FINA DE RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN” (2019),
trabajo final de grado realizado por Joaquín Bellera Campodarve, Escuela
Universitaria Politécnica de la Almunia de Doña Godina (Zaragoza, España), donde
concluye que “…En el caso que ocupa a esta investigación, la adición a las lutitas, a
modo de estabilización, de residuos de construcción y demolición (RCD) de hormigón
en su fracción fina, en diferentes proporciones de mezcla, ha permitido comprobar
una mejora en la compactabilidad de las mezclas. Aún en humedades altas, ha
quedado probado que las mezclas 2:1 y 3:1 se alejan del carácter cohesivo del suelo
tratado, permitiendo a través de una mejora en su trabajabilidad, alcanzar niveles de
densidad y resistencia elevados. Permitiendo formar estructuras de tierra por sí solas
con las exigencias más elevadas contempladas en las normativas técnicas.”
2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA.
Debido al incremento de obras de construcción a aumento la cantidad de residuos
provenientes de estas, encontrándose el país en una etapa adaptativa a normativas las cuales
exigen a los contratistas tener un porcentaje mínimo de materiales reciclados en las obras, y
este se debe utilizar exclusivamente de granules los cuales se vuelven a instalar con el mismo
fin en la nueva estructura, dejando de lado otros tipos de RCD.
Estos rezagos no cuentan con una normativa clara de reciclaje, lo cual se traduce en
ser enviados a las canteras quienes las utilizan para rellenos. Estos materiales podrían ser
clasificados desde la misma etapa de demolición para poder ser implementados en diferentes
áreas de la construcción, por ejemplo, la mejora de subrasantes para conformación de
estructura de vías de pavimento rígido, flexible y articulado y así, evitar sobrecostos en
transporte y disposición y disminuir la contaminación ambiental.
Por otro lado, la mejora de subrasantes para estructuras viales se ha manejado, en la
mayoría de casos con 2 alternativas, la primera y más común es la instalación de rajón, la
cual es la más económica y aceptada para vías secundarias; la segunda alternativa es la
estabilización con geoceldas, esta es más efectiva, pero se elevan los costos. De allí se plantea
la idea de tener otra alternativa la cual sea efectiva y no genere sobrecostos en la obra.
2.1. JUSTIFICACIÓN.
Debido a la necesidad de seguir expandiendo y renovando la malla vial de la ciudad
de Bogotá D.C. se hace necesario contar con estructuras adecuadas que soporten el flujo
vehicular constante. Por consiguiente, las estructuras deben ser soportadas en subrasantes que
cuenten con características mecánicas adecuadas y de esta forma establecer procesos de
estabilización de suelos que mejoren su capacidad de soporte (CBR).
Como lo explica el escritor Juan Loaiza: “la estabilización es un proceso mediante el
cual se trata de modificar un suelo o un agregado procesado para hacerlo apto o mejorar su
comportamiento como material constitutivo de un pavimento. El proceso busca,
fundamentalmente, aumentar la capacidad portante del material y hacerlo menos sensible a
la acción del agua. El objetivo es también que el material alcance alta rigidez y, en
consecuencia, tenga capacidad para absorber tensiones de tracción.”1
Para realizar el mejoramiento necesario e incrementar el CBR, este proyecto
experimental tiene como objetivo estudiar el comportamiento del suelo encontrado en la
localidad de Rafael Uribe Uribe, específicamente en la subrasante del CIV 18005228, al ser
mejorado con RCD provenientes del reemplazo de estructuras de pavimento. En Bogotá a nivel
vial y estructural, buscando el mejoramiento de sus propiedades físico-mecánicas y así,
implementar nuevas alternativas de mejoramiento de subrasantes, las cuales disminuirán el
impacto ambiental.
Los ensayos propuestos se realizarán según las especificaciones suministradas por el
Instituto Nacional de Vías (INVIAS).
1 FERNÁNDEZ LOAIZA, Carlos. Mejoramiento y Estabilización de suelos. Guanajuato: México: Limusa,
1993.p.34.
3. OBJETIVOS.
3.1. OBJETIVO GENERAL.
Determinar las propiedades físico-mecánicas de una Subrasante de consistencia
blanda a muy blanda mejorada con residuos de construcción y demolición (RCD).
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
● Establecer la capacidad portante del suelo en condiciones inalteradas.
● Clasificar el material RCD que se utilizara en este proyecto.
● Establecer la capacidad portante (CBR) en las muestras mejoradas con RCD de
acuerdo a los porcentajes determinados y evaluar sus efectos.
4. MARCO DE REFERENCIA.
4.1. MARCO TEORICO.
4.1.1. SUBRASANTE.
La subrasante es el terreno el cual soportará la estructura de pavimento, este puede
estar constituido por el suelo en estado natural, en el cual se pueden encontrar mezclas de
diferentes tipos de rocas y tamaños, también pueden contener gravas, arenas, arcillas o limos.
Además, la subrasante puede estar compuestas por suelos mejorados con algún tipo de
estabilización sea mecánica o físico-química, las cuales pueden pasar desde el rajón hasta la
combinación de cal o asfalto.
Ilustración 1. Estructura de pavimento.
CAPA DE RODADURA
ESTRUCTURA GRANULAR
SUPERFICIE DE APOYO
Fuente: Elaboración Propia.
Es de vital importancia conocer las características del suelo que compone la
subrasante, ya que dependiendo de esto se podrá determinar el dimensionamiento de la
estructura y predecir el comportamiento que tendrá frente a las cargas impuestas por el
tránsito (figura 1). Según el Manual de diseño de pavimentos de concreto: para vías con bajos,
medios y altos volúmenes de tránsito… “La respuesta estructural de un pavimento (esfuerzos,
desplazamientos y agrietamientos) está influenciada por la subrasante, tanto que parte de las
deflexiones en la superficie dependerán de ella. Las propiedades que se recomiendan medir
de la subrasante, incluyen la resistencia, el drenaje, la compactación y la estabilidad
volumétrica.”2
Al ser la subrasante el pilar que soportará la estructura del pavimento es necesario
conocer la resistencia mecánica, para lo cual se tienen diferentes ensayos que determinan
relación entre la carga y la deformación unitaria, uno de los más usados y el que se utilizará
en el presente proyecto es el CBR (Californian Bearing Ratio).
4.1.2. CBR (CALIFORNIAN BEARING RATIO).
La relación de soporte de California (California Bearing Ratio), conocida
comúnmente como CBR, es una medida empleada para evaluar la resistencia al esfuerzo
cortante de terrenos compactados bajo condiciones de humedad y densidad cuidadosamente
controladas. En Colombia es un ensayo normalizado (Norma INV-E 148-13).
En este ensayo se utiliza un pistón metálico, de aproximadamente 19,4 cm² o 3 pulg²,
para penetrar desde la superficie de un suelo compactado, que se encuentra en un molde
metálico, a una velocidad constante de 0,127 cm/min (0.05” /min) y hasta una profundidad
de 1,27 cm (0.5”).
Se define CBR a la relación entre la carga unitaria en el pistón requerida para penetrar
2.5 mm (0,1”) y 5 mm (0,2”) en el suelo ensayado, y la carga unitaria requerida para penetrar
la misma cantidad en una piedra picada bien gradada estándar; esta relación se expresa en
porcentaje.
2 LONDOÑO NARANJO, Cipriano y ALVAREZ PABÓN, Jorge Alberto. Manual de diseño de pavimentos
de concreto: para vías con bajos, medios y altos volúmenes de tránsito / Cipriano Alberto Londoño Naranjo;
Jorge Alberto Álvarez Pabón; Instituto Colombiano de Productores de Cemento. – Medellín: ICPC; 2008.
114p.
El CBR de una muestra de suelo se determina generalmente para penetraciones del
pistón dentro de este a 0.1 y 0.2 pulgadas, eligiéndose el mayor de los dos valores
representativos de la muestra.
4.1.3. ESTABILIZACIÓN DE LA SUBRASANTE.
“La estabilización de suelos consiste en una serie de procesos mecánicos, físicos,
químicos y físico-químicos mediante los cuales se trata de modificar un suelo o un agregado
procesado para hacerlo apto o mejorar su comportamiento como material constitutivo de un
pavimento.”3
• Estabilización granulométrica por mezcla de materiales: este método consiste en la
mezcla de dos o más materiales para obtener otro, cuya granulometría y plasticidad
lo hagan apto para utilizar como material en la estructura de un pavimento. Este
método se suele utilizar cuando el material que se quiere mejorar, se compone de
características de baja calidad. Esta técnica es una de las más aceptadas en el país
debido a su simplicidad y utilidad; además, permite la utilización de materiales de
diferentes fuentes, en este caso los residuos de construcción y demolición, con la
única condición de que la proporción utilizada sea la adecuada para el mejoramiento
del material original.
3 CARLOS H. HIGUERA S. Nociones sobre métodos de diseño de estructuras de pavimentos para carreteras.
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Tunja. 2011. Volumen 1 pág. 209.
4.1.4. LÍMITES DE ATTERBERG.
Una de las formas de clasificar al suelo aparte de la granulometría es gracias a los
límites de Atterberg, los cuales definen la consistencia de un suelo en relación a su contenido
de agua, mediante la determinación de la humedad. Este método se utiliza en suelos finos.
El nombre proviene del científico Albert Atterberg, quien definió tres límites:
• Límite Líquido: “Es el contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo
secado en el horno, cuando éste se halla en el límite entre el estado líquido y el
estado plástico.”4
• Límite Plástico: “Es la humedad más baja con la que pueden formarse cilindros de
suelo de unos 3 mm (1/8") de diámetro, rodando dicho suelo entre la palma de la
mano y una superficie lisa, sin que dichos cilindros se desmoronen.”5
• Índice de Plasticidad: “Se puede definir el Índice de Plasticidad de un suelo como la
diferencia entre su límite líquido y su límite plástico.” 6
4.1.5. RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN (RCD).
“Los residuos de construcción y demolición RCD – (anteriormente llamados
escombros), son residuos sólidos provenientes de las actividades de excavación,
construcción, demolición, reparaciones o mejoras locativas de obras civiles o de otras
actividades conexas.”7
4 INVIAS. 2013.I.N.V. E-125 Determinación del límite líquido de los suelos. 5 INVIAS. 2013.I.N.V. E-126 Límite plástico e índice de plasticidad. 6 INVIAS. 2013.I.N.V. E-126 Límite plástico e índice de plasticidad. 7 MINISTERIO DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOTENIBLE. 28 de febrero de 2017. Resolución No.
0472.
• REUTILIZACIÓN DE LOS RCD.
El sector de la construcción a nivel nacional ha crecido de forma constante en los
últimos años, encontrándose en una participación del 51,9 % del PIB (Indicadores
Económicos Alrededor de la Construcción (IEAC) Abril - agosto 2020 con corte a septiembre
07 de 2020pr); esto genera una gran ventana para el aprovechamiento de los RCD que se
producen en las etapas de demolición y excavación. El reciclaje o reutilización de estos
residuos como agregados es una práctica que se ha venido utilizando en países desarrollados
y que previene la contaminación ambiental y disminuye el impacto de la extracción de
agregados vírgenes de cantera.
Debido a esto, el ministerio de ambiente y desarrollo sostenible a clasificado los RCD
en 2 grupos, los susceptibles de aprovechamiento y los que no lo son; en este capítulo nos
centraremos en los primeros. Los RCD aprovechables son:
• Los materiales de producto de excavación, nivelaciones y sobrantes de la adecuación
del terreno.
• Productos o materiales usados para cimentaciones y pilotajes, materiales pétreos
como hormigón, arenas, gravas, gravillas, trozos de ladrillos y bloques, cerámicas,
sobrantes de mezcla de cementos y concreto
• Materiales no pétreos como vidrios, aceros, hierros, madera, plásticos, metales,
cartones, yesos y Drywall.
Además, la secretaria Distrital de ambiente en la guía para la elaboración del plan de
gestión de residuos de construcción y demolición - RCD en la obra, presenta otra clasificación
más detallada, que nos da una idea para seleccionar el material adecuado para la estabilización
de subrasantes (tabla 1).
Tabla 1. Clasificación de los residuos de construcción y demolición RCD.
Categoría Grupo Clase Componentes
RCD
aprovechables.
I. Residuos
Mezclados
Residuos pétreos
Concretos, cerámicos, ladrillos, arenas,
gravas, cantos, bloques o fragmentos de
roca, baldosín, mortero y materiales no
pasantes al tamiz # 200.
II. Residuos de
material fino
Residuos finos no
expansivos.
Arcilla, limos y residuos inertes que
sobrepasen el tamiz # 200.
Residuos finos
expansivos.
Arcillas y lodos inertes con gran cantidad
de finos altamente plásticos y expansivos
que sobrepasen el tamiz # 200.
III. Otros residuos.
Residuos no pétreos.
Plásticos, PVC, maderas, papel,
siliconas, vidrios, cauchos
Residuos de carácter
metálico
Acero, hierro, cobre, aluminio.
Residuos orgánicos. Residuos de tierra negra.
Residuos orgánicos
vegetales.
Residuos vegetales y otras especies
bióticas.
RCD No
aprovechable.
IV. Residuos
peligrosos.
Residuos corrosivos,
reactivos,
radioactivos,
explosivos, tóxicos y
patógenos.
Desechos de productos químicos,
emulsiones, alquitrán, pinturas,
disolventes orgánicos, aceites, resinas,
plastificantes, tintas, betunes.
V. Residuos
especiales.
No definida.
Polietileno, icopor, cartón, yeso (Drywall).
Fuente: Guía para la elaboración del Plan de Gestión de Residuos de Construcción y Demolición RCD en obra, Secretaría
Distrital de Ambiente, Alcaldía Mayor de Bogotá D. C., 2015.
Como se puede ver en la tabla 1, los residuos que se utilizaran en este proyecto se
encuentran en el grupo I, residuos mezclados, de clase residuos pétreos en los cuales se
encuentran concretos, cerámicos, ladrillos, arenas, gravas, cantos, bloques o fragmentos de
roca, baldosín, mortero y materiales no pasantes al tamiz #200. Aunque, como serán
materiales que se encuentren en la demolición, excavación y sobrantes de bases y subbases
encontradas en sitio, lo más probable es que nos encontremos, en menor proporción, con
materiales del grupo II.
4.2. MARCO NORMATIVO.
Tabla 2. Marco normativo.
NORMA NOMBRE DESCRIPCIÓN
I.N.V.E – 103-13 Conservación y Transporte de
Muestras.
Procedimiento para la preservación y
conservación de muestras.
I.N.V.E – 122-13 Determinación de los tamaños
de las partículas de los suelos.
Determinación en el laboratorio del
contenido de agua (humedad) de muestras
del suelo, roca y mezclas del suelo-agregado
VI. Residuos
contaminados
con otros residuos.
Residuos
contaminados con
residuos peligrosos.
Materiales pertenecientes a los grupos
anteriores que se encuentren contaminados
con residuos peligrosos.
No definida.
Residuos contaminados con otros residuos
que hayan perdido las características
propias de su aprovechamiento.
Otros VII. Otros residuos No definida.
Residuos que por requisitos técnicos no es
permitido su reúso en obras.
I.N.V.E – 125-13
Determinación del Límite
Líquido de los Suelos.
Procedimiento para determinar los límites
de Atterberg y obtener un índice del
comportamiento del suelo para diferentes
contenidos de agua. Permite clasificar el
suelo a partir de la carta de clasificación de
la AASHTO.
I.N.V.E – 126-13 Límite Plástico e Índice de
Plasticidad de Suelos.
I.N.V.E – 213-13 Análisis granulométrico de los
agregados grueso y fino Determinar cuantitativamente la
distribución de los tamaños de las
partículas de los agregados grueso y fino
de un material.
I.N.V.E – 142-13 Proctor Modificado
Se emplean para determinar la relación
entre la humedad y la masa unitaria de los
suelos compactados
I.N.V.E – 148-13 CBR. Relación de soporte del suelo en el
laboratorio (CBR de laboratorio)
I.N.V.E – 230- 13 Mejoramiento de la subrasante con adición de materiales
Descripción de CBR mínimo aceptado
I.N.V.E – 311-13 Afirmado
Descripción de CBR mínimo aceptado
Fuente: Estudio del comportamiento en las arcillas típicas de Bogotá estabilizadas con residuos de construcción y
demolición (RCD) y elaboración propia.
5. METODOLOGIA.
Este proyecto experimental tiene como objetivo estudiar el comportamiento del suelo
encontrado en la subrasante de la localidad de Rafael Uribe Uribe, específicamente en el CIV
18005228. Todos los datos que se pretenden recolectar en este proyecto de grado, serán
obtenidos mediante ensayos establecidos y regidos por normas colombianas.
5.1. ACTIVIDADES.
Las actividades se dividirán en 3 etapas:
• Adquisición de los materiales.
• Etapa experimental.
• Análisis de resultados.
5.2. MUESTRA.
Se tomarán 4 muestras del suelo original, las cuales se utilizarán de la siguiente manera:
• Con la primera muestra de suelo se realizará el ensayo de CBR, el cual será la base
del proyecto.
• La segunda muestra se combinará con 30%, de su peso, de material RCD y se le
realizará el ensayo de CBR el cual se comparará con el de la primera muestra.
• La tercera muestra se combinará con 40%, de su peso, de material RCD y se le
realizará el ensayo de CBR el cual se comparará con el de la primera muestra.
• La cuarta muestra se combinará con 50%, de su peso, de material RCD y se le
realizará el ensayo de CBR el cual se comparará con el de la primera muestra.
6. ADQUISICIÓN DE MATERIALES.
6.1. MATERIAL DE SUBRASANTE.
Como se lee en el título del proyecto, se estudiará el comportamiento del suelo que se
encuentre en la localidad de Rafael Uribe Uribe al ser mejorado con RCD, debido a esto el
material de subrasante utilizado será el ubicado en el CIV 18005228. Cabe aclarar que para
encontrar una muestra representativa del material se debió buscar en zonas donde no hubiera
una red vial pavimentada existente o donde se estuviera realizando algún tipo de intervención.
Para ello se apoyó en el trabajo que estaba realizando uno de los integrantes de este grupo,
donde se ejecutaron excavaciones a 1.0 m de profundidad.
• CIV 18005228
PK_ID_Calzada: 486483
Ubicación: Carrera 5C entre Calle 48 Q sur y Calle 48 P Bis sur.
Ilustración 2. Ubicación CIV 18005228
Fuente: Portal SEGUIMIENTO PROYECTOS – SIGIDU.
Este segmento vial cuenta con ancho de 2,97 m y una longitud de 38,33 m, para un
área de 114,05m2, según el inventario Malla Vial – IDU.
Para el momento de realizada la excavación y la extracción de la muestra el estado de
la vía era malo y se encontraba en afirmado. Su función según la información de las
plataformas web es de tránsito vehicular, pero cuando se realiza la visita al área de estudio,
se evidencia que solo tiene como objetivo el acceso a garajes.
Esta vía colinda por el costado oriental y norte con la hacienda los molinos, por la
cual atraviesa la quebrada Chiguaza,
Ilustración 3. Aspecto de la vía.
Fuente: Elaboración propia.
Ilustración 4. Excavación en el CIV.
Fuente: Elaboración propia.
lustración 5. Muestra de material recolectado.
Fuente: Elaboración propia.
Ilustración 6. Muestra de material recolectado.
Fuente: Elaboración propia.
El material fue recolectado en 4 lonas, las cuales se cubrieron y almacenaron en un
lugar libre de humedad. El tiempo de almacenamiento fue 2 días.
Ilustración 7. Almacenaje del material de Subrasante.
Fuente: Elaboración propia.
6.2. MATERIAL RCD.
El material RCD se obtuvo de varias obras de mantenimientos efectuados a la malla
vial de la localidad de Engativá.
Ilustración 8. Obras donde se obtuvo el material RCD.
Fuente: Elaboración propia.
De la muestra se puede observar que contiene gran cantidad de material pétreo de
poco diámetro, además partículas finas y restos de carpeta asfáltica.
Ilustración 9. Muestra de material RCD.
Fuente: Elaboración propia.
Ilustración 10. Muestra de material RCD.
Fuente: Elaboración propia.
El material fue recolectado en 4 lonas, las cuales se cubrieron y almacenaron en un
lugar libre de humedad. El tiempo de almacenamiento fue 1 día.
7. ETAPA EXPERIMENTAL.
Para la realización de los ensayos de laboratorio y teniendo en cuenta las restricciones
que durante la elaboración de este proyecto de grado rigen la presencialidad en los
laboratorios de la Universidad Distrital, debido a la pandemia por COVID 19, se decidió
contar con los servicios de Terra Laboratorios e Ingeniería.
Este laboratorio se encuentra ubicado en el municipio de Tocancipá al cual fueron
llevadas las muestras y donde luego de ser explicado el alcance del proyecto, el personal del
laboratorio procedió a la realiza los ensayos; además, se indica que la presencia de los autores
del proyecto no está permitida debido a los protocolos de bioseguridad implementados en el
momento a nivel nacional. Cabe aclarar que los gastos en los que se incurrió para el transporte
y realización de estas actividades, fueron soportados por los integrantes del grupo.
7.1. SUBRASANTE NATURAL.
• CARACTERIZACIÓN DEL SUELO.
Uno de los aspectos más importantes es conocer las características del material que
se encuentra en el CIV 18005228, para esto se realizó un análisis granulométrico según lo
determinado en la norma INV E 213 – 13.
Los resultados del ensayo de análisis granulométrico al material de subrasante se
presentan en la gráfica número 1.
Ilustración 11. Tamizado del material.
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
Grafica 1. Curva granulométrica material de subrasante natural.
Fuente: Elaboración propia
100 100
100
100
100
92,05 88,59 88,2 87,2481,16
73,2567,95 66,1
0
20
40
60
80
100
120
0,010,1110100
PO
RC
ENTA
JE P
ASA
(%
)
ABERTURA TAMIZ (MM)
Curva granulométrica
N° 4" 3" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 3/8" N° 4 N° 10 N° 20 N° 40 N° 60 N° 140 N° 200
mm 101,6 76,2 50,8 38,1 25,4 19,1 9,5 4,8 2 0,84 0,4 0,25 0,106 0,075
100 100 100 100 100 100 92,05 88,59 88,2 87,24 81,16 73,25 67,95 66,1% pasa
TAMIZ
Tabla 3. Porcentajes de grava, arena y finos en muestra de subrasante natural.
% GRAVA % ARENA % FINOS
11,41 22,49 66,1
% GRAVA GRUESA
% GRAVA FINA
% ARENA GRUESA
% ARENA MEDIA
% ARENA FINA
0,00 11,41 0,39 7,04 15,06 Fuente: Elaboración propia
De la curva granulométrica se puede observar que se encuentra un material con pocas
gravas y arenas, además elevado contenido de material fino.
• ENSAYOS DE HUMEDAD NATURAL Y LIMITES DE ATTERBERG.
Para continuar con la caracterización del material, se realizaron ensayos de humedad
natural y límites de Atterberg según las normas INV E 122 – 13, INV E 125 – 13 e INV E
126 -13, con el fin de conocer comportamiento del suelo.
Ilustración 12. Ensayo de humedad natural y límites de Atterberg.
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
Luego de realizar los ensayos, se obtuvo la siguiente información:
Tabla 4. Resultados ensayo límite líquido subrasante natural.
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
Tabla 5. Resultados ensayo limite plástico.
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
Tabla 6. Resultados ensayo humedad natural.
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
A continuación, se presenta un resumen de los resultados de los ensayos realizados:
Tabla 7. Resumen resultados humedad natural y límites de Atterberg, subrasante natural.
Humedad natural 21,40%
Límite líquido 36,55%
Límite Plástico 31,47%
Índice de plasticidad 5,08%
Índice de liquidez -1,98% Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 2. Carta de plasticidad subrasante natural.
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
El suelo encontrado es un Limo, sus características son expuestas en el capítulo de
análisis de resultados.
• ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO Y CBR.
Se hizo un ensayo de CBR de laboratorio del suelo encontrado en el CIV 18005228,
para conocer las condiciones mecánicas iniciales, relacionadas con la resistencia al esfuerzo
cortante y así tener un punto de comparación al realizar la estabilización con material RCD.
El ensayo se realizó bajo la norma INV E 148 – 13.
Ilustración 13. Ensayo de CBR y Proctor modificado.
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
Antes de la realización del CBR se debió encontrar la densidad máxima seca y el
contenido de humedad optimo, a través del ensayo de Proctor modificado, según la norma
INV E 142 – 13. Los datos necesarios para la ejecución del ensayo se encuentran en los
informes de laboratorio (ANEXO 1). La tabla 8 contiene los resultados.
Para la elaboración de las curvas de saturación y encontrar la saturación del punto
óptimo de la curva de compactación, se utilizó la siguiente Ecuación:
𝛿𝑑 =𝐺𝑠∗ 𝛿𝜔
1+ 𝜔∗𝐺𝑠
𝑆
Ecuación 1.
Donde:
• 𝜹𝒅 = Peso unitario seco (gr/cm3)
• 𝑮𝒔 = Gravedad especifica de los sólidos
• 𝜹𝝎 = Peso unitario del agua (gr/cm3)
• 𝝎 = Humedad (%)
• 𝑺 = Saturación (%)
Para este caso la gravedad especifica de la muestra es 2,45 (dato proporcionado por
Terra laboratorios e ingeniería).
Grafica 3. Proctor modificado material subrasante natural.
Peso unitario máximo (gr/cm3) 1,78
Optimo contenido de humedad (%) 13,8
Saturación (%) 89,82 Fuente: Elaboración propia.
Tabla 8. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo natural.
Prueba Peso unitario seco material total(gr/cm3)
Humedad (%)
Saturación (S) al 80 %
Peso unitario (gr/cm3)
Saturación (S) al 90 %
Peso unitario (gr/cm3)
Saturación (S) al 100 %
Peso unitario (gr/cm3)
1 1,64 9,85 1,88 1,93 1,97
2 1,74 11,50 1,81 1,87 1,91
3 1,76 15,41 1,66 1,73 1,78
4 1,67 17,46 1,60 1,66 1,72 Fuente: Terra laboratorios e ingeniería y elaboración propia.
Del ensayo realizado se puede observar que el contenido de humedad óptimo es de
13,8%, con un peso unitario máximo seco de 1,78 gr/cm3 y una saturación del 89,82%.
Luego de obtener la máxima densidad seca y el óptimo contenido de humedad, se
procedió a preparar 3 muestras compactadas con 56, 25 y 10 golpes por capa, intentando
replicar estas condiciones, para luego medir el esfuerzo utilizado al ser penetrados por la
1,55
1,60
1,65
1,70
1,75
1,80
1,85
1,90
1,95
2,00
2,05
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Pes
o u
nit
ario
sec
o (
gr/c
m3
)
Humedad (%)
Curva de compactación suelo natural
Proctor modificado y curvas desaturación
S=80%
S=90%
S=100%
Polinómica (Proctor modificado ycurvas de saturación)
prensa. Los datos y la gráfica de Esfuerzo vs penetración para el ensayo de CBR fueron
proporcionados por Terra laboratorios e ingeniería.
Gráfica 4. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración, subrasante natural.
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
De la gráfica 4 podemos encontrar el esfuerzo requerido por el pistón para penetrar
las muestras 0,1” (2.54 mm) y 0.2” (5.08 mm) para luego calcular el CBR del suelo. los
resultados se encuentran en la tabla 9. Los valores de CBR se calculan con la siguiente
ecuación:
𝐶𝐵𝑅 =𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑛𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛
𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎∗ 100 Ecuación 2.
Donde los esfuerzos de penetración se obtienen del ensayo y los esfuerzos de
referencia son 6.9 Mpa y 10.3 Mpa, para 0,1” y 0,2” respectivamente.
Tabla 9. Ensayo CBR a material de subrasante natural.
Penetración Carga No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
in mm Estándar
(Mpa) Esfuerzo
(Mpa) CBR (%)
Esfuerzo (Mpa)
CBR (%) Esfuerzo
(Mpa) CBR (%)
0,1 2,54 6,9 0,31 4,52 0,42 6,09 0,57 8,32
0,2 5,08 10,3 0,46 4,46 0,58 5,71 0,80 7,85
Fuente: Elaboración propia.
Paso seguido, se procede a realizar las gráficas de Peso Unitario Seco de
Compactación vs Humedad de Compactación (tabla 8) y Peso Unitario Seco vs CBR (Tabla
10), para luego enfrentarlas y así encontrar los CBR de diseño a 0,1” y 0,2” (grafica 5), según
lo indica la norma INVIAS. Estos, son hallados a partir de porcentajes de 100%, 95% y 90%
del Peso unitario máximo y la humedad optima (tabla 11).
Tabla 10. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante natural.
No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
Peso Unitario Seco de Compactación δd (kg/m3)
1,70 1,73 1,77
CBR 0,1" 4,52 6,09 8,32
CBR 0,2" 4,46 5,71 7,85 Fuente: Elaboración propia.
Grafica 5. CBR de diseño subrasante natural.
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 11. CBR diseño, subrasante natural
Fuente: Elaboración propia.
Como se puede observar en la gráfica 5, el CBR para el 100% y 95% se haya con la
curva del CBR a 0,1” pero para el CBR al 90% de compactación se encuentra a 0,2”.
Para este documento se toma el valor del CBR al 95% en concordancia a la norma
INVIAS y así tener un rango de seguridad al momento de alcanzar este valor en campo. De
acuerdo al ensayo realizado el CBR del suelo de subrasante es de 3,9 al 95% de compactación,
este será nuestro valor de comparación frente a los que se obtendrán al combinar el material
con RCD.
7.2. RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN.
• CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL.
Tal como se hizo con la muestra de subrasante, se realizó la caracterización de los
residuos de construcción y demolición con un análisis granulométrico según lo determinado
en la norma INV E 213 – 13.
En la curva granulométrica presentada en la gráfica 6, podemos observar que el
material RCD tiene un porcentaje de grava, arena y finos relativamente proporcional. Se
puede observar que contiene material pétreo, además partículas finas y restos de carpeta
asfáltica.
Sus características son expuestas en el capítulo de análisis de resultados.
CBR DE DISEÑO
100% COMPACTACIÓN 95% COMPACTACIÓN 90% COMPACTACIÓN
Peso unitario seco (gr/cm3) 1,78 1,69 1,60
Humedad optima % 13,8 13,8 13,8
CBR diseño (%) 8,6 3,9 1,9
Grafica 6. Curva granulométrica material RCD.
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 12. Porcentajes de grava, arena y finos en muestra RCD.
% GRAVA % ARENA % FINOS
38,9 38,1 23
% GRAVA GRUESA
% GRAVA FINA
% ARENA GRUESA
% ARENA MEDIA
% ARENA FINA
24,00 14,90 11,30 14,02 12,78 Fuente: Elaboración propia.
7.3. SUBRASANTES MEJORADAS CON RCD.
Como se mencionó anteriormente, el presente proyecto de grado pretende continuar la línea
de investigación del estudio realizado por los ingenieros de la Universidad Católica, debido
a esto la mezcla de los materiales se realiza siguiendo los mismos pasos descritos en el
documento “ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO EN LAS ARCILLAS TÍPICAS DE
BOGOTÁ ESTABILIZADAS CON RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN
(RCD)”, como se relata a continuación:
100
88,68
83,93
81,7
76
69,28
61,1
49,843,9
35,7828,64 26,65
23
0
20
40
60
80
100
120
0,010,1110100
PO
RC
ENTA
JE P
ASA
ABERTURA TAMIZ (mm)
Granulometria RCD
Curva granulometrica
N° 4" 3" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 3/8" N° 4 N° 10 N° 20 N° 40 N° 60 N° 140 N° 200
mm 101,6 76,2 50,8 38,1 25,4 19,1 9,5 4,8 2 0,84 0,4 0,25 0,106 0,075
100 100 88,7 83,93 81,7 76 69,28 61,1 49,8 43,9 35,78 28,64 26,65 23% pasa
TAMIZ
• Los materiales de la subrasante y el del RCD se secan al horno a una temperatura de
60 °C hasta alcanzar masa constante.
• Luego se procede a realizar la mezcla adicionando los porcentajes establecidos según
el peso de la muestra para los ensayos.
• Se realiza el ensayo de Proctor modificado.
• Se vuelve a hacer el mezclado y homogenización del material.
• Se deja curar el material por 24 h.
• Pasadas las 24 h, se dispone el material para realizar los ensayos de CBR.
Este procedimiento fue dado a conocer a los laboratoristas de Terra Laboratorios e Ingeniería
al momento de explicar los alcances y objetivos del proyecto.
7.3.1. ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO Y CBR, SUBRASANTE
MEJORADA CON 30% DE RCD.
Luego de ejecutar los ensayos de caracterización del material, se procede a mejorar
la subrasante con RCD, el primero es de 30%, al cual se le harán 2 ensayos de Proctor
modificado y CBR para observar si la resistencia al esfuerzo cortante aumenta. Al realizar
esta acción, la granulometría de la muestra cambia arrojando los siguientes resultados:
Grafica 7. Curva granulométrica subrasante mejorada con 30% RCD.
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 13. Porcentajes de grava, arena y finos en muestra de subrasante mejorada con 30% RCD.
% GRAVA % ARENA % FINOS
24,85 30,12 45,04
% GRAVA GRUESA
% GRAVA FINA
% ARENA GRUESA
% ARENA MEDIA
% ARENA FINA
11,73 13,11 5,72 10,45 13,94 Fuente: Elaboración propia.
Se evidencia que, en comparación a la granulometría del material natural, aumenta el
contenido de gravas al igual que el de arena, y aparecen gravas gruesas. Adicionalmente el
contenido de finos disminuye a 45,04% y el porcentaje pasa #4 es mayor al 50%, esto
ocasiona que ya nos encontremos ante una arena.
• Ensayo A.
Se realizó el mismo procedimiento utilizado en la muestra con suelo en condiciones
naturales, primero se mostrarán los ensayos de Proctor modificado y luego CBR. La gravedad
especifica de los sólidos para esta muestra es de 2,4 (dato proporcionado por Terra
laboratorios e ingeniería).
100,0094,47
92,15
91,05
88,27
80,9275,15
69,43 66,0658,98
51,44
47,76
45,04
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
0,010,1110100
PO
RC
ENTA
JE P
ASA
(%
)
ABERTURA TAMIZ (MM)
Curva granulométrica
N° 4" 3" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 3/8" N° 4 N° 10 N° 20 N° 40 N° 60 N° 140 N° 200
mm 101,6 76,2 50,8 38,1 25,4 19,1 9,5 4,8 2 0,84 0,4 0,25 0,106 0,075
100,00 100,00 94,47 92,15 91,05 88,27 80,92 75,15 69,43 66,06 58,98 51,44 47,76 45,04% pasa
TAMIZ
Grafica 8. Proctor modificado material Subrasante mejorada con 30% de RCD (Ensayo A).
Peso unitario máximo (gr/cm3) 1,91
Optimo contenido de humedad (%) 9,3
Saturación (%) 87 Fuente: Elaboración propia.
Tabla 14. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo mejorado con 30% RCD (ensayo A).
Ensayo A
Prueba Peso unitario seco material (gr/cm3)
Humedad (%)
Saturación (S) al 80 %
Peso unitario seco material
(gr/cm3)
Saturación (S) al 90 %
Peso unitario seco material
(gr/cm3)
Saturación (S) al 100 %
Peso unitario seco material
(gr/cm3)
1 1,74 5,90 2,04 2,07 2,10
2 1,90 8,39 1,92 1,96 2,00
3 1,86 11,14 1,80 1,85 1,89
4 1,70 12,94 1,73 1,78 1,83 Fuente: Terra laboratorios e ingeniería y elaboración propia.
En comparación al ensayo de Proctor modificado del material natural, se observa que
al mejorar con un 30% de RCD, el peso unitario aumenta y el contenido de humedad
disminuye. Asimismo, en la gráfica 8 el máximo de la curva de compactación tiene una
saturación del 87%
1,601,651,701,751,801,851,901,952,002,052,102,152,20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Pes
o u
nit
ario
sec
o (
gr/c
m3
)
Humedad (%)
Curva de compactación Ensayo A
Proctor modificado y curvas desaturación
S=80%
S=90%
S=100%
Polinómica (Proctor modificadoy curvas de saturación)
Luego de obtener la máxima densidad seca y el óptimo contenido de humedad, se
procede a realizar el ensayo de CBR. Los datos y la gráfica de Esfuerzo vs penetración fueron
proporcionados por Terra laboratorios e ingeniería.
Gráfica 9. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración. 30% RCD (ensayo A).
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
De la gráfica 9 se obtienen los siguientes datos.
Tabla 15. Ensayo CBR a material de subrasante mejorada con 30% RCD (ensayo A).
Penetración Carga No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
in mm Estándar
(Mpa) Esfuerzo
(Mpa) CBR (%)
Esfuerzo (Mpa)
CBR (%) Esfuerzo
(Mpa) CBR (%)
0,1 2,54 6,9 0,50 7,37 0,82 11,92 1,14 16,58
0,2 5,08 10,3 0,64 6,26 1,12 10,86 1,63 15,90 Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
Con estos resultados, se procede a obtener los CBR de diseño.
Tabla 16. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante mejorada con 30% RCD (ensayo A).
No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
Peso Unitario Seco de Compactación δd (kg/m3)
1,80 1,87 1,93
CBR 0,1" 7,37 11,92 16,58
CBR 0,2" 6,26 10,86 15,90 Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 10. CBR de diseño suelo mejorado con 30% de RCD (ensayo A).
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 17. CBR de diseño suelo mejorado con 30% de RCD (ensayo A).
Fuente: Elaboración propia.
Luego de realizar los ensayos, se puede observar que se generó un esfuerzo de
penetración mayor al de la muestra natural, en casi un 100%, generando que los CBR
aumentaran. El CBR al 95% de compactación es de 8,06%, siendo 4,16% mayor, comparado
con el de la muestra natural, acercándose a valores aceptados de suelos seleccionados para
terraplenes, según la norma INVIAS 220-13.
CBR DE DISEÑO
100% COMPACTACIÓN 95% COMPACTACIÓN 90% COMPACTACIÓN
Peso unitario seco (gr/cm3)
1,91 1,81 1,71
Humedad optima 9,3 9,3 9,3
CBR (%) 15,15 8,06 4,1
• Ensayo B.
Como se mencionó anteriormente, se realizaron 2 ensayos por cada porcentaje de
suelo adicionado con RCD, para diferenciarlos entre sí, se llamará al primer ensayo A y al
segundo B. Paso seguido se muestran los resultados del segundo. La gravedad especifica de
los sólidos para esta muestra es de 2,4 (dato proporcionado por Terra laboratorios e
ingeniería).
Grafica 11. Proctor modificado material Subrasante mejorada con 30% de RCD (Ensayo B).
Peso unitario máximo (gr/cm3) 1,90
Optimo contenido de humedad (%) 9
Saturación (%) 82 Fuente: Elaboración propia.
Tabla 18. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo mejorado con 30% RCD (ensayo B).
Ensayo B
Prueba Peso unitario seco material (gr/cm3)
Humedad (%)
Saturación (S) al 80 %
Peso unitario seco material
(gr/cm3)
Saturación (S) al 90 %
Peso unitario seco material
(gr/cm3)
Saturación (S) al 100 %
Peso unitario seco material
(gr/cm3)
1 1,80 6,11 2,03 2,06 2,09
2 1,88 7,76 1,95 1,99 2,02
3 1,87 10,58 1,82 1,87 1,91
4 1,74 12,69 1,74 1,79 1,84 Fuente: Terra laboratorios e ingeniería y elaboración propia.
1,601,651,701,751,801,851,901,952,002,052,102,152,20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Pes
o u
nit
ario
sec
o (
gr/c
m3
)
Humedad (%)
Curva de compactación Ensayo A
Proctor modificado y curvas desaturación
S=80%
S=90%
S=100%
Polinómica (Proctor modificado ycurvas de saturación)
Se puede observar que no existe una diferencia representativa entre los resultados de
los pesos unitarios, aunque el óptimo contenido de humedad difiere en 0,3 con respecto a los
del ensayo A.
Luego de obtener la máxima densidad seca y el óptimo contenido de humedad, se
procede a realizar el ensayo de CBR. Los datos y la gráfica de Esfuerzo vs penetración fueron
proporcionados por Terra laboratorios e ingeniería.
Grafica 12. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración. Subrasante mejorada 30% RCD (ensayo B).
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
De la gráfica 12 obtenemos los siguientes datos.
Tabla 19. Ensayo CBR a material de subrasante mejorada con 30% RCD (ensayo B).
Penetración Carga No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
in mm Estándar
(Mpa) Esfuerzo
(Mpa) CBR (%)
Esfuerzo (Mpa)
CBR (%) Esfuerzo
(Mpa) CBR (%)
0,1 2,54 6,9 0,56 8,21 0,95 13,86 1,27 18,48
0,2 5,08 10,3 0,72 6,99 1,29 12,53 1,8 17,54 Fuente: Terra laboratorios e ingeniería y elaboración propia.
Luego procedemos a calcular los CBR de diseño.
Tabla 20. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante mejorada 30% RCD (ensayo B).
No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
Peso Unitario Seco de Compactación δd (kg/m3)
1,776 1,842 1,9
CBR 0,1" 8,21 13,86 18,48
CBR 0,2" 6,99 12,53 17,54 Fuente: Elaboración propia
Gráfica 13. CBR de diseño suelo mejorado con 30% de RCD (ensayo B).
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería y elaboración propia.
Tabla 21. CBR de diseño suelo mejorado con 30% de RCD (ensayo B).
CBR DE DISEÑO
100% COMPACTACIÓN 95% COMPACTACIÓN 98% COMPACTACIÓN
Peso unitario seco 1,9 1,81 1,71
Humedad optima (%) 9 9 9
CBR (%) 18,5 10,6 5,2 Fuente: Elaboración propia.
El CBR al 95% de compactación es de 10,6%, siendo 2% mayor comparado con el
del ensayo A, esto puede deberse a que la humedad optima tuvo una leve diferencia la cual
pudo afectar el resultado, aunque esta no es representativa.
7.3.2. ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO Y CBR, SUBRASANTE
MEJORADA CON 40% DE RCD.
Luego de realizar los ensayos a la muestra con 30% de RCD se aumentaron los
porcentajes a 40% y se realizaron las mismas pruebas. Como se mencionó anteriormente, al
realizar este cambio la granulometría del material varia.
Grafica 14. Curva granulométrica subrasante mejorada con 40% RCD.
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 22. Porcentajes de grava, arena y finos en muestra de subrasante mejorada con 40% RCD.
% GRAVA % ARENA % FINOS
26,82 31,23 41,95
% GRAVA GRUESA
% GRAVA FINA
% ARENA GRUESA
% ARENA MEDIA
% ARENA FINA
13,45 13,36 6,50 10,95 13,78 Fuente: Elaboración propia.
Al realizar la comparación de la granulometría obtenida mejorando con 40% de RCD,
encontramos que él porcentaje de gravas aumenta alrededor del 100%, en comparación al
100,00
93,65
91,00
89,74
86,5579,29
73,1866,68
62,9555,73
48,2544,80
41,95
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
0,010,1110100
PO
RC
ENTA
JE P
ASA
(%
)
ABERTURA TAMIZ (MM)
Curva granulométrica
N° 4" 3" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 3/8" N° 4 N° 10 N° 20 N° 40 N° 60 N° 140 N° 200
mm 101,6 76,2 50,8 38,1 25,4 19,1 9,5 4,8 2 0,84 0,4 0,25 0,106 0,075
100,00 100,00 93,65 91,00 89,74 86,55 79,29 73,18 66,68 62,95 55,73 48,25 44,80 41,95% pasa
TAMIZ
material natural, las arenas incrementan porcentaje en casi 10% y el porcentaje de fino sigue
disminuyendo. El material continúa presentando características de arena.
• Ensayo A.
Se realiza el mismo procedimiento utilizado anteriormente, primero se mostrarán los
ensayos de Proctor modificado y luego CBR. La gravedad especifica de los sólidos para esta
muestra es de 2,42 (dato proporcionado por Terra laboratorios e ingeniería).
Grafica 15. Proctor modificado material Subrasante mejorada con 40% de RCD (Ensayo A).
Peso unitario máximo (gr/cm3) 2,01
Optimo contenido de humedad (%) 6,7
Saturación 79.48 Fuente: Elaboración propia.
Tabla 23. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo mejorado con 40% RCD (ensayo A).
Ensayo A
Prueba Peso unitario seco
material total(gr/cm3)
Humedad (%)
Saturación (S) al 80 %
Peso unitario seco material total (gr/cm3)
Saturación (S) al 90 %
Peso unitario seco material total (gr/cm3)
Saturación (S) al 100 %
Peso unitario seco material total (gr/cm3)
1 1,82 4,09 2,15 2,17 2,19
2 1,97 5,39 2,07 2,11 2,13
3 1,94 8,14 1,94 1,98 2,01
4 1,83 9,04 1,89 1,94 1,98 Fuente: Terra laboratorios e ingeniería y elaboración propia.
1,701,751,801,851,901,952,002,052,102,152,202,25
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pes
o u
nit
ario
sec
o (
gr/c
m3
)
Humedad (%)
Curva de compactación Ensayo A
Proctor modificado y curvas desaturación
S=80%
S=90%
S=100%
Polinómica (Proctor modificado ycurvas de saturación)
Podemos observar que ha comparación de la muestra natural, el peso unitario aumenta
en un 11,44% y el óptimo contenido de humedad ha disminuido alrededor del 50%. Esto
significa que para llegar al peso unitario máximo se necesita menor cantidad de agua en la
muestra, lo cual se ve reflejado en la gráfica 15, donde el punto óptimo de la curva de
compactación tiene una saturación de 79.48%
Luego de obtener la máxima densidad seca y el óptimo contenido de humedad,
procedemos a realizar el ensayo de CBR. Los datos y la gráfica de Esfuerzo vs penetración
fueron proporcionados por Terra laboratorios e ingeniería.
Gráfica 16. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración. 40% RCD (ensayo A).
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
De la gráfica 16 se obtienen los siguientes datos.
Tabla 24. Ensayo CBR a material de subrasante mejorada con 40% RCD (ensayo A).
Penetración Carga No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
in mm Estándar
(Mpa) Esfuerzo
(Mpa) CBR (%)
Esfuerzo (Mpa)
CBR (%)
Esfuerzo (Mpa)
CBR (%)
0,1 2,54 6,9 0,74 10,75 1,20 17,39 1,65 24,04
0,2 5,08 10,3 0,94 9,13 1,63 15,85 2,37 23,05 Fuente: Terra laboratorios e ingeniería y elaboración propia.
Luego se procede a calcular los CBR de diseño.
Tabla 25. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante mejorada con 40% RCD (ensayo A).
No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
Peso Unitario Seco de Compactación δd (kg/m3)
1,86 1,93 1,98
CBR 10,75 17,39 24,04
CBR 9,13 15,85 23,05
Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 17. CBR de diseño suelo mejorado con 40% de RCD (ensayo A).
Fuente: elaboración propia.
Tabla 26. CBR de diseño suelo mejorado con 40% de RCD (ensayo A).
CBR DE DISEÑO
100% COMPACTACIÓN 95% COMPACTACIÓN 95% COMPACTACIÓN
Peso unitario seco (gr/cm3)
2.01 1,91 1,81
Humedad optima (%) 6,7 6,7 6,7
CBR (%) 27,8 15,5 7,3 Fuente: elaboración propia.
El CBR al 95% de compactación es de 15,5%, siendo 11,6% mayor comparado con
el de la muestra natural, debido a esto podría cumplir por valor de CBR para materiales de
afirmado según la norma INVIAS 311-13.
• Ensayo B.
Gráfica 18. Proctor modificado material Subrasante mejorada con 40% de RCD (Ensayo B).
Peso unitario máximo (gr/cm3) 2,02
Optimo contenido de humedad (%) 6,6
Saturación (%) 80,65 Fuente: Elaboración propia.
Tabla 27. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo mejorado con 40% RCD (ensayo B).
Ensayo B
Prueba Peso unitario seco material total(gr/cm3)
Humedad (%)
Saturación (S) al 80 %
Peso unitario seco material total
(gr/cm3)
Saturación (S) al 90 %
Peso unitario seco material total (gr/cm3)
Saturación (S) al 100 %
Peso unitario seco material total (gr/cm3)
1 1,89 4,00 2,16 2,18 2,21
2 2,00 5,57 2,07 2,10 2,13
3 1,95 8,15 1,94 1,98 2,02
4 1,83 9,24 1,89 1,94 1,98 Fuente: Terra laboratorios e ingeniería y elaboración propia.
1,75
1,80
1,85
1,90
1,95
2,00
2,05
2,10
2,15
2,20
2,25
2,30
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pes
o u
nit
ario
sec
o (
gr/c
m3
)
Humedad (%)
Curva de compactación Ensayo B
Proctor modificado y curvas desaturación
S=80%
S=90%
S=100%
Polinómica (Proctor modificado ycurvas de saturación)
Para este ensayo, se encuentra que el peso unitario máximo, el óptimo contenido de
humedad y la saturación no difieren con los obtenido en el ensayo A.
Luego de obtener la máxima densidad seca y el óptimo contenido de humedad, se
procede a realizar el ensayo de CBR. Los datos y la gráfica de Esfuerzo vs penetración fueron
proporcionados por Terra laboratorios e ingeniería.
Gráfica 19. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración. 40% RCD (ensayo B).
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
De la gráfica 19 se obtienen los siguientes datos.
Tabla 28. Ensayo CBR a material de subrasante mejorada con 40% RCD (ensayo B).
Penetración Carga No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
in mm Estándar
(Mpa) Esfuerzo
(Mpa) CBR (%)
Esfuerzo (Mpa)
CBR (%)
Esfuerzo (Mpa)
CBR (%)
0,1 2,54 6,9 0,74 10,75 1,20 17,39 1,73 25,13
0,2 5,08 10,3 0,94 9,13 1,63 15,85 2,48 24,10 Fuente: Terra laboratorios e ingeniería y elaboración propia.
Luego se procede a calcular los CBR de diseño.
Tabla 29. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante mejorada 40% RCD (ensayo B).
No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
Peso Unitario Seco de Compactación δd (kg/m3)
1,85 1,93 1,99
CBR 0,1" 10,75 17,39 25,13
CBR 0,2" 9,13 15,85 24,10 Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 20. CBR de diseño suelo mejorado con 40% de RCD (ensayo B).
Fuente: elaboración propia.
Tabla 30. CBR de diseño suelo mejorado con 40% de RCD (ensayo B).
Fuente: elaboración propia
El CBR al 95% de compactación es de 16,7%, siendo 1,2% mayor comparado con el
del ensayo A.
CBR DE DISEÑO
100% COMPACTACIÓN 95% COMPACTACIÓN 90% COMPACTACIÓN
Peso unitario seco (gr/cm3) 2.02 1,98 1,92
Humedad optima (%) 6,6 6,6 6,6
CBR (%) 29,2 16,7 8,5
7.3.3. ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO Y CBR, SUBRASANTE
MEJORADA CON 50% DE RCD.
Por último, se adiciono 50% del material RCD y se realizó los ensayos de Proctor y
CBR a 2 muestras para evaluar su comportamiento ante esfuerzos cortantes. A continuación,
se muestra la granulometría del nuevo material.
Grafica 21. Curva granulométrica subrasante mejorada con 50% RCD.
Fuente: elaboración propia.
Tabla 31. Porcentajes de grava, arena y finos en muestra de subrasante mejorada con 50% RCD.
% GRAVA % ARENA % FINOS
28,30 32,08 39,62
% GRAVA GRUESA
% GRAVA FINA
% ARENA GRUESA
% ARENA MEDIA
% ARENA FINA
14,75 13,55 7,1 11,3 13,7 Fuente: elaboración propia.
Al realizar la comparación de la granulometría obtenida mejorando con el 50% RCD,
se encuentra que él porcentaje de gravas aumenta alrededor de 16,89%, con respecto al suelo
100,00
93,04
90,13
88,75
85,2578,06
71,7064,61
60,6153,28
45,84 42,5739,62
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
0,010,1110100
PO
RC
ENTA
JE P
ASA
(%
)
ABERTURA TAMIZ (MM)
Curva granulométrica
N° 4" 3" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 3/8" N° 4 N° 10 N° 20 N° 40 N° 60 N° 140 N° 200
mm 101,6 76,2 50,8 38,1 25,4 19,1 9,5 4,8 2 0,84 0,4 0,25 0,106 0,075
100,00 100,00 93,04 90,13 88,75 85,25 78,06 71,70 64,61 60,61 53,28 45,84 42,57 39,62% pasa
TAMIZ
natural, las arenas aumentaron 9,56%, y los finos disminuyeron su participación en 26,48%.
Aun el material sigue presentando características de una arena.
• Ensayo A
Gráfica 22. Proctor modificado material Subrasante mejorada con 50% de RCD (Ensayo A).
Peso unitario máximo (gr/cm3) 2,08
Optimo contenido de humedad (%) 5,60
Saturación (%) 77.12 Fuente: Elaboración propia
Tabla 32. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo mejorado con 50% RCD (ensayo A).
Ensayo A
Prueba Peso unitario seco
material total(gr/cm3)
Humedad (%)
Saturación (S) al 80 %
Peso unitario seco material total (gr/cm3)
Saturación (S) al 90 %
Peso unitario seco material total (gr/cm3)
Saturación (S) al 100 %
Peso unitario seco material total (gr/cm3)
1 1,88 2,72 2,26 2,28 2,30
2 2,04 4,33 2,16 2,19 2,21
3 2,05 6,69 2,03 2,07 2,11
4 1,85 8,92 1,92 1,97 2,01
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería y elaboración propia.
Realizando la comparación de la muestra original, el peso unitario máximo aumenta
en un 16,85% y el óptimo contenido de humedad ha disminuido alrededor del 50%. Se
observa entonces que la muestra necesita menos humedad para alcanzar una densidad mayor.
1,801,851,901,952,002,052,102,152,202,252,302,35
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pes
o u
nit
ario
sec
o (
gr/c
m3
)
Humedad (%)
Curva de compactación Ensayo A
Proctor modificado y curvas desaturación
S=80%
S=90%
S=100%
Luego de obtener la máxima densidad seca y el óptimo contenido de humedad, se
procede a realizar el ensayo de CBR. Los datos y la gráfica de Esfuerzo vs penetración fueron
proporcionados por Terra laboratorios e ingeniería.
Gráfica 23. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración. 50% RCD (ensayo A).
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
De la gráfica 23 obtenemos los siguientes datos.
Tabla 33. Ensayo CBR a material de subrasante mejorada 50% RCD (ensayo A).
Penetración Carga No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
in mm Estándar
(Mpa) Esfuerzo
(Mpa) CBR (%)
Esfuerzo (Mpa)
CBR (%) Esfuerzo
(Mpa) CBR (%)
0,1 2,54 6,9 0,83 12,05 1,46 21,22 2,08 30,16
0,2 5,08 10,3 1,21 11,81 2,14 20,80 2,99 29,03 Fuente: Terra laboratorios e ingeniería y elaboración propia.
A continuación, se calculan los CBR de diseño.
Tabla 34. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante mejorada 50% RCD (ensayo A).
No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
Peso Unitario Seco de Compactación δd (kg/m3)
1,86 1,95 2,018
CBR 0,1" 12,05 21,22 30,16
CBR 0,2" 11,81 20,80 29,03 Fuente: Elaboración propia
Gráfica 24. CBR de diseño suelo mejorado con 50% de RCD (ensayo A).
Fuente: elaboración propia.
Tabla 35. CBR de diseño suelo mejorado con 50% de RCD (ensayo A).
CBR DE DISEÑO
100% COMPACTACIÓN 95% COMPACTACIÓN 90% COMPACTACIÓN
Peso unitario seco 2,08 1,98 1,87
Humedad optima (%) 5,6 5,6 5,6
CBR 43 25,5 12 Fuente: elaboración propia.
El CBR al 95% de compactación es de 25,5%, siendo 21.6% mayor comparado con el de
la muestra natural, debido a esto podría cumplir por valor de CBR para materiales de afirmado
según la norma INVIAS 311-13.
• Ensayo B
Gráfica 25. Proctor modificado material Subrasante mejorada con 50% de RCD (Ensayo B).
Peso unitario máximo (gr/cm3) 2,08
Optimo contenido de humedad (%) 5,50
Saturación (%) 75,75 Fuente: Elaboración propia.
Tabla 36. Resultados ensayo de Proctor modificado al suelo mejorado con 50% RCD (ensayo B).
Ensayo B
Prueba Peso unitario seco
material total(gr/cm3)
Humedad (%)
Saturación (S) al 80 %
Peso unitario seco material total (gr/cm3)
Saturación (S) al 90 %
Peso unitario seco material total (gr/cm3)
Saturación (S) al 100 %
Peso unitario seco material total (gr/cm3)
1 1,94 2,54 2,27 2,29 2,31
2 2,07 4,53 2,15 2,18 2,21
3 2,05 6,79 2,03 2,07 2,10
4 1,86 8,97 1,92 1,97 2,01 Fuente: Terra laboratorios e ingeniería y elaboración propia.
El peso unitario máximo, el óptimo contenido de humedad y la saturación no difieren
con los del ensayo A, para la subrasante mejorada con 50% de RCD.
Luego de obtener la máxima densidad seca y el óptimo contenido de humedad, se
realiza el ensayo de CBR. Los datos y la gráfica de Esfuerzo vs Penetración fueron
proporcionados por Terra laboratorios e ingeniería.
Gráfica 26. Ensayo CBR, esfuerzo vs penetración. 50% RCD (ensayo B).
Fuente: Terra laboratorios e ingeniería.
De la gráfica 26 se obtienen los siguientes datos.
Tabla 37. Ensayo CBR a material de subrasante mejorada con 50% RCD (ensayo B).
Penetración Carga No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
in mm Estándar
(Mpa) Esfuerzo
(Mpa) CBR (%)
Esfuerzo (Mpa)
CBR (%) Esfuerzo
(Mpa) CBR (%)
0,1 2,54 6,9 0,99 14,36 1,74 25,28 2,62 38,08
0,2 5,08 10,3 1,45 14,07 2,55 24,77 3,77 36,65 Fuente: Terra laboratorios e ingeniería y elaboración propia.
Se procede a calcular los CBR de diseño.
Tabla 38. Peso unitario seco de compactación y CBR, subrasante mejorada 50% RCD (ensayo A).
No de golpes: 10 No de golpes: 25 No de golpes: 56
Peso Unitario Seco de Compactación δd (kg/m3)
1,94 2,02 2,08
CBR 0,1" 14,36 25,28 38,08
CBR 0,2" 14,07 24,77 36,65 Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 27. CBR de diseño suelo mejorado con 50% de RCD (ensayo B).
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 39. CBR de diseño suelo mejorado con 50% de RCD (ensayo B).
CBR DE DISEÑO
100% COMPACTACIÓN 95% COMPACTACIÓN 90% COMPACTACIÓN
Peso unitario seco (gr/cm3) 2,08 2,04 1,98
Humedad optima (%) 5,50 5,50 5,50
CBR (%) 38,1 18,5 8 Fuente: elaboración propia
El CBR al 95% de compactación es de 18,5%, siendo 7% menor comparado con el
del ensayo A.
8. ANALISIS DE RESULTADOS.
8.1. CARACTERIZACIÓN DE LA SUBRASANTE NATURAL.
La muestra de subrasante recolectada en el CIV 18005228 exhibe un color marrón
claro con vetas grises, al tacto se palpa húmeda y no presenta olor perceptible, su
granulometría consiste en 11.41% de gravas, 22.49% de arenas y 66.1% de finos. Su
contenido de humedad natural es de 21.40%, con un índice de plasticidad de 5.08% y un
índice de liquidez de -1.98, lo cual indica que la muestra se encuentra en estado sólido.
Según la clasificación U.S.C.S. sus características son: Un limo de baja plasticidad,
un ML “Con tendencia a fluir cuando está saturado. Es relativamente impermeable, difícil de
compactar, muy susceptible a la acción de la helada y fácilmente erosionable” (Lambe &
Whitman, 1974). Adicionalmente, según la clasificación AASTHO, el suelo se encuentra
dentro del grupo A-4, siendo un suelo limoso, de regular a pobre, poco o nada plástico. Con
un potencial de expansión bajo, según la resolución 0004401 del 17 de octubre del 2017 del
ministerio de transporte.
Asimismo, en el ensayo de CBR se obtuvo un valor de 8.6% para una compactación
del 100%. De acuerdo a la gráfica 28, la cual relaciona la clasificación AASHTO con el CBR,
se identificó que el suelo de la subrasante es de nivel medio. Realizando este análisis se
comprueba que los ensayos realizados concuerdan con la base de datos del Ministerio de
Transporte (Resolución 0004401 del 17 de octubre de 2017), en donde se reafirma que el tipo
de suelo es un Limo.
Grafica 28. Categorización del suelo de subrasante según CBR.
Fuente: Figura 4.2 Correlación AASHTO. Clasificación del suelo vs CBR. resolución 0004401 del 17 de octubre del 2017
del ministerio de transporte.
Como se mencionó anteriormente, para efectos conservativos de este documento, se
utilizarán los resultados de CBR obtenidos al 95% de compactación, para el caso del suelo
natural este valor sería 3.9% (tabla 11).
La norma INVIAS 230-13 indica que los valores de CBR para una subrasante
mejorada deben regirse por los requisitos de materiales para terraplenes (tabla 40), los cuales
tienen 3 tipos de suelo: tolerables, adecuados y seleccionados.
Tabla 40. Requisitos de los materiales para terraplenes.
Fuente: Tabla 220-1, Norma INVIAS 220-13.
De acuerdo a la tabla 40, el material encontrado se clasifica como un suelo tolerable
según el requisito de CBR, ya que este es mayor a 3% y menor a 5%, aunque observando el
requerimiento de porcentaje de suelo que pasa el tamiz No 200 este no cumple, debido que
el máximo permitido es de 35% y según la granulometría. el suelo natural posee un porcentaje
de 66,1.
8.2. CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL RCD.
Como se evidencia en la ilustración 14, el material RCD contiene residuos de carpeta
asfáltica y gravas muy angulares y subangulares, además al tacto el material se siente arenoso
y áspero lo cual indica que tiene buena superficie de fricción.
Ilustración 14. Forma de las partículas del RCD.
Fuente: Elaboración propia.
En la curva granulométrica presentada en la gráfica 29, se evidencia que el material
RCD tiene un porcentaje de gravas y arenas similar y un porcentaje menor de finos, lo cual
indica que presenta una mala gradación aunque este podría ser utilizado como subbase
granular SG-38 según la norma INVIAS 320.2.2, no obstante supera el contenido de arenas
y finos máximos.
Grafica 29. Granulometria RCD vs SG-38
Fuente: elaboración propia
100
88,6883,9381,7
7669,28
61,1
49,843,9
35,7828,64 26,6523
0
20
40
60
80
100
120
0,010,1110100
PO
RC
ENTA
JE P
ASA
ABERTURA TAMIZ (mm)
Granulometria RCD
Curva granulometrica Superor SG-38 inferior SG-38
Teniendo en cuenta lo anterior y sumado a que la muestra proviene de una estructura
de pavimento se asume que este material originalmente se clasifico como una subbase, en
consecuencia se intuye que los valores de limite líquido y limite plástico son menores a los
permitidos por la norma INVIAS 320.2.2 los cuales son 25% y 6% respectivamente.
De acuerdo a los coeficientes de uniformidad y de curvatura el material de estudio es
una arena pobremente graduada (SP), además al clasificarlo con la carta de Casagrande, esta
indica que es un limo de baja plasticidad, en consecuencia la clasificación USCS del material
RCD es una arena limosa pobremente graduada de baja plasticidad SP-ML. Según la
clasificación AASHTO el material se encuentra en el grupo A-1 sub-Grupo A-1-b, con una
tipología de fragmento de roca, grava y arena, obteniendo una calificación de excelente a
buena.
Tabla 41. Coeficientes granulométricos del material escogido.
D10 0,0734
D30 0,2785
D60 4,1679
Cu 56,783
Cc 0,254 Fuente: Elaboración propia.
8.3. CAMBIOS EN LA GRANULOMETRIA ANTE LA ADICIÓN DE RCD.
Como se muestra en la gráfica 30 la granulometría de las muestras estudiadas
presentan una disminución en el contenido porcentual de finos debido a que el material RCD
aporta partículas de tamaño arena y grava, que según el aspecto visual de las curvas sería en
proporciones similares.
Grafica 30. Curvas granulométricas suelo natural, RCD, mezcla con 50% RCD.
Fuente: elaboración propia
Dado que las muestras contienen una cantidad representativa de RDC, las curvas
granulométricas cambian su comportamiento pasando de una curva con gradación abierta a
una que se asemeja una gradación aceptable pero con altos contenidos de finos (mezcla 50%
RCD); este último aspecto se presenta en virtud de que la muestra original contenía 66,1%
de material fino y aunque el material RCD presentaba mas contenidos de arena y gravas, al
realizar las mezclas no se efectuó una selección de material y el peso de los limos siguió en
aumento aunque su participación porcentual se redujera.
Debido a que no se realizo la cuantificación de la plasticidad en las mezclas
propuestas en el presente documento, se asume que el material continua su comportamiento
limoso, en virtud de que tanto el suelo natural como el RCD contienen este material; en
concordancia con esto, desde que se realiza la mezcla con 30% de RCD la curva
granulométrica indica que la muestra cambia sus clasificación de limo a arena, en este caso
una arena limosa; Sumado a que no se pueden hallar los coeficientes de uniformidad y
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,010,1110100
PO
RC
ENTA
JE P
ASA
ABERTURA TAMIZ (mm)
Curva granulometrica
50 % RCD
RCD
curvatura, ya que la fracción fina se encuentra por encima de los porcentajes 10 y 30, se
deduce que es una arena limosa mal graduada SP-SM; estas características se presentan en
todas las dosificaciones suelo-RCD.
8.4. PROCTOR MODIFICADO.
Los resultados del ensayo de Proctor modificado realizados sobre las mezclas de suelo
mejorado en adición del 30%, 40% y 50% de RCD se representan en la gráfica 31, donde se
observa el comportamiento de las curvas de humedad vs peso específico seco.
Grafica 31. Ensayo de Proctor modificado con las diferentes dosificaciones.
Fuente: elaboración propia
La tabla 42 contiene los resultados de los ensayos.
Tabla 42. Humedades optimas y Densidades máximas de los suelos ensayados.
Material a 56 golpes Subrasante
Subrasante 70% RCD
30% ENSAYO A
Subrasante 70% RCD
30% ENSAYO B
Subrasante 60% RCD
40% ENSAYO A
Subrasante 60% RCD
40% ENSAYO B
Subrasante 50% RCD
50% ENSAYO A
Subrasante 50% RCD
50% ENSAYO B
% Humedad óptima 13,8 9,3 9 6,7 6,6 5,6 5,5
Densidad Max seca (gr/cm3)
1,78 1,91 1,9 2,01 2,02 2,08 2,08
Fuente: elaboración propia
Como se evidencia en la gráfica 31 y según la información contenida en la tabla 42
se observa que ante la adición y el aumento de RCD en el suelo de subrasante, la densidad
1,60
1,70
1,80
1,90
2,00
2,10
2,20
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00
Pes
o u
nit
ario
sec
o (
gr/c
m3
)
Humedad (%)
Polinómica (Subrasante)
Polinómica (70-30ensayo A)Polinómica (70-30ensayo B)Polinómica (60-40ensayo A)Polinómica (60-40ensayo B)
máxima seca aumenta y en contra parte la humedad optima disminuye. Estos
comportamientos se representan en las gráficas 32 y 33 respectivamente.
Gráfica 32. Valores promedio de densidad máxima vs % de RCD.
Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 33. Valores promedio de humedad vs % RCD.
Fuente: Elaboración propia.
En la gráfica 34 se muestra la variación porcentual del peso específico y la humedad
optima de las diferentes dosificaciones de las mezclas suelo-RCD con respecto a la subrasante
natural, donde en la dosificación del 50% de RCD se encuentra el mayor crecimiento en el
peso unitario máximo, siendo este del 17%. En relación con la humedad optima la
disminución máxima se encuentra con la misma dosificación de suelo RCD, siendo esta del
1,75
1,8
1,85
1,9
1,95
2
2,05
2,1
2,15
0 10 20 30 40 50 60Den
sid
ad m
axim
a (g
r/cm
3)
% RCD
Valores pormedio densidad maxima vs % RCD
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 10 20 30 40 50 60
HU
MED
AD
(%
)
% RCD
Valores pormedio de humedad vs % RCD
60%. Esta variación se presenta en los dos ensayos realizados con el mejoramiento del 50%
de RCD, siendo un dato preciso.
Grafica 34. Variación porcentual de la mezcla suelo-RCD en el ensayo de Proctor modificado.
Fuente: Elaboración propia.
El aumento en la densidad máxima seca puede ser ocasionado por el aporte de RCD
a la subrasante en la fracción de granulometría de tamaño arena, que genera una mejora en la
compactabilidad del suelo. En concordancia con lo anterior, las arenas no presentan una
absorción de agua significativa generando que la humedad optima de las mezclas suelo-RCD
presenten una disminución.
De acuerdo a una inspección visual de la gráfica 31, un aspecto a resaltar es el
aumento en la angulosidad que adquiere la curva de Proctor modificado ante el incremento
de material RCD, lo cual evidencia que en presencia de humedades elevadas las mezclas de
30%, 40% y 50% de RCD no tendrían buena trabajabilidad, siendo la mezcla de 30% la de
mejor comportamiento; además cuanto más redondeada es la curva, en general indica un
7% 7%13% 13% 17% 17%
-33% -35%
-51% -52%-59% -60%-70%
-60%
-50%
-40%
-30%
-20%
-10%
0%
10%
20%
30%
30%A 30%B 40%A 40%B 50%A 50%B
Peso unitario máximo (gr/cm3) Optimo contenido de humedad (%)
material de buena granulometría y compactabilidad8, corroborando que los suelos mejorados
del presente proyecto exhiben una mala gradación granulométrica.
Siguiendo este análisis, se presume que la plasticidad del suelo disminuye ya que las
humedades optimas son bajas, y sumado a que la curva de compactación presenta un descenso
pronunciado ante humedades ligeramente mayores a la óptima, se infiere que el material fino
presenta características no plásticas. Este hecho no se pudo cuantificar, pero se puede soportar
con las características granulométricas aportadas por el RCD, ya que este fue extraído de
obras provenientes de residuos de estructuras de pavimentos las cuales contaban con
materiales granulares; estos materiales fueron clasificados previamente a su implementación
según las normas INVIAS en las cuales se indica que para subbases granulares el material
debe contar con un índice de plasticidad de máximo 6%.
Además, de acuerdo al estado del arte mencionado en el capitulo de antecedentes, se
evidencia un comportamiento similar de la plasticidad de los limos objeto de estudio,
mostrando una disminución en esta característica ante el aumento del material con el cual se
pretende mejorar el suelo, como se muestra a continuación:
Tabla 43. Disminución porcentual del índice de plasticidad.
Disminución de Índice de plasticidad
Estudio disminución (%)
Limos mejorados con residuos de ladrillo (UFPO) 23,6
Suelos mejorados con fracción fina de RCD (EUPLA) 40,27 Fuente: Elaboración propia.
Así mismo, en el documento llamado “Mejora en la compactabilidad de un suelo
limoso mediante la elaboración de mezclas con residuos de construcción y demolición”,
indican que: “Merece una mención expresa que se ha observado una mejora en la ejecución
8 JUAN TIKTIN F. Procedimientos generales de construcción: movimiento de tierras. E.T.S. Ingenieros de
caminos, canales y puertos. Servicio de publicaciones, 1995.
de los ensayos de compactación conforme aumentaba la proporción de RCD en las mezclas,
debido a que su carácter granular reducía el comportamiento más plástico que imponía la
fracción Lulitica. Este hecho no se ha podido cuantificar, pero es muy importante a la hora
de valorar la manejabilidad de los materiales en obra.”
Comparando los resultados de humedad optima y densidad máxima con respecto a
los estudios citados en el capítulo de antecedentes (tabla 44), nos encontramos que la mayor
variación porcentual en el aumento de la densidad máxima y la disminución de la humedad
optima, se encuentra con la mezcla de 50% de RCD, realizada en el presente estudio. Además
en los estudios mencionados anteriormente se evidencia que ante la adición de material RCD
se aumenta la densidad máxima seca y disminuye el óptimo contenido de humedad, en contra
parte en el estudio donde se utilizó caucho reciclado se obtuvo que la densidad máxima seca
disminuyó y el óptimo contenido de humedad aumento.
Tabla 44. Variación porcentual, Proctor modificado, comparado con el estado del arte
Variación porcentual, Proctor modificado
Estudio % material
mejoramiento Humedad
optima δd Máx.
Limos mejorados con RCD (UD) 50 -60 17
Arcillas mejoradas con RCD (U CATOLICA) 10 0 0
Suelo mejorado con fracción fina de RCD (EUPLA) 25 -2,4 8,63
Limos mejorados con residuos de ladrillo (UFPO) 15 -12,40% 5,80%
Limos mejorados con RCD (SGE) 33,3 -1 4,04%
Estabilización mediante caucho reciclado (UCSG) 15 65% -16,07% Fuente: Elaboración propia.
8.5. SATURACIÓN
La tabla 45 contiene los resultados de los porcentajes de saturación de los suelos
ensayados.
Tabla 45. Porcentaje de saturación de los suelos ensayados.
Material a 56 golpes
Subrasante
Subrasante 70% RCD
30% ENSAYO A
Subrasante 70% RCD
30% ENSAYO B
Subrasante 60% RCD
40% ENSAYO A
Subrasante 60% RCD
40% ENSAYO B
Subrasante 50% RCD
50% ENSAYO A
Subrasante 50% RCD
50% ENSAYO B
Porcentaje de Saturación
89,82 87 82 79,48 80,65 77,12 75,75
Fuente: Elaboración propia.
Se puede evidenciar que ante la adición de material RCD el porcentaje de saturación
disminuye, esto en concordancia con el ensayo de Proctor modificado donde la humedad
optima mostraba el mismo comportamiento. Esta tendencia se representa en la gráfica 35.
Gráfica 35. Valores promedio de saturación vs CBR.
Fuente: Elaboración propia.
8.6. ENSAYO DE CBR SUBRASANTE MEJORADA CON RCD.
Se decide presentar los resultados de los ensayos de CBR del material mejorado con
RCD comparados con los ensayos de la subrasante sin estabilizar en la tabla 46 y su
comportamiento en la gráfica 36.
El aumento en la capacidad portante que se observa ente el incremento de material
RCD se produce a causa del cambio en la granulometría; esto debido a que las características
originales del suelo se modificaron al agregarse arenas y gravas.
74
76
78
80
82
84
86
88
90
92
0 10 20 30 40 50 60
SATU
RA
CIÓ
N (
%)
% RCD
Valores pormedio de saturación vs % RCD
Tabla 46. Resumen de resultados.
Material a 56 golpes
Subrasante
Subrasante 70% RCD
30% ENSAYO A
Subrasante 70% RCD
30% ENSAYO B
Subrasante 60% RCD
40% ENSAYO A
Subrasante 60% RCD
40% ENSAYO B
Subrasante 50% RCD
50% ENSAYO A
Subrasante 50% RCD
50% ENSAYO B
CBR al 100% de compactación
8,6 15,15 18,5 27,8 29,2 43 38,1
CBR al 95% de compactación
3,9 8,06 10,6 15,5 16,7 25,5 18,5
Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 36. Valores promedio de CBR al 100% de compactación vs % RCD
Fuente: Elaboración propia.
Como se menciono anteriormente, ante el aumento de partículas arenosas la capacidad
portante mejora considerablemente, este comportamiento ha sido registrado en diferentes
documentos los cuales relacionan el ángulo de fricción interno generado por las arenas, y el
incremento en el CBR.
Alvarado P y Muñoz I, en su investigación titulada “Correlación del ángulo de
fricción interna y CBR tipo I para arenas limosas (SM)”, llevada a cabo en la Universidad
Pontifica Bolivariana de Bucaramanga, indican que “El valor del ángulo de fricción crítico
(Φ) aumenta a medida que el valor de CBR también aumenta, es decir que este incremento
es simultáneo para estos dos parámetros de resistencia”.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 10 20 30 40 50 60
CB
R (
%)
% RCD
Valores pormedio de CBR al 100% de compactación vs % RCD
Calderón J y Mira G, en su investigación titulada “Correlación de los ensayos de corte
directo y CBR para arenas mal gradadas del rio Magdalena sector El Arenal en el municipio
de Barrancabermeja”, llevada a cabo en la Universidad de Santander de Bucaramanga,
concluyen que “Para las arenas mal gradadas estudiadas se obtuvo una relación entre el
ángulo de fricción interna () y el CBR (%) por medio de un coeficiente KCBR con la
ecuación No 4. El valor obtenido en este trabajo de dicho coeficiente KCBR fue de 1.15 el
cual servirá para la obtener del ángulo de fricción interna con solo multiplicarlo por el valor
del CBR.”.
Basados en lo anterior, se confirma que ante el aumento en las arenas de las mezclas
suelo-RCD, se incrementa el ángulo de fricción interno lo cual se correlaciona con la mejora
en la capacidad portante del suelo.
Comparando los resultados en la varianza de la capacidad portante con respecto a los
estudios citados en el capítulo de antecedentes (tabla 47), nos encontramos que el mayor
aumento porcentual es esta característica se encuentra con la mezcla de 50% de RCD
realizada en el presente estudio. Además se evidencia en los documentos mencionados
anteriormente que ante la adición de material RCD se aumenta la CBR, en contra parte en el
estudio donde se utilizó caucho reciclado se obtuvo una reducción.
Tabla 47. Variación porcentual, CBR, comparado con el estado del arte.
Variación porcentual, CBR
Estudio % material mejoramiento CBR (%)
Limos mejorados con RCD (UD) 50 343,02
Arcillas mejoradas con RCD (U CATOLICA) 10 2
Limos mejorados con residuos de ladrillo (UFPO) 10 44
Suelos mejorados con fracción fina de RCD (EUPLA) 50 54
Estabilización mediante caucho reciclado (UCSG) 15 -90,942 Fuente: Elaboración propia.
8.7. COMPARATIVA DE LOS SUELOS MEJORADOS CON RCD ANTE
NORMA COLOMBIANA.
8.7.1. SUELO MEJORADO CON 30% DE RCD
Como se observa en la tabla 40 la mezcla con 30% de RCD cumple con el valor de
CBR para un suelo adecuado de terraplén, según la norma INVIAS 220-13, siendo este en
promedio 9,33% para una compactación del 95%.
Luego de comparar su granulometría con la exigida por la norma, representada en la
gráfica 37, se observa que el porcentaje de arenas se encuentra dentro de los rangos
establecidos, sin embargo, el material fino supera el límite máximo en 10%.
Gráfica 37. Granulometría RCD 30% VS INVIAS 220
Fuente: Elaboración propia.
8.7.2. MEJORADO CON 40% DE RCD
Después de realizar los ensayos correspondientes, se encuentra que el valor de CBR
es 16,1% en promedio para una compactación del 95%, cumpliendo así con este requisito
para un material de afirmado según la norma INVIAS 311-13, en la cual se expresa que el
CBR mínimo es de 15%. A pesar de esto, el porcentaje de material fino sobrepasa en un 30%
el límite máximo permitido (grafica 38).
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
0,010,1110100
PO
RC
ENTA
JE P
ASA
(%
)
ABERTURA TAMIZ (MM)
Curvagranulometrica RCD 30%
Curvagranulometrica INVIAS220
Gráfica 38. Granulometría RDC 40% vs INVIAS 311.
Fuente: Elaboración propia.
8.7.3. SUELO MEJORADO CON 50% DE RCD
Como se observa en la tabla 46, el CBR promedio de este material es de 22% para
una compactación del 95%. De esta forma se clasifica como un material apto para afirmado
según la norma INVIAS 311-13, pero su granulometría muestra que los porcentajes de arenas
y finos son superiores a los límites máximos establecidos (gráfica 39).
Gráfica 39. Granulometría RDC 50% vs INVIAS 311
Fuente: Elaboración propia.
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
0,010,1110100
PO
RC
ENTA
JE P
ASA
(%
)
ABERTURA TAMIZ (MM)
Curvagranulometrica RCD40%Curvagranulometrica INVIAS311
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
0,010,1110100
PO
RC
ENTA
JE P
ASA
(%
)
ABERTURA TAMIZ (MM)
Curvagranulometrica RCD50%
Curvagranulometrica INVIAS311
8.7.4. PORCENTAJE OPTIMO DE RCD
Para encontrar los óptimos porcentajes de RCD con los cuales se consiguen los
valores aceptados por el ministerio de transporte para los diferentes tipos de subrasante, se
decide graficar el aumento de CBR al 95% de compactación dependiendo del mejoramiento
con RCD. Para ello se utilizarán los valores menores, mayores y promedio de los resultados
en los ensayos realizados y así escoger la ecuación calculada por mínimos cuadrados que
tenga el mayor grado de correlación.
Gráfica 40. % RCD vs CBR menores.
Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 41. % RCD vs CBR promedio.
Fuente: Elaboración propia.
y = 0,0063x2 - 0,0039x + 3,7762R² = 0,9588
0
5
10
15
20
25
0 10 20 30 40 50 60
CB
R (
%)
% RCD
% RCD vs CBR
y = 0,0084x2 - 0,0513x + 3,8445R² = 0,994
0
5
10
15
20
25
0 10 20 30 40 50 60
CB
R
% RCD
CBR vs % RCD
Gráfica 42. % RCD vs CBR mayores.
Fuente: Elaboración propia.
Luego de realizar el análisis correspondiente se selecciona la gráfica 42, donde se
graficaron los valores mayores obtenidos de cada ensayo realizado y se observa que la
tendencia de crecimiento de la curva del CBR al adicionar RCD tiene características
exponenciales, pero al calcular la ecuación con ayuda de las herramientas del programa
Excel, se encuentra que la función es cuadrática y presenta un grado de correlación de casi 1.
En la tabla 48 se muestra los porcentajes necesarios de RCD para cumplir con los
límites permitidos por el Ministerio de Transporte para cada tipo de subrasante.
Tabla 48. Porcentaje óptimo de RCD para diferentes tipos de CBR.
Tipo CBR (%) % RCD
Subrasante
Pobre 3,91 0
Medio 5,00 15,8
Bueno 10,00 29,06
Excelente 20,00 43,9 Fuente: Elaboración propia.
y = 0,0106x2 - 0,0986x + 3,9127R² = 0,9998
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40 50 60
CB
R (
%)
% RCD
% RCD vs CBR
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
• De acuerdo a la caracterización del suelo encontrado en el CIV 18005228 podemos
inferir que el material es un limo con un bajo porcentaje en gravas y arenas y un alto
contenido de finos, con un índice de plasticidad bajo, que se encuentra in situ en
estado sólido con un alto contenido de humedad y de saturación. Según el porcentaje
de CBR al 100% de compactación, el suelo se clasifica como medio y al 95% como
pobre ante el ministerio de transporte.
• Al observar las características fiscio-mecanicas del suelo natural se concluye que no
es necesario realizar un reemplazo de material, ya que con la capacidad portante
natural compactada al 100%, este soporta una estructura de pavimento. Aunque por
motivos de seguridad y de durabilidad, al seleccionar una compactación del 95% se
hace necesario realizar un mejoramiento.
• El RCD utilizado en este estudio se clasifica como una arena limosa mal graduada,
con altos contenidos de grava y arena y una participación menor de material fino, la
cual obtuvo una calificación de excelente a buena, según AASHTO, lo que indica que
el material por si solo podría funcionar como una superficie de apoyo para una
estructura de pavimiento y a priori como una subbase reciclada, ya que muestra
características similares a las indicadas en la norma INVIAS para una SG-38.
• Al realizar el análisis de las granulometrías se llega a la conclusión que ante el
aumento en la adición de RCD al suelo de la subrasante, los pesos de las gravas, arenas
y finos se acrecentaron pero las participaciones porcentuales mostraron diferentes
tendencias, debido a que el porcentaje de gravas y arenas se incrementó pero los finos
disminuyeron, generando que el suelo natural cambie sus características de un limo a
una arena, que siguiendo las tendencias de los materiales con los que se hicieron las
mezclas se clasifican como arenas limosas.
• Ante la adición de RCD a las muestras de suelo natural se concluye que el peso
especifico del suelo aumenta, mientras que su humedad optima disminuye, mostrando
la mayor variación con una dosificación del 50% (2.08 gr/cm3, 5.5%); sumado a esto
al presentar una angulosidad pronunciada en la curva de compactación, se infiere que
ante cambios leves de humedad su compactabilidad y manejabilidad se vean
afectadas, ya que su fracción fina presenta poca o nula plasticidad.
• Se puede observar una mejora significativa en la capacidad portante del suelo ante la
adición de RCD, esto se debe a que las granulometrías de las dosificaciones
establecidas muestran una mayor participación en los porcentajes de arena por lo cual,
se infiere un incremento en el ángulo de fricción interno generando que se aumente
la resistencia al esfuerzo cortante.
• Al realizar la comparación de los resultados obtenidos con respecto a los estudios
citados, se comprueba que ante la adición de material RCD, ya sea previamente
clasificado o no, la densidad máxima y la capacidad portante de los suelos aumenta,
variando respecto a las dosificaciones empleadas; además se evidencia que la
humedad optima y la plasticidad disminuyen, mejorando su compactabilidad y
manejabilidad. En contra parte el caucho reciclado genera una disminución en las
características mecánicas, reduciendo la capacidad portante y la densidad máxima,
asimismo aumenta su optimo contenido de humedad.
• Después de realizados los ensayos para determinar la capacidad portante del suelo
mejorado se puede concluir que, aunque la adición de 40% y 50% de RCD a la
subrasante genera un aumento significativo en esta cualidad, se hacen innecesarias
estas combinaciones ya que el porcentaje óptimo para alcanzar un CBR de 10%, como
lo indica la norma INVIAS para subrasantes mejoradas, se logra con el 30% de RCD.
• Seguidamente del análisis de resultados concluimos que, aunque las 3 combinaciones
sugeridas cumplen con los requisitos para valores de CBR según la norma INVIAS,
ninguna de estas logra cumplir las exigencias en gradación, ya que el porcentaje de
material que pasa por el tamiz #200 en todos los casos es mayor a los límites
establecidos.
• Para estudios de casos similares a este, se recomienda realizar una selección del
material RCD, excluyendo las partículas finas, conservando las gravas y arenas, de
tal manera que se alcance el requisito del CBR y que la gradación cumpla con lo
exigido por la norma.
• Se recomienda seguir investigando este tipo de estudios en diferentes puntos de la
localidad de Rafael Uribe Uribe pues, al continuar recopilando información, estos
métodos de reutilización podrían ser sostenibles, ayudando al medio ambiente y
reduciendo costos. Además, se podría obtener un ponderado del comportamiento de
los suelos en esta localidad al ser mejorados con RCD y así, en futuras
investigaciones, dar alcance al resto de localidades.
10. BIBLIOGRAFIA.
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pavimentos para carreteras. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.
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6. INVIAS. 2013. Articulo 320 Subbase granular.
7. INVIAS. 2013. I.N.V. E-125 Determinación del límite líquido de los suelos.
8. INVIAS. 2013. I.N.V. E-126 Límite plástico e índice de plasticidad.
9. INVIAS. 2013. I.N.V. E-126 Límite plástico e índice de plasticidad.
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16. PAUL ANDRES ALVARADO SANCEDO, IVAN DARIO MUÑOZ AYALA,
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17. PATIÑO YCAZA, JUAN JOSÉ, Estabilización del suelo mediante adiciones de
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18. PEDRO LUIS LÓPEZ JULIÁN, ÁNGEL SALESA BORDONABA, JOSÉ ÁNGEL
PÉREZ BENEDICTO Y ÓSCAR PUEYO ANCHUELA. Mejora en la
compactabilidad de un suelo limoso mediante la elaboración de mezclas con residuos
de construcción y demolición. Escuela Universitaria Politécnica de La Almunia /
Departamento de Ciencias de la Tierra – Universidad de Zaragoza. Zaragoza. España.
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19. SECRETARÍA DISTRITAL DE AMBIENTE, ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ
D. C., 2015. Guía para la elaboración del Plan de Gestión de Residuos de
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