articulo seminario vargasleon&trujillopinto

8/20/2019 Articulo Seminario VargasLeon&TrujilloPinto

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REVISTA INGENIO MAGNO ISSN físico 2145-9282 y ISSN digital 2422-2 99! A"o 2#15! N$%&'o (! )*gi+as ,,,-,,,!

AN .ISIS /E. 0SO /E. A. 0ITR N /E 0..A 3OMO

ESTA I.I ANTE /E S0 ASES GRAN0.ARES6/E)ARTAMENTO /E O7A3 3O.OM IA

7&iso+ a i*+ Va'gas .&o+a! a:sto A+d';s T':<illo )i+toa Facultad de ingeniería, ESP. Geotecnia vial y pavimentos, Universidad Santo Tomas de

Colombia, yfvleon !"#$otmail.com Facultad de ingeniería, ESP. Geotecnia vial y pavimentos, Universidad Santo Tomas de

Colombia, andrestru%illo&'#$otmail.com

Resumen— Este artículo presenta el estudio de la posibilidad de estabili(ar el material de subbase granular con al)uitr*n d

proveniente de +cerías Pa( del ío, a partir de una serie de ensayos de C- con distintos porcenta%es de al)uitr*n, entre el'/ en peso, encontrando así el porcenta%e 0ptimo de este producto como estabili(ante. Se muestran los resultados obtenidevaluaci0n de este porcenta%e 0ptimo de al)uitr*n, como un agente estabili(ante de subbases granulares, efectivo y econ0mEl desarrollo de la infraestructura vial en Colombia se ve truncado en ocasiones por la ineficiencia de los agregados utili(aconstrucci0n, por lo tanto, es de gran importancia encontrar productos o m1todos para )ue los materiales de construcci0nser me%orados de forma rentable y factible. Por lo anterior se resalta la importancia en la determinaci0n de proestabili(aci0n de las capas granulares de los pavimentos, )ue puedan ser llevados a cabo, con el uso de insumos de f*cil oen la regi0n, como los residuos de la industria sider2rgica.

Palabras clave— +l)uitr*n de $ulla, C- , estabili(aci0n, subbase granular.

Abstract — This paper presents the study of the possibility of stabilizing the subbase granular material with coal tar from Paz del Rio, from a series of tests with different percentages CBR tar, between 3 and ! in weight, thus finding the optimal

percentage of this product as a stabilizer" the results and an evaluation of the optimal percentage of tar, as an economicstabilizer of granular subbase, cash and displayed" The development of road infrastructure in Colombia is truncated at times bythe inefficiency of the aggregates used in construction, therefore, is of great importance to find products or methods for building materials can be improved cost#effectively and feasible " Therefore the importance in determining stabilization

processes of granular pavement layers that can be performed with the use of readily available supplies in the region, such aswaste from the steel industry is highlighted"

$eywords — Coal tar, CBR, stabilization, granular subbase.

I6 INTRO/033I=N

En Colombia no se cuenta con una infraestructuravial en buenas condiciones, ocasionalmente debido a laescase( de materiales de e3celente calidad para laconstrucci0n de las diferentes capas de las estructuras de pavimento, $aciendo )ue la durabilidad de las vías nosea la me%or. 45c$oa,67!78. Por este motivo se presentaun nivel de servicio ba%o y unos costos elevados encuanto a la operaci0n y el mantenimiento repentino )ue

se tiene )ue $acer en una via. Por lo anterior, se $a

necesario buscar m1todos de estabili(aci0n para me%las características de soporte del material de diccapas en los proyectos viales 49iguera, 67!68. : productos de estabili(aci0n normalmente utili(ad pueden ser costosos; por esto, se considera probar omateriales )ue sirvan para me%orar la resistencia dcapas del pavimento, f*ciles de conseguir y econ0mi49iguera Sandoval, Guisa <elandia, = +guirr




-enavides8Se propuso como ob%etivo principal de este proyecto deinvestigaci0n evaluar el uso del al)uitr*n de $ulla comoestabili(ante de subbase granulares, lo cual se logr0 conactividades como reali(aci0n de la caracteri(aci0n delal)uitr*n y del material de subbase. 45c$oa, 67!!88

Se determin0 la resistencia del material inalterado y delas me(clas con al)uitr*n , determinaci0n del porcenta%een peso 0ptimo del al)uitr*n para obtener la m*3imaresistencia )ue se puede lograr y, por 2ltimo, reali(aci0nde una comparaci0n de costos y beneficios con otrostipos de estabili(aci0n. 4Pere(, 67! 8.

II6 METO/O.OG>A 7 /ISE?O E@)ERIMENTA.Para el desarrollo de la presente investigaci0n se pretende demostrar la factibilidad del tratamiento oestabili(aci0n de subbase original y modificada, conal)uitr*n de $ulla, para el desarrollo de la infraestructuravial, por medio de una investigaci0n e3ploratoria.

:a metodología consisti0 en llevar a cabo diversas pruebas de laboratorio, en las cuales se busc0 obtener datos con el fin de caracteri(ar el material por utili(ar,determinando las propiedades mec*nicas )ue present0antes y despu1s de ser ob%eto del tratamientoe3perimental con al)uitr*n de $ulla, específicamente ensu resistencia. :uego, con estos datos, se pudo $acer larespectiva comparaci0n entre la resistencia del materialde subbase inalterado, con la resistencia de las me(clascon al)uitr*n de $ulla, así como una evaluaci0n decostos >!?.

+. C+ +CTE @A+C@B FDS@C+ E: +TE @+:G + U:+ .

Una ve( obtenido el material, se reali(aron las pruebas de caracteri(aci0n física en el laboratorio desuelos y pavimentos de la Uptc, teniendo en cuenta la

norma @ < E 77, para verificar el cumplimiento >6?.

Cuadro !. Ensayos caracteri(aci0n de la subbasegranular

FuenteH elaboraci0n propia 4Caracterización de la subbase granular)

Figura !. Caracteri(aci0n de la subbase granular

FuenteH elaboraci0n propia 4equipos de laboratoriode suelos y pavimentos de la uptc)

:os resultados obtenidos de la caracteri(aci0n dmaterial se presentan en los Cuadros 6 y .

Cuadro 6. Ensayos caracteri(aci0n de la subbasegranular

FuenteH elaboraci0n propia 4base en las normas y




especificaciones invias !!"# !$%)

Cuadro . Ensayos caracteri(aci0n de la subbasegranular

FuenteH elaboraci0n propia 4base en las normas yespecificaciones invias !!"# !$%)

-. C+ +CTE @A+C@B FDS@C+ E:+:IU@T J

El al)uitr*n de $ulla, probado como agenteestabili(ante del material de subbase granular de estainvestigaci0n, se obtuvo como un residuo de ladestilaci0n del carb0n para la fabricaci0n de acero en laindustria sider2rgica +cerías Pa( del ío.

:a caracteri(aci0n física del material se efectu0mediante ensayos de laboratorio estipulados seg2n lasnormas de ensayo para asfaltos del @ <@+S del 677".

:os ensayos reali(ados fueron los establecidos en elCuadro K > ?

Cuadro K. Ensayos caracteri(aci0n del al)uitr*n


:os resultados obtenidos de los ensayos reali(ados en lacaracteri(aci0n del al)uitr*n de $ulla se presentan en elcuadro L.

Figura 6. Caracteri(aci0n del al)uitr*n

FuenteH elaboraci0n propia 4equipos de laboratoriode suelos y pavimentos de la uptc)

Cuadro L. Caracteri(aci0n del al)uitr*n de $ulla


C. &'( *&A& 'CA + -*+A /0+'&A&123*+A &' C4+2AC3AC*1(

espu1s de caracteri(ar el material tipo subbagranular original y modificado con filler arcilloso, prosigui0 con la determinaci0n de la resistencia desubbase inalterada 4sin estabili(ar8 para lo cual necesario determinar la densidad seca m*3ima y$umedad 0ptima de compactaci0n mediante el ensmodificado de compactaci0n de suelos o tambconocido como Mensayo proctor modificadoN.

Se determin0 la densidad m*3ima seca y la $ume

0ptima de compactaci0n, tanto del suelo de subboriginal como del modificado con material farcilloso, siguiendo el m1todo de la norma @ <!K6, ya )ue se trata de un suelo granular. >K?




de $ulla. En la Figura " tambi1n se ve la diferencia entrela resistencia del material de subbase original y elmaterial modificado con finos arcillosos.

ig:'a B6 esultados de C- de la subbase granular inalterada

:&+t&Celaboraci0n propia.

ig:'a 86 esultados de C- de la subbase estabili(ada conal)uitr*n de $ulla 4sumergido8


ig:'a 96 esultados de C- de la subbase estabili(adacon al)uitr*n de $ulla 4no sumergido8

:&+t&CElaboraci0n propia.

:os resultados de la e3perimentaci0n muestran )ue lavariaci0n de la resistencia de las me(clas con

al)uitr*n de $ulla presenta un comportamienascendente con el aumento de la cantidad al)uitr*n, $asta cierto punto, despu1s del cual resistencia empie(a a descender con mayorcantidades de ligante. e acuerdo con escomportamiento, se pudo establecer )ue ese punto infle3i0n en el )ue llega la subbase a su m*3imresistencia con la adici0n de al)uitr*n, es el pun0ptimo de estabili(aci0n, y la cantidad de al)uitr*n$ulla necesaria para )ue el C- alcance su m*3imvalor es la cantidad 0ptima de al)uitr*n para estabili(aci0n de un material tipo subbase granucomo el ensayado.

IV )OR3ENTADE =)TIMO /E. A. 0ITR N

:uego de tener todos los ensayos reali(ados de C-

se presentar*n, en forma agrupada y resumida, valores de C- , inalterado y alterado con al)uitr*n $ulla, de la subbase granular, para permitir observacomportamiento del material con la adici0n de diferentes porcenta%es de al)uitr*n como agestabili(ante.

ig:'a 1#6 Porcenta%e 0ptimo de al)uitr*n de $ulla4C- sumergido8


ig:'a 116 Porcenta%e 0ptimo de al)uitr*n de $ulla 4C- no sumergido8





e esta manera se obtuvo un gr*fico, como se muestraen la figura !7 y !! en el cual se puede considerar unarama sin estabili(ar y una rama sobre estabili(ada, conun pico correspondiente al porcenta%e 0ptimo deal)uitr*n para la estabili(aci0n. Se puede observar )ue la

cantidad 0ptima de al)uitr*n es pr*cticamente la misma para el caso del C- sumergido y el C- nosumergido, O.L/ y O."/ respectivamente.

V6 EVA.0A3I=N T 3NI3A 7 3OM)ARA3I=NE3ON=MI3A 3ON M TO/OS 3ONVEN3IONA.ES

Se evalu0 el al)uitr*n de $ulla como agente estabili(antede subbases granulares, reali(ando primero un an*lisisde las posibilidades de me%oramiento de la resistenciadel material y un c$e)ueo de los resultados obtenidos

con los ensayos de C- de las me(clas fabricadas, enrelaci0n con los valores e3igidos por el @ <@+S; luego,se reali(0 una comparaci0n econ0mica de laestabili(aci0n con al)uitr*n de $ulla contra otrosm1todos convencionales de estabili(aci0n.

A6 EVA.0A3I=N T 3NI3A

Para evaluar el comportamiento del al)uitr*n de $ullacomo estabili(ante de subbases granulares se utili(0un material de subbase modificadogranulom1tricamente con partículas finas, lo cual provoc0 )ue disminuyera considerablemente suresistencia. Este material fue alterado con cuatrodiferentes porcenta%es de al)uitr*n y se determin0 elC- de cada una de estas me(clas, con los cuales se$i(o una curva de C- / de al)uitr*n para

determinar el porcenta%e 0ptimo de al)uitr*n me%ora la resistencia en mayor proporci0n.

:as me(clas estabili(adas con al)uitr*n de $ulla ncumplieron con las especificaciones mínimas

resistencia; sin embargo se pudo observar )ue en me(clas con "/ de al)uitr*n el valor del C- aumento, lo )ue implica )ue con una cantidaseme%ante de al)uitr*n se puede me%orar la resisde este material. Por otro lado se obtuvierresultados negativos con las me(clas de / y '/ deal)uitr*n, en las cuales el valor del C- obtenido esmuy por deba%o del C- del material inalterado)ue sugiere )ue proporciones muy pe)ue as dligante no estabili(an el material, sino )ue por

contrario disminuye su capacidad de soporte, al ig)ue con cantidades superiores al "/ de al)uitr*n.

6 3OM)ARA3I=N E3ON=MI3A

Se compar0 econ0micamente la estabili(aci0n subbases granulares con al)uitr*n de $ulla con dm1todos de estabili(aci0n convencionales, estabili(accon cemento portland y con emulsi0n asf*ltica.

Para este prop0sito se reali(0 un an*lisis de precunitarios para la construcci0n de una capa de subbase7.67 m de espesor y ".L7 m de anc$o de cal(ada, tadel material sin estabili(ar, como estabili(ado con cauno de los m1todos mencionados.

El valor unitario de la construcci0n de la capa subbase granular est* dado en unidades de pesos metro c2bico construido 4QRm 8.

e acuerdo con el an*lisis de precios unitar

elaborados se tiene )ue el costo unitario de construccde una capa de subbase granular de las característiestablecidas en -oyac* est* en Q 6&K.66K por mcubico, en comparaci0n con los Q O!.L!' por mecubico )ue costaría la construcci0n de la caestabili(ada con al)uitr*n de $ulla, una diferencia"".6'L )ue es bastante significativa, lo )ue indica )ue lestabili(aci0n con al)uitr*n de $ulla incrementa




costos en gran proporci0n, afectando la viabilidad de suuso.

Sin embargo, la estabili(aci0n de la subbase granular con al)uitr*n resulta ser m*s econ0mica )ue los otros

dos m1todos de estabili(aci0n anali(ados, lo )ue puederesultar atractivo en el caso de tener )ue escoger unestabili(ante para me%orar un material de subbase en laconstrucci0n de una carretera.

VI6 3ON3.0SIONES

• Este es un proyecto de investigaci0n )ue pretende buscar alternativas en la estabili(aci0nde suelos granulares con el uso de productosresiduales en los procesos industriales, como loes el al)uitr*n de $ulla, aprovec$ando su f*cilobtenci0n y buscando a$orros en el costo de laconstrucci0n de vías, por lo )ue se abre elinter1s a futuros proyectos de investigaci0n )uecomplementen este traba%o o intenten e3plorar nuevos m1todos de estabili(aci0n de pavimentos.

• Se logr0 determinar )ue es posible estabili(ar

material tipo subbase granular para laconstrucci0n de carreteras con el al)uitr*n de$ulla proveniente de la sider2rgica +cerías Pa(del ío, ya )ue, seg2n lo evaluado, al me(clar lasubbase con la cantidad adecuada de al)uitr*nse da un aumento en la resistencia, provocandoincrementos en el valor del C- de m*s de / por encima del C- obtenido con el materialinalterado.

• Con el an*lisis desarrollado a partir de losvalores de C- de las me(clas de subbase conal)uitr*n elaboradas, se estableci0 )ue lacantidad 0ptima de al)uitr*n de $ulla, con elcual se logra el mayor aumento de resistencia,es del O.L/ en peso, para la estabili(aci0n desubbases granulares.

• Como el aumento del C- de las subbasgranulares producido por la estabili(aci0n cal)uitr*n de $ulla no es muy grande, puede sconsiderado como m1todo de estabili(aci0n pmateriales cuyo C- no cumpla con l

especificado por el @ <@+S pero )ue est1 cercano al límite de aceptaci0n.

• :a estabili(aci0n de subbases granulares coal)uitr*n de $ulla resulta ser m*s econ0mica,t1rminos monetarios, )ue otros m1todos estabili(aci0n, como la utili(aci0n de cemen portland o de emulsi0n asf*ltica; sin embaren el an*lisis de precios unitarios no se tomaren cuenta factores indirectos como los riesgde manipulaci0n por la condici0n t03ica dal)uitr*n, posibles costos ambientales, así comel tiempo )ue tarda en curar la me(cla y lacondiciones meteorol0gicas en las )ue se tie)ue $acer.

VII. REFERENCIAS

>!?. G5 EA +<+ 5, os1 :uis. Característica delos betunes asfalticos emulsiones y al)uitranes.

>6?. @ ST@TUT5 +C@5 +: E <DEspecificaciones generales de construcci0n carreterasH disposiciones generales para la e%ecuciafirmados, subbase y bases granulares y estabili(a+rtículo 77 7". -ogot*H El @nstituto, 677".

> ?. @ ST@TUT5 +C@5 +: E <D+S. ormaensayo para materialesH materiales y me(clas asf*ltic prospecci0n de pavimentos. @ < E "77 7". -ogot*@nstituto, 677".

>K?. @ ST@TUT5 +C@5 +: E <D+S. ormensayo para materialesH relaci0n de $umedadunitario seco en los suelos 4proctor modificado8. @!K6. -ogot*H El @nstituto, 677".

>L?. @ ST@TUT5 +C@5 +: E <D+S. ormaensayo para materiales. C- de los suelos compactad




sobre el laboratorio y sobre muestra inalterada. @ < E !K&.

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