Título: Uso de la concha de abanico triturada para el mejoramiento de subrasantes arenosas

1. U N I V E R S I D A D DE P I U R A
FACULTAD DE INGENIERÍA
“Uso de concha de abanico triturada para mejoramiento de subrasantes
arenosas”
Resumen de Tesis para
Premio Graña y Montero a la Ingeniera Aplicada 6ta edición
Ing. Pierre Richard Farfán Raymundo
Asesora: Mgtr. Gaby Patricia Ruiz Petrozzi
Piura, Abril 2016

2. ÍNDICE
INTRODUCCIÓN 1
1. PROBLEMÁTICA Y CONTEXTO 2
2. OBEJTIVOS E HIPÓTESIS DE LA TESIS 2
3. MARCO TEÓRICO 2
4. METODOLOGÍA 5
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS 9
6. APLICACIONES REALIZADAS Y OPORTUNIDADES DE 16
APLICACIÓN
7. CONCLUSIONES 16
8. REFERENCIAS 17

3. INTRODUCCIÓN
La estabilización es un método que se utiliza para mejorar las propiedades de un
suelo. Dependiendo de las características que se quieren mejorar se selecciona la
técnica estabilizadora más eficiente. Una correcta estabilización permite que el
suelo in situ pueda ser empleado en la construcción de la estructura interna de un
pavimento.
Actualmente en la provincia de Sechura existe un problema de contaminación
ambiental por los residuos de concha de abanicos. Al año, unas 100 mil toneladas
de residuos son arrojadas a botaderos autorizados por la municipalidad. De la
concha, solamente se aprovecha el tallo y el coral, lo que representa un 15% del
total extraído; lo que deja un 85% del producto de residuos, ocupando espacio y
usando recursos públicos para su disposición final.
Los esfuerzos por reusar estos residuos ha llevado a estudiar propuestas en la
construcción de carreteras. Yamada et al (2002) analizaron la utilidad de la
concha de ostra triturada como material de sub-rasante en la mejora de carreteras
existentes en Japón; la investigación demostró que tanto el CBR como las
deflexiones del pavimento obtenido fueron adecuadas a los requisitos del tráfico.
Otra investigación importante es la que se hizo en España (Matías Carnero el al,
2009), donde se mostró el uso de la concha de mejillón triturada para incrementar
la capacidad portante (CBR) con respecto a muestras puras de zahorras
naturales1
.
En esos trabajos las conchas actúan como partículas gruesas (agregados
gruesos), estabilizando suelos de grano fino. Aunque las aplicaciones se han
limitado a suelos arcillosos, es factible la aplicación con suelos areno-limosos.
Este trabajo busca explorar la posibilidad de utilizar la concha de abanico triturada
como agente estabilizador por cambio de granulometría a fin de mejorar las
propiedades mecánicas y físicas de un suelo para fines de pavimentación.
1
Zahorra es material granular, de granulometría continua, utilizado como capa de firme. Zahorra natural es
el material formado básicamente por partículas no trituradas.

4. Página - 2 -
1. PROBLEMÁTICA Y CONTEXTO
El crecimiento socioeconómico de una región está relacionado principalmente al
desarrollo de las obras de construcción, siendo las vías de comunicación una de
las más importantes. La construcción de obras viales se apoya en el suelo, sin
embargo a veces éste no cumple con los requisitos para ser empleado dentro de
la estructura interna de un pavimento, siendo la estabilización una solución que se
emplea para mejorar sus propiedades.
La estabilización mecánica por cambio de granulometría es un método sencillo y
económico si los materiales a utilizarse se encuentran cerca de la zona del
proyecto. Para utilizar este método se necesita grava o un material grueso que
actúe como tal; en Piura este material es escaso y de costo elevado, pero es
posible encontrar materiales en la industria local que puedan comportarse como
grava.
Los residuos crustáceos han probado ser apropiados para el reemplazo de
agregados gruesos o medianos en concretos hidráulicos. Esto abre la posibilidad
de explorar su aplicación en la estabilización de suelos. Actualmente la
explotación de la concha de abanico ha producido la acumulación una gran
cantidad de residuos que no son tratados ni reutilizados, almacenándose en
botaderos autorizados por las municipalidades locales. Esto viene ocasionando un
impacto ambiental negativo en nuestro medio. Su incorporación como
estabilizador de suelos podría contribuir a reducir el problema ambiental al mismo
tiempo que contribuye a mejorar la capacidad de los suelos arenosos.
2. OBJETIVOS E HIPÓTESIS DE LA TESIS
El objetivo principal de la tesis es proponer un modo en el cual se pueda mejorar
las propiedades de un suelo arenoso, que sea económico y no produzca
contaminación.
Como objetivo específico se plantea esta mejora con una estabilización mecánica
de cambio de granulometría, utilizando la concha de abanico triturada.
3. MARCO TEÓRICO
En varios países, incluyendo Perú, se aplica la estabilización mecánica por
cambio de granulometría porque es un método muy económico cuando los
materiales utilizados para mejorar la granulometría se encuentran cerca de la
zona del proyecto.
Actualmente en nuestro país existen documentos vigentes en las cuales se dan
pautas para la estabilización de un suelo. Una es la norma “CE. 020 Estabilización
de suelos y taludes” la cual da recomendaciones acerca de la estabilización por
métodos físicos y químicos; de igual forma el Ministerio de Trasportes y

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Comunicaciones (MTC), en su “Manual de carreteras suelos, geología, geotecnia
y pavimentos 2013” propone criterios para estabilizar un suelo. Sin embargo,
estos documentos no hacen mención acerca del uso de residuos de moluscos
como material estabilizador.
Para el diseño de combinación, algunas normas extranjeras ofrecen
granulometrías para suelos con residuos de moluscos. Los documentos
analizados son:
 Florida Department of Transportation Standard Specifications for Road
and Bridge Construction (FDOT). Esta norma, en su sección 913 “Material
de concha” desarrolla el uso de depósitos naturales de conchas de moluscos
rotos, corales, entre otros como material de base y para estabilizarla.
Establece unos límites para la granulometría del producto usado para
estabilizar la base, refiriéndose al porcentaje que pasa los tamices 3 ½ in (97
%), el tamiz N°4 (50%) y el tamiz N°200 (7.5%). Se puede deducir que el
material que predomina en la mezcla será el agregado grueso, manteniendo
bajos o nulos los porcentajes de arcillas o limos.
 OCU (Orange County Utilities) Master CIP Technical Specifications
(OCU). La norma técnica del condado de Orange, situado en la Florida
Central, en la sección 02570 “Estabilización de Subrasante” hace mención
acerca del uso de residuos de conchas como material estabilizador. La norma
toma de referencia la norma FDOT mencionada anteriormente y propone una
granulometría similar a la propuesta por el FDOT, pero el porcentaje que pasa
el tamiz No. 200 es de 20%, mayor respecto al 7.5% sugerido por la norma
FDOT.
 Halff Associates, Inc. TX office – Section 02500 (HALFF). Esta empresa
consultora con sede en Texas ofrece un manual de especificaciones técnicas,
cuya Sección 02500 “Flexible Base” define los requerimientos físicos y
mecánicos para 6 tipos de materiales estabilizados usados como bases
flexibles. Dentro ellos, hay 2 tipos que utilizan concha como agregados. En la
tabla 1 se presenta los requerimientos físicos y mecánicos que deben cumplir
estos 2 productos.
Estas tres especificaciones tratan la concha como un agregado grueso y su usan
para mejorar la estabilidad del suelo. El material que se emplea para estabilizar
una subrasante o base asume un índice de plasticidad bajo, por lo tanto debe ser
escaso el contenido de arcillas.
En la Figura 1 se han graficado los requisitos granulométricos de las tres
especificaciones. En general se puede observar una tendencia muy similar, y
aunque la granulometría recomendada por OCU es para subrasantes, hay una
tendencia a mantenerse dentro de un rango muy similar a las otras dos
especificaciones. Por lo tanto, se puede establecer un huso granulométrico que
abarque estas tres especificaciones y que sea válida para materiales de base o
subrasante estabilizadas con residuos de concha triturada.

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Tabla 1. Requerimientos físicos y mecánicos de una base flexible estabilizada,
según HALFF.
Tipos Grado 2
Ensayo triaxial resistencia
mínima a la compresión, psi:
35 a 0 psi y 175 a 15 psi
presión lateral
Grado 3
Sin especificar ensayo triaxial
Concha
con arena
Retenido tamiz %
1-3/4” ______ 0- 10
No 4 ______ 45 - 65
No 40 ______ 50- 70
Max LL ______ 35
Max PI ______ 10
Retenido tamiz %
1-3/4” ______ 0- 10
No 40 ______ 45- 65
Max LL ______ 35
Max PI ______ 12
Concha
con arena
y caliche
Retenido tamiz %
1-3/4” ______ 0- 10
No 40 ______ 45- 65
Max LL ______ 35
Max PI ______ 12
Retenido tamiz %
1-3/4” ______ 0- 10
No 40 ______ 45- 65
Max LL ______ 35
Max PI ______ 12
Fuente: Halff Associates – section 2500 “Base flexible”.
Figura 1. Interposición de curvas granulométricas de los materiales de las normas
expuestas anteriormente.
Si bien algunas normas indican que el mezclado puede elaborarse en una planta
de áridos, no precisan más datos acerca del procedimiento que se debe seguir
para elaborar dicha mezcla. Tampoco se indica el porcentaje de concha triturada
a emplear.
Dadas la diversidad de especies de moluscos y las condiciones de los suelos a
estabilidad, se plantea la necesidad de establecer el porcentaje de reemplazo
necesario para lograr un mejoramiento significativo. Este es, por tanto, el
propósito que se planteó la presente investigación y que será desarrollada en los
siguientes apartados.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010.1110100
%quepasadeltotalde
agregados
Abertura en mm
FDOT HALFF OCU

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4. METODOLOGÍA
4.1. CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES
4.1.1. SUELO DE MUESTRA
Se utilizó suelo de la provincia de Sechura, ciudad de Piura-Perú, ubicada en la
avenida Bayóvar S/N, al sur de la ciudad (Figura 2). El lugar de extracción de la
muestra es debido a la cercanía con los botaderos de conchas de abanico.
Figura 2. Lugar de extracción de la muestra de suelo en la localidad de Sechura.
Se trata de una arena limosa. Los parámetros físicos básicos del suelo se
presentan en la tabla 2. El C.B.R correspondiente al 95% de la máxima densidad
seca es 21, lo que indica un suelo muy bueno para subrasantes. El valor del
C.B.R correspondiente al 100% de MDS es 51, es un valor bueno para una
subbase. Se debe a la composición del suelo, pues este presenta partículas
calcáreas de significativa dureza y de forma angulosa y fracturada, que al
compactarse ofrecen una buena trabazón.
Tabla 2.Resultado de los ensayos de subrasante, procedente de la localidad de
Sechura.
Ensayo Valor
Límites de Atterberg
LL (%) -
LP (%) -
IP (%) NP
Proctor modificado ha
ópt (%) 9.8
Dmáx (Kg/m3
) 1.87
Humedad h (%) 7.8
CBR
Índice (100% MDS) 51
Índice ( 95 % MDS) 21
Hinchamiento -
Fuente: Ensayos LEMC UDEP 2015.

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4.1.2. RESIDUOS DE CONCHA DE ABANICO
La concha de abanico es un molusco que se cultiva en Sechura y representa una
actividad económica de importancia. En los últimos años, los residuos
hidrobiológicos han sido colocados en botaderos municipales (Botaderos 1 y 2, en
la Figura 3) sin tratamiento alguno. Los residuos de conchas usados en la
presente investigación fueron obtenidos del botadero No.2.
Figura 3.Ubicación de los botaderos 1 y 2. Fuente: Google maps.
Las conchas recogidas tienen características similares pues todas poseen forma
casi redonda, su textura en un lado es rugosa y la otra lisa. Sin embargo, el
tamaño varía por partículas siendo el de mayor dimensión de 12.00 x 12.50 cm y
el de menor dimensión de 8.00x8.50 cm; tienden a variar de color, entre rosado,
anaranjado y púrpura; la cara rugosa de la valva tiene líneas radiales que van en
un rango de 23 a 27 y posee espesores que varían entre 1.5mm y 3mm.
Figura 4.Características físicas de las conchas de abanico usadas en la
presente investigación.

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La concha triturada se preparó a partir de las especificaciones recomendadas
propuestas por los reglamentos internacionales y por las especificaciones del
AASHTO para los materiales de subbase y base. En la Figura 5 se muestra la
curva granulométrica final de la concha triturada usada para la estabilización.
Figura 5.Curva granulometría de la concha de abanico triturada.
Se observa que el suelo tiene una gradación discontinua por la falta de agregado
fino; predominan los granos de agregado grueso. Se clasifica como A-1-a.
Se evaluó la resistencia al desgaste con el ensayo de abrasión de Los Ángeles. El
porcentaje de desgaste fue de 25.2%, menor al de la fracción gruesa del suelo a
estabilizar (entre 12.6 % y 37.9 % según datos del LEMC, 2014), por lo que se
puede interpretar una alta resistencia al desgaste. El valor de desgaste cumple
con los requisitos para una base (40% máx) y subbase (50% máx) según
AASHTO, ASTM y MTC.
El porcentaje de partículas chatas es 99%, el de alargadas 0% y el de chatas y
alargadas es 0%. Esto se debe a la combinación de la forma orbicular y redonda
del material y al estilo de trituración, pues al ejercer la fuerza mecánica sobre la
concha el impacto, mayormente en el centro de la partícula, se fractura en
bloques más o menos cuadrados, como se muestra en la figura 6. El valor de
partículas chatas y alargadas cumple con los requisitos para una base (15% máx)
y subbase (20% máx) según ASTM y MTC.
Figura 6. Estilo de fractura producida por la trituración mecánica.

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Los valores de parámetros físicos básicos de la concha de abanico triturada se
presentan en la tabla 3.
Tabla 3.Resultado de los ensayos en la concha de abanico triturada.
Ensayo Valor
Partículas chatas y
alargadas
Partículas chatas 99
Partículas largas 0
Partículas Chatas y
alargadas
0
Desgaste de los Ángeles (%) 25.3
4.2. PREPARACIÓN DE LA CONCHA DE ABANICO TRITURADA
En la elaboración de un prototipo de suelo a base de concha de abanico, primero
se lavaron las conchas y luego se secaron, con el fin de eliminar la suciedad y
materia orgánica; todo el proceso se realizó en 7 días. Posteriormente se
trituraron manualmente utilizando un pistón de 10kg y una moledora casera.
Partículas de Agregado Grueso
Retenido tamiz # 1 1/2 Retenido tamiz # 1 Retenido tamiz # ¾
Retenido tamiz # 1 /2 Retenido tamiz # 3 /8 Retenido tamiz # 4
Figura 7.Tamaño de las partículas gruesas de la concha de abanico.
Fuente: Elaboración propia

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Partículas de Agregado Fino
Retenido tamiz # 10 Retenido tamiz # 20
Figura 8.Tamaño de las partículas finas de la concha de abanico.
Fuente: Elaboración propia
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS
5.1.GRANULOMETRÍA
En el presente estudio se optó por elaborar cuatro mezclas para estabilizar el
suelo, variando el porcentaje de concha de abanico en la mezcla. Los porcentajes
de suelo arenoso limoso y concha de abanico de las cuatro combinaciones se
muestran en la tabla 4.
Tabla 4. Combinaciones evaluadas en el presente estudio.
Mezcla % de Concha de abanico
triturada
% de Suelo arenoso
limoso
1 20 80
2 45 55
3 65 35
4 80 20
Aunque el suelo que se va a estabilizar debe tener mayor proporción en la mezcla
que el agente estabilizante, se ha querido probar proporciones mayores en las
mezclas 3 y 4, donde el suelo arenoso limoso es el que estabilizará a la concha
de abanico triturada.
El proceso de mezclado se hizo manualmente, usando el método de cuarteo
manual que sugiere la norma ASTM C 702. En la Figura 9 se observa que se
utiliza una palana para mezclar el material hasta obtener un producto
homogéneo, luego se divide en cuatro partes igual y se remueve los cuartos
diagonales opuesto que se va a ensayar. El mismo procedimiento se aplicó para
las cuatro mezclas.

12. Página - 10 -
Figura 9. Proceso de mezclado entre concha de abanico triturada y suelo
arenoso limoso.
En la tabla 5 se presenta las granulometrías del suelo arenoso limoso y de la
concha de abanico triturada con sus respectivas mezclas así como la clasificación
del suelo de cada mezcla
Tabla 5. Granulometría del suelo arenoso y concha de abanico triturada con sus
respectivas mezclas.
Tamiz Abertura
(mm)
Suelo
Arenoso
Limoso
Concha
De
Abanico
Mezcla
1-20%
Mezcla
2-45%
Mezcla
3-65%
Mezcla
4-80%
% que pasa
1 ¾ 43.75 100 100 100 100 100 100
1 ½ 38.1 100 95 99 97.8 96.8 96
1 25.4 100 85 97 93.3 90.3 88
¾ 19.1 100 75 95 88.8 83.8 80
3/8 9.53 97 40 85.6 71.4 60 51.4
4 4.76 92 20 77.6 59.6 45.2 34.4
10 2 86 5 69.8 49.6 33.4 21.2
20 0.85 82 0 65.6 45.1 28.7 16.4
40 0.426 78 0 62.4 42.9 27.3 15.6
60 0.25 75 0 60 41.3 26.3 15
140 0.106 26 0 20.8 14.3 9.1 5.2
200 0.074 17 0 13.6 9.4 6.0 3.4
Clasificación SUCS SM SW GW GW
Clasificación AASHTO A-2-4(0 ) A-1-b (0 ) A-1-a(0 ) A-1-a(0 )

13. Página - 11 -
En general, se observa que al mezclar se logra una granulometría continua y
dependiendo de los porcentajes de mezcla, se puede alcanzar las
especificaciones que recomienda la norma. En la figura 10 se presentan las
curvas granulométricas de las cuatro mezclas y las gradaciones A, B, C y D para
Base y Sub base según la EG-2013 y la ASTM D 1241 (Tabla 6),
respectivamente.
Tabla 6. Valores de granulometría de Base y Sub base según ASTM D 1241.
Tamiz Porcentaje que pasa en peso
Gradación A Gradación B Gradación C Gradación D
50mm (2”) 100 100 --- ---
25mm (1”) --- 75-95 100 100
9.5mm(3/ 8”) 30-65 40-75 50-85 60-100
4.75mm(N°4) 25-55 30-60 35-65 50-85
2.0mm(N°10) 15-40 20-45 25-50 40-70
4.25um(N°40) 8-20 15-30 15-30 25-45
75um (N°200) 2-8 5-15 5-15 8-15
Fuente: American Society for Testing and Materials. ASTM D 1241.
Figura 10. Gráfico de curvas granulométricas de las mezclas y requerimientos
granulométricos de la gradación A, B, C y D de la norma ASTM D 1241.

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La mezcla 4 es la que mejor se acomoda al uso granulométrico de la gradación A,
por lo que puede servir para zonas ubicadas a una altitud de 3000m.s.n.m en
donde se dan las condiciones de congelamiento y descongelamiento, condición
que no se da en la localidad de donde se han extraído las muestras. Se observa
que la mezcla 3 es la única que cae completamente dentro de uno de los usos
granulométricos establecidos, la cual corresponde a la gradación B; y también
sale ligeramente de la gradación C, con una tendencia al límite inferior.
Las mezclas 1 y 2 se acercan más a la gradación D, siendo la mezcla 2 la que
mejor se acomoda; ambas se encuentran encima del límite superior de la
especificación. Esto indica que las mezclas 1 y 2 podrían recomendarse cuando
se requiera la construcción de capas de base y subbase con espesores no tan
elevados, mientras que las mezclas 3 y 4 serían las más adecuadas cuando los
espesores de capas requieran ser elevados.
En general, se puede afirmar que cuando el porcentaje de concha triturada
aumenta en las mezclas, éstas tienden a acercarse al límite inferior de las
especificaciones, ocasionando que se conviertan prácticamente en gravas, pues
más de la mitad de la fracción gruesa es retenida por el tamiz #4.
Al comparar las curvas granulométricas de las cuatro mezclas y las gradaciones
recomendadas por las normas internacionales OCU, HALFF y FDOT (Figura 11)
se puede observar que las mezclas 2, 3 y 4 se acercan mucho a tales
especificaciones. De ellas, la mezcla con un 65 % de reemplazo es la que mejor
se acomoda. La mezcla con un 80% de reemplazo tiende al límite inferior (suelo
más grueso) y la mezcla con un 45% de reemplazo, al límite superior (suelo más
fino).
Figura 11. Gráfico de curvas granulométricas de las mezclas y requerimientos
granulométricos de las gradaciones de normas extranjeras que emplean moluscos
triturados.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010.1110100
Porcentajequepasa
Abertura mm
M1 (20%)
M2 (45%)
M3 (65%)
M4 (80%)
OCU SR
FDOT B
HALFF B

15. Página - 13 -
5.2.DETERMINACIÓN DE LA RELACIÓN HUMEDAD-DENSIDAD
Se empleó el ensayo Proctor Modificado según la norma NTP. 339.141, con el
procedimiento C. Los resultados se presentan en la tabla 7 y las gráficas en la
figura 12.
Tabla 7. Valores de máxima densidad seca y humedad óptima.
Mezcla
Máxima Densidad
Seca
(g/cm2
)
Humedad
Óptima
(%)
Mezcla Pura: 0% de concha triturada
+
100% de arena limosa
1.87 9.8
Mezcla 1: 20% de concha triturada +
80 % de arena limosa
1.96 7.4
Mezcla 2: 45% de concha triturada +
55 % de arena limosa
2.03 6.0
Mezcla 3: 65% de concha triturada +
35 % de arena limosa
1.96 4.6
Mezcla 4: 80% de concha triturada +
20 % de arena limosa
1.84 2.5
Fuente: Ensayos LEMC UDEP 2015
En la figura 12 se interponen los puntos de máxima densidad seca y humedad
óptima para cada una de las mezclas. Se ha considerado la muestra patrón como
el suelo puro, sin concha, con valores de densidad y humedad óptima de 1.87
g/m3
y 9.8%.
Figura 12. Resultados de la compactación (máxima densidad seca y humedad
óptima) de las combinaciones evaluadas.
1.75
1.8
1.85
1.9
1.95
2
2.05
0.5 5.5 10.5 15.5
MáximaDensidadSeca
Humedad Óptima
Muestra Pura
M1-20%
M2-45%
M3-65%
M4-80%

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Se puede observar que la adición de la concha triturada mejora el valor de
máxima densidad seca, hasta un límite del 45%, por encima del cual empieza a
disminuir hasta hacerse menor que el valor de la mezcla pura de suelo. Al
parecer, cuando se adiciona concha triturada, las partículas se van acomodando
en la mezcla, de modo que se explica el incremento de la densidad porque la
granulometría se va mejorando y los espacios vacíos entre las partículas grandes
de concha se llenan con las partículas de arena del suelo original. Sin embargo,
cuando hay partículas de concha triturada en exceso, prácticamente lo que se
tiene es una predominancia de partículas de tamaño grande, haciendo que la
distribución deje de ser adecuada y ocasionando vacíos que no pueden ser
llenados por las partículas pequeñas, haciendo que la densidad seca disminuya.
La mezcla 2 que contiene 45% de concha triturada es la que tiene el mayor valor
de máxima densidad seca, por lo que se intuye que dicha mezcla tendría un valor
de CBR alto. Esto indica además, que utilizar concha de abanico triturada puede
aumentar o disminuir el valor de la densidad de la mezcla y se requiere hallar el
valor óptimo de adición de concha triturada.
En cuanto a la humedad óptima, se observa que las mezclas que poseen mayor
cantidad de concha de abanico triturada requieren menor contenido de humedad
para lograr su máxima densidad seca. En la Figura 10 se ha graficado el valor de
humedad óptima requerido para compactar cada uno de las mezclas contra el
porcentaje de concha triturada en cada mezcla.
Figura 13. Valores de humedad óptima de las mezclas según el porcentaje de
concha triturada en la mezcla.
La disminución de la humedad óptima requerida para la compactación se podría
explicar por el concepto de superficie específica de las partículas de suelo, ya que
se requiere más cantidad de agua para mojar la superficie de un agregado fino
que la de un agregado grueso. Así, para una misma masa de suelo, si las
partículas son grandes, se requerirá una menor cantidad de agua para humedecer
la superficie de cada partícula, mientras que si son más pequeñas, la cantidad de

17. Página - 15 -
agua para humedecerlas será mayor. Por eso, cuando aumenta la proporción de
concha de abanico triturada prácticamente se están adicionando partículas
grandes y disminuye la cantidad de arena limosa en la mezcla, predominando las
partículas de mayor tamaño y requiriendo, por tanto, menor cantidad de agua para
alcanzar la máxima densidad seca.
5.3.PENETRACIÓN Y CBR
Los resultados del ensayo se presentan en la tabla 8. Los ensayos se realizaron
en el laboratorio de la UDEP.
Tabla 8. Valores de CBR de las mezclas.
Mezcla CBR a 0.1” CBR a 0.2”
Mezcla Pura: 0% de concha triturada +
100% de arena limosa
51 53
Mezcla 1: 20% de concha triturada +
80 % de arena limosa
86 101
Mezcla 2: 45% de concha triturada +
55 % de arena limosa
121 156
Mezcla 3: 65% de concha triturada +
35 % de arena limosa
55 84
Mezcla 4: 80% de concha triturada +
20 % de arena limosa
64 77
Fuente: Ensayos LEMC UDEP 2015
Al graficar los valores de CBR a 0.1” respecto al porcentaje de concha de abanico
triturada de las mezclas (Figura 14) se puede observar que todas las mezclas
tienen mayor CBR que la muestra pura, alcanzando un valor máximo de 121 para
la mezcla 2, que corresponde al 45% de concha en la mezcla de suelo. Cuando
se usan porcentajes de concha mayores al 65%, aunque el CBR disminuye
respecto a las mezclas con menores porcentajes, sigue siendo ligeramente mayor
que la muestra pura.
Figura 14. Gráfico de CBR vs % de Concha de abanico triturada
0
20
40
60
80
100
120
140
0 10 20 30 40 50 60 70 80
CBR
% de concha de abanico triturada
Muestra Pura
M1-20%
M2-45%
M3-65%
M4-80%
CBR Base 80% min
CBR Sub base 40% min

18. Página - 16 -
Al parecer, siempre se logra una mejora de la granulometría al adicionar la
concha triturada. Sin embargo, aunque la mezcla que se obtiene al adicionar
concha triturada tiene una mejor granulometría, sigue careciendo de finos
cohesivos, lo que limita grandemente la adquisición de resistencia. Por ello, se
puede decir que la adición de concha triturada ayuda a mejorar la resistencia de
los suelos areno-limosos porque contribuye con partículas grandes que no tiene el
suelo. Sin embargo, al seguir añadiendo concha triturada, el efecto de la falta de
finos cohesivos es más evidente, disminuyendo la capacidad resistente cuando se
adiciona más concha en la mezcla de suelo.
Otro aspecto importante a considerar es la forma orbicular de la concha, que hace
que las partículas sean consideradas como chatas. Aunque la forma achatada de
las partículas podría reducir la resistencia mecánica, parece que la forma
angulosa ayuda en la trabazón entre las partículas, favoreciendo la resistencia
mecánica y superando los problemas por la forma achatada de las partículas.
Esto explicaría por qué el CBR aumenta al agregar partículas de concha. Sin
embargo, cuando se sigue aumentando la cantidad de concha triturada, la forma
achatada y angulosa de las partículas de concha genera mayores espacios vacíos
que disminuyen la densidad del material, limitando la compactación en los
especímenes y propiciando una disminución de la resistencia. Así, se define un
valor máximo de contenido de concha en la mezcla que produce la máxima
capacidad resistente. En este caso, coincide con la mezcla que tuvo la máxima
densidad seca en el ensayo Proctor.
6. APLICACIONES REALIZADAS Y OPORTUNIDADES DE APLICACIÓN
La presente investigación ha evaluado los efectos de la estabilización con los
ensayos de CBR. Sin embargo, existen otros parámetros que pueden definir
mejor la performance de la estabilización, que podrían incluirse en la evaluación
para ampliar el conocimiento sobre los efectos que tiene la concha en un suelo
con fines de pavimentación.
Los resultados de esta investigación son válidas para una trituración de la concha
entre 9.53 y 0.85 milímetros. Sin embargo, se puede continuar explorando otros
tamaños (entre 0.85 a 0.074 milímetros) y otras combinaciones.
Se recomienda seguir investigando sobre la interacción de la concha de abanico
con otros tipos de suelos para determinar las condiciones de su aplicación como
elemento estabilizador.
Se recomienda el diseño de una triturada especial o la propuesta de algún método
de trituración para su aplicación masiva.
7. CONCLUSIONES
Para un rango de trituración entre 9.53 y 0.85 milímetros, el uso de un 45% de
concha de abanico puede aumentar drásticamente el valor de CBR, mejorando
una subrasante arenosa con CBR de 51% a valores que superan el 100%.

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El proceso de trituración mecánica para obtener los tamaños de partículas
ocasiona que se pueda obtener cualquier granulometría del material, teniendo
como límite el tamaño máximo de concha de abanico.
La concha de abanico posee una resistencia al desgaste por la abrasión del 25%,
por lo que se puede considerar como un agregado grueso de alta resistencia al
desgaste.
La presencia de concha de abanico en las mezclas reduce el porcentaje de
humedad óptima requerido para la compactación porque actúa como un agregado
grueso.
La mejora en las propiedades mecánicas del suelo estabilizado se da hasta un
valor máximo de concha de abanico triturada, por encima del cual, las
propiedades empiezan a disminuir. Esto se debe a que la presencia de concha
mejora la granulometría, aportando partículas gruesas al suelo arenoso. Sin
embargo, al seguir aumentando la cantidad de partículas gruesas en el suelo, los
vacíos también se incrementan y no pueden ser llenados completamente por las
partículas pequeñas, disminuyendo la densidad.
La forma orbicular de la concha hace que las partículas sean consideradas como
chatas y angulosas. Aunque la forma achatada de las partículas podría reducir la
resistencia mecánica, parece que la forma angulosa ayuda en la trabazón entre
las partículas, favoreciendo la resistencia mecánica y superando los problemas
por la forma achatada de las partículas. Esto explica por qué el incremento
máximo del CBR se da para un determinado porcentaje de reemplazo; por encima
de dicho valor, el CBR vuelve a disminuir.
8. REFERENCIAS
- Rico, A., y Del Castillo, H. (1977). La ingeniería de suelos en las vías
terrestres: Carreteras, ferrocarriles y autopistas. (2a
ed.)México: Limusa.
- Bustos, G. (2002). Pg-3: Pliego de prescripciones técnicas generales para
obras de carreteras y puentes. (3a
ed.) España: Liteam.
- Bañon, L y Beviá, j. (2000). Manuales de carreteras. Volumen 2:
Construcción y mantenimiento. Alicante España: Ortiz e hijos, contratistas
de obras, S.A.
- Montejo, A. (2002). Ingeniería de pavimentos para carreteras. (2a
ed.).
Bogotá: Universidad católica de Colombia ediciones y publicaciones.
- Torres, M., y Hidalgo, F. (2007). Sistema de pavimentos carreteras vías
terrestres diseño de estructuras climatología. Tesis para título de Ingeniero
civil, Escuela Politécnica del ejército, Sangolquí.

20. Página - 18 -
- Gutiérrez, F. (2004). Rediseño geométrico del distribuidor vial de la UDLA-
P en la ruta Quetzalcóat. Tesis para título de Ingeniero civil, Universidad de
las Américas Puebla, Puebla.
- Ravines, M. (2010). Pruebas con un producto enzimático como agente
estabilizador de suelos para carreteras. Tesis para título de Ingeniero civil,
Universidad de Piura, Piura.
- Nizama, D. (2015). Valoración de residuos crustáceos para concretos de
baja resistencia. Tesis para título de Ingeniero civil, Universidad de Piura,
Piura.
- En Sechura se arrojan 100 mil toneladas al año de residuos de concha de
abanico. (2014, 12 de agosto). El Comercio, pp. 3.
- Si no para la contaminación, no renovarán permisos a las procesadoras
en Sechura. (2014, 13 de agosto). El Comercio, pp. 3.
- Canero, M., Fernández, M., y Carreira, X. (2009). Mezclas de zahorras
naturales y concha de mejillón para firmes de vías forestales. XIII congreso
internacional de ingeniería de proyectos, Badajoz.
- Rowland, G., y Ifechukwude, E. (2014). Mechanical stabilization of a deltaic
clayey soil using crushed waste periwinkle shells. International journal of
engineering and technology research, 2, 1-7.