Ensayos de protor modificado

GEOTECNIA & PROYECTOS DE INGENIERÍA
Estudios y análisis de materiales y de mecánica de suelos
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Ingº Lucio Sifuentes Inostroza Celular: 976497546 - Rpm.: #976497546
RCIP 17347 - RUC Nº 10179628274 Jr.San Roque N° 290 – Cajamarca
Email: lucio2332@hotmail.com
Nro Partida registral: 00849-2009
ENSAYOS DE PROTOR MODIFICADO
Y CBR - CALICATAS
OBRA : “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE
TRANSITABILIDAD EN EL CAMINO VECINAL
ENTRE LAS LOCALIDADES DEL TINGO HASTA EL
CASERIO NUMERO OCHO, SAN JUAN -
CAJAMARCA”.
SOLICITANTE : CONSORCIO EL TINGO
UBICACION : DISTRITO : SAN JUAN
PROVINCIA : CAJAMARCA
DEPARTAMENTO : CAJAMARCA
FECHA : CAJAMARCA, OCTUBRE DEL 2018.

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ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS
INTRODUCCION.
El presente estudio tiene como objeto informar para el Proyecto “MEJORAMIENTO DEL
SERVICIO DE TRANSITABILIDAD EN EL CAMINO VECINAL ENTRE LAS
LOCALIDADES DE EL TINGO HASTA EL CASERÍO NÚMERO OCHO, DISTRITO DE
SAN JUAN - CAJAMARCA – CAJAMARCA”, concerniente a los estudios de Mecánica de
Suelos, los que servirán para los requerimientos que el solicitante crea conveniente.
ANTECEDENTES.
En el Perú, muchas veces se diseñan pavimentos, sin haber realizado un estudio previo de
mecánica de suelos, en lo que respeta fundamentalmente a la sub-rasante, sub-base y base sin
determinar los factores que intervienen fundamentalmente en el medio ambiente, por esta razón, las
vías de comunicación que se diseñan se deterioran muy rápidamente. En tal sentido, es de
necesidad prioritaria recomendar que para el diseño de un buen pavimento se tienen que considerar
el más mínimo detalle en cuanto a las propiedades del suelo.
UBICACION DEL PROYECTO.
La zona en estudio está situado en La Región Cajamarca, Provincia de Cajamarca y
Distritos de San Juan en las comunidades de El Tingo y Caserio Número Ocho. Presenta un clima
variado durante los meses del año, por lo que se le considera zona de cambios moderado a
extremos. Esto es muy importante que debe tenerse presente en el comportamiento de los
materiales de construcción, ya que tiene una implicancia en la durabilidad de los mismos.
INVESTIGACIONES REALIZADAS.
La programación de estas investigaciones se hicieron teniendo en cuenta la ubicación de la
plataforma existente, de tal forma, que permita obtener una mayor información del subsuelo
mediante las exploraciones de campo y ensayos de laboratorio, con la finalidad de determinar
principalmente las propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas de los suelos que las conforman y
cuyos resultados se encuentran en los anexos, así mismo, que corresponde a una evaluación objetiva
y directa de lo observado en campo, desde el punto de vista de la naturaleza de los suelos y para así
interpretar y correlacionar con los resultados obtenidos en Laboratorio.
INVESTIGACIONES DE CAMPO.
Estas investigaciones fueron realizadas por personal especializado bajo la supervisión del
Ingeniero Responsable del presente estudio del proyecto, y que consistió en la ejecución de
calicatas o pozos a cielo abierto cada 1000 mts. aproximadamente y a una profundidad promedio de
-2.00 mts., numeradas y zonificados para tratar en lo posible de aglutinar un tipo de suelo y poder
diseñar el adecuado pavimento a emplear.

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DESCRIPCION DEL PROYECTO.
Hemos creído conveniente dividir el área en estudio en dos tramos, uno de un suelo arenoso
y el otro de suelos blandos, para obtener una mejor y real información y así poder determinar la
capacidad de soporte de los suelos; por esto, estamos adjuntando una hoja de resúmenes con la
determinación de sus propiedades físico-mecánicas, densidades y óptimos contenidos de humedad
con sus respectivos C.B.R.
UBICACION DE CALICATAS:
TRAMO I
1. Calicata Nº 01: Km. 00 + 000
2. Calicata Nº 02: Km. 01 + 000
3. Calicata Nº 03: Km. 02 + 000
4. Calicata Nº 04: Km. 03 + 000
5. Calicata Nº 05: Km. 04 + 000
6. Calicata Nº 06: Km. 05 + 000
7. Calicata Nº 07: Km. 06 + 000
8. Calicata Nº 08: Km. 07 + 000
9. Calicata Nº 09: Km. 08 + 000
10. Calicata Nº 10: Km. 09 + 000
11. Calicata Nº 11: Km. 10 + 000
12. Calicata Nº 12 : Km. 11 + 000
13. Calicata Nº 13 : Km. 12 + 000
14. Calicata Nº 14 : Km. 13 + 000
15. Calicata Nº 15 : Km. 14 + 000
16. Calicata Nº 16 : Km. 15 + 000
Calicatas para CBR:
01. Calicata Nº 01 : Km. 02 + 450
02. Calicata Nº 02 : Km. 04 + 380
03. Calicata Nº 03 : Km. 10 + 000
04. Calicata Nº 04 : Km. 11 + 000
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS
Con las muestras representativas alteradas de las diferentes calicatas y canteras; se
efectuaron los siguientes ensayos:
a).- Ensayos Estándar.
- 16 Contenidos Naturales de Humedad.

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- 16 Ensayos de Análisis Granulométricos
- 16 Ensayos de Límites de Consistencia.
b).- Ensayos Especiales.
- 07 Ensayos de Proctor Modificado (Densidades Máximas y óptimo contenido de
humedad).
- 07 Ensayos de C.B.R.
La clasificación de suelos se realizó utilizando los métodos del American Asociation
of State Highway Transp Officials (AASHTO) y por el Sistema Unificado de Clasificación
de Suelos (SUCS).
CLASIFICACION DE SUELOS:
Para pavimentos se emplea el sistema de Clasificación AASHTO (American Asociation of
State Highway Transp Officials)
SISTEMA DE CLASIFICACION AASHTO .
Se distinguen entre 7 grupos básicos:
El mejor suelo para subrasantes de carreteras (sub-base) viene clasificada como A - 1, le
sigue en calidad el A - 2, siendo el A - 7 el de peor clasificación. Los siete grupos básicos será
divididos en subgrupos con un índice de grupo, con el fin de aproximar dentro de las valoraciones
del grupo. Los índices de grupo van de 0 para la mejor subrasante a 20 para las pésimas. Los
incrementos de valor de los índices de grupos reflejan una reducción en la capacidad para soportar
cargas, por el efecto combinado de aumento del límite líquido e Índice de plasticidad y disminución
en el porcentaje del material grueso.
Evaluación del Indice de Grupo:
Se lo obtiene mediante el uso de una fórmula para índices de grupo basada en la
granulometria y los límites (LL - IP) del suelo.
La fórmula del índice de grupo es la siguiente:
Indice de grupo = 0.2a + 0.05ac + 0.0Ibd en donde:
a = Porción de porcentaje que pasa el tamiz N° 200 mayor del 35%, expresada como
número entero positivo (1 a 40)
b = Porción de porcentaje que pasa el tamiz N° 200 mayor del 15% ( 1 a 40).
c = Porción numérica del Límite Líquido mayor de 40 y que no exceda de 60 (1 a

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20)
d = Porción numérica de IP mayor de 1O y que no exceda de 30, número entero
(1 a 20)
El Índice de grupo se expresa en un paréntesis después del número del grupo del suelo.
La clasificación de la subrasante en términos del Índice de grupo es la siguiente:
Excelente A - 1 (0)
Buena Indice de grupo de 0 a 1
Regular .. " " " " 2 a 4
Mala..... " " " " 5 a 9
Muy mala.. " " " " 10 a 20
Suelos A - 1:
Son mezclas bien graduadas de gruesos a finos con aglutinantes no plásticos o de
plasticidad débil.
Estos tienen una gran estabilidad a la carga de las ruedas sin afectarlos las condiciones de
humedad. Se componen satisfactoriamente como bases con superficies bituminosas de
desgaste delgadas.
Los suelos clasificados en este grupo son materiales adecuados o que pueden hacerse
adecuados para capas granulares de base.
Suelos A - 2:
Están constituidos de material fino y grueso mezclados con aglutinante, pero son
inferiores a los suelos A-1 debido a su mala granulación, a un aglutinante inferior o a ambas
cosas. En la superficie de la cantera puedan presentar una gran estabilidad cuando estén
secos, o según la cantidad y características del aglutinante, pueden reblandecerse cuando se
humedecen, o volverse sueltos y polvorientos durante los períodos de sequía. Si se usan
como capas de base, los tipos plásticos pueden perder estabilidad, debido a la saturación por
capilaridad o deficiencia de drenaje.
Los suelos A-2-4 y A-2-5 incluyen aquellos materiales granulares que tienen un suelo
aglutinante con características de los suelos de los grupos A-4 y A-5.
Los suelos A-2-6 y A-2-7 incluyen aquellos materiales granulares que tienen un suelo
aglutinante con características de los suelos de los grupos A-6 y A-7.
Suelos A - 3.
Están compuestos por arenas deficientes en aglutinante. Son típicas en este grupo la
arena fina de desierto y la arena transportada por el viento (costa peruana), así como las

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mezclas en depósitos fluviales de mala graduación con pequeñas cantidades de arena gruesa
y grava. Tienen una estabilidad deficiente a la carga de las ruedas , excepto cuando están
húmedos. Las condiciones de humedad sólo los afecta ligeramente; no tienen cambios de
volumen y constituyen una subrasante adecuada para pavimentos de todo tipo cuando están
confinados. Pueden ser compactados por vibración, con rodillo de acero o con rodillos de
llantas o cubiertas neumáticas.
Suelos A - 4.
Están compuestos predominantemente por limo con sólo moderadas cantidades de
material grueso y pequeñas cantidades de arcilla pegajosa coloidal. Se encuentra
frecuentemente y proporciona una superficie firme para circulación cuando están secos,
teniendo un escaso abultamiento después de ser cargados. Cuando absorben agua se dilatan
perjudicialmente o pierden estabilidad. Varían ampliamente en composición textual, desde
limos arenosos, barros limosos y arcillosos.
Son difíciles de compactar ya que el intervalo de humedad para una compactacion
satisfactoria, es muy pequeño.
Los tipos más plásticos se dilatan con los aumentos del contenido de humedad,
especialmente cuando se han compactado a un contenido de humedad inferior al contenido
óptimo. Las superficies bituminosas requieren bases substanciales cuando se colocan sobre
subrasantes de suelos de este grupo.
Suelos A - 5.
Son similares a los A-4, con excepción que incluyen suelos de graduación muy mala. Estos
suelos se presentan raramente. Son susceptibles al abultamiento cuando se retira la carga,
aún que estén secos. Las propiedades elásticas dificultan la conveniente compactación de
bases de tipo flexibles colocadas durante la construcción y no son aceptables como
subrasantes para capas delgadas de base flexible estabilizada, ni para superficie bituminosas.
Están sujetos a la acción de la congelación. Se han observado que los pavimentos colocados
sobres subrasantes de este tipo de suelo se agrietan excesivamente.
Suelos A - 6.
Componen predominante de arcilla con contenidos moderados de materiales gruesos. En los
estados de plasticidad blanda o rígida sólo absorben agua adicional cuando se les manipula.
Tienen buena capacidad soportante cuando están compactados a la densidad máxima, pero
pierden capacidad soportante cuando absorben humedad.
Los índices de plasticidad altos, por encima de 18, de esos suelos indican una naturaleza
cohesiva del material aglutinante (arcilla y colides), solamente serán adecuados para rellenos
y subrasantes cuando se colocan y mantienen con un bajo contenido de humedad.
Mientras que el flujo de agua por gravitación es muy pequeño, la presión capilar que
ocasiona que el agua se mueva de las porciones más húmedas a las más secas es muy grande
y se pueden desarrollar por este motivo grandes fuerzas expansivas.

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No son adecuadas para sub-base bajo capas delgadas flexibles o capas superficiales
bituminosas a causa de los grandes cambios de volumen que motivan las variaciones de
humedad, y la pérdida de poder soportante después de la admisión de humedad.
Suelos A - 7.
Están compuestos primordialmente de arcilla como los suelos A-6 pero debido a las
partículas de limo de tamaño uniforme, a la materia orgánica, escamas de mica, o carbonato
de cal, son elásticos. A un determinado contenido de humedad se deforman y abultan
apreciablemente cuando se retira la carga. También presentan las características dadas por
los suelos A - 6 en el párrafo anterior.
Son difíciles de compactar convenientemente lo que hace que sean especialmente
inadecuados para pavimentos flexibles.
Los suelos A-7-5 comprenden los suelos A-7 con índices de plasticidad moderados, en
relación al límite líquido y pueden ser altamente elásticos, así como estar sujetos a
considerables cambios de volumen.
Los suelos A-7-6 comprenden suelos con índices de plasticidad muy altos con relación al
límite líquido y Están sujetos a cambios de volumen extremadamente altos.
Turba y Escombros:
Los suelos compuestos de turba y escombros son muy blandos, contienen grandes
cantidades de materia orgánica y humedad y no pueden ser usados en ningún tipo de
construcción.
USO DE ESTABILIZADORES DE SUELO
Se denomina suelo estabilizado a aquel terreno natural, al cual se le han modificado
una serie de propiedades físicas ó mecánicas por diversos métodos. También se denomina
"Suelo estabilizado" o "estabilización de suelos" cuando se modifican las capas de la sub-
base y de la base, las que. formadas por materiales o suelos granulares, requieren muchas
veces ser mejoradas.
En el Perú se debe insistir en la buena práctica de estabilizar en las subrasantes,
especialmente en carreteras de la Sierra y Selva.
Cuando los caminos son simplemente afirmadas y no tienen estabilizada la subrasante, se
producen los hinchamientos por efectos de lluvias, aguas de regadío; los hundimientos que
se generan por el tráfico de los vehículos que obligan al mantenimiento y, por lo tanto, a la
reposición de materiales granulares de la capa superior. Esta capa se va perdiendo, ya que
una parte se introduce dentro de la subrasante ablandada por la lluvia y otra se desplaza
hacia las bermas, por efecto de la presión y tracción de las llantas de los vehículos. Este
desplazamiento lateral del material de afirmado, producido por la velocidad y el efecto de
cava generada por las llantas, forman lo que se conoce con el nombre de "encalaminados".

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Los futuros caminos o carreteras deberán ser diseñados y construidos buscando que su vida
útil o duración sea mayor y menor el costo de su mantenimiento.
TRATAMIENTOS RECOMENDABLES.
Veamos a continuación los tratamientos más recomendables en el mejoramiento del suelo,
que consiste generalmente en agregar otros elementos para conseguir la estabilidad deseada.
a.- Adición de arena.
El agregado de arena es indicado para mejorar los suelos arcillosos.
b.- Tratamientos bituminosos.
Los materiales bituminosos estabilizan el suelo, aumentando la cohesión y
reduciendo la entrada de agua a la capa estabilizadora.
c.- Incorporación de sales a los suelos secos.
Para carreteras de tierra, será necesario y fundamental conservar la humedad del
suelo, esto se logra al incorporarle sales higroscópicas, como cloruros de calcio y de
sodio.
d.- Aglutinantes para suelo bituminoso.
Se recomienda para suelos bituminosos el empleo de material aglutinante, aquel
material que pasa por la malla Nº 40, que tiene un límite líquido cuando menos de 40
y un índice de plasticidad menor de 18. Los materiales bituminosos comprendidos en
los grupos de fraguado lento y fraguado medio son apropiados como elementos de
ligazón.
e.- Suelo cemento.
El papel del cemento en el firme consolidado es doble. por una parte tiene efecto
ligante, dando cohesión a los suelos que no la poseen (arenosos); y por otra parte
desprende cal, cambia las propiedades de la arcilla, disminuye su plasticidad y evita
sus variaciones de volumen.
f.- Estabilización con cal.
En este sistema de estabilización se producen reacciones físico-químicas, Los suelos
arcillosos tiene partículas del tamaño de miscelas, coloides y arcillas, todas las cuales
son de índole aluminio - silicato que contienen cargas eléctricas positivas en
superficie. El intercambio del ión cálcico Ca (++) de menor poder de absorción de
"agua sólida" por los otros menos beneficiosos, se produce después del mezclado y
generan cambios sustanciales y provechosos en cuanto a sus propiedades físicas y
mecánicas.

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g.- Estabilización con elementos biodegradable.
Son productos orgánicos a base de enzinas, los cuales son usados para estabilizar
materiales plásticos-arcillosos empleando los métodos tradicionales de construcción,
mejorando los procesos de homogenización y compactación de suelos.
Las enzimas son compuestos similares a las proteínas, que actúan como catalizadores
debido a que las estructuras de sus moléculas contienen partes activadas que aceleran
el proceso de aglutamiento de las arcillas.
Para el empleo de estos estabilizadores, es necesario cumplir con ciertas
características:
- Material que pasa la malla N° 200, mínimo de 20% y un máximo de 40%.
- Agregado grueso menor de 1½".
- Índice plástico mayor de 6%.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
CONCLUSIONES:
De las muestras obtenidas de campo, de los ensayos de Laboratorio y después de efectuar
los análisis respectivos, establecemos las siguientes conclusiones:
1.- Al obtener los resultados de las muestras de las calicatas se puede observar que la
subrasante en su mayor parte sobre todo en el Tramo I comprendido entre las
estacas Km 00+000 y Km 01+500.00, está conformada por suelos arenas arcillosas
y gravosos y para el Tramo II suelos arcillosos, y limosos, a partir del Km. 01+500
al Km. 15+111.65
2.- Luego de estudiar las superficies de rodadura se observó que no existe una capa de
afirmado ni ninguna otra clase.
3.- Al no existir un adecuado sistema de Drenaje, estos han originado problemas
constantes a causa de las escorrentías que se forman por aguas pluviales y de riego.
Los caudales que discurren sobre la plataforma actual y a sus costados poseen
velocidades superiores a la erosión, que aumentan con la pendiente misma del
terreno y con la gradiente de la vía.
RECOMENDACIONES:

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Luego de los estudios y de los resultados obtenidos así como de las conclusiones
anteriormente descritas, se emiten las siguientes recomendaciones:
1.- Debido a la presencia de suelos de fundación de baja capacidad de soporte, sensibles
al cambio de volúmenes por la presencia de agua de escorrentías (suelos arcillo-limo
y gravas arcillosas); por lo que se recomienda asegurar una buena compactación, con
un mínimo de 95% del grado de compactación del Proctor Modificado, un buen
sistema de drenaje y adecuado bombeo, recomendamos que se de una rasante de tal
manera que las cotas del tramo indicado sean de un valor tal que las alturas de corte
sean las mínimas.
2.- Para las diferentes obras de arte, se usará como aglomerante cemento Portland tipo
I, con los agregados existentes en la zona, previo diseño de mezclas,
4.- Recomendamos así mismo, que estas obras se ejecuten en época de verano, a fin de
evitar la saturación y esponjamiento de los materiales, ya que; dificultaría su
manejabilidad.
Cajamarca, marzo del 2017

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