Propuesta para El Diseño y Construcción de Pavimentos Unicapa de Alto Desempeño Como Alternativa de Aplicación A Caminos Rurales

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR
FACULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURA

ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
PROPUESTA PARA EL DISEO Y CONSTRUCCIN DE

PAVIMENTOS UNICAPA DE ALTO DESEMPEO COMO
ALTERNATIVA DE APLICACIN A CAMINOS RURALES
PRESENTADO POR:
MANUEL ANTONIO ARTERO ALVARADO

JORGE ALBERTO JOVEL ABREGO
MANUEL DE JESS MEJA MORN
PARA OPTAR AL TTULO DE:
INGENIERO CIVIL
CIUDAD UNIVERSITARIA, MAYO DE 2003
RECTORA
:
Dra. Mara Isabel Rodrguez
SECRETARIA GENERAL :
Licda. Lidia Margarita Muoz Vela
DECANO
:
Ing. lvaro Antonio Aguilar Orantes
SECRETARIO
:
Ing. Sal Alfonso Granados
DIRECTOR
:
Ing. Luis Rodolfo Nosiglia Durn
Trabajo de graduacin previo a la opcin al grado de:
INGENIERO CIVIL
Ttulo
PROPUESTA PARA EL DISEO Y CONSTRUCCIN DE

PAVIMENTOS UNICAPA DE ALTO DESEMPEO COMO
ALTERNATIVA DE APLICACIN A CAMINOS RURALES
Presentado por
MANUEL ANTONIO ARTERO ALVARADO

JORGE ALBERTO JOVEL ABREGO
MANUEL DE JESS MEJA MORN
Trabajo de Graduacin aprobado por:
Docentes Directores
ING. JOS MIGUEL LANDAVERDE QUIJADA

ING. EDGAR ALFREDO GAVIDIA PAREDES
Docente Director Externo :

ING. CARLOS ANTONIO QUINTANILLA RODRGUEZ
San Salvador, Mayo de 2003
Trabajo de Graduacin aprobado por:
Docentes Directores
ING. JOS MIGUEL LANDAVERDE QUIJADA
ING. EDGAR ALFREDO GAVIDIA PAREDES
Docente Director Externo
ING. CARLOS ANTONIO QUINTANILLA RODRGUEZ
AGRADECIMIENTOS GENERALES
Queremos agradecer de manera muy especial a todas aquellas Instituciones y

personas que contribuyeron de manera desinteresada a la culminacin de este
Trabajo de Graduacin:
A la Universidad de El Salvador, a travs de la Escuela de Ingeniera Civil por

aprobar desde el inicio el tema de la presente investigacin.
Al Instituto Salvadoreo del Cemento y del Concreto (ISCYC) por su apoyo

logstico, bibliogrfico y tcnico para la realizacin de dicho proyecto. En
especial al Ing. Roberto Douglas Lemus e Ing. Rafael Alejandro Gonzlez
Magaa.
Al personal del Laboratorio de Suelos y Materiales Mario ngel Guzmn
Urbina por su colaboracin en la realizacin de los ensayos de laboratorio y
otras actividades. En especial a la Ing. Susan Campos de Orellana, al profesor
Evelio Lpez, y al Tcnico Carlos Morataya.
A CONSULTORA TCNICA S.A. de C.V. divisin Laboratorio de Suelos y

Materiales, dirigida por el Ing. Jos Tulio Pineda y a su personal por habernos
prestado sus instalaciones y su apoyo tcnico en las visitas de campo.
DEDICATORIA
A DIOS: Todopoderoso, creador de la vida, gracias por ser mi gua y

darme salud, fuerzas y sabidura para poder llegar a la meta y coronar mi
carrera.
A mis Padres: Manuel Humberto y Mara Ester, gracias por ser personas
tan especiales, por su amor y sus consejos, por su apoyo y comprensin en
todo momento, gracias por confiar en que no los defraudara.
A mis Hermanos: Oscar Mauricio, Ana Silvia y Gloria Leticia, gracias por
apoyarme en todo sentido (por haber soportado todas las noches de desvelo).
Sepan que sin su aporte esto no hubiera sido posible. Milton, Que gran ayuda!
Estuviste en el momento oportuno y t lo sabes. Gracias cuado.
A mis Familiares: muchsimas gracias, (si los menciono a todos no me
alcanzaran estas lneas). De una u otra forma cada uno de ustedes contribuy
al logro de este triunfo.
A mis Asesores: Ing. Carlos Quintanilla, Ing. Jos Miguel Landaverde e
Ing. Edgar Gavidia, gracias por todo el conocimiento transmitido. Este xito
tambin es de ustedes.
A mis Compaeros: Jorge Jovel y Manuel Meja, trabajar con ustedes
fue una de las experiencias ms agradables, gracias por la entrega y dedicacin
a este trabajo.
A mis Amigos: Carlos, Alex, Bladimir, Nelson, Jorge, Rhina, Zulma,
Xochilt, Delia, Thirsa, Roberto y a todos los que me conocen, gracias por
mostrarme su afecto y apoyo en todo momento.
Manuel Antonio Artero Alvarado
DEDICATORIA
A DIOS todopoderoso: Por haberme dado la vida, la sabidura, la fortaleza, la

entrega y la paciencia para poder finalizar de gran manera esta ardua tarea.
A mis Padres: Jorge Jovel y Nohemy Abrego, por su total apoyo y cario
incondicional a lo largo de toda mi vida, y por sus consejos que me han
ayudado a afrontar los retos de una manera muy positiva.
A mis Hermanos: Claudia, Carmen, Liliana, Francisco y Luis por su cario
mostrado hacia m, por su ayuda y apoyo en todo momento.
A mi Ta: Aracely Cubas, por haberme brindado su hospitalidad y el calor de
una familia durante gran parte de mi carrera.
A mis Compaeros: Manuel Artero y Manuel Meja, por haber formado un
grupo con el que pudimos afrontar los retos y finalizar el proyecto que un da
empezamos.
A mis Asesores: Ingenieros Miguel Landaverde, Edgar Gavidia y Carlos
Quintanilla por habernos guiado hacia el buen desenvolvimiento en este Trabajo
de Graduacin.
A Todos: En General a la familia Artero Alvarado por su hospitalidad durante el

desarrollo de la investigacin, y a todos mis familiares, compaeros, amigos y
conocidos que me ayudaron directa e indirectamente a culminar esta tarea, les
agradezco con todo mi corazn su valiosa colaboracin, y les deseo de
antemano bendiciones en sus vidas.
Jorge Alberto Jovel Abrego
DEDICATORIA
Dedico
este
Trabajo
de
Graduacin,
primeramente
Dios
Todopoderoso y a La Santsima Virgen Mara, por haberme dado salud y

bienestar para poder finalizar, esta investigacin y mis estudios de Educacin
Superior.
A mis padres, Alfonso Meja y Mara Delia Morn, por su apoyo

incondicional y el amor que han brindado en todas las etapas de mi vida, y en
especial durante el desarrollo de mi Trabajo de Graduacin; LOS QUIERO
MUCHO.
A mis hermanos, por que sin ellos no hubiera alcanzado lograr hacer
realidad mis metas; a mis familiares, amigos y personas que de alguna manera
estuvieron dispuestos a ayudarme. Muchas gracias.
A mis asesores y compaeros de Tesis, por el apoyo mutuo y la

compresin que me brindaron en todo el tiempo que se llev a cabo para la
realizacin de esta investigacin.
Manuel de Jess Meja Morn.
RESUMEN
El desarrollo socio-econmico de un pas esta ligado a la infraestructura

que este posee, parte de esta infraestructura la constituye las vas de
comunicacin terrestre, ya que a travs de ellas los diferentes pueblos o
ciudades logran intercomunicarse. As mismo el comercio, la industria, el
turismo, etc. se ven beneficiados si se cuenta con carreteras, con excelentes
condiciones de funcionalidad, que permitan el acceso a todas las reas de un
territorio.
En nuestro pas las carreteras no pavimentadas, en su mayora

perteneciente al rea rural, representan un 79.37% de la red vial nacional,
carreteras que por lo general presentan daos debido al efecto del trfico y del
intemperismo; esto implica realizar grandes inversiones para su mantenimiento
y conservacin, razn por la cual es de mucha importancia implementar
tcnicas de construccin o mejoramiento que permitan a las instituciones
gubernamentales y a las municipalidades mantener estas vas en buen estado.
Para contribuir a la bsqueda de soluciones a lo planteado, el presente

Trabajo de Graduacin propone la utilizacin de una tcnica de pavimentacin
que simplifica procedimientos de diseo y construccin, denominada:
Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo (PUAD). Esta tcnica consiste en un
pavimento formado por la mezcla de suelo, agua y un porcentaje relativamente
alto de cemento para constituir una sola capa, compactada dinmicamente, tal
que resista las solicitaciones de cargas y el desgaste provocado por el paso de
los vehculos.
La primera parte de este Trabajo de Graduacin describe los tres

componentes de los PUAD: el suelo, el cemento y el agua. El suelo es tratado
desde el enfoque de la mecnica de suelos, destacando sus caractersticas,
propiedades y clasificaciones; luego se hace una descripcin del cemento
hidrulico, sus caractersticas tipos y clasificaciones; del agua se mencionan
sus requisitos y su uso en los Pavimentos Unicapa.
En El Salvador no se tienen experiencias en el uso de pavimentos con

las caractersticas de los PUAD, lo ms cercano que podemos encontrar es el
suelo cemento, razn por la cual se toman en cuenta sus propiedades as
como su uso en la estabilizacin de bases y sub-bases para pavimentos,
haciendo un resumen de las experiencias de su uso en nuestro pas. A
continuacin se hace un estudio detallado de los aspectos bsicos de los
PUAD: concepto, caractersticas, parmetros de diseo, metodologa de clculo
del espesor del pavimento y proceso constructivo; todo ello constituye el
fundamento terico de este tipo de pavimento.
Con el objetivo de llevar a la prctica, esta tcnica de pavimentacin se

construy un tramo experimental ubicado en las instalaciones de la planta
EL RONCO, de Cemento de El Salvador, Metapn, Departamento de Santa
Ana; en el que se realizaron los respectivos estudios de suelos comunes en
este tipo de proyectos: anlisis granulomtrico, lmites de consistencia,
gravedad especifica, prueba Proctor Modificada y CBR; a continuacin se
realiz un diseo de mezcla con el 18% de cemento en peso, con el que se
elaboraron especmenes aplicando el concepto de energa especfica de
compactacin utilizando equipo Proctor y martillo vibro - compactador, para
conocer los parmetros de resistencia a travs de ensayos de laboratorio.
Conocidos los resultados de los ensayos de laboratorio, se procedi al

clculo estructural del espesor del pavimento, utilizando la metodologa de
diseo descrita en el Captulo II, la cual puede ser desarrollada en forma
analtica por medio de una hoja electrnica. Luego se describe el proceso
constructivo llevado a cabo para la ejecucin del tramo experimental, el cual fue
monitoreado por siete meses con el fin de evaluar el comportamiento que
tendra el pavimento; adicionalmente se presenta un anlisis de costos para
determinar la ventaja econmica de su aplicacin.
Posteriormente se analizan e interpretan los resultados obtenidos de los

diferentes estudios realizados a lo largo de la investigacin, efectuando algunas
comparaciones con parmetros establecidos por instituciones nacionales e
internacionales, autores, etc. Finalmente se formulan las conclusiones y
recomendaciones que resultaron al trmino de esta investigacin.
NDICE GENERAL
CONTENIDO
PGINA
CAPTULO I
ANTEPROYECTO
1.0
INTRODUCCIN
1.1
ANTECEDENTES
1.2
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.3
OBJETIVOS .
1.4
ALCANCES
1.5
LIMITACIONES
10
1.6
JUSTIFICACIONES .
11
CAPTULO II
MARCO TERICO
2.0
INTRODUCCIN
14
2.1
SUELO
15
2.1.1 CONCEPTO .
15
2.1.2 ORIGEN
15
15
2.1.2.2 SUELOS TRANSPORTADOS
16
16
2.1.2.1 SUELOS RESIDUALES
2.1.3 TAMAO DE LAS PARTCULAS

2.1.3.1 GRAVAS
16
2.1.3.2 ARENAS
16
2.1.3.3 LIMOS
17
2.1.3.4 ARCILLAS
17
19
19
2.1.4 FORMA DE LAS PARTCULAS

2.1.4.1 ESFERICIDAD
2.1.4.2 ANGULOSIDAD
2.1.5 MINERALOGA
20
21
23
2.1.5.1 MINERALES CONSTITUTIVOS DE LOS

SUELOS GRUESOS
2.1.5.2 MINERALES CONSTITUTIVOS DE LAS

ARCILLAS
23
2.1.6 COMPOSICIN DE LOS SUELOS .
24
2.1.7 RELACIONES VOLUMTRICAS Y GRAVIMTRICAS
25
2.1.8 PROPIEDADES DE LOS SUELOS .
26
2.1.8.1 VARIACIN VOLUMTRICA
26
2.1.8.2 RESISTENCIA MECNICA .
26
2.1.8.3 GRANULOMETRA .
27
2.1.8.4 PLASTICIDAD
29
2.1.8.5 LMITES DE ATTERBERG .
30
2.1.8.6 PERMEABILIDAD
31
2.1.8.7 RESISTENCIA AL CORTE .
32
2.1.8.8 CONSOLIDACIN
34
36
45
2.2.1 COMPOSICIN QUMICA DEL CEMENTO
45
2.2.2 FABRICACIN DEL CEMENTO PRTLAND
46
2.2.3 CLASIFICACIN DE LOS CEMENTOS
47
2.2.4 TIPOS DE CEMENTO
49
2.1.9 CLASIFICACIN DE LOS SUELOS

2.2
EL CEMENTO
2.2.5 PRINCIPALES CARACTERSTICAS DE LOS

CEMENTOS .
2.3
2.4
51
52
2.3.1 REQUISITOS DE CALIDAD .
53
2.3.2 AGUA PARA CURADO
54
SUELO CEMENTO
54
2.4.1 GENERALIDADES
54
2.4.2 DEFINICIN .
55
55
EL AGUA
2.4.3 PROPIEDADES DEL SUELO CEMENTO
2.4.3.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIN
55
2.4.3.2 RESISTENCIA A LA FLEXIN
57
2.4.3.3 RESISTENCIA A LA TENSIN
58
2.4.3.4 MDULO DE ELASTICIDAD
59
2.4.3.5 CAPACIDAD DE SOPORTE
60
2.4.3.6 RESISTENCIA AL DESGASTE
62
2.4.3.7 RESISTENCIA A LA ABSORCIN DEL AGUA

Y AL HINCHAMIENTO
2.5
62
2.4.3.8 MDULO DE REACCIN (K)
63
2.4.3.9 MDULO DE POISSON
63
MTODOS DE ESTABILIZACIN DE BASES Y SUBBASES

PARA PAVIMENTOS
65
2.5.1 GRAVA-CEMENTO .
65
66
2.5.3 SUELOS MEJORADOS CON CEMENTO .
67
2.5.2 BASES TRATADAS CON CEMENTO
2.6
2.7
EXPERIENCIAS EN EL SALVADOR EN LA ESTABILIZACIN

DE BASES Y SUB-BASES PARA PAVIMENTOS .
69
2.6.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS
70
PAVIMENTOS UNICAPA DE ALTO DESEMPEO .
74
2.7.1 GENERALIDADES
74
2.7.1.1 CONCEPTO .
74
75
77
2.7.1.2 CARACTERSTICAS PRINCIPALES

2.7.2 DISEO DE MEZCLAS
2.7.2.1 PROCEDIMIENTO PARA LA SELECCIN DEL

CONTENIDO DE CEMENTO
78
2.7.3 DISEO ESTRUCTURAL DE LOS PUAD .
79
79
2.7.4.1 VALOR DE SOPORTE DE LA SUB - RASANTE (K)
79
2.7.4.2 MDULO DE RUPTURA A FLEXIN (MR)
80
2.7.4 DESCRIPCIN DE LOS PARMETROS DE DISEO
2.7.4.3 TRFICO DE DISEO
81
2.7.4.4 CARGAS DE DISEO
82
88
2.7.4.5 PERODO DE DISEO (PD)
2.7.4.6 COMPORTAMIENTO A LA FATIGA.
88
2.7.4.7 TENSIN ADMISIBLE DEL PAVIMENTO .
89
2.7.4.8 MDULO DE ELASTICIDAD (Ec) .
90
2.7.5 PROCEDIMIENTO DE CLCULO PARA EL DISEO

DEL ESPESOR DEL PAVIMENTO .
90
2.7.6 CONSTRUCCIN DE LOS PUAD .
95
2.7.6.1 PREPARACIN DEL SUELO NATURAL
96
2.7.6.2 EXTENSIN DEL CEMENTO.
100
2.7.6.3 MEZCLADO .
104
2.7.6.4 COMPACTACIN
112
2.7.6.5 NIVELACIN .
119
119
122
2.7.6.6 EJECUCIN DE LAS JUNTAS
2.7.6.7 CURADO Y PROTECCIN SUPERFICIAL
CAPTULO III
APLICACIN DE LOS PAVIMENTOS UNICAPA DE ALTO DESEMPEO
TRAMO EXPERIMENTAL PLANTA EL RONCO, CESSA, METAPN
3.0
INTRODUCCIN
3.1
3.2
125
CONDICIONES EXISTENTES DEL CAMINO EN ESTUDIO
126
3.1.1 UBICACIN GEOGRFICA .
126
3.1.2 DISEO GEOMTRICO
127
3.1.3 ELEMENTOS QUE COMPONEN EL CAMINO
127
ESTUDIOS PREVIOS AL DISEO ESTRUCTURAL
129
3.2.1 ANLISIS DE TRFICO
129
3.2.2 ANLISIS DE SUELO
131
3.2.2.1 OBTENCIN DE MUESTRAS
131
132
3.2.2.2 UBICACIN DE LOS PUNTOS DE OBTENCIN

DE MUESTRAS PARA ENSAYOS .
3.2.3 ENSAYOS DE LABORATORIO DE MUESTRAS DE SUELO
133
3.2.3.1 ANLISIS GRANULOMTRICO (ASTM D-422)
133
140
3.2.3.3 GRAVEDAD ESPECFICA (ASTM D-854) .
147
154
163
173
3.2.3.2 LMITES DE CONSISTENCIA

(ASTM D-423 Y ASTM D-424)
3.2.3.4 PRUEBA PROCTOR MODIFICADA

(ASTM D-1557, AASHTO T-180)
3.2.3.5 PRUEBA DE RELACIN DE SOPORTE DEL

SUELO, CBR (ASTM D-1883, AASHTO T-193)
3.2.4 CLASIFICACIN AASHTO DE LAS MUESTRAS DE
SUELO ANALIZADAS.
3.3
DETERMINACIN DE LOS PORCENTAJES DE CEMENTO
173
3.4
RELACIN DENSIDAD-HUMEDAD DE LAS MEZCLAS DE PUAD
177
3.5
DISEO DE MEZCLAS DE PUAD .
181
3.6
ELABORACIN DE ESPECMENES
183
3.6.1 MOLDEO DE ESPECMENES UTILIZANDO EQUIPO

PROCTOR MODIFICADO (AASHTO T-180, ASTM D-1557)
184
3.6.2 MOLDEO DE ESPECMENES UTILIZANDO MARTILLO

VIBRATORIO (ASTM C-1435).
3.7
190
DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE RESISTENCIA DE

LOS ESPECIMENES ELABORADOS
191
3.7.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIN SIMPLE SIN CONFINAR
192
3.7.2 RESISTENCIA A LA COMPRESIN
192
3.7.3 RESISTENCIA A LA TENSIN INDIRECTA
193
3.7.4 RESISTENCIA A LA FLEXIN
200
3.7.5 MDULO DE ELASTICIDAD
201
3.8
DISEO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO
205
3.9
PROCESO CONSTRUCTIVO DEL PAVIMENTO .
211
3.9.1 ESTUDIOS PREVIOS A LA CONSTRUCCIN
213
3.9.2 PREPARACIN DEL SUELO NATURAL
215
3.9.3 COLOCACIN Y DISTRIBUCIN DEL CEMENTO.
220
3.9.4 MEZCLADO DEL SUELO CON EL CEMENTO
221
3.9.5 CONTROL DE LA HUMEDAD
223
3.9.6 COMPACTACIN
225
3.9.7 NIVELACIN .
227
3.9.8 CURADO
228
3.9.9 CONTROL DE CAMPO DURANTE LA CONSTRUCCIN

DEL PAVIMENTO
3.10
3.11
229
MONITOREO DEL PAVIMENTO A CORTO PLAZO
229
3.10.1 EXTRACCIN DE NCLEOS
230
3.10.2 OBSERVACIONES DE CAMPO
231
ANLISIS DE COSTO DE LOS PUAD
232
CAPTULO IV
ANLISIS E INTERPRETACIN DE RESULTADOS
4.0
INTRODUCCIN
4.1
239
ANLISIS GRANULOMTRICO
240
4.2
LMITES DE CONSISTENCIA
242
4.3
GRAVEDAD ESPECFICA
242
4.4
RELACIN DENSIDAD-HUMEDAD
243
4.5
VALOR DE SOPORTE DEL SUELO, CBR .
244
4.6
RESISTENCIA A LA COMPRESIN
248
4.7
RESISTENCIA A LA TENSIN INDIRECTA
251
4.8
RESISTENCIA A LA FLEXIN
252
4.9
MDULO DE ELASTICIDAD
252
4.10
RESULTADOS OBTENIDOS DURANTE LA CONSTRUCCIN

.
254
DEL PAVIMENTO
CAPTULO V
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFA
ANEXOS
257
261
NDICE DE FIGURAS
CAPTULO II
Fig. 2.1:
Forma de las lminas del caolintico
18
Fig. 2.2:
Forma de las lminas del iltico
18
Fig. 2.3:
Forma de las lminas del montmorillontico
19
Fig. 2.4:
Angulosidad de las partculas
21
Fig. 2.5:
Composicin de los suelos .
24
Fig. 2.6:
Curva granulomtrica de los suelos
29
Fig. 2.7:
Curva de compresibilidad
34
Fig. 2.8:
Curva de consolidacin
36
Fig. 2.9:
Clasificacin de los suelos por su tamao .
37
Fig. 2.10:
Carta de plasticidad, tal como se utiliza actualmente
41
Fig. 2.11:
Clasificacin de los Pavimentos
76
Fig. 2.12:
Presin de inflado y rea de contacto de las llantas
84
Fig. 2.13:
Distancia entre centros de ruedas
85
Fig. 2.14:
Clasificacin de las diferentes configuraciones de ejes
87
Fig. 2.15:
Escarificado del suelo utilizando equipo agrcola
97
Fig. 2.16:
Secuencia de extensin manual del cemento
102
Fig. 2.17:
Riego del cemento mediante camiones dosificadores

.
103
105
108
Mecanizados .
Fig. 2.18:
Mezclado escarificado, previa aplicacin

de agua y cemento
Fig. 2.20:
Motoniveladora de hoja intermedia realizando

el mezclado
Fig. 2.19:
Mezclado escarificado y humedecimiento de la superficie

simultneamente previa aplicacin de agua y cemento
Fig. 2.21:
109
Mezclado escarificado, aplicando agua y cemento

simultneamente
Fig. 2.22:
110
Rodillo de neumtico autopropulsado
115
Fig. 2.23:
Rodillo pata de cabra
Fig. 2.24:
Equipo utilizado para la ejecucin de juntas
116
121
CAPTULO III
Fig. 3.1:
Aspecto actual del camino en anlisis
126
Fig. 3.2:
Proceso de ranurado .
141
Fig. 3.3:
Hechura de rollitos para el Lmite Plstico .
142
Fig. 3.4:
Determinacin de las cantidades de suelo y cemento

.
187
Fig. 3.5:
Medicin de la cantidad de agua y equipo de compactacin
187
Fig. 3.6:
Distribucin del cemento en el suelo
Fig. 3.7:
Adicin de agua y homogenizacin de la mezcla
Fig. 3.8:
Mezcla lista para ser compactada y proceso de compactacin
188
Fig. 3.9:
Espcimen compactado y desenmoldado
189
Fig. 3.10:
Especmenes listos para ser llevados al cuarto hmedo
189
Fig. 3.11:
Elaboracin de especmenes cilndricos con martillo

.
191
201
en peso
vibro - compactador .
Fig. 3.12:
187
188
Elaboracin de viguetas utilizando el martillo

vibro - compactador .
Fig. 3.13:
Equipo utilizado para el ensayo de Mdulo de Elasticidad
Fig. 3.14:
Vista del tramo de prueba antes de la construccin

del pavimento
201
212
Fig. 3.15:
Levantamiento topogrfico del tramo
214
Fig. 3.16:
Densmetro Nuclear en labores de verificacin de las

.
215
216
217
Fig. 3.19:
Motoniveladora en actividades de escarificado del suelo .
218
Fig. 3.20:
Eliminacin de rocas existentes en el suelo
218
caractersticas del suelo en estado natural .
Fig. 3.17:
Colocacin de estacas guas en el tramo en ejecucin
Fig. 3.18:
Pequeos empozamientos de agua antes del escarificado

inicial del suelo
Fig. 3.21:
Camin cisterna en labores de adicin de agua

posterior al escarificado del suelo
Fig. 3.22:
Motoniveladora en labores de conformacin de la superficie y de

pendientes transversales previo a la colocacin del cemento
Fig. 3.23:
219
Colocacin y distribucin de las bolsas de cemento sobre

la superficie del suelo
220
221
222
223
224
Fig. 3.24:
Distribucin del cemento sobre la superficie del suelo
Fig. 3.25:
Equipo RR-250 en labores de mezclado

del suelo con el cemento
Fig. 3.26:
Apariencia del suelo despus del mezclado
Fig. 3.27:
Aplicacin de agua despus del mezclado

Fig. 3.28:
219
Motoniveladora en labores de homogeneizacin de la humedad

del espesor de la capa del pavimento
224
Fig. 3.29:
Rodillo liso en labores de compactacin inicial
225
Fig. 3.30:
Rodillo liso en labores de compactacin final
226
Fig. 3.31:
Vista del pavimento despus de la compactacin y nivelacin
Fig. 3.32:
Aplicacin de compuesto qumico de base acuosa para el

curado del pavimento
227
228
Fig. 3.33:
Apariencia final del pavimento terminado y en funcionamiento
228
Fig. 3.34:
Equipo de extraccin de ncleos y espcimen fracturado
230
Fig. 3.35:
Trfico caracterstico al que ha estado sometido el PUAD
231
Fig. 3.36:
Apariencia del PUAD similar a un pavimento de concreto
231
CAPTULO IV
Fig. 4.1:
Valores tpicos de CBR
Fig. 4.2:
Esfuerzo promedio a los 28 das de la resistencia a la

compresin para diferentes mtodos de ensayo
245
250
NDICE DE TABLAS
CAPTULO II
Tabla 2.1:
Principales minerales de rocas y suelos
23
Tabla 2.2:
Sistema de clasificacin de suelos AASHTO
42
Tabla 2.2:
Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS)
43
Tabla 2.4:
Equivalencias entre el sistema de clasificacin de la

.
44
61
63
AASHTO y el SUCS .
Tabla 2.5:
Rango de Valores de "K", recomendados para diferentes

tipos de suelo
Tabla 2.6:
Tipos de suelos y valores medios de sus capacidades
Tabla 2.7:
Valores medios del mdulo de Poisson del suelo-cemento
Tabla 2.8:
Tipos de mdulos de Poisson
Tabla 2.9:
Experiencias recientes del uso del suelo-cemento en
64
bases y sub-bases para carreteras en nuestro pas
73
Tabla 2.10:
Cargas de rueda de diseo por eje nominal
83
Tabla 2.11:
Aptitud de los equipos de escarificado y preparacin del

.
98
99
111
114
118
material a tratar
Tabla 2.12:
64
Aptitud de los equipos usados en homogeneizacin de

suelos
Tabla 2.13:
Aptitud de los equipos de mezclado de suelos
Tabla 2.14:
Relacin entre el peso por unidad de longitud generatriz y

el espesor de capa ms adecuado .
Tabla 2.15:
Aptitud de los equipos vibratorios, de neumticos e

impacto segn el tipo de suelos
Tabla 2.16:
Aptitud de las capas de proteccin de suelos estabilizados

con cemento .
123
CAPTULO III
Tabla 3.1:
Estudio de trfico del tramo experimental
130
Tabla 3.2:
Disposicin de muestreo en campo .
133
Tabla 3.3:
Tamaos mnimos de muestras recomendados
134
Tabla 3.4:
Requerimientos en los tiempos de duracin de curado
158
Tabla 3.5:
Clasificacin de las muestras de suelo, segn AASTHO
173
Tabla 3.6:
Requerimientos Estructurales para los Pavimentos Unicapa

de Alto Desempeo (Suelos Finos) .
Tabla 3.7:
175
Requerimientos Estructurales para los Pavimentos Unicapa

de Alto Desempeo (Suelos Gruesos)
176
240
CAPTULO IV
Tabla 4.1:
Resumen de granulometra de muestras
Tabla 4.2:
Requerimientos de graduacin para suelos
241
Tabla 4.3:
Rango de valores de Gs para algunos suelos
243
Tabla 4.4:
Cuadro resumen de exploracin realizada al tramo

.
247
experimental .
Tabla 4.5:
Esfuerzo promedio de la resistencia a la compresin simple
248
Tabla 4.6:
Esfuerzo promedio de la resistencia a la compresin
249
Tabla 4.7:
Esfuerzo promedio a la compresin ASTM C-1435
249
Tabla 4.8:
Esfuerzo promedio a la compresin, utilizando normas

.
250
de ensayo diferentes .
Tabla 4.9:
Esfuerzo promedio de la resistencia a la traccin por

compresin diametral .
251
Tabla 4.10:
Mdulo elstico para diferentes materiales .
253
Tabla 4.11:
Valores de peso volumtrico, densidades y humedad

.
255
del pavimento .
NDICE DE FORMATOS
CAPTULO III
Formato 3.1
Anlisis Granulomtrico de la muestra de suelo No.1
137
Formato 3.2
138
Formato 3.3
139
Formato 3.4
Determinacin de los Lmites de consistencia

.
144
145
146
151
152
153
Formato 3.10 Relacin Densidad-Humedad de la muestra de suelo No.1
160
161
162
Formato 3.13 Prueba de CBR muestra de suelo No.1
de la muestra de suelo No.1 .

Formato 3.5
Determinacin de la Gravedad Especfica

Formato 3.9

Formato 3.8
Determinacin de los Lmites de Consistencia

Formato 3.7
Determinacin de los Lmites de Consistencia

Formato 3.6

167
168
169
Formato 3.14 Grficas para la obtencin del CBR de diseo

muestra de suelo No.1
Formato 3.15 Prueba de CBR muestra de suelo No.2

170
Formato 3.17 Prueba CBR muestra de suelo No.3 .
171
172
180
Formato 3.20 Resistencia a la Compresin de especmenes de PUAD .
194
Formato 3.21 Resistencia a la Compresin de especmenes de PUAD .
195

Formato 3.19 Relacin Densidad-Humedad de las mezclas de PUAD
Formato 3.22 Resistencia a la Compresin de especmenes de PUAD

utilizando el martillo vibro - compactador
196
197
Formato 3.23 Resistencia a la Compresin de especmenes en campo

de PUAD utilizando el martillo vibro - compactador .
Formato 3.24 Resistencia a la Tensin Indirecta de especmenes de PUAD
198
Formato 3.25 Resistencia a la Tensin Indirecta de especmenes de PUAD
199
Formato 3.26 Resistencia a la Flexin de especmenes de PUAD
202
203
204
Formato 3.27 Determinacin del Mdulo de Elasticidad de especmenes

de PUAD, cilindro No.1
Formato 3.28 Determinacin del Mdulo de Elasticidad de especmenes

de PUAD, cilindro No.2.
ABREVIATURAS EMPLEADAS
AASHTO
: American Association of State Highway and Transportation Officials
ASIA
: Asociacin Salvadorea de Ingenieros y Arquitectos
ASTM
: American Society of Testing and Materials
CBR
: California Bearing Ratio
CCR
: Concreto Compactado con Rodillo
CESSA
: Cemento de El Salvador, S.A. de C.V.
CONTECSA : Consultora Tcnica, S.A. de C.V.

CTH
: Centro Tcnico del Hormign del Ecuador
ICPC
: Instituto Colombiano de Productores de Cemento
IMCYC
: Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto
ISCYC
: Instituto Salvadoreo del Cemento y del Concreto
MOPTVDU
: Ministerio de Obras Pblicas, Transporte, Vivienda y Desarrollo Urbano
PCA
: Portland Cement Association
PUAD
: Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo
SUCS
: Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos
TPDA
: Trnsito Promedio Diario Anual
VRS
: Valor Relativo de Soporte
CAPTULO I
ANTEPROYECTO
1.0
INTRODUCCIN
A medida que transcurre el tiempo, en el campo de la ingeniera civil
especialmente en el rea de carreteras, ha surgido la necesidad de buscar

alternativas de solucin a los problemas de circulacin vehicular que presentan
los caminos rurales tanto en el invierno como en el verano; problemas que al
mismo tiempo dificultan el desarrollo econmico-social de las poblaciones que
se ven comunicadas por este tipo de vas. Es por ello que se hace necesario
aplicar tcnicas de mejoramiento de las condiciones que predominan en estos
caminos, razn por la cual se realizar una investigacin tcnica de los
Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo (PUAD) como posible alternativa de
pavimentacin.
Este captulo describe algunos antecedentes del uso del suelo cemento
como capa de rodadura en caminos rurales en pases tales como Espaa y
Colombia as tambin algunas experiencias de aplicacin de bases de suelocemento en carreteras de nuestro pas. Adems se mencionan los objetivos,
alcances y limitaciones que comprenden el desarrollo de la investigacin;
finalmente se presentan las justificaciones que motivaron al estudio de esta
nueva tcnica de pavimentacin, como parte de la solucin a la problemtica
planteada.
1.1
ANTECEDENTES
Dentro del grupo de caminos de tierra que posee El Salvador se
encuentran las conocidas como vas rurales, las cuales poseen gran
importancia desde el punto de vista econmico ya que unen polos potenciales
de desarrollo industrial, comercial y agrcola. En nuestro pas estas vas han
presentado por muchos aos problemas de funcionabilidad, debido a que en el
pasado a estas se les daba poca importancia; por que s crea que debido al
poco trafico que circulaba por ellas, no ameritaba grandes inversiones para su
construccin y mantenimiento, y por ende se diseaban con estructuras de
pavimentos consistentes nicamente en una capa de balasto superficial, el cual,
al finalizar el primer invierno s deterioraba considerablemente, y esto unido a
la falta de mantenimiento, convertan stos caminos en intransitables durante
los dos primeros aos de vida, todo esto conllevaba a realizar gastos que no
permitan desarrollar otras obras de inters social.
A partir del ao 2000 el Instituto Salvadoreo del Cemento y del Concreto

(ISCYC) ha desarrollado investigaciones sobre los Pavimentos Unicapa de Alto
Desempeo (que de ac en adelante se denominarn como PUAD
simplemente Pavimentos Unicapa) y su aplicabilidad para el mejoramiento de
vas rurales, que consiste en pavimentos formados por suelo de sub-rasante
mezclado con un relativamente alto porcentaje de cemento Prtland (en
comparacin con los que se requieren en las mezclas tradicionales de suelocemento) que forman una sola capa compactada dinmicamente, capaz de
soportar un numero de repeticiones de carga dado, en un perodo de diseo, y
soportando a la vez la abrasin, sin necesidad de una capa de rodamiento;
proporcionando tambin un ndice de rugosidad adecuado para caminos de
trfico moderado.
La tcnica de mezclar suelos con agentes estabilizantes para mejorar

sus propiedades no es nueva. Al contrario ya hace 500 aos se mezclaban
suelos con cal o puzolana para estabilizarlos.
Su uso en carreteras se sistematiz tras la segunda guerra mundial, pese

a la antigedad del mtodo, su aplicacin no ha tenido suficiente aceptacin. En
algunas zonas del mundo la estabilizacin es un mtodo normal de tratamiento
de suelo para bases y sub-bases de los pavimentos, con el que se obtienen
resultados satisfactorios; es as el caso de Francia y de algunas zonas de
Estados Unidos.
El uso de suelo-cemento como capa de rodadura en vas rurales en el

mbito mundial ha sido poco empleado; prueba de ello se puede mencionar el
tramo construido en el ao de 1969 en Espaa, en la va de acceso que
conduce a la finca de Barciles, de Aover de Tajo; el suelo encontrado en el
lugar era del tipo limoso (A-4) y limo arcilloso (A-6), este ltimo incluso con
presencia de abundante materia orgnica, el tipo A-6 necesitaba de una mayor
cantidad de cemento para estabilizarlo, por lo que se sustituyo por un material
arenoso del tipo A-1-b; segn clasificacin de la AASHTO. El tramo se dise
con un porcentaje de cemento del 6% en peso, para una carga mxima por eje
de 2,750 Kg. y un espesor de capa de 18 cms. En la construccin de este tramo
se utiliz equipo propio de la finca usados en labores agrcolas normales.1
Un segundo tramo ubicado en la carretera a Cambao en el sector de los

Alpes La Sierra, cercano al Municipio de Alban, Cundinamarca, Colombia, la
clasificacin del suelo encontrado segn AASTHO fue A-2 y A-4 (grava con algo
Tomado del artculo Construccin de caminos rurales empleando medios mecnicos y de tipo agrcola
Trocchi Zanotti, Giorgo. Revista Cemento Hormign No. 441
Espaa, Diciembre de 1970.
de arena y parte fina de limo, arcilla y limo con arena respectivamente), la

longitud fue de aproximadamente de un kilmetro, un ancho de rodaje de 8
metros y un espesor de 15 cms; con un porcentaje de cemento del 10.07 %.2
En nuestro pas no se cuenta con experiencias de aplicacin de la

tcnica de los PUAD, solamente se tienen estudios tericos por parte del
ISCYC, como se ha mencionado. Sin embargo, el suelo-cemento, en el rea de
carreteras, ha sido utilizado para la estabilizacin de taludes, de bases y subbases; mejoramiento de las propiedades del suelo, entre otros usos. Prueba de
ello lo constituyen los tramos siguientes: Tramo La Flecha San Luis La
Herradura, que posee 15 Km. de longitud, en el cual se utiliz suelo-cemento
como base, estando sometido por ms de 40 aos a las solicitaciones de carga
e intemperismo de forma efectiva. Tramo San Salvador Santa Ana
(exestacin de peaje), en el cual se utiliz suelo-cemento como base, con un
espesor variando entre 20-25 cms, adicionalmente los hombros han sido
tratados con suelo-cemento, soportando efectivamente por ms de 25 aos el
trfico vehicular. Tramo Km. 35 El Portezuelo (CA-1) que posee una base
tratada de suelo-cemento al 9% observndose fisuras en los hombros de la
carretera (que no tienen capa superficial asfltica) las cuales se han mantenido
estables durante 25 aos, aunque no forman parte del rodaje de los vehculos,
si han estado expuestos al intemperismo.3
Entre las experiencias ms recientes sobre el uso de suelos y bases

estabilizadas con cemento para carreteras se pueden mencionar los tramos
siguientes: carretera Santiago Texacuangos San Miguel Tepezontes San
2
Tomado del artculo Suelo Cemento una va al desarrollo

por Ing. Juan Caavera Saavedra, Boletn ICPC, No. 56
Colombia Enero / Marzo de 1992.
3
Tomado del artculo Estabilizacin con suelo-cemento en carreteras

por Ing. Enrique E. Melara. Revista ISCYC, Ao 4, No. 13, 1999.
Ramn Cojutepeque, con una longitud aproximada de 35 Km. en el cual se

utiliz, en toda su longitud, una base de material ptreo de excelente calidad,
estabilizado con cemento; carretera CA-1 San Jos Guayabal, con una
longitud de 12 kilmetros, este tramo esta formado por una base de suelocemento en una proporcin de 20:1 en volumen; carretera Sensuntepeque
Villa Victoria, con una longitud aproximada de 11 kilmetros, en la cual se utiliz
para toda su longitud una base de material ptreo de excelente calidad,
estabilizada con cemento.4 Habindose construido hasta la fecha ms de 385
kilmetros de caminos rurales, utilizndose para ello bases granulares
estabilizadas con cemento, suelos mejorados con cemento y suelos
estabilizados con cemento, a los cuales se les adicion una capa de mezcla
asfltica como base de rodadura.
Tomado del artculo Experiencias recientes en El Salvador sobre el uso de suelos y bases estabilizadas
con cemento para carreteras
por Ing. Enrique E. Melara y otros. Revista ISCYC, Ao 6, No. 21, Junio del 2001.
1.2
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la actualidad la mayora de vas rurales de nuestro pas no renen las
condiciones adecuadas de funcionamiento, debido a que en el pasado no se le

daba, por parte del estado, la importancia que estas representan desde el punto
de vista econmico, ya que unen polos de desarrollo industrial, comercial y
agrcola.
Entre los problemas ms comunes que presentan estas vas se pueden

mencionar:
Dificultad de transitar en poca de invierno, debido a un deficiente

sistema de evacuacin de aguas lluvias, inadecuado funcionamiento de
obras de paso y en algunos casos la falta de ellas.
Incomodidad e inseguridad, por el mal estado de la superficie de

rodadura, provocado por el paso de vehculos, carreteras, animales etc.,
y sin dejar de lado la erosin causada por la lluvia y el viento.
Inadecuado diseo geomtrico y estructural; debido muchas veces a la

insuficiente inexistente asignacin de recursos por parte de las
instituciones gubernamentales (Estado, Municipalidades, etc.)
Lo antes expuesto ocasiona el deterioro de los vehculos que transitan

por dichos tramos y representa tambin una dificultad en el crecimiento socioeconmico de las comunidades que conectan este tipo de vas y su rea de
influencia. Estas razones motivan a realizar ms estudios dirigidos al
mejoramiento de estas vas, y a buscar alternativas de solucin que sean
tcnica y econmicamente factibles para que puedan ser aplicadas en nuestro
medio. Por lo que se estudiar y analizar el comportamiento de los Pavimentos
Unicapa, como posible alternativa de solucin al mejoramiento de las vas
rurales de El Salvador.
1.3
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Proponer parmetros para el diseo de Pavimentos Unicapa de Alto

Desempeo (PUAD), mediante el anlisis de las propiedades ndices y
mecnicas de los suelos que sern estudiados; adems describir las
diferentes fases del proceso constructivo que conlleva a la realizacin de
estos tipos de pavimentos; finalmente determinar la factibilidad tcnica y
econmica de la aplicacin, en caminos rurales, del diseo ptimo
resultante de los estudios antes mencionados.
OBJETIVOS ESPECFICOS:
Estudiar las propiedades ndices y mecnicas de los suelos existentes en

el tramo de prueba, para poder clasificarlos y as seleccionar el suelo
representativo de dicho tramo.
Disear mezclas de prueba, y determinar la dosificacin ptima, a travs

de ensayos de laboratorio, que cumpla con los requisitos para ser
utilizados en la estructuracin de este tipo de pavimentos.
Describir y proponer tcnicas para la colocacin y acabado de los PUAD

durante su proceso constructivo.
Observar y analizar durante el desarrollo de la investigacin, el

comportamiento de los PUAD; ante las condiciones ambintales y de
trfico a la que estn expuesto.
1.4
ALCANCES
La investigacin esta orientada al desarrollo de un estudio tcnico del
mejoramiento de los caminos rurales mediante la aplicacin de los Pavimentos

Unicapa de Alto Desempeo (PUAD); el cual consiste en el estudio y anlisis de
un tramo de prueba, ubicado dentro de las instalaciones de la planta El Ronco
de CESSA en Metapn. Para lo cual ser necesario:
Clasificar los suelos por medio del establecimiento de las propiedades

ndices; a travs de pruebas de laboratorio como:
Anlisis granulomtrico
Lmites de consistencia (lmites de Atterberg)
Gravedad especfica.
Disear y elaborar mezclas de suelo-cemento a diferentes proporciones,

con el fin de obtener la dosificacin ptima que cumpla con los requisitos
de resistencia (flexin, compresin, mdulo de elasticidad) y durabilidad;
para ser aplicado en la construccin de este tipo de pavimento.
Analizar los resultados, obtenidos de campo y laboratorio para

determinar la factibilidad tcnica de los PUAD.
Proponer una alternativa de solucin que sea tcnica y econmicamente

factible para el mejoramiento de la capa de rodamiento en caminos de
tierra en cuanto a acabado superficial y a resistencia estructural se
refiere, orientado especficamente a vas con intensidad de trfico
moderado (en la mayora de casos caminos rurales).
1.5
LIMITACIONES
La poca informacin que se tiene, debido a que no se han desarrollado
estudios a cerca de la tcnica de los PUAD, y adems no se cuenta con
experiencias de aplicacin de este tipo de pavimentos en nuestro medio.
Para los estudio de suelos y la obtencin de la mezcla ptima que se

requieren para la construccin de un pavimento, se necesitan de
numerosos ensayos de laboratorio, lo cual involucra tiempo y recursos
econmicos; por lo tanto se limitar en realizar un nmero determinado
de ensayos que estn acordes con el tiempo disponible para la
realizacin del Trabajo de Graduacin; pero que sean los necesarios en
cuanto a confiabilidad de estos resultados.
El anlisis del comportamiento con respecto al tiempo que tendr el

Pavimento Unicapa de Alto Desempeo en el tramo de la Planta El
Ronco, se limitar al tiempo que dure el Trabajo de Graduacin.
En la investigacin no se considerar los estudios sobre el diseo

geomtrico del tramo de prueba.
10
1.6
JUSTIFICACIONES
La construccin o mejoramiento de vas rurales, trae consigo un
crecimiento socio-econmico en el lugar, por tal razn es necesario que dichas

vas sean diseadas, construidas y que adems se les brinde un mantenimiento
adecuado. En El Salvador se estima que hasta el ao 2003, la red vial estaba
constituida por 12,600 Kms. de los cuales 2,600 Kms. son vas pavimentadas y
10,000 Kms. no estn pavimentadas; esto representa un 20.63% y un 79.37%
respectivamente5; este valor indica la importancia de dar mayor atencin en
desarrollar la red de caminos de tierra, cuyas condiciones van de irregulares
hasta intransitables.
En el pas el Ministerio de Obras Publicas, Transporte, Vivienda y

Desarrollo Urbano (MOPTVDU) ha desarrollado en los ltimos dos aos, ms
de 385 Km. de mejoramiento de caminos rurales todo esto dentro del programa
Caminos Rurales Sostenibles .
Con la implementacin de los Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo,

se pretende contar con una alternativa tcnica y econmicamente factible de
pavimentacin para el mejoramiento de dichas vas ya que esta tcnica supone:
El aprovechamiento de los suelos existentes en el lugar, lo cual genera

un menor impacto ambiental al disminuir la explotacin de los bancos de
prstamo, al mismo tiempo reduce los costos de transporte de los
materiales y por lo tanto aumenta los rendimientos, simplificando
procedimientos de diseo y construccin.
La utilizacin de equipos convencionales de construccin tales como:

motoniveladora, tractor, rodillo vibratorio etc.
Fuente: Ministerio de Obras Pblicas, Transporte, Vivienda y Desarrollo Urbano (MOPTVDU).
11
Mnimo mantenimiento durante la vida til, excepto la limpieza del

drenaje y adems las diferentes obras que componen el camino como
por ejemplo: taludes, muros, limpieza de los derechos de vas, etc.
Y adems puede ser considerado como base de excelente soporte para

la construccin posterior de pavimentos ya sean de tipo flexibles o
rgidos.
Es por ello que se considera importante la investigacin de esta tcnica

de pavimentacin, ya que con sta se pretende realizar los primeros estudios
referentes a este tema, debido a que en nuestro medio no se cuenta con
suficiente documentacin que sustente dicha tcnica.
12
CAPTULO II
MARCO TERICO
2.0
INTRODUCCIN
El objetivo principal de este captulo es presentar los aspectos bsicos de
los Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo los cuales son la base terica con
la cual se ha desarrollado el estudio de este tipo de pavimento. Conociendo que
los PUAD son una mezcla de tres materiales principales: el suelo, el cemento y
el agua, la investigacin se ha centrado tanto en el anlisis de cada uno de
estos tres componentes (identificando sus caractersticas, propiedades,
clasificaciones, etc.) como en el estudio de las caractersticas que muestra la
combinacin de ellos dando como resultado el Pavimento Unicapa.
En primer lugar se hace un breve resumen de la Mecnica de Suelos; a

continuacin se da una definicin del cemento hidrulico, se describe su
fabricacin, composicin y clasificacin, as como algunas de sus principales
caractersticas; as mismo se hace una revisin a las caractersticas, requisitos
y usos del agua en los PUAD. La siguiente parte de este captulo esta dedicada
a un estudio sobre el Suelo Cemento (material que esta ntimamente
relacionado a los PUAD por estar constituido con los mismos componentes) se
mencionan sus propiedades, usos, ventajas y desventajas en la estabilizacin
de bases y sub-bases para pavimentos, se detallan algunas experiencias de la
estabilizacin con suelo cemento en El Salvador. En la tercera parte, se hace
una investigacin completa de los Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo:
generalidades, concepto, caractersticas, diseo de mezclas, parmetros de
diseo estructural y mtodo para el clculo del espesor. Finalmente, se
describen paso a paso cada uno de las fases del proceso constructivo, que en
general puede ser llevado a cabo.
14
2.1
SUELO
2.1.1 CONCEPTO
Se define en ingeniera como cualquier material no consolidado
compuesto de distintas partculas slidas con gases o lquidos incluidos,

producto de la desintegracin mecnica o la descomposicin qumica de rocas
preexistentes, estas pueden acumularse o ser transportadas y depositadas en
otros sitios6.
2.1.2 ORIGEN
Los suelos se originan por la desintegracin y/o alteracin fsica y/o
qumica
de
las
rocas
madres
(sean
estas
gneas,
metamrficas
sedimentarias), que por el intemperismo, cambian su composicin qumica y

mineralgica, as como sus propiedades fsicas y mecnicas, en el tiempo.
Entre los agentes fsicos que provocan cambios en las rocas figuran la
temperatura, el viento, el agua y los glaciales. Algunos agentes qumicos
principales, que podemos mencionar como causantes de cambios en las rocas
son la oxidacin, la carbonatacin y la hidratacin.
2.1.2.1 SUELOS RESIDUALES

Es el producto del intemperismo de las rocas que permanecen en el sitio
donde se form o son productos del ataque de los agentes de intemperismo,
pueden quedar en el lugar directamente sobre la roca de la cual se derivan.
Tomado de Sowers, George B. y Sowers, George F., Introduccin a La Mecnica de Suelos y

Cimentaciones, Cuarta Edicin, Editorial Limusa, Mxico, 1983.
15
2.1.2.2 SUELOS TRANSPORTADOS

Cuando los suelos son removidos del lugar de formacin por los mismos
agentes geolgicos y redepositados en otras zonas. As se generan suelos que
sobreyacen sobre otros estratos sin relacin directa con ellos.
Existen en la naturaleza diferentes agentes de transporte, de los cuales

pueden citarse como principales: los glaciales, el viento, los ros y corrientes de
aguas superficiales, los mares y las fuerzas de gravedad.
2.1.3 TAMAO DE LAS PARTCULAS

Por su tamao los suelos se dividen en:
a) Gravas
b) Arenas
c) Limos
d) Arcillas
e) Coloides
2.1.3.1 GRAVAS
Son acumulaciones sueltas de fragmentos de roca que varan en su
tamao entre 2 mm. y 7.62 cm. de dimetro. Si estas son acarreadas por las
aguas, tienen forma redondeada. Suele encontrrsele en forma suelta en los
lechos, en los mrgenes y conos de deyeccin de los ros, tambin en
depresiones de terrenos rellenados.
2.1.3.2 ARENAS
Estn formadas por granos finos procedentes de la denudacin de las
rocas o de su trituracin artificial, sus partculas varan entre 0.05 mm y 2 mm
de dimetro. El origen y la existencia de las arenas es anloga a la de las
gravas: las dos suelen encontrarse juntas en el mismo depsito. Las arenas
16
estando limpias no sufren contracciones al secarse, no son plsticas y al

aplicrseles carga se comprimen casi instantneamente.
2.1.3.3 LIMOS
Son suelos de granos finos con poca o ninguna plasticidad, estos pueden
ser inorgnicos como el producido en canteras, o limo orgnico como el que se
encuentra en los ros. El dimetro de las partculas vara entre 0.005 mm y 0.05
mm. Su color vara desde gris claro a muy oscuro, su permeabilidad es muy
baja y la compresibilidad es muy alta en los limos orgnicos.
2.1.3.4 ARCILLAS
Son partculas slidas con dimetro menor a 0.005 mm y cuya masa se
vuelve plstica al ser mezclada con agua, qumicamente es un silicato de
almina hidratado, aunque en pocas ocasiones contiene silicatos de hierro o de
magnesio hidratados. La estructura de stos minerales es cristalina y
complicada, sus tomos estn dispuestos en forma laminar. De acuerdo a su
arreglo reticular los minerales de arcilla se clasifican as:
1. El Caolintico (del chino Kau Ling): este procede de la carbonatacin de
la ortoclasa (feldespato potsico). Estn formados por una lmina silcica
y una lmina alumnica superpuestas de manera indefinida y con una
unin tal que entre sus retculas no permiten la penetracin de agua
entre ellas; es debido a esto que stas arcillas sean bastante estables en
presencia del agua (Fig. 2.1).
17
Lmina alumnica
Lmina silcica
Lmina alumnica
Fig. 2.1: Forma de las lminas del caolintico
2. El iltico (debe su nombre a Illinois, EE. UU.): es producto de la

hidratacin de las micas con un arreglo similar a las montmorillonticas,
pero con una tendencia a formar grumos por la presencia de iones de
potasio, esto reduce el rea expuesta al agua, razn por la que no son
tan expansivas como las arcillas montmorillonticas (Fig. 2.2).
Lmina silcica
Lmina alumnica
K+
Lmina silcica
Fig. 2.2: Forma de las lminas del iltico
18
3. El Montmorillontico (del francs Montmorillon): a ste pertenecen las

bentonitas, se forman por superposicin indefinida de una lmina
alumnica entre dos lminas silcicas, pero con una adicin dbil entre
sus retculas, permitiendo el ingreso fcil del agua. Estas arcillas sufren
fuerte expansin lo que las hace muy inestable (Fig. 2.3).
Lmina silcica
Lmina alumnica
Lmina silcica
H 2O
Fig. 2.3: Forma de las lminas del montmorillontico
2.1.4 FORMA DE LAS PARTCULAS

La forma de los granos puede ser de tres clases, granos redondeados,
granos laminares o escamosos y granos circulares. Las caractersticas
significativas de los granos redondeados son dos: la esfericidad y la
angulosidad o redondez.
2.1.4.1 ESFERICIDAD
La esfericidad describe las diferencias entre el largo (L), el ancho (B), y el
espesor (H). El dimetro equivalente de la partcula, De, es el dimetro de una
esfera de igual volumen que la partcula.
De =
6V
19
Por lo tanto, la esfericidad, X, se define de la siguiente manera:
X = De / L
Una esfera tiene esfericidad igual a 1, mientras que una partcula plana o
alargada tiene un valor menor.
Otro ndice es la planiformidad (F), el cual se define por:
F=B/H
El alargamiento (E), es:
E=L/B
Con la esfericidad se relacionan, la facilidad de manipular los suelos o

rocas fracturadas, la capacidad de permanecer estables cuando estn
sometidos a choques y su resistencia a rotura debido a la accin de las cargas.
2.1.4.2 ANGULOSIDAD
La angulosidad o redondez, R, es una medida de la agudeza de los
vrtices de las partculas y se define as:
R = Radio promedio de los vrtices y aristas

Radio de la esfera mxima inscrita
Para medir la angulosidad de las partculas se describe cualitativamente

en la figura 2.4.
20
a) Angulosa
b) Subangulosa
c) Subredonda
d) Redonda
e) Muy redonda
Fig. 2.4: Angulosidad de las partculas.
Son angulosas, las partculas que se formaron primeramente por

trituracin o molido de las rocas; despus que las aristas ms afiladas se han
suavizado se dice que son subangulosas; cuando las reas entre las aristas
estn algo suavizadas y los vrtices comienzan a desgastarse, la partcula es
sub-redonda; son redondas cuando las irregularidades estn prcticamente
suavizadas pero se puede apreciar an la forma original; y por ltimo, la
partcula es muy redonda cuando ha desaparecido todo rastro de la forma
original.
2.1.5 MINERALOGA
Un mineral es una sustancia inorgnica y natural, con una estructura
interna caracterstica determinada por un cierto arreglo especfico de sus
tomos e iones.
Algunos minerales existentes en el suelo son:
La slice (dixido de silicio) es uno de los ms importante en la naturaleza y

se presenta de dos formas: cristalina (cuarzo) y amorfa (pedernal, silex y
calcedonia). Es inerte a la meteorizacin qumica e insoluble en agua,
ligeramente soluble en un medio bsico. Es dura, tenaz, no presenta
exfoliacin y resiste la meteorizacin mecnica.
21
Los feldespatos, constituidos por polisilicatos de aluminio y potasio, sodio y

calcio. Son frgiles con planos de exfoliacin pronunciados, se rompen para
formar pequeas partculas prismticas. Son muy susceptibles a la
descomposicin qumica y mecnica, por lo que es raro encontrar
fragmentos de feldespato en regiones hmedas.
Las micas, son silicatos minerales que contienen hierro, magnesio y potasio.
Las lminas de mica son blandas y flexibles con una pronunciada
exfoliacin. La descomposicin qumica es similar a la de los feldespatos,
produciendo minerales arcillosos, carbonatos y slice.
Minerales ferromagnesianos (incluyen la hornblenda, el olivino y piroxeno).

Son silicatos complejos de aluminio que contienen hierro y magnesio;
moderadamente duros y resistentes, no tienen exfoliacin pronunciada y se
rompen mecnicamente en fragmentos de color oscuro. Si se descomponen
qumicamente forman xidos de hierro, minerales, arcillas y otros productos
de la descomposicin de los silicatos.
Los xidos e hidrxidos de hierro, se presentan en la naturaleza en diversas

formas cristalinas y amorfas y en ambas existen el estado ferroso y el
frrico. Puede estar presente en la roca original o ser producto de la
meteorizacin de los minerales que contienen hierro como la biotita o el
grupo ferromagnesiano. Al hierro se debe en gran parte la coloracin de
materiales que varan desde verdosos, de los hierros ferrosos, hasta los
rojos brillantes y prpura de los materiales frricos.
En la siguiente tabla, se presentan los principales minerales de rocas y

suelos.
22
PESO
GRUPO MINERAL
VARIEDAD
DUREZA
COLOR
EXFOLIACIN
ESPECFICO
RELATIVO
Cuarzo
Incoloro blanco
Pedernal
Claro
Moscovita
Blanco Rosado
Slice
Ninguna
Feldespato
Piroxeno: Augita
Anfibola:
Hornablenda
olivino
Ferromagnesiano
Angulo recto
2.75 3.0
Angulo recto,
Biotita
Mica
2.66
Limonita
Magnetita
Blanco - gris
superficie estriada
2 2.5
Plateado
Escamosa fina
2.5 3.0
Oscuro
Escamosa fina
56
Negro
56
Negro
6.5 7
Verdoso
2.75 3.0
56
xidos de hierro
3.1 3.6
Angulo recto
2.9 3.8
Angulo oblicuo
3.3
Rojo, amarillo,
5.4
negro
Tabla 2.1: Principales minerales de rocas y suelos

Tomado de Sowers, George B. y Sowers, George F., Introduccin a La Mecnica de Suelos y
Cimentaciones, Cuarta Edicin, Editorial Limusa, Mxico, 1983, Pg. 32.
2.1.5.1
MINERALES
CONSTITUTIVOS
DE
LOS
SUELOS
GRUESOS.
En los suelos formados por partculas gruesas, los minerales
predominantes son: silicatos, feldespatos, micas, olivino, serpentina, etc.; xido
cuyos principales componentes son el cuarzo, la limonita, la magnetita y el
corindn; carbonatos entre otros la calcita y la dolomita y sulfatos como la
anhidrita y el yeso, que son los principales.
2.1.5.2 MINERALES CONSTITUTIVOS DE LAS ARCILLAS.

Numerosos minerales, principalmente silicatos, que se encuentran en las
rocas gneas y metamrficas, por la accin de agentes de descomposicin
23
qumica, estos llegan a un producto final muy blando que es la arcilla. Las
arcillas estn constituidas por silicatos de aluminio hidratados, pero pueden
contener tambin silicatos de magnesio, de hierro u otros metales, tambin
hidratados.
2.1.6 COMPOSICIN DE LOS SUELOS

Un suelo esta compuesto por tres partes, una parte slida, otra lquida y
otra gaseosa. La parte slida est formada en su mayora por partculas
minerales del suelo; la parte lquida esta constituida por el agua, aunque en los
suelos pueden existir otros lquidos de menor importancia; la parte gaseosa la
comprende principalmente el aire, pero tambin pueden estar presentes otros
gases (vapores sulfurosos, anhdrido carbnico, etc.).
La figura 2.5, representa un esquema de una muestra de suelo, en el que

aparecen sus partes principales.
Donde:
Vm = Volumen de la muestra
de suelo
Vs = Volumen de slidos
Vw = Volumen de lquidos
Va = Volumen de gases
Wm = Peso de la muestra de
suelo
Ws = Peso de slidos
Ww = Peso de lquidos
Wa = Peso de gases
Fig. 2. 5: Composicin de los suelos
24
2.1.7 RELACIONES VOLUMTRICAS Y GRAVIMTRICAS

Los suelos presentan relaciones importantes entre su peso y volumen,
entre ellas estn:
a) Relacin de vacos, oquedad, o ndice de poros (e): es la relacin entre el
volumen de vacos y el volumen de los slidos de un suelo.
e = Vv / Vs
Esta relacin puede variar de cero (Vv=0) a infinito (, valor

correspondiente a un espacio vaco)
b) Porosidad (): es la relacin entre el volumen de vacos y el volumen de

la masa, se expresa en porcentaje:
(%) = (Vv / Vm) x 100
Esta relacin puede variar de cero (en un suelo, ideal con solo fase
slida) a 100% (espacio vaco)
c) Grado de Saturacin (Gw): es la relacin entre el volumen de agua y el

volumen de vacos, es expresado como porcentaje.
Gw (%) = (Vw / Vv) x 100
Gw vara de cero (suelo seco) a 100% (suelo totalmente saturado)
d) Humedad o contenido de agua ( ): es la relacin entre el peso de agua
contenida en el suelo y el peso de su fase slida, se expresa en
porcentaje.
(%) = (Ww / Ws) x 100

, vara tericamente de 0 a
25
e) Peso especfico de los slidos (s): peso de los slidos entre el volumen
de los slidos.
s = Ws / Vs
f) Gravedad especfica (Ss): es la relacin entre el peso especfico del suelo
y el peso especfico del agua.
Ss = s / w
2.1.8 PROPIEDADES DE LOS SUELOS

Las propiedades de los suelos, sean estas fsicas o mecnicas, varan
con su graduacin, su contenido de humedad, su posicin vertical con relacin
a la superficie y su localizacin geogrfica.
Entre las propiedades fsicas de los suelos que ms interesan, estn:
variacin volumtrica, resistencia mecnica, granulometra, plasticidad, entre
otras.
2.1.8.1 VARIACIN VOLUMTRICA

Muchos suelos se expanden y se contraen debido a los cambios en su
contenido de humedad. Las presiones de expansin que se desarrollan debido
a incrementos en la humedad deben ser controladas, ya que estas presiones
pueden levantar pavimentos, inclinar postes, fracturar muros, romper tubos de
drenaje, etc., por lo cual es de suma importancia detectar a los suelos
expansivos, su composicin y el tratamiento ms adecuado para evitar las
contracciones y la expansividad.
2.1.8.2 RESISTENCIA MECNICA

En los suelos la humedad es muy importante porque determina la
capacidad de estos para resistir las cargas y mantener su estructura en
26
condiciones estables de trabajo hasta ciertas humedades (por ejemplo: limos

10% a 25%; arcillas 20% a 30%), los suelos pueden mantener resistencias
aceptables pero cuando hay excesos de humedad se debilitan y pierden la
resistencia que se manifiesta en hundimientos, grietas, cuarteamientos,
hinchamientos, etc. En la poca lluviosa (invierno) los suelos se vuelven
dbiles, ya que el agua que absorben los hace perder resistencia hasta llegar a
la saturacin. En la poca seca (verano) pierden humedad y se vuelven muy
duros o muy resistentes pero en la superficie donde los vehculos circulan, la
accin abrasiva de las llantas hace que se genere la soltura de las partculas
del suelo abundantemente para producir capas de polvo, con lo cual el deterioro
superficial llega a ser severo.
2.1.8.3 GRANULOMETRA
El anlisis granulomtrico, se refiere a la determinacin de la cantidad de
los diversos tamaos (como porcentaje de peso total) de las partculas que
constituyen el suelo. Las propiedades fsicas y mecnicas de los suelos son
funcin directa de su granulometra y su determinacin es fundamental para
establecer su comportamiento mecnico, principalmente cuando se somete a
cargas directamente.
Algunas clasificaciones granulomtricas de los suelos segn sus

tamaos son los siguientes:
a) Clasificacin Internacional
Tamao en mm
2.0
0.2
0.02
Arena
Arena
Gruesa
fina
Limo
0.002
Arcilla
0.0002
Ultra Arcilla
(Coloides)
27
b) Clasificacin del Massachusetts Institute of Technology

Tamao en mm
2.0
0.6
Gruesa
0.2
Media
Fina
0.06
Grueso
Arena
0.02
Medio
0.006 0.002
Fino
Limo
Gruesa
0.0006
0.0002
Media
Fina
(coloides)
Arcilla
c) Procedimiento de tamizado por mtodo mecnico segn norma

ASTM D-422
Es un buen mtodo por el cual se puede representar la composicin

granulomtrica de un suelo; los distintos tamaos de los granos se dibujan en
escala logartmica en las abcisas y los porcentajes en pesos de los granos, ms
finos que un tamao determinado, en escala natural en las ordenadas (ver fig.
2.6). A esta grfica se le conoce como Curva Granulomtrica, la cual se forma
por la lnea que une todos los puntos que representan los diferentes tamaos
de que est compuesto un suelo. Si la curva es vertical el suelo esta constituido
por partculas de un solo tamao, si la curva es suave o muy tendida se esta en
presencia de un suelo bien graduado, o sea, con una gran variedad en los
tamaos de las partculas.
Como medida simple de la uniformidad del suelo Allen Hazen propuso el

coeficiente de uniformidad:
Cu =
D 60
D10
Donde:
D60 = es el tamao de partculas al 60% del porcentaje de peso que pasa.
D10 = es el tamao de partculas al 10% del porcentaje de peso que pasa.
28
Figura 2.6: Curva granulomtrica de los suelos
En realidad Cu es un coeficiente de no uniformidad pues su valor

numrico disminuye cuando la uniformidad aumenta. Suelos con Cu menores de
3 se consideran uniformes.
Otro ndice para definir la graduacin es el coeficiente de curvatura, el

cual se calcula as:
Cc =
( D30 ) 2
( D60 xD10 )
D30 se define anlogamente a D10 y D60. En suelos bien graduados este

valor oscila entre 1 y 3.
2.1.8.4 PLASTICIDAD
La plasticidad es la propiedad que tiene un suelo por la cual es capaz de
soportar deformaciones rpidas (dentro de un rango de humedad dado), sin
29
rebote elstico, sin variacin volumtrica apreciable y sin desmoronarse, ni

romperse cuando se somete a fuerza de compresin. Para conocer la
plasticidad de un suelo se hace uso de los lmites de Atterberg, quien por medio
de ellos separa los cuatro estados de consistencia de los suelos cohesivos.
2.1.8.5 LMITES DE ATTERBERG
LMITE LQUIDO (LL)

Es el contenido de humedad expresado en por ciento con respecto al
peso seco de la muestra, con el cual el suelo cambia del estado lquido al
plstico.
LMITE PLSTICO (LP)

Es el contenido de humedad mximo expresado en porcentaje con
respecto al peso seco de la muestra secada al horno, para el cual los suelos
cohesivos pasan de un estado semi slido a un estado plstico.
LMITE DE CONTRACCIN (LC)

Es el porcentaje de humedad con respecto al peso seco de la muestra,
con el cual una reduccin de agua ya no ocasiona disminucin en el volumen
del suelo.
NDICE DE PLASTICIDAD
Es la diferencia numrica entre el lmite lquido y el lmite plstico, y
representa el margen de humedad dentro del cual se encuentra en estado
plstico un determinado suelo y se calcula as: Ip = LL LP
30
NDICE DE CONTRACCIN
Seala el rango de humedad para el cual el suelo tiene una consistencia
semi slida y se calcula as: Ic = LP LC
Adems de las propiedades fsicas de los suelos, es importante conocer

las propiedades mecnicas, las cuales son: la permeabilidad, la resistencia al
corte y la consolidacin.
2.1.8.6 PERMEABILIDAD
Es una propiedad que representa la facilidad que tiene el agua de
moverse a travs de un medio poroso. El suelo posee vacos o cavidades que
no estn aisladas, sino que funcionan como conductos pequeos e irregulares
que estn interconectados y por los cuales puede fluir el agua de la misma
manera que lo hace en otros conductos.
No existe mtodo confiable para poder determinar experimentalmente

valores de esta propiedad, solamente se obtienen valores aproximados de la
misma. Los mtodos utilizados comnmente se basan en el uso de la Ley de
Darcy:
v=ki
y la cantidad de flujo circulante es:
q=kAi
Donde:
k = coeficiente de permeabilidad
i = h / l = gradiente hidrulico
h = diferencia de cargas hidrulicas a lo largo de la muestra
l = longitud de la muestra a travs de la cual se mide h
q = cantidad de flujo por unidad de tiempo
A = rea de la seccin transversal de la masa de suelo en consideracin
31
El coeficiente de permeabilidad es una constante (con dimensiones de

velocidad) que expresa la facilidad con que el agua atraviesa un suelo. La
magnitud del coeficiente de permeabilidad depende de muchos factores
pudindose mencionar los siguientes:
a) Viscosidad del agua
b) Tamao, forma y rea de los conductos
c) Grado de saturacin
2.1.8.7 RESISTENCIA AL CORTE

La resistencia al esfuerzo cortante es la caracterstica principal
relacionada con la capacidad de los suelos a soportar cargas sin llegar a la
falla. Un esfuerzo aplicado a una superficie plana de un slido se puede
descomponer en dos componentes: una perpendicular (normal) al plano, que se
llama esfuerzo normal () y la otra, que acta en la superficie del plano, que se
llama esfuerzo cortante (). Se ha demostrado que la falla de un material no es
causada por esfuerzos normales que alcancen un cierto mximo o punto de
fluencia, o solo por esfuerzos cortantes que alcancen un mximo, sino por la
combinacin crtica de ambos esfuerzos, el normal y el cortante.
La resistencia al esfuerzo cortante de los suelos depende de un nmero

importante de factores; en los suelos gruesos, los principales son la
compacidad, la forma de los granos y la granulometra; en los suelos cohesivos,
existen dos enfoques en cuanto a los factores que afectan, el primero consiste
en considerar que la resistencia depende esencialmente del esfuerzo efectivo,
de la trayectoria de esfuerzo, y de la velocidad de deformacin; el segundo
expresa el hecho experimental de que la resistencia de un suelo cohesivo que
se deforma a volumen constante depende principalmente de su historia previa a
32
la carga, de la trayectoria de esfuerzos y la velocidad de deformacin, siendo el

primer factor el ms importante.
De lo anterior tenemos que la ley de resistencia se expresa, para el

primer enfoque:
f = c + ( - u) tan
Donde:
f = esfuerzo cortante en el plano de falla

= esfuerzo normal total sobre el plano considerado
= ngulo de friccin aparente en trminos de esfuerzo efectivo
c = cohesin aparente en trminos de esfuerzo efectivo
u = presin de poro
considerando el segundo enfoque tenemos:
f = c + tan
Donde:
f = esfuerzo cortante en el plano de falla

= esfuerzo normal total sobre el plano considerado
= ngulo de friccin aparente en trminos de esfuerzos totales
c = cohesin aparente en trminos de esfuerzos totales
En este caso c y no son propiedades del material, sino que son
funciones de sus caractersticas, de la historia de la carga previa y de las
condiciones de carga y drenaje.
La resistencia al corte de un suelo cohesivo puede, por lo tanto,
expresarse en trminos de esfuerzos efectivos o totales, ya que ambas
expresiones son igualmente vlidas, pues en el mtodo de los esfuerzos
totales, la influencia de los esfuerzos efectivos aparece implcitamente en los
resultados.
33
2.1.8.8 CONSOLIDACIN
Se llama proceso de consolidacin a la disminucin de volumen que
tenga lugar en un lapso de tiempo, provocado por un aumento de las cargas
sobre el suelo.
La prueba de consolidacin se realiza con el objetivo de obtener

informacin sobre los aspectos siguientes:
1. La magnitud de las deformaciones totales que pueden presentarse bajo
distintas cargas.
2. La evolucin con el tiempo, de la deformacin sufrida por un suelo bajo
una carga determinada.
Buscando cumplir con el primer objetivo, es necesario dibujar la curva de
compresibilidad (e vrs. log P) ver figura 2.7; la cual es posible definir con los
datos de presin y de deformacin que se obtienen durante la prueba de
consolidacin.
Fig. 2.7: Curva de compresibilidad

Tomado de Rico Rodrguez y Hermilo del Castillo, La Ingeniera de Suelos en las Vas
Terrestres, 1. Edicin, Tomo 1, Editorial Limusa, Mxico 1981, Pg. 46
34
Dicha curva muestra el comportamiento de los asentamientos que

experimenta el suelo para diferentes tramos A, B, C, D, como se observa en la
figura 2.7. Los asentamientos generados en cada uno de los tramos de la curva
de compresibilidad son de mucha importancia desde el punto de vista ingenieril,
debido a que con los valores de asentamientos obtenidos por dicha curva se
logra tener un parmetro de comparacin acerca de la magnitud de los
asentamientos que un suelo pueda desarrollar al verse sometido al peso de una
estructura.
Considerando que el segundo objetivo trata de la evolucin que tiene la
deformacin a travs del tiempo, se hace necesario auxiliarse de la Teora de
Consolidacin de Terzaghi7, ya que dicha teora establece una relacin entre el
grado de consolidacin del estrato y el factor tiempo.
Como resultado de la aplicacin de dicha teora se ha obtenido la curva

U (%) vrs. T, ver figura 2.8; donde U (%) representa el grado de consolidacin y
T, el factor tiempo que involucra todas las variables que afectan el progreso de
la consolidacin.
Rico Rodrguez y Hermilo del Castillo, La Ingeniera de Suelos en las Vas Terrestres, 1. Edicin
Tomo 1, Editorial Limusa, Mxico 1981, Pgs. 43 - 56 (Explicacin sobre la Teora de Consolidacin
Unidimensional de Terzaghi).
35
Grado de
consolidacin,
U(%)
Curva de consolidacin
0
20
40
60
80
100
0.001
0.01
0.1
10
Factor Tiempo, T (esc. log.)

Fig. 2.8 Curva de consolidacin
Tomado de Rico Rodrguez y Hermilo del Castillo, La Ingeniera de Suelos en las Vas
Terrestres, 1. Edicin, Tomo 1, Editorial Limusa, Mxico 1981, Pg. 50
2.1.9 CLASIFICACIN DE LOS SUELOS

Un sistema de clasificacin de suelos es un ordenamiento de los
diferentes suelos en grupos que tienen caractersticas y propiedades similares,
con el propsito de facilitar al ingeniero un mtodo para estimar las propiedades
o aptitudes de un suelo.
Los suelos pueden clasificarse por:
1.
CLASIFICACIN GEOLGICA DE LOS SUELOS

Esta se realiza con respecto a la forma de depositacin e historia
geolgica de un suelo.
2.
CLASIFICACIN POR EL TAMAO DE LAS PARTCULAS

Para clasificar el suelo se toma el porcentaje de arena, limo y arcilla
sobre la escala del lado correspondiente del tringulo se trazan tres rectas
como se muestra en la figura 2.9 y su punto comn da la clasificacin del suelo.
36
Fig. 2.9: Clasificacin de los suelos por su tamao
De acuerdo con el tamao de las partculas que forman los suelos, estas
pueden tomar los siguientes nombres:
Guijarros ................................... mayores de 3 pulg. (7.5 cms.)

Grava ........................................ entre 3 pulg. y el claro de la malla No. 4
Grava Gruesa ........................... de 3 pulg. a pulg. (7.5 cm. a 1.9 cm.)
Grava Fina ................................ de pulg. al claro de la malla No. 4 (1.9 cm. a
4.8 mm.)
Arena ........................................ del claro de la malla No 4 al claro de la malla
No. 200 (4.8 mm a 0.075 mm)
Arena Gruesa............................ de la malla No. 4 a la malla No. 10 (4.8 mm a
2.0 mm)
Arena Media...............................de la malla No. 10 a la malla No. 40 (2.0 mm a
0.4 mm)
Arena Fina ................................ de la malla No. 40 a la malla No. 200 (0.4 mm a
0.075 mm)
Finos (limos y arcillas) .............. menor que la malla No. 200 (menor que 0.075
mm)
37
La clasificacin del suelo por el tamao es la ms simple, pero tiene el

inconveniente de que su relacin con las principales caractersticas fsicas es
indirecta, pues el tamao es tan solo uno de los diferentes factores del que
dependen ciertas propiedades fsicas importantes de los suelos.
3.
CLASIFICACIN AASHTO (AMERICAN ASSOCIATION OF STATE

HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS)
Es uno de los sistemas ms antiguos para clasificar los suelos, desde su
introduccin en 1929 ha sufrido muchas revisiones y modificaciones y se usa

ampliamente para evaluar los suelos en la construccin de sub rasantes de
carreteras y terraplenes. La clasificacin de la AASHTO clasifica a los suelos
basndose en sus propiedades mecnicas principalmente y los divide en siete
grupos diferentes, designados desde el A - 1 hasta el A - 7.
El suelo A - 1, es un suelo de propiedades ptimas para rasantes y en su

orden ascendente de numeracin, su comportamiento va decreciendo hasta
llegar al suelo A - 7, cuya aplicacin en carreteras no es recomendable.
De acuerdo al tamao de las partculas que componen los suelos y

algunas propiedades fsicas y mecnicas, la AASHTO los ha denominado como
sigue:
A - 1; suelos bien graduados de tamaos gruesos y finos, con un dbil

aglomerante plstico.
A - 1 - a; estos incluyen materiales predominantes de fracciones de rocas o

gravas, con o sin buen aglomerante.
A - 1 - b; el material predominante es arena gruesa, con o sin un buen

aglomerante.
38
Algunos suelos del grupo A - 1 carecen de finos, de manera que se

deber agregar cierta cantidad de finos para formar una sub base de buena
calidad.
A - 2; estos se componen por una amplia porcin de materiales granulares

que no pueden clasificarse en el grupo A - 1 por su contenido de finos y
plasticidad.
A - 2 - 4 y A - 2 - 5; estos suelos teniendo materiales granulares incluyen

bastantes limos.
A - 2 - 6 y A - 2 - 7; contienen materiales granulares, pero con bastante

arcilla.
Los suelos del grupo A - 2 son inferiores a los del grupo A - 1 debido a su
menor graduacin y menos aglomerantes. En perodo seco los suelos A - 2 son
muy estables como superficie de rodamiento, pero esto depende de la clase de
aglomerante, sin embargo en perodos hmedos se pueden ablandar y en
perodos secos se pueden disgregar y formar polvaredas.
A - 3; estos suelos estn compuestos de arenas deficientes en

aglomerantes, como la arena de las playas. Se encuentran a menudo y son
muy inestables, excepto cuando estn hmedas. Cuando se encuentran
confinados son apropiados como base para cualquier tipo de pavimento.
A - 4; son suelos muy comunes, predominan los limos con ligeros

porcentajes de material grueso y pequeas cantidades de arcilla coloidal
firme.
39
A - 5; estos suelos se encuentran en muy pocas ocasiones, son muy

parecidos a los del grupo A - 4, excepto porque contienen mica y diatomeas
que los vuelven muy elsticos e inestables an en estado seco, lo que los
hace tenaces a la compactacin.
A - 6; suelo muy comn, predominante de arcilla con poco porcentaje de

material grueso en estado plstico; tiene muy buena capacidad de carga
cuando se compacta a la mxima densidad posible, pero pierde esa
propiedad cuando absorbe humedad; es un suelo compresible y no debe
compactarse a humedades por debajo de la ptima.
A - 7; estos suelos estn compuestos principalmente de arcilla como son los

del grupo A - 6, pero se diferencia de estos por la presencia de partculas
uniformes de limo, materia orgnica y mica, lo que los hace muy elsticos.
A -7 - 5; estos suelos del grupo A - 7 tienen ndices de plasticidad moderados

en relacin con los lmites lquidos y pueden ser elsticos y expansivos.
A - 7 - 6; son suelos expansivos con altos ndices de plasticidad en relacin a

los lmites lquidos.
4.
SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIN DE SUELOS (SUCS)

Es el ms utilizado entre todos los diversos sistemas de clasificacin.
Este sistema fue desarrollado por el Dr. Arturo Casagrande, poco despus de la
Segunda Guerra Mundial, como una modificacin y adaptacin ms general a
un sistema de clasificacin propuesto en 1942 para aeropuertos. El Bureau of
Reclamation, ayud a darlo a conocer internacionalmente.
40
Los suelos se dividen primeramente en dos clases de granos: gruesos y

finos. Los suelos de granos gruesos tienen ms del 50% en peso de granos
ms gruesos que 0.075 mm (tamiz No. 200).
Los suelos de grano fino tienen ms del 50% en peso, de granos ms

finos que 0.075 mm (tamiz No. 200), estos adems se dividen en 3 grupos:
Arcillas (C), Limos y arcillas limosas (M) y limos y arcillas orgnicas (O). Los
smbolos H y L denotan alto o bajo potencial de comprensibilidad en los suelos
limosos y orgnicos, y en el caso de las arcillas, denotan alta o baja plasticidad.
La grfica de plasticidad de Casagrande es la base para dividir los suelos

de grano fino; as como una buena ayuda para comparar los diferentes tipos de
suelo (Fig. 2.10).
Fig. 2.10: Carta de plasticidad, tal como se utiliza actualmente.
41
Clasificacin
General
Materiales limo arcillosos

(Ms del 35% del total pasa el tamiz
No. 200)
A-4
A-5
A-6
A-7
MATERIALES GRANULARES
(35% o menos del total pasa el tamiz No. 200)
A-1
Clasificacin de Grupos
A-1-a
A-3
A-1-b
A-2
A-7-5
A-7-6
A-2-4
A-2-5
A-2-6
A-2-7
35 max
35 max
35 max
35 max
36 min
36 min
36 min.
36 min.
40 max
41 min
40 max
41 min
40 max
41 min
40 max
31 min.
10
10
11 min 11 min
4 max
10 max
8 max
10 max
12 max
11 min
16 may
11 min.
20 may
Porcentaje del Material

que pasa el tamiz:
No. 10
50 max
No. 40
30 max
50 max
51 min
No. 200
15 max
25 max
10 max
Caractersticas de
fraccin que pasa
tamiz No. 40
la
el
Limite lquido, LL
Limite plstico, LP
ndice de grupo
6 max
0
NP
0
Tabla 2.2: Sistema de clasificacin de suelos AASHTO.

Fuente: Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniera Civil Joseph E. Bowles.
GW
GP
Gravas mal graduadas, mezclas de gravas

y arena con poco o
nada de finos.
d
GM
u
Gravas arcillosas,
mezclas de grava,
arena y arcilla.
SW
Arenas bien graduadas, arenas con gravas, con poco o nada

de finos.
SP
Arenas mal graduadas, arenas con gravas, con poco o nada

de finos.
d
SM
u
SC
LIMOS Y ARCILLAS
Lmite-Lquido
menor de 50
CL
OL
LIMOS Y ARCILLAS
Lmite-Lquido
mayor de 50
Gravas arcillosas,
mezclas de grava,
arena y limo.
GC
ML
SUELOS ALTAMENTE
ORGNICOS
NOMBRES TPICOS
Gravas bien graduadas,mezclas de grava
y arena con poco o
nada de finos.
Arenas limosas, mezclas de arenas y limos.
Arenas arcillosas,
mezclas de arena y
arcilla.
Limos inrganicos,
polvo de roca, limos
arenosos o arcillosos
ligeramente plsticos.
Arcillas inorgnicas
de baja a media plasticidad, arcillas con
grava, arcillas arenosas, arcillas limosas,
arcillas pobres.
Limos orgnicos y
arcillas limosas orgnicas de baja plasticidad
MH
Limos inrganicos,
limos micaceos o diatomaceos, limos elsticos.
CH
Arcillas inorgnicas
de alta plasticidad,
arcillas francas.
OH
Arcillas orgnicas de
media o alta plasticidad, limos orgnicos
de media plasticidad.
Pt
Turbas y otros suelos

altamente orgnicos.
DETERMNESE LOS PORCENTAJES DE GRAVA Y ARENA DE LA CURVA GRANULOMETRCA,

DEPENDIENDO DEL PORCENTAJE DE FINOS (fraccin que pasa por la malla No. 200) LOS SUELOS
GRUESOS SE CLASIFICAN COMO SIGUE:
Menos del 5%: GW, GP, SW, SP. Ms de 12%: GM, GC, SM, SC. 5% al 12%: Casos de frontera que requieren
el uso de smbolos dobles **
GRAVAS LIMPIAS
(Poco o nada de
partculas finas).
GRAVA CON FINOS
(Cantidad apreciable de
partculas finas).
ARENA LIMPIA
(Poco o nada de
partculas finas).
ARENA CON FINOS
(Cantidad apreciable de
partculas finas).
(PARA CLASIFICACIN VISUAL PUEDE USARSE 1/2 CM. COMO EQUIVALENTE A LA

ABERTURA DE LA MALLA No. 4)
Smbolo
CRITERIO DE CLASIFICACIN EN EL LABORATORIO

Coeficiente de uniformidad Cu: mayor de 4,
Coeficiente de curvatura Cc: entre 1 y 3.
Cu = D60
Cc = (D30 )2
D10
D10 x D60
NO SATISFACEN TODOS LOS REQUISITOS DE GRADUACION PARA GW.
Lmites de Atterberg
abajo de la "lnea A"
o I.P. Menor que 4.
Arriba de la "lnea
A" y con I.P. Entre
4 y 7 son casos de
frontera que requieren el uso de smbolos dobles.
Lmites de Atterberg
arriba de la "lnea A"
con I.P. mayor que 7.
Cu =
Cc =
D60
mayor de 6,
D10
(D30 )2
entre 1 y 3
D10 x D60
No satisfacen todos los requisitos de graduacin para SW.
Lmites de Atterberg
abajo de la "lnea A" Arriba de la "lnea
con I.P. Menor que 4, A" y con I.P. Entre
4 y 7 son casos de
frontera que requiere
Lmites de Atterberg el uso de smbolos
arriba de la "lnea A" dobles.
con I.P. mayor que 7.
EQUIVALENCIA DE SIMBOLOS
G = grava, M = limo; O = suelos orgnicos; W = bien graduados,
S = arenas; C = arcilla; Pt = turbo; P = mal graduados;
L = baja compresibilidad; H = alta compresibilidad.
CARTA DE PLASTICIDAD
Para la Clasificacin de Suelos de partculas Finas en el Lab.
60
50
Lnea "A"
NDICE PLSTICO
ARENAS
GRAVAS
Ms de la mitad de la fraccion gruesa pasa por la Ms de la mitad de la fraccin gruesa es retenida por la
malla No. 4.
malla No. 4.
Las partculas de 0.074 mm de dimetro (la malla No. 200) son, aproximadamente, las ms pequeas visibles a simple vista).
SUELOS DE PARTICULAS FINAS

Ms de la mitad del material pasa por la malla nmero 200 +
SUELOS DE PARTICULAS GRUESAS

Ms de la mitad del material es retenido en la malla No. 200 +
DIVISIN MAYOR
40
CH
30
OH
22
20
CL
OL
MH
10
7
CL - ML
ML
ML
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
LMITE LQUIDO
** Clasificacin de frontera - Los suelos que poseen las caractersticas de dos grupos se designan con la combinacin de los dos smbolos, por ejemplo
GW-GC, mezcla de arena y grava bien graduada con cementante arcilloso.
+ Todos los tamaos de las mallas en esta carta son los U.S. Standard.
* La divisin de los grupos GM y SM en subdivisiones d. y u. son para caminos y aeropuertos nicamente, la subdivisin est basada en los lmites de
Atterberg. El sufijo d se usa cuando el L.L. es de 28 o menos y el I.P. es de 6 o menos. El sufijo u es usado cuando el L.L. es mayor que 28
Tabla 2.3: Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS)

Tomado de Crespo Villalaz, Carlos Mecnica de Suelos y Cimentaciones, Cuarta Edicin,
Editorial Limusa, Mxico, 1991, Pg. 89.
43
Las equivalencias entre el sistema de clasificacin AASHTO y el Sistema

Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS), son los siguientes:
Grupo AASHTO
Grupo SUCS
A1
GW, GM, GP y SW
A2
SC
A3
SP y SM
A4
ML
A5
CL, OL y MH
A6
CH
A7
OH y Pt
Tabla 2.4: Equivalencias entre el sistema de clasificacin

de la AASHTO y el SUCS
44
2.2
EL CEMENTO
Los cementos hidrulicos son todos aquellos aglutinantes, que al
reaccionar qumicamente con el agua, fraguan y endurecen, tanto expuestos al

aire como sumergidos en agua.
2.2.1 COMPOSICIN QUMICA DEL CEMENTO

Se puede decir que la composicin qumica de un clnker Prtland de
cemento se define convenientemente mediante la identificacin de cuatro
compuestos principales, cuyas variaciones relativas determinan los diferentes
tipos de cemento Prtland. Durante la calcinacin del clnker de cemento
Prtland, el xido de Calcio se combina con los componentes cidos de la
materia prima para formar cuatro compuestos fundamentales que constituyen el
90% del peso del cemento. Tambin se encuentran yeso y otros materiales, los
cuatro compuestos principales son:
COMPUESTO
Silicato triclcico
FORMULA DEL XIDO

3CaO SiO2
NOTACIN ABREVIADA
C3S
Silicato diclcico
2CaO SiO2
C2S
Aluminato triclcico
3CaO Al2O3
C3A
Aluminoferrito tetraclcico
4CaO Al2O3 Fe2O3
C 4 AF
En trminos generales son los silicatos de calcio (C3S y C2S) los

compuestos ms deseables, porque al hidratarse forman los silicatos hidratados
de calcio (S-H-C) que son los responsables de la resistencia mecnica y otras
propiedades. En presencia del agua los cuatro componentes se hidratan para
formar nuevos componentes que constituyen la infraestructura de la pasta de
cemento endurecida. Los silicatos de C3S y C2S, que constituyen el 75% del
peso del cemento se hidratan para formar los compuestos de hidrxido de
calcio e hidrato de silicato de calcio.
45
El silicato triclcico (C3S), se hidrata y endurece rpidamente y es el

responsable en gran medida del fraguado inicial y de la resistencia temprana.
El silicato diclcico (C2S), se hidrata y endurece lentamente y

contribuye en gran parte al incremento de resistencia a edades mayores de una
semana.
El aluminato triclcico (C3A), libera una gran cantidad de calor durante

los primeros das de hidratacin y endurecimiento. Tambin contribuye al
desarrollo de la resistencia temprana. El yeso que se agrega a la molienda
durante la molienda final, retrasa la velocidad de hidratacin del C 3A. Sin el
yeso, un cemento que contuviera C3A fraguara rpidamente.
El aluminoferrito tetraclcico (C4AF), reduce la temperatura de
formacin del clnker, ayudando por tanto a la manufactura del cemento. Se
hidrata con cierta rapidez, pero contribuye mnimamente a la resistencia. La
mayora de efectos de calor se debe al C4AF y a sus hidratos.
2.2.2 FABRICACIN DEL CEMENTO PRTLAND
El cemento Prtland se produce al pulverizar el clnker, que consiste
principalmente de silicatos hidrulicos de calcio junto con algunos aluminatos
de calcio y aluminoferritos de calcio y normalmente contiene una o ms formas
de sulfato de calcio (yeso), como adicin en la molienda.
Las materias primas seleccionadas se trituran, muelen y dosifican de tal

manera que la mezcla tenga la composicin qumica deseada. Las materias
primas son generalmente: una mezcla de material calcreo (xido de calcio),
como la caliza, marga, creta o coquilla, y un material arcilloso (slice y almina)
como la pizarra, esquisto o escoria de alto horno. Se utiliza un proceso seco o
46
hmedo. En el proceso seco, la molienda y el mezclado se realizan con

materiales secos. En el proceso hmedo, las operaciones de molienda y
mezclado se efectan con los materiales en forma de lechada. En otros
aspectos, los procesos seco y hmedo son muy similares.
La materia prima procesada, ya sea en forma de polvo o de lodo, se

introduce en hornos rotatorios donde se calcina a temperaturas del orden de
1400 C, hasta alcanzar un estado de fusin para producir las reacciones
qumicas requeridas y el material se subdivida y aglutine en fragmentos no
mayores a 6 cm. (2.5) y no menores a 1.2 cm. (0.5) de dimetro cuya forma se
regulariza por efecto de la rotacin del horno. A este material fragmentado,
resultante de la calcinacin (en forma de pequeas piedras redondeadas color
gris oscuro) se le denomina clnker Prtland.
Una vez fro, el clnker se muele conjuntamente con una reducida

proporcin de yeso, que tienen la funcin de regular el tiempo de fraguado, y
con ello se obtiene el polvo fino de color gris que se conoce como cemento
Prtland simple. Adems durante la molienda el clnker puede mezclarse con
una escoria o un material puzolnico para producir un cemento Prtland escoria o Prtland - Puzolana, o bien puede molerse con determinados
materiales de carcter sulfo - calcio - aluminoso para obtener los denominados
cementos expansivos.
2.2.3 CLASIFICACIN DE LOS CEMENTOS

CEMENTOS PRTLAND
Los cementos Prtland estn especificados en la norma ASTM C-150,
clasificados en cinco tipos diferentes:
47
TIPO
CARACTERSTICA
Uso general
II
Moderada resistencia a los sulfatos o moderado calor de hidratacin
III
Alta resistencia inicial (resistencia a la compresin)
IV
Bajo calor de hidratacin
Alta resistencia a los sulfatos
CEMENTOS CON ADICIONES ACTIVAS (NORMA ASTM C-595)

TIPO
CARACTERSTICA
I (PM)
Cemento Prtland modificado con Puzolana
IP
Cemento Prtland puzolnico
Cemento Puzolnico
I (SM)
Cemento Prtland modificado con escoria
IS
Cemento Prtland siderrgico
Cemento siderrgico
IP (MS)
Cemento Prtland puzolnico con moderada resistencia a los sulfatos
IS (MS)
Cemento Prtland siderrgico con moderada resistencia a los sulfatos
CEMENTO POR DESEMPEO CON ADICIONES ACTIVAS (NORMA

ASTM C-1157)
TIPO
CARACTERSTICA
GU
De uso general en la construccin
HE
De alta resistencia inicial
MS
De moderado calor de hidratacin
LH
De bajo calor de hidratacin
Opcin R de baja reactividad con agregados lcalis reactivos
48
CEMENTOS DE MAMPOSTERA (NORMA ASTM C-91)

Con el objeto de cubrir el amplio campo de la construccin y para
aquellos casos en que las resistencias mecnicas no son el factor principal, se
producen los cementos para albailera. Las caractersticas predominantes que
deben reunir estos cementos son: plasticidad, trabajabilidad y adherencia.
TIPO
CARACTERSTICA
Para preparar mortero tipo N segn norma ASTM C-270
Para preparar mortero tipo S segn norma ASTM C-270
Para preparar mortero tipo M segn norma ASTM C-270
2.2.4 TIPOS DE CEMENTO

CEMENTOS PRTLAND
Son cementos que se obtienen por molturacin conjunta de su clnker y
de la cantidad adecuada del regulador de fraguado.
CEMENTOS PRTLAND CON
ADICIONES HIDRULICAMENTE
ACTIVAS
Son los cementos que se obtienen por la molturacin conjunta de clnker
de cemento Prtland y regulador del fraguado, en proporcin igual o superior al
80% en peso, y escoria siderrgica, puzolana o ambas en proporcin igual o
menor al 20% en peso.
CEMENTOS SIDERRGICOS
Son los cementos que se obtienen por la molienda conjunta de clnker de
cemento Prtland y regulador del fraguado, en proporcin superior al 20% e
49
inferior al 80% en peso y escoria siderrgica en proporcin superior al 20% e

inferior al 80% en peso.
CEMENTOS PUZOLNICOS
Son los cementos que se obtienen por la molturacin conjunta de clnker
de cemento Prtland y regulador del fraguado, en proporcin inferior al 80% en
peso y puzolana en proporcin superior al 20% en peso.
CEMENTOS ALUMINOSOS
Son los cementos que se obtienen por la molienda de un clnker muy rico
en aluminio.
CEMENTOS DE MAMPOSTERA
Son los cementos que se obtienen por la molienda de clnker de cemento
Prtland y regulador de fraguado con o sin adiciones hidrulicamente activas en

proporcin igual o superior al 60% en peso; y materiales plastificantes, tales
como caliza o cal hidratada y otros materiales que mejoren una o ms
propiedades tales como la trabajabilidad, la retencin de agua y el contenido de
aire del mortero.
CEMENTOS BLANCOS
Son cementos que, perteneciendo a los tipos de Prtland o compuesto,
presentan como propiedad adicional la de la blancura que, determinada por la

medida de su reflactancia luminosa direccional, no ser menos del 70% del
valor que corresponde al xido magnsico en polvo calidad reactivo para
anlisis. Su caracterstica principal radica en la ausencia de xido frrico y otros
minerales minoritarios con poder colorante.
50
2.2.5 PRINCIPALES CARACTERSTICAS DE LOS CEMENTOS

a) Finura
La finura del cemento estar definida por el tamao de la partcula del
material; esta propiedad se mide por medio de:
- Ensayo de turbidmetro de Wagner (ASTM C-115)
- Ensayo Blaine de permeabilidad al aire (ASTM C-204)
- Material retenido en tamiz No. 325 (45 micras) (ASTM C-430)
Aproximadamente del 85% al 95% de las partculas de cemento son
menores de 45 micras.
b) Hidratacin
La hidratacin es la reaccin qumica que presenta el cemento al
ponerse en contacto con el agua. Cada partcula de cemento forma un
aumento sobre su superficie, misma que gradualmente se expande hasta
enlazarse con el aumento de otras partculas de cemento o hasta
adherirse a las sustancias adyacentes. La hidratacin prosigue mientras
se disponga de espacio para los productos de hidratacin y se tenga
condiciones favorables de humedad y temperatura. A medida que la
hidratacin continua, el cemento se rigidiza hasta volverse duro y
resistente a los efectos de compresin.
c) Fraguado y endurecimiento
Los productos formados por la hidratacin constituyen un gel formando
inicialmente una pasta ms o menos fluida o plstica, el fraguado se da
en dos fases:
Fraguado Inicial: Cuando la masa empieza a perder plasticidad,

incluso se nota cierta consolidacin.
Fraguado Final: Cuando por si y sin que se someta la pasta a

presiones o cargas, estas conserva su forma.
51
2.3
EL AGUA
El agua es el tercer componente de los PUAD, aunque en menor
proporcin que los dos anteriores, no es menos importante. Ya que el agua

para elaborar mezclas de PUAD debe tener una buena reaccin con el
cemento, los requisitos de calidad de esta sern los mismos que la del agua
utilizada para producir concreto.
Casi cualquier agua natural que tenga caractersticas de un agua potable
y que no tenga un sabor u olor pronunciado, se podr utilizar para producir
PUAD, sin embargo, algunas aguas no potables pueden ser adecuadas.
En relacin con su empleo en los PUAD, el agua puede tener dos

diferentes aplicaciones: como ingrediente en la elaboracin de las mezclas y
como medio de curado de las estructuras recin construidas. En el primer caso
es de uso interno como agua de mezclado, y en el segundo se emplea
exteriormente cuando los PUAD se curan con agua.
Aunque en estas aplicaciones las caractersticas del agua tienen efectos

de diferente importancia, es usual que se recomiende emplear aguas de una
sola calidad en ambos casos. As normalmente, en las especificaciones para
concreto se hace referencia en primer termino a los requisitos que debe cumplir
el agua para elaborar el concreto, porque sus efectos son ms importantes, y
despus se indica que el agua que se utilice para curarlo debe ser del mismo
origen, o similar, para evitar que se subestime esta segunda aplicacin y se
emplee agua de curado con caractersticas inadecuadas.
Una practica bastante comn consiste en utilizar el agua potable para

fabricar concreto, sin ninguna verificacin previa, suponiendo que toda agua
que es potable es tambin apropiada para elaborar concreto; sin embargo, hay
52
ocasiones en que esta presuncin no se cumple, porque hay agua con

adiciones de pequeas cantidades de azucares, que no afectan su potabilidad
pero pueden hacerlas inadecuadas para la fabricacin de concreto 8. En todo
caso la consideracin contraria, pudiera ser mas conveniente, es decir, que el
agua para la elaboracin de los PUAD no necesariamente requiere ser potable,
aunque se debe satisfacer determinados requisitos mnimos de calidad.
2.3.1 REQUISITOS DE CALIDAD

Los requisitos de calidad del agua de mezclado para los PUAD no tienen
ninguna relacin con el aspecto bacteriolgico (como es el caso de las aguas
potables), sino que bsicamente se refieren a sus caractersticas fsico
qumicas y a sus efectos sobre el comportamiento y las propiedades de los
PUAD; pero si, las impurezas excesivas en el agua no solo pueden afectar el
tiempo de fraguado y la resistencia de los PUAD, sino tambin pueden ser
causa de eflorescencia, manchado, inestabilidad volumtrica y una menor
durabilidad. Por consiguiente se pueden fijar lmites opcionales, en el contenido
de cloruros, sulfatos, lcalis y slidos en el agua o se pueden desarrollar
ensayos adecuados para determinar el efecto que ciertas impurezas provoquen
sobre estas propiedades. Algunas impurezas pueden tener un efecto mnimo
sobre la resistencia y el tiempo de fraguado, pero pueden afectar de manera
adversa a la durabilidad y a algunas otras propiedades.
El agua que tiene 2,000 partes por milln (ppm) de slidos disueltos
totales, generalmente puede ser utilizada de manera satisfactoria para elaborar
los PUAD, mientras que el agua que contenga ms de 2,000 ppm de slidos
disueltos deber ser ensayada para investigar su efecto sobre la resistencia y el
tiempo de fraguado.
Tomado de Mc Coy, W. J. Mixing and Curing Water for Concrete ASTM STP 169 b, Chapter 43
53
2.3.2 AGUA PARA CURADO

En trminos generales se puede decir que el agua que se utiliza para
hacer mezclas de PUAD es ptima para ejecutar el curado del mismo, esto
quiere decir que para realizar el curado, tambin presenta buenas
caractersticas el agua potable o con lmites tolerables de impurezas.
2.4
SUELO CEMENTO
2.4.1 GENERALIDADES
La idea de estabilizar el suelo con cemento es relativamente antigua, se
remonta su utilizacin al ao de 1917, desde entonces se emple con modestos

resultados, siendo hasta el ao de 1932 que el Departamento de Caminos
Estatales de Carolina del Sur en Estados Unidos de Amrica, desarroll
estudios ms serios y completos, motivando un mayor inters en su uso. A
todo esto sigui una serie de investigaciones en diversos pases, tales como
Alemania, Argentina, y el valioso aporte de Inglaterra, entre otros, desde
mediados del siglo pasado, desarrollando la tecnologa moderna del suelo cemento. Actualmente muchos pases han adoptado esta tcnica realizando
anlisis acordes con el tipo de suelo de cada lugar, desarrollando amplios
programas para su empleo no solo en la construccin de caminos, sino tambin
para viviendas de bajo costo.
La principal promotora del suelo cemento es la Prtland Cement
Association (PCA), en Estados Unidos de Amrica, cuyas publicaciones han
hecho que sta tcnica sea conocida mundialmente, y se valore como una
alternativa confiable y eficiente para la estabilizacin de suelos.
54
2.4.2 DEFINICIN
El suelo cemento es la mezcla de suelo pulverizado, cemento y agua,
la cual debidamente compactada ofrece excelentes propiedades mecnicas de
durabilidad y resistencia, ante los agentes ambientales. El contenido de
cemento vara de acuerdo con las caractersticas del suelo, pero comnmente
est entre el 5 al 10% en peso.
2.4.3 PROPIEDADES DEL SUELO CEMENTO
2.4.3.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIN

RESISTENCIA MECNICA: Es la aptitud que debe tener el suelocemento para soportar los esfuerzos derivados de las diversas condiciones de
carga a los que puede estar sometido; esta se deduce en razn de la magnitud
del esfuerzo que produce la falla de una probeta sometida a un ensayo de
compresin. El ensayo de compresin es la prueba ms sencilla, rpida y de
resultados ms confiables, por que se efecta sobre especmenes que siguen
una serie de rigurosas especificaciones (elaboracin, compactacin, curado,
etc.).
Para un mismo tipo de suelo, la resistencia a la compresin aumenta con

el contenido de cemento segn la edad. La resistencia a la compresin del
suelo cemento llega a ser mayor en los suelos gruesos que en los finos. La
prueba de la resistencia a la compresin, se usa para investigar la razn de
endurecimiento y saber si el suelo est reaccionando normalmente con el
cemento.
La influencia del cemento, en la generacin de resistencia en el suelocemento, puede ser analizado desde dos puntos de vista: la influencia del
55
cemento mostrada como un incremento del esfuerzo a medida que aumenta la

edad y por un incremento en el esfuerzo al aumentar el contenido de cemento.
A cerca de los valores que se alcanza en los resultados de ensayos

realizados en muestras saturadas a los 28 das, la Prtland Cement
Association, reporta valores promedios que varan entre 30 a 65 Kg/cm 2, para el
diseo de pavimentos; en cambio en Inglaterra y Alemania, donde en general
se disea para obtener mayores resistencias, los valores que se obtienen son
ms altos, casi similares a los de los concretos pobres, alcanzndose
resistencias de hasta 150 Kg./cm2, a los 28 das.
La resistencia a la compresin vara principalmente con:
El contenido y tipo de cemento usado;
La eficiencia lograda en el mezclado del cemento con el suelo;
Las caractersticas y efectividad de los aditivos usados;
El tipo y cantidad de materia orgnica, sales y materiales deletreos

existentes en el suelo;
La cantidad y calidad del agua usada;
El tiempo transcurrido despus de realizado el humedecimiento,

mezclado y compactado de los especmenes;
El grado de compactacin alcanzado;
La duracin y forma de hacer el curado;
Las prevenciones tomadas para disminuir el agrietamiento;
En mayor medida el tipo de suelo usado.

El esfuerzo a compresin de especmenes de suelo cemento a los 28
das es entre 1.67 y 2 veces mayor que el esfuerzo a los 7 das, dicha
resistencia del suelo cemento sigue creciendo despus de los 28 das,
56
llegndose a alcanzar a los 90 das de 1.4 a 2.6 veces mayor que la de los 28
das, y con los aos llega a ser de 2.5 a 5 veces mayor que la de los 28 das.
En general se puede observar que el desarrollo de la resistencia

depende, entre otras cosas, del contenido, de la calidad y clase del cemento,
tipo de suelo, de la energa de compactacin y del curado (temperatura,
humedad, etc.). El ensayo consiste en someter los especmenes al cabo de un
cierto tiempo de haber sido fabricados a una carga creciente que produzca
esfuerzos de compresin en toda el rea transversal de la probeta hasta
alcanzar el mximo que pueda soportar el espcimen, conocido ste como
esfuerzo mximo de ruptura (fc).
Las muestras elaboradas deben curarse y romperse bajo condiciones
normalizadas, para darle credibilidad a los resultados obtenidos. La norma a
utilizarse para el ensayo es ASTM D-1633. Algunas limitaciones especiales del
ensayo de compresin son:
La dificultad de aplicar una carga verdaderamente concntrica y axial
La expansin lateral de la probeta
Las reas seccionales de las probetas son relativamente mayores.
La resistencia a la compresin, promedio de tres especmenes a los 28 das

debe ser superior a 3.0 Mpa (30.6 Kg/cm2).
2.4.3.2 RESISTENCIA A LA FLEXIN

S las fuerzas actuantes sobre un elemento provocan esfuerzos de
compresin en parte de su seccin transversal y tensin sobre la parte restante,
se dice que este elemento esta sometido a flexin.
57
El ensayo a flexin puede servir como una medida directa, para evaluar
el comportamiento de un elemento bajo cargas flexionantes, particularmente
para determinar la resistencia y rigidez a la flexin. La resistencia a flexin
puede determinarse por los siguientes mtodos: vigas simplemente apoyada
con carga al centro, con cargas al tercio medio del claro (ASTM D-1635), y de
forma indirecta se puede determinar por la prueba Brasilea.
Se ha observado que la resistencia a la flexin (RF), vara directamente

con la resistencia a la compresin (RC). La relacin entre RF/RC, vara entre
1:5 a 1:10 (Resistencia a la flexin entre resistencia a la compresin); aunque
se reportan algunos valores menores. Este orden de magnitud de la relacin
nos muestra que es bastante conveniente para su uso en carreteras, ya que la
rigidez que puede obtener el suelo cemento prcticamente asegura que
inicialmente se formar el efecto de losa, entre zonas agrietadas
profundamente, es decir, una buena capacidad de distribuir las cargas a las
capas inferiores.
La relacin que existe entre el mdulo de ruptura y la resistencia ala

compresin del suelo cemento vara de 0.18 a 0.45 por lo que es mayor que la
del concreto normal (0.10 a 0.15). La relacin de 0.18 corresponde a un suelo
cemento de alta resistencia
ala compresin y la de 0.45 a la de baja
resistencia. El mdulo de ruptura a los 28 das es de 1.1 a 2 veces ms al que

se obtiene a los 7 das, y a los 90 das es de 1.5 a 2.7 veces ms al de los 7
das, se proponen mdulos de ruptura que fluctan entre 3.5 y 17.5 Kg/cm 2.
2.4.3.3 RESISTENCIA A LA TENSIN

La resistencia a la tensin es una propiedad importante para verificar el
comportamiento en el suelo-cemento; ya que da un parmetro de la capacidad
de corte y de la compresin de la estructura de suelo-cemento.
58
El mtodo indirecto de la prueba de tensin en forma de separacin

longitudinal, es conocido como La Prueba Brasilea. En dicha prueba se usan
generalmente cilindros de 6 x 12 pulgadas, en la cual se carga a compresin a
lo largo de dos lneas axiales con una separacin de 180, se usan tiras
delgadas de madera (triplay o corcho), de 1/8 de pulgada, a lo largo de la lnea
de carga.
2.4.3.4 MDULO DE ELASTICIDAD

Es la relacin entre el esfuerzo y la deformacin unitaria dentro del
intervalo elstico de una curva esfuerzo-deformacin unitaria. El Mdulo de
Elasticidad es muy variable y depende del tipo de suelo y de la cantidad de
cemento principalmente. En general, este mdulo es bajo comparado con el del
concreto y muy alto s se le compara con el del suelo natural.
El trmino Mdulo de Elasticidad de Young, puede aplicarse solo

estrictamente en la parte recta de la curva de esfuerzo-deformacin, o bien si
no existiera parte recta podra determinarse mediante la tangente a la curva en
el origen, llamado como mdulo tangencial inicial, pero este dato representa
poca importancia prctica.
La magnitud de las deformaciones unitarias observadas y la curvatura de

la grfica esfuerzo-deformacin unitaria depende, al menos en parte de la
velocidad de aplicacin de la carga, cuando el esfuerzo se aplica con rapidez
extrema en menos de 0.01 seg. las deformaciones unitarias se reducen mucho
y la inflexin de la curva esfuerzo-deformacin unitaria llega a ser muy
pequea. Al incrementar el tiempo de carga desde 5 seg. a 2 minutos, puede
aumentar la deformacin en un 15%.
59
Los Mdulos de Elasticidad del suelo-cemento son medios; para un suelo

cemento granular muy bueno es de 70,000 Kg/cm2 a los 28 das, y de 40,000
Kg/cm2 para suelos granulares mezclados con finos. La PCA, da valores que
fluctan entre 35,000 y 140,000 Kg/cm 2 a los 28 das. Felt y Abrahams9 dan
valores comprendidos entre 56,000 y 154,000 Kg/cm 2 para suelos arenosos y
de 42,000 a 56,000 para suelos limo arcillosos. En Francia es comn utilizar
valores que oscilan entre 40,000 y 180,000 Kg/cm 2 para arenas tratadas.
2.4.3.5 CAPACIDAD DE SOPORTE

Esta propiedad de los suelos se conoce como el Valor Relativo de
Soporte (VRS), en los Estados Unidos de Amrica es conocido como CBR
(California Bearing Ratio), este mtodo fue ideado por la Direccin de
Carreteras de California, para evaluar las posibilidades de sustentacin de un
cimiento con el objeto de calcular el espesor de un pavimento. Frecuentemente
es utilizado para el diseo de espesores de bases de suelo-cemento, a partir
del Valor Relativo de Soporte de la sub - rasante. Sin embargo es de mucha
importancia conocer esta propiedad en el suelo-cemento, por que determina
con mayor aproximacin la calidad de ste, que el ensayo de resistencia a la
compresin no confinada.
Otra manera de determinar la capacidad de soporte de un suelo, es

mediante el mdulo de reaccin del suelo (K), que se utiliza para disear
espesores de pavimentos. Al igual que el Valor Relativo de Soporte (VRS), el
mdulo de reaccin del suelo-cemento, califica la calidad de ste. Existe una
correlacin definida entre los tipos de suelos y los valores del VRS, y los de (K),
como la mostrada en la tabla 2.5. El cemento mejora en gran medida estas
propiedades del suelo de tal forma que una base de suelo-cemento de 15 cms.
9
Tomado de De la Fuente Lavalle, Eduardo. Suelo-cemento. Usos, Propiedades y Aplicaciones

IMCYC, 1995 Pg. 36.
60
Tabla 2.5: Rango de Valores de "K", recomendados para diferentes tipos de suelo
Fuente: Supplement to the AASHTO Guide for Design of Pavement Structures, 1998
de espesor, tiene el mismo comportamiento que una base de material graduado

de 25 cms. de espesor. Existe una equivalencia general entre estos espesores
segn el criterio ingls, igual a:
Y = 0.75 X
De donde:
Y: Espesor de la base de suelo-cemento en cms.
X: Espesor de la base de material graduado en cms.
61
El factor 0.75 de la ecuacin, se puede reducir hasta 0.60, segn el

criterio ingls. El criterio de la Asociacin del Cemento Prtland (PCA),
establece un factor de reduccin que oscila entre 0.50 y 0.70.
2.4.3.6 RESISTENCIA AL DESGASTE.

La resistencia al desgaste depender principalmente del contenido de
cemento, del contenido de finos y de la calidad de la construccin. Se ha
observado que:
Cuando se usa superficialmente en carreteras se desgasta rpidamente

bajo la accin abrasiva del trfico, por lo que casi siempre se recurre a
proteger las capas de suelo cemento colocando encima de ella una capa
de pavimento ya sea del tipo rgida flexible.
El suelo cemento es bastante resistente a la accin erosiva producida

por las lluvias
Es bastante resistente
para resistir la socavacin concentrada de
corrientes fluviales.
2.4.3.7
RESISTENCIA A LA ABSORCIN DEL AGUA Y AL

HINCHAMIENTO
Esta resistencia depender de la cantidad de finos y de que tipo son, as

como del contenido de cemento. Aunque en general tendr suficiente
resistencia, es conveniente evitar que el agua lo penetre, sobre todo aquellos
construidos con apreciables contenidos de finos plsticos. Los suelos
expansivos dan capas comparativamente blandas despus de tratados y
colocados.
62
2.4.3.8 MDULO DE REACCIN (K)

El mdulo de reaccin se obtiene generalmente mediante la prueba de
placa. La Prtland Cement Association proporciona unos valores promedios
obtenidos en Laboratorio que se muestran en la tabla 2.6.
TIPO DE SUELO
RESISTENCIA DE
LA SUB BASE
CBR (%)
VALOR DE k x10-6
(Kg./cm3)
Suelos finos con

arena, en los cuales
predomina arcilla y
BAJO
36
1620 2430
MEDIO
30 45
2430 3560
ALTO
MAS DE 45
MAS DE 3560
limo
Arenas mal graduadas
y suelos
predominantemente
arenosos con
moderadas cantidades
de limo y arcilla.
Gravas, arenas bien
graduadas y arenas
con gravas
relativamente libres de
finos plsticos.
Tabla 2.6: Tipos de suelos y valores medios de sus capacidades.

IMCYC, 1995, Pg. 36
2.4.3.8 MDULO DE POISSON

Valores obtenidos del mdulo de Poisson, para suelo cemento se
presentan en las siguientes tablas:
63
INVESTIGADORES
VALORES MEDIOS DEL

MDULO DE POISSON
Felt y Abrahams
0.08 0.24
Ingles O.G.
0.10 0.30
Portland Cement Association (PCA), EE.UU
0.12 0.14
Larsen T.J. Nussbaum M. Y Colley B.E.
0.10 0.20
Granular con finos
0.12
Granular
0.14
Reinhold, F.
0.13
Tabla 2.7: Valores medios del Mdulo de Poisson del suelo-cemento.

IMCYC, 1995, Pg. 37
INVESTIGADORES
ESTTICO
Felt y Abrahams
Reinhold
Portland Cement
Association (PCA); EE.UU.
DINMICO
TIPO DE SUELO
0.22 0.27
Arenoso
0.41 0.42
Areno-arcilloso
0.095 0.125
Areno-arcilloso
0.120 0.142
Arenoso
Tabla 2.8: Tipos de mdulos de Poisson

IMCYC, 1995, Pg. 37
64
2.5
MTODOS DE ESTABILIZACIN DE BASES Y SUBBASES

PARA PAVIMENTOS.
2.5.1 GRAVA-CEMENTO
La GRAVA-CEMENTO es el material resultante de la mezcla ntima de
agregados, cemento, agua y eventuales adiciones de aditivos, realizada en

central o eventualmente sobre el mismo trazo de la carretera con un contenido
reducido de cemento (comprendido normalmente entre 3.5 al 5% de cemento
en peso), y un contenido de humedad que permite el paso de rodillos sobre la
misma. A dicha mezcla, convenientemente compactada, se le exigen unas
determinadas condiciones de resistencia mecnica que la hacen apta para ser
utilizada en capas de bases y sub-bases para pavimentos del tipo rgido y
flexible teniendo espesores comprendidos entre 15 y 20 cms. Para garantizar la
no erosionabilidad de la grava-cemento, se debe tener contenidos de
aglomerantes no inferiores al 5% del peso seco de los agregados.
Las grava-cemento se emplean formando parte de bases tanto de

pavimentos rgidos como flexibles o mas bien semirrgidos. En los primeros su
funcin es sobre todo la de dar apoyo uniforme y estable al pavimento de
concreto hidrulico; en los pavimentos semirrgidos tienen una misin
esencialmente resistente. En stos ltimos es normalmente la capa de mayor
contribucin estructural, absorbiendo una gran parte de las tensiones
procedentes del trfico y disminuyendo notablemente las tensiones transmitidas
a las capas inferiores y a la superficie de apoyo (suelo natural).
La aplicacin ms usual de la grava-cemento es en capas de bases,

estando especialmente adecuados para trficos pesados y muy pesados. Bajo
los pavimentos de concreto hidrulico, no se requieren que las bases de gravacemento, tengan unas determinadas caractersticas estructurales, dado que la
65
losa de concreto absorbe prcticamente todas las tensiones originadas por las
cargas de trfico; sino que constituya una buena plataforma de trabajo y apoyo
estable a largo plazo. Al contrario que en los pavimentos semirrgidos no es
preciso que la sub-base sea un suelo cemento; la grava-cemento puede
apoyarse sobre el suelo natural.
2.5.2 BASES TRATADAS CON CEMENTO

Las bases tratadas con cemento, en el rea de carreteras se usan con el
propsito de mejorar las propiedades del suelo que soportar las cargas de
trfico que tendr el pavimento; ya sean stos del tipo rgido o flexible, puestos
en funcionamiento.
En el caso de pavimentos flexibles, con el empleo de bases tratadas con

cemento, se logra evitar la deformacin del suelo bajo la accin canalizada del
trfico, que se producira con el uso de bases granulares. En los pavimentos
rgidos, con un contenido adecuado de adicin de cemento al suelo, esto lo
constituye en un cimiento duradero y uniforme, evitando el bombeo de finos en
las juntas, procedentes de la base. En ambos tipos de pavimentos,
proporcionan al trfico de diseo una buena plataforma de trabajo, estable y no
alterable por la lluvia, y adems se ven disminuidos los espesores del
pavimento, ya sean stos del tipo rgido o flexible.
Su empleo resulta muy adecuado en aquellas obras en las que no es

posible obtener a distancias razonables materiales cumpliendo con las
especificaciones exigidas en el proyecto. La mezcla de suelo con cemento
permite aprovechar tanto una amplia gama de suelos, como residuos de
canteras o escorias. El suelo-cemento en bases puede ser sustituido por las
grava-cemento, s las disponibilidades de material se tienen en el lugar y el tipo
de trfico lo permite.
66
En el caso de bases tratadas con cemento que despus van cubiertas

con una capa de pavimento de concreto hidrulico, el propsito de dichas bases
es obtener uno o ms de los siguientes objetivos:
Prevenir la consolidacin de la sub-base, debido al trfico pesado en las

juntas del pavimento.
Prevenir los movimientos verticales en las juntas del pavimento de

concreto (escalonamiento)
Prevenir el bombeo de finos a la superficie del pavimento
Proporcionar un apoyo adecuado, para aumentar la capacidad de carga

del pavimento.
Proporcionar mayor estabilidad durante la construccin del pavimento de

concreto hidrulico.
2.5.3 SUELOS MEJORADOS CON CEMENTO

Los suelos mejorados con cemento, es una mezcla similar a la del suelocemento, pero en cantidades menores de cemento (generalmente entre el 3 y
5% en peso), con lo cual se mejora las propiedades del suelo, dentro de las que
se destacan: Aumento del Valor Relativo se Soporte (CBR), disminucin de la
plasticidad del suelo, disminucin de los cambios de volumen y aumento de la
resistencia al esfuerzo cortante.
Los requisitos de resistencia y durabilidad para estas mezclas de suelo,

no son controlados tan cuidadosamente. El grado de alteracin de estas
propiedades, depende tanto de la cantidad de cemento como de la clase o tipo
de suelo.
Los suelos mejorados con cemento se siguen comportando precisamente

como suelos y se le clasifica en dos grupos, de acuerdo con la medida de los
granos predominantes en la composicin de los mismos as:
67
GRUPO 1:
Suelos granulares mejorados con cemento, que son los que contienen el
35% menos de limos y arcillas.
GRUPO 2:
Suelos limo-arcillosos mejorados con cemento, que son los que contienen
ms del 35% de limos y arcillas.
Entre los factores que intervienen en las propiedades de los suelos
mejorados con cemento se tienen:
El suelo: se debe distinguir primordialmente, los suelos que interesan

utilizar, de los que interesa tratar y de los que es mejor evitar
Porcentaje de cemento
El contenido de agua
El curado.
Entre algunas de las ventajas que tienen los suelos mejorados con cemento,
comparados con los suelos no tratados; se pueden mencionar:
Constituyen una superficie provisional de buena calidad, con lo que se

mejoran las condiciones de circulacin en la obra.
Reducen la produccin de polvo durante la obra; o durante la ejecucin

de esta, si el pavimento constituye una va de baja intensidad de trfico.
Es un material ms impermeable.
Mejora la durabilidad del suelo.
Es resistente a la erosin.
No presenta cambios de volumen ni cambios de humedad.
Tienen una capacidad mayor de soporte.
Son ms fcilmente trabajables.
Contribuyen a reducir la humedad natural del suelo.
68
Permiten una reduccin en el espesor total del pavimento a utilizar, para

el mismo tipo de trfico.
2.6
EXPERIENCIAS
EN
ESTABILIZACIN
DE
EL
BASES
SALVADOR
Y
EN
SUB-BASES
LA
PARA
PAVIMENTOS.
El tratamiento o estabilizacin con cemento es uno de los que con ms
campo de accin, ha dado resultados muy satisfactorios con mayores
posibilidades de uso en carreteras (en la estabilizacin de bases y sub-bases).
Entre las experiencias que se tienen en nuestro pas en la estabilizacin

de bases y sub-bases en pavimentos se mencionan:
Tramo La Flecha San Luis La Herradura, que posee 15 kms. de

longitud, en la que se utiliz suelo-cemento como base, estando
sometido por ms de 40 aos a las solicitaciones de carga e
intemperismo de forma efectiva.
Tramo San Salvador Santa Ana (Ex estacin de peaje), en el cual

se utiliz suelo-cemento como base del pavimento de concreto
hidrulico, con un espesor de entre 20 y 25 cms., soportando
efectivamente por ms de 25 aos el trfico vehicular.
Tramo Km. 35 El Portazuelo (CA-1), que posee una base tratada con
cemento al 9%, el cual ha soportado efectivamente el paso vehicular por
ms de 25 aos.
Entre las experiencias ms recientes sobre el uso de bases y sub-bases

estabilizadas con cemento para carreteras se pueden mencionar los tramos
siguientes:
69
Carretera Santiago Texacuangos San Miguel Tepezontes San

Ramn Cojutepeque (Carretera Panormica), con una longitud
aproximada de 35 kms.; en el cual se utiliz en toda la longitud una base
de material ptreo de excelente calidad estabilizada con cemento, con un
espesor comprendido de entre 15 y 19 cms., y con una capa de concreto
asfltico en la superficie de entre 3 y 7.5 cms.
Carretera
CA-1
San
Jos
Guayabal,
ste
tramo
inicia
aproximadamente a unos 3 kms. de la Carretera Panamericana, con una

longitud de 12 kms. aproximadamente y con un ancho de rodaje de 6.35
mts.; con un espesor de la base de suelo-cemento de 18 cms., a lo que
se revisti con una capa de carpeta asfltica en la superficie de 4 cms.
de espesor.
Carretera Sensuntepeque Villa Victoria, el tramo posee una longitud

de 11 kms. aproximadamente, en la cual se utiliz para toda la longitud
una base de material ptreo estabilizada con cemento, con un espesor
de 22.5 cms., y revistindola con una capa de carpeta asfltica en la
superficie de 5 cms.
Para una mayor informacin, se presenta tabulada una serie de

proyectos en los cuales se utiliz Suelo Cemento en bases y sub-bases (ver
tabla 2.9), dentro del Programa de Caminos Rurales Sostenibles impulsada por
el GOES y el BID, durante los aos de 1999 al 2001.
2.6.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Entre las ventajas del uso de las bases y sub-bases estabilizadas con
cemento se pueden mencionar:
Mayor durabilidad: Las bases de suelo-cemento cumplen a cabalidad

con su vida de servicio, la razn bsica es el incremento de la resistencia
con el paso del tiempo, la cual puede llegar a ser hasta cuatro veces
70
mayor que la resistencia obtenida en los ensayos de construccin, ste

efecto se ve reflejado en los bajos costos de mantenimiento.
Reduccin de espesores de capas de bases y sub-bases: De

acuerdo con las caractersticas mecnicas de las bases de suelocemento, los espesores de stas se pueden reducir hasta en un 50%, en
comparacin con las bases granulares para las mismas condiciones de
trfico y de suelo.
Reduccin en los espesores de la superficie de rodadura: La

utilizacin de bases de suelo-cemento, permite la reduccin del espesor
de la superficie de rodadura (espesor total del pavimento), ya sea de
concreto asfltico de concreto hidrulico; en comparacin a los
espesores que se colocaran utilizando bases granulares.
Fcil ejecucin: El proceso constructivo de las bases de suelo-cemento

puede ser ejecutado con gran facilidad.
El proceso se realiza con
maquinaria corriente (la cual hoy en da poseen gran cantidad de

Municipios, como motoniveladora, rodillo, etc.), pueden construirse
tramos de hasta 600 mts / carril por da, sin embargo con equipo
especializado stos rendimientos pueden llegar a ser de 1,500 a 2,000
mts / carril por da.
Mnimo mantenimiento: Debido a la resistencia y durabilidad, las bases

de suelo-cemento requieren un mnimo mantenimiento, an en aquellos
pavimentos en que la base es la superficie de rodadura.
Aprovechamiento de diferentes tipos de suelos: La estabilizacin de

los suelos aumenta enormemente la potencialidad de uso de los bancos
de materiales. Esto se debe a que una buena parte de los materiales de
los bancos, que en un proyecto convencional se desecharan como
deficientes por no satisfacer los requerimientos de diseo, se pueden
utilizar mediante un tratamiento adecuado. Con el tratamiento se mejoran
las caractersticas fsicas para que puedan ser aprovechados.
71
Entre las desventajas se pueden mencionar:
Para la estabilizacin de suelos con un alto contenido de arcillas (suelos

plsticos), es necesario un tratamiento previo de dichos suelos, o en su
defecto una cantidad mayor de cemento, lo que se ve reflejado en un
incremento en los costos.
Para la estabilizacin de suelos con un alto contenido de materia

orgnica, mayores del 3%, suelen causar notables disminuciones en la
reaccin del cemento, alterando la ganancia de resistencia; por lo cual
ste tipo de suelo debe ser estudiado y analizado con mucho cuidado.
Aumento del costo por la adicin del cemento y actividades

constructivas.
Una vez que se ha introducido el cemento en el suelo y se humedece, la

colocacin y compactacin de las capas deben hacerse con gran rapidez
para evitar el fraguado anticipado y obtener resultados no deseados.
Es necesario agilizar y realizar un mayor y mejor control de la

construccin en obra que el se hace utilizando los mtodos normales.
La adherencia entre diferentes capas es dificultosa
Produce mayor agrietamiento en los pavimentos.
Es necesario contar con personal especializado.
Se deben aplicar tcnicas en general poco conocidas en nuestro medio,

si bien no difciles de adquirir y ya bastante probadas en otros pases.
Necesidad de realizar cuidados preventivos para el personal por el dao

que puede provocar el constante contacto e inhalacin del polvo de
cemento.
72
No.
PROYECTO
DEPTO.
LONGITUD
(Kms.)
FUENTE DE
FINANC.
MONTO ($)
DURACION
(MESES)
FECHA DE
INICIO
FECHA DE
FINALIZ.
CONTRATISTA
ESTATUS
CA:2 - Km. 96 - Santa Isabel Ishuatan
SONSONATE
14.00
GOES - BID
$13,741,410.63
7.00
03/12/1999
30/06/2000
SERDI /
PLANEAMIENTO Y
ARQUITECTURA
Ejecutado
Ramal (Ateos - Jayaque) - Los Alpes

Tepecoyo
LA LIBERTAD
6.00
GOES - BID
$5,997,574.93
7.00
03/12/1999
30/06/2000
BIEQUIPOS /
PLANEAMIENTO Y
ARQUITECTURA
Ejecutado
Carretera Ilobasco - Rosario
CUSCATLAN
6.80
GOES - BID
$4,740,659.31
6.00
03/12/1999
31/05/2000
ACW / RIVERA
HARROUCH
Ejecutado
San Pedro Masahuat - San Antonio

Masahuat - San Miguel Tepezontes
LA PAZ
10.30
GOES - BID
$6,222,402.30
6.00
03/12/1999
31/05/2001
EQCO / CSYD
Ejecutado
Ramal (San Salvador - Comalapa) - Km. 40

Cooperativa Astorias - El Achiotal - Las
Hojas
LA PAZ
17.10
GOES - BID
$18,386,151.14
03/12/1999
03/08/2000
BIEQUIPOS / CSYD
Ejecutado
CA:2 Guaymango - Jujutla - CA:8
SONSONATE
AHUACHAPAN
32.40
GOES - BID
$42,301,707.73
18.00
23/02/2000
27/08/2001
LINARES S.A. DE
C.V. / INITEC CONSULTORA
Ejecutado
Santa Tecla - Comasagua
LA LIBERTAD
14.28
GOES - BID
$23,712,178.28
8.00
23/02/2000
20/10/2000
SIMAN / INITEC CONSULTORA
Ejecutado
CA:2 Playa El Espino
USULUTAN
27.11
GOES - BID
$43,555,770.93
18.00
27/08/2001
27/08/2001
ASTALDI / INITEC CONSULTORA

TECNICA
Ejecutado
CA:2 Km. 57.5 - El Nilo - Zacatecoluca
LA PAZ
10.60
USA D
15.00
En Licitacin
10
CA:2 Usulutn - Puerto Parada
USULUTAN
11.20
USA D
12.00
En Licitacin
11
CA:2 - San Jos La Montaa
USULUTAN
15.80
USA D
15.00
En Licitacin
12
CA:2 - Usulutn - San Dionisio - Puerto

Grande
USULUTAN
7.40
USA D
11.00
En Licitacin
13
Ramal (CA:2 - El Espino) - Desvo Samuria Jucuarn
USULUTAN
9.40
USA D
9.00
En Licitacin
14
CA:2 - San Marcos Lempa - El Zamorano
USULUTAN
11.00
USA D
9.00
En Licitacin
15
CA:2 - Tierra Blanca - Cuche de Monte Salinas del Potrero
USULUTAN
19.00
USA D
14.50
En Licitacin
16
CA:2 San Pedro - Hacienda La Chilanguera
SAN MIGUEL
6.10
USA D
8.00
En Licitacin
17
Ruta Militar - Anamors
LA UNION
14.30
CHINA
07/06/1999
07/08/2000
Ejecutado
18
Anamors - Nueva Esparta
LA UNION
7.00
CHINA
14/12/1999
07/08/2000
Ejecutado
Tabla 2.9: Experiencias recientes del uso del suelo-cemento en bases y sub-bases para carreteras en nuestro pas.
Fuente: Ministerio de Obras Pblicas, Transporte, Vivienda y Desarrollo Urbano (MOPTVDU)
2.7
PAVIMENTOS UNICAPA DE ALTO DESEMPEO

2.7.1 GENERALIDADES
Los pavimentos tal como se conciben hoy en da, estn compuestos por
varias capas con calidades y espesores que dependen de sus propiedades

ndices, mecnicas y estructurales, del apoyo del pavimento mismo y de la
intensidad de trfico; en realidad cada capa tiene una funcin especfica y un
comportamiento diferente, por tal razn existen capas de rodamiento
(resistentes al desgaste y la abrasin como las hidrulicas y asflticas), bases
no erosionables, sub rasantes mejoradas, etc.
Colocar un sistema multicapa en zonas lejanas o rurales requiere casi

siempre del montaje de plantas movibles ya sea de concreto hidrulico o
asfltico, localizar bancos de materiales de prstamo, acarreo, utilizacin de
maquinaria y equipo diverso, combinaciones de tecnologa como por ejemplo la
utilizacin de bases rgidas y capas de rodamiento flexibles.
La experiencia ha demostrado que los diversos sistemas multicapas

tanto en pavimentos flexibles como rgidos se comportan excelentemente si se
construyen como se disean y especifican, as como cualquier otro tipo de
pavimento.
2.7.1.1 CONCEPTO
Se define como Pavimento Unicapa de Alto Desempeo (PUAD), aquel
pavimento formado por suelo de sub - rasante mezclado con un porcentaje
relativamente alto de cemento, que forma un sola capa (compactada
dinmicamente), capaz de soportar un nmero de repeticiones de carga dado
en un perodo de diseo, y soportando a la vez la abrasin provocada por las
llantas de los vehculos, proporcionando al mismo tiempo un ndice de
rugosidad adecuado para caminos de trfico moderado.
74
Al referirnos a Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo en carreteras no

significa disear y construir sper pavimentos, sino disear pavimentos que se
comporten satisfactoriamente desde el punto de vista estructural, simplificando
procesos de diseo, construccin y control, dando como resultado que el costo
de estos pavimentos sea muy competitivo. El trmino Unicapa es congruente
con el modus vivendi de nuestra sociedad que tiende a tomar como pilar
fundamental la simplificacin de procesos.
2.7.1.2 CARACTERSTICAS PRINCIPALES

Los PUAD se han diseado especficamente para caminos donde el
grado de confort e ndice de rugosidad no sean tan exigentes como en los
caminos de altas especificaciones (como por Ej. Autopistas, Carreteras
Primarias); estn diseados para ofrecer capacidad estructural y seguridad al
usuario con velocidades mximas de 65 Kph10, y en las cuales el trfico es
moderado, al referirnos al trfico moderado no se debe considerar que es un
trfico de bajo volumen o baja intensidad, ya que ste tiene un lmite de dos
millones de repeticiones de carga y no de un milln como en los caminos de
baja intensidad.
Como se mencion anteriormente, una de las cualidades de estos

pavimentos es que soportan la abrasin de los vehculos que transitan sobre
ste, dicha tcnica de superficie resistente al trnsito, radica en el contenido de
cemento dentro de la masa del material que se esta tratando y el procedimiento
de compactacin que depende de la relacin agua / cemento como se muestra
en la figura a continuacin.
10
Tomado de Manual Centroamericano de Normas para el Diseo Geomtrico de las Carreteras

Regionales, Secretaria de Integracin Econmica Centroamericana, Febrero 2001, seccin 4.2, Pg. 93.
75
Figura 2.11: Clasificacin de los Pavimentos.

Fuente: Cuerpo de Colaboradores Tcnicos del ISCYC.
De acuerdo al anlisis anterior, los PUAD han sido concebidos con

porcentajes de cemento que varan del 12 al 18% dependiendo del tipo de suelo
de sub - rasante (grueso granular o fino granular), as como tambin de algunas
propiedades ndices de dichos suelos como por ejemplo: plasticidad,
granulometra, etc. Es de mencionar que la tcnica tiene sus limitantes en
cuanto a los tipos de suelo a los cuales se pueda aplicar, as como lo tienen los
diferentes mtodos de estabilizacin.
Es muy importante mencionar que la razn del rango de porcentajes

mencionados anteriormente radica en obtener una estructura de pavimento no
erosionable, segn lo refleja la figura 2.11, porcentajes arriba del 12%
constituyen pavimentos no erosionables en cierto perodo de diseo, por lo
general perodos cortos como los que se considerarn para estos pavimentos,
de 3 a 10 aos.
76
Es importante resaltar que la superficie del Pavimento Unicapa

presentar fisuras por contraccin debido al porcentaje relativamente alto de
cemento por lo que se deber considerar la posible construccin de juntas de
contraccin.
2.7.2 DISEO DE MEZCLAS

Una vez que se ha decidido el uso del Pavimento Unicapa, es necesario
enfocarse en el diseo de la mezcla propiamente dicha, que en este caso, como
se ha mencionado anteriormente ser una mezcla de suelo de sub - rasante
con cemento y agua.
Disear una mezcla de PUAD, consiste en determinar las cantidades de

suelo, cemento y agua que permitan obtener un material, que compactado
dinmicamente
ofrezca
determinadas
caractersticas
de
durabilidad
resistencia. El proceso de diseo consiste en una serie de ensayos de

laboratorio, para determinar las cantidades de cemento que deben agregarse al
suelo para que la mezcla endurezca adecuadamente, la cantidad de agua que
se debe agregar y la densidad a la cual se debe compactar.
Los ensayos a realizar tienen como objetivo determinar:
La cantidad de cemento necesaria para lograr un material resistente y con

propiedades que garanticen un determinado comportamiento.
Las cantidades de agua necesarias para que el cemento se hidrate, misma

que servir de lubricante para lograr la mxima densidad durante la
compactacin.
La densidad a la cual debe compactarse la mezcla.

Los ensayos de laboratorio necesarios para lograr los valores antes
mencionados son numerosos y sencillos de realizar, todos ellos han sido

normalizados por organismos como ASTM y AASHTO.
77
2.7.2.1
PROCEDIMIENTO
PARA
LA
SELECCIN
DEL
CONTENIDO DE CEMENTO
El procedimiento para disear la mezcla del Pavimento Unicapa es el
siguiente:
1. En Primer lugar, se clasifica el suelo mediante los ensayos rutinarios de
laboratorio
como:
granulometra,
lmites
de
consistencia,
etc.
preferiblemente mediante el sistema AASHTO. El nmero de muestras

de suelo a ensayar estar en funcin de la magnitud e importancia, de la
obra en proyecto. Debe recordarse que el tipo de proyecto es el factor
ms importante para la conformacin de la mezcla.
2. Una vez clasificado el tipo de suelo, se selecciona el porcentaje de
cemento en peso estimado como el necesario para la conformacin
adecuada del pavimento. Los porcentajes de cemento, segn la tcnica
de los pavimentos Unicapa y tomando como referencia la figura 2.11,
deben ser superiores al 12%.
3. Con los porcentajes seleccionados (tres como mnimo)11, se ejecuta el
ensayo de humedad densidad, segn la norma AASHTO T-180, para
determinar
la
humedad
ptima
la
densidad
seca
mxima.
Posteriormente se procede a la elaboracin de los especmenes que se

utilizarn para los ensayos de: compresin simple, traccin indirecta y
mdulo de elasticidad de la mezcla del Pavimento Unicapa.
4. Finalmente, es muy importante proporcionar el respectivo curado a los
especmenes que se ensayaran, para obtener de esta manera resultados
ms confiables segn lo establecen las normas y por ende hacer la mejor
seleccin del porcentaje de cemento.
11
Tomado de Curso Internacional de Diseo y Construccin de Pavimentos de Concreto

por Ing. Carlos Jofre Ibez, ASIA 1999, Tema 3, Pg. 5.
78
2.7.3 DISEO ESTRUCTURAL DE LOS PUAD

El mtodo de diseo de los Pavimentos Unicapa se fundamenta en el
procedimiento propuesto por el Centro Tcnico del Hormign, del Ecuador, para
Pavimentos de Concreto Compactado con Rodillo (CCR), en base al mtodo
PARMIGIANI-DI PACE publicado en Junio de 199412, el cual ha sido modificado
por el Ing. Jos A. Camposano Luque en Enero de 2000. Este es un mtodo
de diseo racional de Concreto Compactado con Rodillo (CCR) de uso vial, que
toma en consideracin el comportamiento real del mismo, tanto a flexin como
a fatiga, por lo que posibilita el aprovechamiento integral de las ventajas de este
material.
2.7.4 DESCRIPCIN DE LOS PARMETROS DE DISEO
2.7.4.1 VALOR DE SOPORTE DE LA SUB - RASANTE (K)

El soporte (o la capacidad de soporte) que la sub - rasante presta al
pavimento se expresa con el valor del Mdulo de Reaccin K, de la sub rasante y puede ser determinada mediante ensayos de placa de carga en el
terreno (AASHTO T-222) o por correlacin con valores de soporte establecidos
mediante otros ensayos como el C.B.R. (ver Tabla 2.5).
Tngase siempre presente, que el valor de soporte de un terreno, no es
absoluto sino que depende de la deflexin que se considere. Por lo tanto, segn
la estructura que se construya deber establecerse, previamente, la
deformacin mxima admisible, para que de acuerdo con sta se seleccione el
valor de soporte del terreno.
12
Tomado de Monografas Diseo Estructural de Pavimentos de Hormign Compactado con Rodillo,

Centro Tcnico del Hormign, Ecuador, Noviembre 2001.
79
En carreteras, calles o aeropistas, cuando se ejecutan pruebas directas

de carga, se considera como Valor de Soporte del terreno aquella carga unitaria
correspondiente a una deflexin comprendida entre 0.1 y 0.5 pulg. Para
pavimentos flexibles, se toma 0.5 pulg. como deflexin crtica mxima, pues se
ha comprobado, experimentalmente que esta es la mxima deformacin que
pueden registrar estos pavimentos sin presentar fallas. Sin embargo, teniendo
en cuenta el efecto destructivo de las repeticiones de carga, se recomienda, por
razones de seguridad, considerar deflexiones menores de pulg. para la
determinacin del valor de soporte del terreno. De ah que generalmente, se
tome como valor de soporte del terreno de fundacin aquella carga unitaria
correspondiente a una deflexin crtica de 0.1 0.2 pulg.
2.7.4.2 MDULO DE RUPTURA A FLEXIN (MR)

Para el diseo se propone el valor del Mdulo de Ruptura a Flexin
(Cargas a los tercios de la luz), a la edad de 28 das.
La relacin recomendada y aplicada por la tcnica Europea, y que se ha

empleado en Latinoamrica, vincula la resistencia a la traccin por compresin
diametral y la resistencia a flexin a la edad de 28 das, mediante la expresin:
MR = C x T (Ecuacin No.1)
Donde:
MR = Resistencia a la Flexin, en MPa.
T = Resistencia a la traccin por compresin diametral, en MPa.
C = Constante que depende de los diferentes diseos de mezclas.
80
La resistencia a traccin se determina mediante el ensayo de la Prueba

Brasilea ASTM C-496, utilizando la siguiente ecuacin:
T=
2 P
(Ecuacin No.2)
l d
Donde:
T = Esfuerzo de traccin (kPa)
P = carga aplicada (kN)
l = longitud del cilindro (m)
d = dimetro del cilindro (m)
2.7.4.3 TRFICO DE DISEO

Conociendo
que
en
la
mayora
de
nuestros
caminos
rurales,
principalmente los de las regiones cafetaleras, el transporte del grano desde la

finca al recibidero es realizado en camiones C2 C3 o en pick up con chasis
reforzado y muy raras veces en rastras (debido principalmente al tipo de
camino, diseo geomtrico, anchos de rodaje, pendientes, etc.), y que de forma
similar operan otros productos agrcolas de la regin como por ejemplo la caa
de azcar, los granos bsicos, etc., todo este movimiento es lgicamente
realizado durante la poca de cosecha, pero no debemos obviar que durante lo
que resta del ao existe el transporte de fertilizantes, abonos, comercio y sin
olvidar y muy importante el traslado de personas que en la mayora de los
casos es realizado en pick-up o camiones pequeos. Es por tal razn que en el
diseo de los pavimentos Unicapa los tipos de vehculos a considerar sern:
Liviano comercial (Lc) = pick up
C2
Bus
C3 y
T3S2
81
2.7.4.4 CARGAS DE DISEO

La estimacin del trfico esperado es un factor muy importante en el
diseo del pavimento. La informacin requerida a cerca del trfico incluye las
magnitudes de las cargas de rueda. La configuracin de las ruedas y la
frecuencia de operacin de los vehculos ms pesados que se desplazarn
sobre el pavimento.
Una vez establecidos los tipos de vehculos a considerar en el diseo,

solo resta conocer el tipo de carga nominal por eje que cada vehculo
transmitir al pavimento, para obtener los valores de carga nominal por eje se
han efectuado mediciones, en basculas mviles, de dichos vehculos en
carreteras de nuestro pas, cabe aclarar que los valores dados a continuacin
son para vehculos en condicin de carga mxima, los valores se presentan en
la tabla 2.10.
Usualmente el vehculo que tenga la carga de rueda ms pesada ser el

que controlar el diseo, aunque es conveniente verificar el espesor del
pavimento obtenido para otras combinaciones de carga correspondientes a
distintos tipos de vehculos, fundamentalmente por el problema de fatiga. La
mxima carga de rueda es la mitad de la carga del eje ms pesado del vehculo
de diseo cargado a su mxima capacidad.
82
DENOMINACIN
1.7
3.8
4.5
9.0
CARGA POR EJE EN TONELADAS

A
Lc
A
C2
A
BUS
5.5 10.0
A
C3
5.0 16.0
T3S2
5.7 16.4 16.4
Tabla 2.10: Cargas de rueda de diseo por eje nominal

El dibujo de las reas de contacto de la losa con cada neumtico

transportando la mxima carga de rueda, se puede asimilar con suficiente
aproximacin y desde el punto de vista prctico a un crculo de radio a de igual
rea (ver figura 2.12).
83
Fig. 2.12: Presin de inflado y rea de contacto de las llantas

Tomado de Valle Rodas, Ral Carreteras, Calles y Aeropistas , Sexta Edicin,
Editorial El Ateneo, Buenos Aires, 1976, Pg. 256.
84
En el procedimiento de diseo que se propone a es uno de los

parmetros y se define como el Radio del rea equivalente de contacto, y se
calcula mediante la siguiente expresin:
a =
p
0.5
(Ecuacin No.3)
Siendo:
a = Radio de rea equivalente de contacto, en m.
P = Carga de la rueda, en MN.
p = Presin de inflado del neumtico, en MPa.
RUEDA SIMPLE
RUEDA DOBLE
DIRECCION DEL TRANSITO
RUEDA EN TANDEM
S
RUEDA EN TRIDEM
Fig. 2.13: Distancia entre centros de ruedas.

Tomado de Monografas Diseo Estructural de Pavimentos de Hormign Compactado con
Rodillo, Centro Tcnico del Hormign, Ecuador, Noviembre 2001.
85
Otro factor importante de diseo es la distancia entre las ruedas del

vehculo s, (ver figura 2.13). S el espacio entre ruedas es pequeo (cuando la
distancia entre ruedas es menor que 3 veces el radio de rigidez relativa L), es
necesario considerar el efecto de ms de una carga de rueda en el clculo de la
tensin que soportar el pavimento.
Las cargas de los vehculos se transmiten al pavimento a travs de llantas,

dispuestas en grupos de lneas de rotacin llamados ejes; estos se clasifican de
la siguiente manera (ver figura 2.14):
Simple: Con una sola lnea de rotacin.

-
De llanta sencilla: Cuando consta de dos llantas.
De llanta doble: Cuando consta de cuatro llantas.
Tndem: Conformado por dos lneas de rotacin, separadas entre 1.0 y 1.60
metros y dotado de un dispositivo de distribucin de cargas entre sus dos
lneas de rotacin.
-
De llanta sencilla: Cuando el conjunto consta de cuatro llantas, dos

por lnea de rotacin.
De llanta doble: Cuando el conjunto consta de ocho llantas, cuatro

por lnea de rotacin.
Mixto: Cuando el conjunto tiene una lnea de rotacin de llanta

sencilla y otra de llanta doble (seis llantas en el conjunto)
Tridem o Tndem triple: Conformado por tres lneas de rotacin, igualmente

separadas en un espacio entre 2.0 y 3.6 metros y con un dispositivo de
distribucin de cargas entre las mismas.
-
De llanta sencilla: Cuando el conjunto consta de seis llantas.
De llanta doble: Cuando el conjunto consta de doce llantas.
Mixto: Cuando tiene una combinacin de lneas de rotacin con

llanta sencilla y llanta doble y el conjunto tiene ocho o diez llantas.
86
Adems de los factores mencionados anteriormente, otra de las

caractersticas de los vehculos a tomar en cuenta en el diseo del espesor del
pavimento, es el nmero de ruedas Nr (en cada punta de eje de diseo), el
nmero de ruedas segn las diferentes configuraciones de ejes puede ser 1,
para rueda simple y 2, para rueda doble (ver figura 2.14).
DE LLANTA
SENCILLA
TRIDEM ( TANDEM
TANDEM
TRIPLE )
2.0 a 3.6 mts
SIMPLE
1.0 a 1.6 mts
EJE
DE LLANTA
DOBLE
MIXTO
Fig. 2.14: Clasificacin de las diferentes configuraciones de ejes.

Tomado de Londoo N. Cipriano Alberto Transito Terrestre, Notas Tcnicas ICPC,
Medelln, 1998, Pg. 12
87
2.7.4.5 PERODO DE DISEO (PD)

Los Pavimentos Unicapa basndose en sus caractersticas estructurales
y de funcionamiento estn concebidos para un periodo de diseo de 3 10
aos, en los cuales se espera que se comporten satisfactoriamente, no se
pueden considerar perodos mayores como los considerados para pavimentos
rgidos o flexibles ya que las caractersticas de funcionalidad son mayores en
estos ltimos.
2.7.4.6 COMPORTAMIENTO A LA FATIGA

Como se establece en el concreto, aunque una carga individual produzca
esfuerzos de flexin menores que su mdulo de ruptura, y por tanto no origine
falla en el pavimento, la repeticin de esa misma carga un nmero grande de
veces puede producir fatiga en el material y ocasionar roturas en las losas.
Los diversos estudios realizados hasta el momento en Japn, EE. UU. y

Mxico, han permitido obtener diferentes expresiones para describir la relacin
entre SR y el logaritmo del nmero NR de repeticiones permitidas de las
cargas.
Luego de realizar un estudio comparativo entre todas ellas, se ha

propuesto emplear la siguiente expresin:
SR = 1.20 0.10 log NR, para NR 100
SR = 1.0,
(Ecuacin No.4)
para NR < 100
Siendo:
SR = Relacin entre la tensin debida a la carga y el mdulo de
ruptura a flexin.
NR = Nmero proyectado de repeticiones de carga.
88
En investigaciones hechas por M. A. Minor13 se ha demostrado que si

una carga da lugar a esfuerzos de flexin mayores a la mitad del mdulo de
ruptura del concreto (MR) esa carga induce fatiga en el material, y por tanto un
nmero suficiente de repeticiones de ella provoca la falla del pavimento,
mientras que esfuerzos menores o iguales que MR pueden repetirse
indefinidamente, pues no producen fatiga.
Estos principios pueden ser aplicados a los Pavimentos Unicapa cuyas

caractersticas se pueden de alguna manera asemejar a la de un concreto
pobre debido a las cantidades de cemento en peso de la mezcla, siempre y
cuando se tomen algunas consideraciones para dicha aplicacin como por Ej.
un rango de valor de MR establecido.
2.7.4.7 TENSIN ADMISIBLE DEL PAVIMENTO
El espesor de diseo se debe seleccionar de tal manera que la tensin
de trabajo del pavimento () sea menor que la tensin admisible (adm). La
tensin admisible (adm) del pavimento depende del nmero de repeticiones de
las cargas de rueda de diseo que se espera se produzcan durante el perodo
proyectado de vida til (perodo de diseo).
La relacin de tensiones SR se obtiene de la Ecuacin No.4 en funcin

del nmero de repeticiones de carga. El nmero de repeticiones de carga (NR)
se calcula a partir de las repeticiones diarias de carga (A) y del perodo de
diseo (PD). Con este valor de SR es posible determinar adm, mediante la
siguiente ecuacin:
adm = SR x MR
(Ecuacin No.5)
13
Portland Cement Association. Thickness Design for Concrete Pavement. Skokie III, Pg. 31, citado por
Santander Restrepo, Norman Manual de Diseo de Pavimentos de Concreto, Colombia, 1984, Pg. 68.
89
Siendo:
adm = Tensin admisible en el pavimento, en MPa.
MR = Mdulo de Ruptura a flexin a la edad de 28 das en MPa.
2.7.4.8 MDULO DE ELASTICIDAD (Ec)
Para el diseo se propone el valor del mdulo de elasticidad a los 28
das, obtenido mediante el ensayo Mdulo de Elasticidad, ASTM C-469;
utilizando la siguiente ecuacin:
Ec =
S 2 S1
2 0.000050
(Ecuacin No.6)
Donde:
Ec = Mdulo de Elasticidad, en MPa.
S2 = Esfuerzo correspondiente al 40% de la carga ltima.
S1 = Esfuerzo correspondiente a una deformacin unitaria de 50
millonsimas, MPa.
2 = Deformacin unitaria producida por el esfuerzo S2

2.7.5
PROCEDIMIENTO DE CLCULO PARA EL DISEO DEL

ESPESOR DEL PAVIMENTO
En vista de que el mtodo de PARMIGIANI-DI PACE, requiere del uso de

bacos, y en ocasiones de aproximaciones sucesivas para obtener resultados,
el Centro Tcnico del Hormign, del Ecuador, ha desarrollado una ecuacin que
permite aplicar los principios y ventajas de este mtodo, obteniendo resultados
directos mediante el uso simple de hojas electrnicas de clculo. La ecuacin
propuesta es:
Y = 0.33635 0.065 (s/a) + [0.016 (s/a) 0.58] ln (a/L)
=
Nr P
Y
h2
90
1. Para determinar el espesor de un Pavimento Unicapa, se necesita la

siguiente informacin:
Valor de soporte de la sub - rasante, K (MPa/m)
Mdulo de Ruptura a la Flexin, MR (MPa)
Mdulo de Elasticidad, Ec (MPa)
Coeficiente de Poisson ( = 0.15)14
Carga por rueda, P (MN)
Separacin entre ruedas, s (m)
Presin de inflado de neumticos, p (MPa)
Nmero de repeticiones de carga en periodo de diseo, N
2. Calcular el nmero de repeticiones de cargas esperadas durante el

perodo de diseo, por medio de la siguiente frmula:
N = perodo de diseo x 365 x A
(Ecuacin No.7)
Donde:
N = Nmero de repeticiones de carga esperadas.
A = Nmero de repeticiones de carga por da para cada eje.
3. Calcular el factor de crecimiento (Fcr) mediante la expresin siguiente:
(1 i) PD 1
Fcr =
i
(Ecuacin No.8)
Donde:
Fcr = Factor de crecimiento
i
= Tasa de crecimiento
PD = Perodo de diseo
14
Valor promedio del Mdulo de Poisson para suelo cemento, tomado de la Tabla 2.7, Pg. 64. El
mdulo de Poisson puede ser determinado mediante la prueba Mdulo de Elasticidad ASTM C-469.
91
4. Con el factor de crecimiento (Fcr) y el nmero de repeticiones esperadas,

calcular la proyeccin del nmero de repeticiones de carga (NR) durante
el periodo de diseo, a travs de la siguiente expresin:
NR = N
1 Fcr
100
(Ecuacin No.9)
5. Calcular la relacin de tensiones (SR), entre la tensin debida a la carga y

el mdulo ruptura a flexin, utilizando la Ecuacin No.4
6. Determinar la tensin admisible (adm), mediante la siguiente ecuacin:
adm = SR x MR
(Ecuacin No.10)
7. Calcular el radio a, del rea equivalente de contacto en metros,

utilizando la Ecuacin No.3.
8. Obtener el valor de la separacin entre centros de ruedas (s)
9. Asumir un espesor tentativo de pavimento (h), en mts.

10. Calcular el Radio de Rigidez Relativa de Westergaard, con la siguiente
ecuacin:
L=
Ec * h 3
12(1 2 ) K
(Ecuacin No.11)
Donde:
Ec = Mdulo de Elasticidad del Pavimento Unicapa, en MPa.
h = Espesor del Pavimento Unicapa
u = Mdulo de Poisson del Pavimento Unicapa
K = Mdulo de reaccin de la sub - rasante (MPa/m)
L: tiene dimensiones de longitud.
92
11. Calcular la variable Y, con la siguiente ecuacin:

Y = 0.33635 0.065 (s/a) + [0.016 (s/a) 0.58] ln (a/L) (Ecuacin No.12)
12. Calcular la tensin (), en el pavimento producida por las cargas con la
ecuacin siguiente:
Nr P
Y
h2
(Ecuacin No.13)
Donde:
Nr: Nmero de ruedas en la punta del eje
P : Carga por rueda
h : Espesor del Pavimento Unicapa
Y : Variable calculada en la ecuacin No. 12
13. Comparar los valores de con adm
-
S << adm., disminuir el valor de h
S >> adm., aumentar el valor de h
Para mayor facilidad de clculo del espesor del Pavimento Unicapa, se

presenta a continuacin, una hoja electrnica en EXCEL.
93
HOJA ELECTRNICA PARA EL CLCULO DE ESPESORES DE PAVIMENTOS UNICAPA DE ALTO DESEMPEO
2.7.6 CONSTRUCCIN DE LOS PUAD

La construccin de los Pavimentos Unicapa es similar a la de la
estabilizacin de bases in situ con cemento, la cual se basa en incorporar un
ligante pulverulento, el cemento, en el seno de un material granular adecuado
para su empleo, con el objetivo de obtener un ahorro en los costos de
construccin; al evitar transportar materiales de mayor calidad, y por tanto ms
caros, y a grandes distancias.
Toda la dificultad, y no es poca, de este proceso de construccin in situ
reside, por un lado, en tener controlado el estado hdrico del material a tratar y,
por otro, en dosificar y mezclar correctamente la cantidad necesaria de
cemento, a la vez que se alcanza la geometra predefinida de la capa.
La construccin in situ de Pavimentos Unicapa en materiales
granulares, en general suelos, requiere de estudios previos en laboratorio,
seguidos de comprobaciones a nivel de la obra. Su ejecucin esta constituida
por una serie de operaciones elementales que deben realizarse siguiendo un
ordenamiento preciso, empleando varios equipos especficos y, exige destreza
y experiencia por parte de los operadores y jefes de unidad de la obra.
Adems de los estudios previos, resulta muy conveniente en cada nueva

obra a realizar, desde un principio, una definicin precisa de cada una de las
actividades elementales, especificndolas en un orden determinado. A la vez es
necesario elegir los equipos y procesos adecuados, bien adaptados a su
funcin y, de rendimiento equilibrado, que sean capaces de satisfacer las
exigencias de calidad requeridas. Entre los procesos o tcnicas que se pueden
utilizar podemos mencionar la utilizacin de equipo agrcola, sistema tradicional
de colocacin de suelo cemento in situ y procedimientos sistematizados de
equipo reciclado.
95
De forma general, las operaciones elementales a realizar con cualquier

mtodo son las siguientes:
Preparacin del suelo natural.
Extensin del cemento.
Mezclado.
Compactacin.
Nivelacin.
Construccin de juntas (de ser necesario).
Curado y proteccin superficial.
2.7.6.1 PREPARACIN DEL SUELO NATURAL

La preparacin del suelo tiene como objetivos esenciales facilitar la
accin de los mezcladores, por un lado, y, por otro, homogeneizar la capa de
suelo a pavimentar que puede ser variable en funcin de la naturaleza de los
suelos existentes. Las principales labores a realizar en la preparacin del suelo
son:
Escarificado y disgregacin.
Eliminacin de la fraccin gruesa.
Homogeneizacin y pulverizacin.
Ajuste de la humedad.
El escarificado y disgregacin del suelo in situ y la eliminacin de
elementos gruesos permiten obtener un mezclado ms eficaz. El escarificado

se realiza habitualmente mediante un riper de varios dientes que puede ir
montado sobre tractor (como se observa en la figura 2.15), bien, sobre
motoniveladora en posicin central o posterior. Por lo general se escarifica
hasta una profundidad de 3 cm. mayor que la especificada como espesor
(Espesor del Pavimento). Para la eliminacin de los elementos gruesos se
emplean rastrillos extractores de piedras compuestos por varios dientes curvos
96
insertados en un bastidor horizontal que es arrastrado por un tractor.

Generalmente la extraccin se realiza en dos pasadas, en la primera con 7 9
dientes, se extraen los elementos ms gruesos (100 250 mm) y en la
segunda, con 15 18 dientes, se extraen las gravas medias (> 40 50 mm). En
la tabla 2.11 se presentan algunas recomendaciones de equipos escarificadores
en base al tipo de material a tratar.
Fig. 2.15: Escarificado del suelo utilizando equipo agrcola.
La homogeneizacin del suelo responde al objetivo de limitar las

variaciones de sus caractersticas en relacin con las muestras que se tomaron
para realizar los estudios previos de laboratorio. Se necesita conocer
correctamente la disposicin del material en el terreno para definir un mtodo
de trabajo que permita corregir las heterogeneidades. Resulta ser una cuestin
relativamente compleja ya que por razones econmicas no suele ser viable
proceder a una extraccin y homogeneizacin en acopio. De ah que sea ms
sencillo definir previamente varias frmulas de trabajo en funcin de las
caractersticas de los materiales que sern estabilizados.
97
Aptitud de los equipos de escarificado y preparacin del material a tratar
EQUIPOS
Riper trasero en
tractor de oruga
Riper trasero en
motoniveladora
Riper intermedio
en motoniveladora
Rastrillos traseros
en tractor agrcola
Desterronador en
tractor agrcola
Arenas y
Arenas y
Rocas
arcillas
arcillas
con gravas
poco
gruesas
cohesivas.
aisladas
Limos
PA-UN
MI-RR
PA-RR
AD-UM
MA-FR
PA-UN
AD-RR
AD-UM
MA-UM
PA-UM
IN
MA-FR
MA-UM
AD-RR
IN
MA-FR(*)
MA-UM(*)
AD-RR(*)
PA-RR(*)
IN
PA-RR
PA-RR
MA-UM(**)
MA-UM(**)
IN
Arcillas arenosas
cohesivas.
Arcillas muy
Limos
cohesivas
plsticos
evolutivas
blandas.
Conglomerados
arcillosos
MA: Muy adecuada; AD: Adecuada; PA: Poco adecuada; IN: Inadecuada
FR: Uso frecuente; UM: Uso medio; RR: Uso raro o infrecuente
(*): si hay piedras gruesas; (**): despus del ripado
Tabla 2.11: Aptitud de los equipos de escarificado y preparacin del material a tratar
Tomado de Curso Internacional de Diseo y Construccin de Pavimentos de Concreto, por
Ing. Carlos Jofre Ibez, ASIA 1999, Tema 2.3, Pg. 8.
La pulverizacin o molturacin es de gran importancia en los suelos

cohesivos ya que en estos la correcta homogeneizacin y el contacto ntimo del
cemento slo es posible si se han deshecho los terrones y grumos arcillosos.
Hay suelos que forman terrones muy duros cuando estn secos. En estos
casos suele haber un contenido de humedad ptimo para ablandar los terrones,
si el material es de este tipo, conviene mojarlo, mezclarlo bien, dejarlo reposar y
pulverizarlo al siguiente da.
98
Tambin se puede hacer uso de maquinaria agrcola de uso comn como

las gradas de disco y los arados de vertederas. De igual manera pueden usarse
los riper de varios dientes montados sobre motoniveladora e incluso la propia
hoja de la motoniveladora usada como vertedera. La homogeneizacin y
pulverizacin en operaciones de cierta envergadura requiere equipos similares
a los de mezclado, esto es, mezcladoras rotativas de uno o varios ejes
arrastradas por tractor, tipo pulvimixer, o bien suspendidas, en posicin
intermedia o trasera, en vehculos especficos, tipo estabilizador. La tabla 2.12
muestra los equipos usados para dicha actividad en base al tipo de suelo.
Aptitud de los equipos usados en homogenizacin de suelos
EQUIPOS
Riper intermedio
en motoniveladora
Gradas de disco
Vertederas y hoja
de motoniveladora
Arenas y
Arenas y
Rocas
arcillas
arcillas
con gravas
poco
gruesas
cohesivas.
aisladas
Limos
PA-RB(*)
AD-RM
PA-RR
IN
IN
AD-RB
MA-RM
AD-RM
PA-RB
IN
AD-RB
AD-RM
AD-RM
AD-RB
PA-RB(**)
AD-RM(*)
MA-RA
AD-RM
PA-RB(**)
PA-RB(**)
MA-RA(*)
MA-RA
MA-RA
AD-RM(**)
AD-RB(**)
Arcillas arenosas
cohesivas.
Arcillas muy
Limos
cohesivas
plsticos
evolutivas
blandas.
Conglomerados
arcillosos
Mezcladora
rotativa con tractor
agrcola
Mezcladora
RA: Rendimiento alto; RM: Rendimiento medio; RB: Rendimiento bajo
(*) eliminacin previa de piedras gruesas; (**) escarificado previo
Tabla 2.12: Aptitud de los equipos usados en homogeneizacin de suelos
Ing. Carlos Jofre Ibez, ASIA 1999, Tema 2.3, Pg. 8
99
La otra operacin habitual en la preparacin del material a usar, es la del

ajuste del estado hdrico: aumentar o disminuir la humedad. Si se trata de
disminuir la humedad se puede recurrir a una simple aireacin, que puede
coincidir con la operacin de escarificado, homogeneizacin y/o eliminacin de
la fraccin gruesa, o bien a un pre - tratamiento con cal. Si es necesario
aumentar la humedad del suelo se hace coincidir con la homogeneizacin
teniendo en cuenta que, en general, es recomendable ajustar la humedad del
suelo unos 2 3 puntos por encima del ptimo de humedad del Proctor
Modificado para tener en cuenta la dosificacin necesaria de cemento y la
evaporacin que se produce durante el mezclado y la puesta en obra.
Para el humedecimiento del suelo se emplean equipos de mezclado

similares a los de homogeneizacin o de mezclado con el cemento. El aporte
del agua puede hacerse directamente desde camiones cisterna acoplados a
los mezcladores si estos disponen de barra regadora integrada, o bien,
previamente mediante camiones cisterna con barra regadora; aunque esto
ltimo no es la mejor alternativa.
No se debe confundir la operacin previa de humedecimiento del suelo

con los riegos superficiales de agua que se deben realizar, especialmente en
pocas clidas para mantener la humedad cuando ya ha sido ajustada. Estos
riegos de agua auxiliares pueden aplicarse antes de la extensin del cemento,
tambin tras el mezclado y antes de la compactacin.
2.7.6.2 EXTENSIN DEL CEMENTO

EI objetivo bsico de la extensin del cemento es el de dosificar lo ms
preciso posible la cantidad determinada de cemento en la frmula de trabajo, en
funcin del espesor del Pavimento Unicapa a construir. Una correcta
100
dosificacin del cemento es fundamental para el xito del proyecto, pero hay
que recordar que tambin lo es su correcta homogeneizacin y un buen ajuste
de la humedad.
La dosificacin del cemento puede realizarse simplemente a mano, con

sacos, estos se colocan en hileras transversales a la faja que se est
ejecutando, distanciados convenientemente para producir la proporcin
especificada. Los sacos se rompen y su contenido se vaca sobre la superficie a
modo de formar hilos transversales en la faja en proceso, luego por medio de
rastras de clavos u otro dispositivo conveniente, se riega el cemento para
formar una capa uniforme de suelo (proceso observado en la secuencia de
fotografas de la figura 2.16). Sin embargo, lo correcto sera utilizar mquinas
dosificadoras; en los equipos ms sencillos, el cemento se extrae mediante una
banda, cuya velocidad es igual a la del vehculo y la dosificacin se realiza
mediante una compuerta de altura regulable.
Tambin la aplicacin del cemento puede hacerse con camiones

cargados a granel (como el observado en la figura 2.17) equipados con
descargadores graduados, en los cuales se puede regular la cantidad de
cemento que debe regarse en determinada rea, en este sistema el camin se
mueve a una velocidad lenta en el sector asignado, dejando tras de s hilos de
cemento. Estos hilos se distribuyen paralelamente al eje de la faja en proceso e
igualmente distanciados en todo el ancho de la va.
Los equipos habituales de dosificacin consisten en tolvas dosificadoras

de materiales pulverulentos que suelen ir acopladas a un camin silo. El
cemento se descarga sobre la tolva que en su parte inferior lleva una compuerta
regulable
un
dosificador
alveolar
que
es
accionado
mecnica
hidrulicamente pero siempre ligado a la velocidad del vehculo tractor.
101
Fig. 2.16: Secuencia de extensin manual del cemento.
De
esta
forma
se
obtiene
una
dosificacin
bastante
exacta
independientemente de la velocidad de avance del camin. EI principal

problema reside en la lentitud de las operaciones de acoplamiento y
desenganche de la tolva. Se puede mejorar el sistema colocando la tolva
acoplada a un tractor y uniendo este al camin silo mediante tubera flexible.
Tambin existen tolvas de funcionamiento automtico, remolcadas o

arrastradas por tractor y ste unido al camin silo por tubera flexible. Suelen
ser modelos ms sofisticados que los anteriores, dan mayor precisin, dotados
de agitadores y vibradores para evitar la formacin de bvedas y, en algunos
casos, con posibilidad de regular la anchura de extendido.
102
Al mismo tiempo pueden disponer de un sistema para la pesada del

cemento, que permite controlar la dosificacin media (no confundir con
dosificacin ponderal.).
La extensin del cemento debe efectuarse por bandas paralelas

adyacentes, borde contra borde, sobre toda la superficie a tratar y con una
precisin tal que la desviacin de la dosificacin por metro cuadrado, con
relacin a la frmula de trabajo, no vare en ms del 10%.
Como regla general se protegern los equipos de extensin con faldones

para limitar la emisin de polvo. Algunos equipos llevan una rampa provista de
vaporizadores que con una pequea cantidad de agua consiguen minimizar el
problema de la formacin de polvo.
Fig. 2.17: Riego del cemento mediante camiones dosificadores mecanizados
103
2.7.6.3 MEZCLADO
El mezclado del suelo con el cemento constituye la fase ms delicada e
importante del proceso de pavimentacin. La homogeneidad obtenida y la
profundidad del tratamiento son los aspectos fundamentales a asegurar con el
equipo empleado. Otro aspecto importante, especialmente desde el punto
econmico, es que el mezclado suele ser en la mayora de los casos, el
proceso que limita el rendimiento de la operacin, es decir, es su cuello de
botella. Es fundamental, por lo tanto, elegir correctamente el equipo de
mezclado.
Los mezcladores de suelos constan al menos de vehculo tractor y

dispositivo de mezclado. Dicho dispositivo puede ser fijo (por Ej. un riper) o
mvil, y en este caso, el movimiento puede venir dado por la traccin y la
friccin al suelo (por ejemplo grada de discos) o por una fuente de energa
exterior (por ejemplo un pulvimixer). Este ltimo caso es el ms habitual.
Algunos de los equipos citados anteriormente para la pulverizacin del

suelo pueden ser empleados en el mezclado. Tal es el caso del riper de varios
dientes (5 7 normalmente) montado sobre tractor en su parte posterior de la
grada de discos o sobre motoniveladora en su parte central. (como la mostrada
en la figura 2.18). Sin embargo, no son equipos idneos, con el riper no se
obtiene una buena homogeneidad, mientras que la grada esta muy limitada en
cuanto a la profundidad de trabajo (mximo de 10 15cms) y la motoniveladora
requiere gran numero de pasadas.
104
Fig. 2.18: Motoniveladora de hoja intermedia realizando el mezclado.
Los equipos de mezclado habituales son los que estn constituidos por
mezcladores rotativos. EI eje de rotacin puede ser vertical u horizontal y puede
existir un nico rotor o varios. En el caso de los equipos de rotor nico y eje
horizontal, que es el ms habitual, el rotor va cubierto por una carcasa. Existen
tres tipos de configuraciones:
1. Segn la posicin relativa del tractor y del mezclador,
2. Arrastrada (tipo pulvimixer),
3. Suspendida sobre un bastidor en posicin frontal o central (en ambos casos
la denominacin es la de estabilizador de suelos.
Las caractersticas de los pulvimixer y de los estabilizadores son muy

similares, diferencindose en la potencia y dimensiones, la que suele ser mayor
en los estabilizadores. EI rotor, de un dimetro de entre 0,5 y 1.2 m., va provisto
de dientes, como en las fresadoras, o lo que es ms normal, de unas paletas
especiales de acero resistente al desgaste. EI nmero (entre 50 y 150) y la
forma de las paletas vara de unos modelos a otros; el ancho de trabajo puede
ser de 1,5 a 3 m, aunque lo ms normal es de 2 a 2.5 m, y la profundidad puede
105
alcanzar los 50 cm. en algunas maquinas. Los estabilizadores de suelos suelen

estar equipados en el interior de la carcasa de una rampa para inyectar agua lo
que resulta muy interesante para poder ajustar con precisin la humedad,
aunque obliga a la presencia de una cisterna que se desplaza solidariamente
con el estabilizador.
La calidad del trabajo realizado, especialmente la homogeneidad, y el

rendimiento obtenido con los estabilizadores de suelos y con los pulvimixer
dependen esencialmente de la adecuacin de una serie de parmetros:
Velocidad de avance,
Velocidad de giro del rotor,
Forma y disposicin de las paletas.

En cada caso es necesario ajustar uno o varios de estos parmetros,
generalmente la velocidad de avance y la de giro, pues los otros vendrn dados

por el proyecto y por el tipo de mquina. Un aspecto importante a tener en
cuenta es la presencia en el suelo de elementos muy gruesos (superiores a 40
50 mm) que dificultan grandemente el trabajo y producen frecuentes averas.
Recientes ensayos realizados con este tipo de equipos han mostrado

que:
La homogenizacin en sentido vertical es muy buena sobre todo el

espesor tratado,
La homogenizacin en sentido transversal es casi nula. por lo que se

debe extremar la correccin de la distribucin del cemento y del agua.
La variacin de la profundidad del tratamiento puede ser grande aunque

en los equipos ms modernos se puede llegar a limitar dicha variacin a
1 cm.
La calidad del tratamiento in situ, si se realiza correctamente puede ser

comparable al realizado en planta.
106
Adems, cabe mencionar la existencia de equipos de mezclado ms

sofisticados, como son los mezcladores de varios rotores y las plantas mviles
de mezclado.
Los mezcladores de varios rotores son mquinas autopropulsadas

dotadas de dos o ms rotores. Los rotores pueden ir colocados en paralelo y en
sentido normal al avance, en cuyo caso suelen girar en sentidos opuestos con
lo que se mejora considerablemente la dispersin del cemento. Los rotores
tambin pueden ir colocados en sentido normal y ortogonal (como los de un
mezclador de planta fija) con lo que se obtiene una gran homogeneidad tanto
vertical como transversalmente. En el mercado no es fcil encontrar equipos de
mezclado de varios rotores y los que existen suelen tener un costo elevado.
Algunas empresas de maquinaria han desarrollado esta idea para el reciclado
in situ de pavimentos.
Las plantas mviles son equipos similares a las de las planta fijas pero
realizan su trabajo directamente sobre el suelo. Constan normalmente de un
escarificador o excavador del suelo, seguido de un elevador de cangilones. EI
material es cribado a la entrada para eliminar los elementos ms gruesos y
despus mediante una cinta transportadora se lleva hasta un mezclador de
paletas. Sobre la cinta se incorpora el cemento y el agua, si fuera necesario. El
material ya mezclado se vierte por una rampa donde es distribuido por un
dispositivo de extensin transversal con regulacin de espesor. Adems estos
equipos llevan depsitos reguladores de agua y cemento y van conectados a
cisternas de abastecimiento.
En general, son equipos de precio elevado pero son aptos para todo tipo
de suelos y adems los rendimientos que se obtienen, la calidad de la
dosificacin y de la homogeneidad son muy altos.
107
Como ejemplo de los equipos antes mencionados tenemos los

Mezcladores Escarificadores los cuales poseen tres formas bsicas de llevar
a cabo los trabajos:
1. Aplicando el agua y el cemento, y escarificando y/o mezclando

posteriormente, como se puede observar en la figura siguiente:
Fig. 2.19: Mezclado escarificado, previa aplicacin de agua y cemento

Tomado de Manual de Reciclaje en Fro Wirtgen, Segunda Edicin, Septiembre 2001
Como se muestra en la figura anterior, se utiliza un nmero determinado

de equipos; primeramente se riega el agua con un camin cisterna, despus se
extiende el cemento con un camin de riego, luego la mquina mezcladora
escarificadora, por medio de un tambor de aspas dentro de la carcasa
protectora, situada en la parte central de la misma es la que se encarga de
mezclar homogneamente los diferentes materiales; la mezcla obtenida sale
108
por una compuerta regulable situada en la parte trasera de la carcasa, para que
seguidamente la mquina que se encargar del perfilado y nivelacin haga su
trabajo, y finalmente se compacte con un rodillo vibratorio o el equipo que se
acomode mejor a la mezcla.
2. Aplicando el cemento y posteriormente escarificando y/o humedeciendo la

superficie simultneamente como se muestra en la siguiente figura:
Fig. 2.20: Mezclado escarificado y humedecimiento de la superficie simultneamente,

previa aplicacin del cemento
El funcionamiento es similar al descrito en el caso 1 con la diferencia que

aqu se conecta directamente el camin cisterna al equipo mezclador
escarificador mediante una manguera, el camin posee un microprocesador
que controla la bomba con la que se roca el agua a la mezcla.
109
3. Haciendo todos los procesos en forma simultanea, como se observa en la

siguiente figura:
Fig. 2.21: Mezclado escarificado, aplicando agua y cemento simultneamente

En este procedimiento se adiciona el cemento y el agua en forma de

lechada por medio de una manguera conectada a la pre mezcladora de los
componentes antes mencionados, la cual tambin posee un microprocesador
que controla las cantidades de lechada inyectadas a la mezcla, para que se
repita la secuencia de procedimientos antes descritas. A continuacin se
muestra la conveniencia de emplear determinados equipos para el mezclado de
diferentes tipos de suelos segn la tabla 2.13.
110
Aptitud de los equipos de mezclado de suelos
EQUIPOS
Arenas y
Arenas y
Rocas
arcillas
arcillas
Arcillas arenosas
con gravas
poco
cohesivas. Limos
gruesa
cohesivas.
Plsticos
aisladas
Limos
IN
PA-RR
PA-RB
IN
IN
IN
PA-RR
PA-RB
IN
IN
PA-RB(*)
MA-RM
AD-RM
PA-RB
IN
AD-RM
MA-RA
MA-RA
AD-RM
PA-RB(**)
AD-RA(*)
MA-RA
MA-RA
MA-RM
AD-RB(**)
MA-RA
MA-RA
MA-RA
MA-RA
AD-RM
Arcillas muy
cohesivas
evolutivas
blandas.
Conglomerados
arcillosos
Riper intermedio
en
motoniveladora
Gradas de
discos.
Vertederas y
hoja
de
motoniveladora
Pulvimixer
arrastrado por
tractor agrcola
Estabilizadora
de suelo de un
rotor
Estabilizadora
de suelo de
varios rotores
Planta mvil de
estabilizacin
(*) eliminacin previa de piedras gruesas; (**) escarificado previo
Tabla 2.13: Aptitud de los equipos de mezclado de suelos

111
2.7.6.4 COMPACTACIN
La relacin entre la calidad de una capa de suelo natural o de suelo
estabilizado con el nivel de compactacin alcanzado es bien conocida, la
obtencin de una densidad elevada es importante para alcanzar unas buenas
resistencias mecnicas pero, sobre todo, la densidad alcanzada en el fondo de
la capa tratada es fundamental de cara a obtener una buena resistencia a la
fatiga de la capa de los PUAD.
EI nivel de referencia habitual para la compactacin de las capas in situ
es la densidad mxima obtenida en el ensayo Proctor Modificado, sin embargo,
deben tenerse en cuenta las diferencias entre las densidades medias y las
densidades del fondo de capa, que pueden ser significativas.
Para realizar esta operacin puede emplearse un gran nmero de tipos

de mquinas, pero las ms frecuentes son los rodillos lisos, los rodillos
vibratorios, los compactadores de neumticos y los compactadores de patas o
de impactos. No todos estos equipos son siempre adecuados, por el contrario,
para cada tipo de suelo y espesor de capa a estabilizar debe estudiarse un
sistema (tipo de equipos, potencia, peso y nmero de pasadas) idneo de
compactacin mediante el correspondiente tramo de ensayo. Se tendrn en
cuenta, como es lgico, otros factores como el costo y la disponibilidad de los
equipos.
Los rodillos lisos, tambin denominados apisonadoras, actan por el

efecto del peso propio concentrado en la zona de contacto entre el cilindro
metlico y el suelo. Suelen ser autopropulsadas, con dos cilindros de igual
anchura (tipo tndem) o con tres cilindros (tipo triciclo). En funcin del peso
pueden clasificarse en ligeros (26 ton.), pesados (1016 ton.) y muy pesados
(> 16 ton.) Este peso puede aumentarse normalmente cargando la maquina.
112
EI factor que determina la eficacia de la compactacin es la presin de

contacto que viene dada por la carga total dividida entre la longitud de las
generatrices de los cilindros, suele oscilar entre 10 y 100 Kg/mt. Sin embargo,
an con cargas lineales altas, la eficacia de este tipo de compactadores es muy
limitada y su uso cada da es menos frecuente siendo sustituidos por los rodillos
vibratorios.
Los rodillos vibratorios son los ms utilizados por su versatilidad y

eficacia. Pueden ir remolcados o bien ser autopropulsados.
Existen numerosas configuraciones aunque las bsicas son dos:
Dos rodillos metlicos, lisos o con patas, con uno slo o los dos rodillos
vibratorios.
Mixtos articulados, con un eje tractor de dos neumticos unido por

articulacin a un rodillo vibratorio, liso o con patas.
La vibracin se obtiene por el giro de masas excntricas. En funcin del

peso y de la excentricidad se obtienen distintas frecuencias (600 4500 r.p.m.)
y amplitudes de vibracin. A mayor amplitud, mayor esfuerzo de compactacin
y cuanto mayor frecuencia, mayor eficacia en los suelos finos no cohesivos.
As por ejemplo, se usan frecuencias de 1,000 2,000 r.p.m. en suelos
con gravas y arenas gruesas y de 2,000 4,000 r.p.m. en suelos con arenas
muy finas y limos no plsticos.
Otra caracterstica importante es el peso por unidad de longitud de

generatriz, especialmente en relacin con la capa tratada como lo muestra la
siguiente tabla:
113
Tipo de rodillo
Peso por unidad de
Espesor de capa
vibratorio
longitud generatriz
ms adecuado
Rodillos ligeros
10 25 Kg./cm.
10 15 cm.
Rodillos medios
25 35 Kg/cm
15 25 cm
Rodillos pesados
35 50 Kg./cm.
25 40 cm.
Rodillos muy pesados
> 50 Kg/cm
40 - 60 cm
Tabla 2.14: Relacin entre el peso por unidad de longitud generatriz y

el espesor de capa ms adecuado.
En los suelos granulares limpios la vibracin es particularmente eficaz

por lo que pueden incrementarse los espesores anteriores. Por el contrario, la
vibracin es menos eficaz, en suelos arcillosos y no es aconsejable en suelos
muy plsticos.
Los compactadores de neumticos pueden ser tambin remolcados o

autopropulsados. Los remolcados suelen ser de gran peso (30 150 ton.), con
una o dos filas de neumticos, y de difcil maniobra. Los autopropulsados, por
el contrario, son muy maniobrables y polivalentes ya que se emplean en la
compactacin de todo tipo de unidades de obra en carreteras. EI peso puede
variar normalmente entre 5 40 ton. y el nmero de neumticos (7 a 9), se
disponen de forma alternada de tal manera que cubran todo el ancho de
compactacin, como el mostrado en la figura 2.22.
114
Fig. 2.22: Rodillo de neumtico autopropulsado.
En la fase de compactacin, el factor ms importante es el de la carga

por rueda. En funcin de esta los compactadores de neumticos se clasifican
en: ligeros (< 3 ton/rueda), medios (3 6 ton/rueda) y pesados (> 6 ton/rueda).
La forma de trabajo de los neumticos combina la presin vertical con un ligero
amasado que facilita el encaje de los granos finos en los huecos. Son muy
adecuados en suelos arenosos no muy arcillosos, especialmente en
combinacin con los rodillos vibratorios. No son aconsejables en suelos con
gravas muy gruesas ni en suelos muy arcillosos o muy hmedos.
Otro aspecto importante es la presin de contacto que puede variar

generalmente por medio de un compresor fijo. En las capas gruesas conviene
empezar por presiones bajas (3 5 Kg. /cm2) de forma que el bulbo de
presiones sea mayor y alcance mayor profundidad. La presin se va
aumentando paulatinamente hasta alcanzar presiones altas (7 9 Kg. /cm2).
Por ultimo, los rodillos de patas o de impacto (tamping) que basan su

efecto de compactacin en la presin elevada ejercida al concentrar su peso en
115
las pequeas superficies de las patas unida a un efecto de amasado y de

impacto dinmico por la forma de las patas. Aunque pueden ir montados en
compactadores mixtos, los ms eficaces estn constituidos por dos rodillos de
gran dimetro (1 3 m.) con protuberancias (patas) de diversas formas:
Troncocnicas, Segmentadas, Paraleleppedas, etc. Suelen ser equipos
pesados (20 50 ton. sin lastre) dotados tambin de una hoja de buldzer, que
trasmiten una gran presin de contacto (20 120 Kg. /cm2), como el mostrado
en la figura 2.23.
Los rodillos de impacto estn especialmente indicados en terrenos

cohesivos, pero no deben estar muy hmedos. Tambin estn indicados en
suelos con elementos gruesos que requieran trituracin y homogeneizacin
granulomtrica.
Fig. 2.23: Rodillo pata de cabra.
116
Sea cual fuere el equipo elegido, la compactacin debe realizarse y

completarse durante el perodo de manejabilidad de la mezcla, evitando
retrasos que provoquen ruptura de los enlaces producidos por el fraguado. Este
tiempo de manejabilidad depende del tipo de cemento, la proporcin de
cemento, la cantidad de agua empleada y de la temperatura ambiente. En
condiciones normales debe pensarse en completar el proceso antes de las tres
horas despus de la incorporacin del cemento.
Cuando se efecte una operacin de reajuste o nivelacin de la capa

estabilizada resulta conveniente efectuar la compactacin en dos fases. Una
parcial o inicial que se realiza inmediatamente despus del mezclado. Con ella
se busca una densidad del orden del 85 95% de la densidad final en toda la
superficie de la capa para que sirva de apoyo homognea a los equipos de
nivelacin. Despus de la nivelacin se completa la compactacin con la
segunda fase o fase final hasta alcanzar los niveles de compactacin exigidos.
Hay que reiterar la conveniencia de realizar tramos de ensayo en todas

las obras para definir lo ms preciso posible la forma de compactacin: Equipo
y pasadas mnimas. Adems los tramos de ensayo permiten poner de
manifiesto la influencia del contenido de agua, evaluar la eficacia del mezclado,
analizar la conveniencia de emplear un retardador de fraguado, etc.
Como recomendacin se presenta la siguiente tabla en la cual se podra

escoger el equipo ms apropiado de compactacin dependiendo el tipo de
suelo.
117
Aptitud de los equipos vibratorios, de neumticos e

impacto segn el tipo de suelos
EQUIPOS
Arenas y
Arenas y
Rocas
arcillas
arcillas
con gravas
poco
gruesas
cohesivas.
aisladas
Limos
PA-RB
MA-RM
AD-RM
AD-RM
MA-RA
AD-RA
MA-RM
IN
PA-RB
AD-RM
MA-RA
PA-RB
AD-RM
AD-RM
IN
IN
MA-RA
PA-RM
PA-RB
IN
PA-RM
PA-RB(*)
AD-RM(*)
PA-RB(*)
IN
IN(**)
IN
MA-RA
AD-RM
IN
IN
IN(**)
PA-RB
AD-RM
MA-RA
MA-RM
Arcillas arenosas
cohesivas.
Arcillas muy
Limos
cohesivas
plsticos
evolutivas
blandas.
Conglomerados
arcillosos
Apisonadora de
dos rodillos, uno
IN
PA-RB
vibrante
Apisonadora de
dos rodillos
vibrantes
Rodillo vibrantes
con patas
IN
PA-RM
Rodillos mixtos de
cilindro liso
vibrante
Rodillos
remolcados
pesados lisos
Compactador de
neumtico
remolcado
Compactador de
neumtico
autopropulsado
Rodillo de impacto
de gran velocidad
(*): requiere tajos muy grandes; (**) : puede utilizarse con rendimientos muy bajos
Nota: los rendimientos mencionados son relativos a los otros tipos de maquina del mismo peso y potencia.
Tabla 2.15: Aptitud de los equipos vibratorios, de neumticos e impacto segn el tipo de suelos
118
2.7.6.5 NIVELACIN
El objetivo de esta operacin es conformar la capa estabilizada o el
pavimento con la geometra requerida. En este tipo de pavimentacin el
perfilado se efecta preferentemente mediante eliminacin de material, es decir,
que se evita el procedimiento de compensar las partes bajas aportando material
de las zonas altas; esto se debe tener en cuenta durante el proceso de
extensin del suelo (pre nivelacin) con el objetivo de que, tras las distintas
operaciones que componen la estabilizacin, se produzca un sobre espesor de
capa (en torno al 1015 % del espesor total) que ser eliminado en la operacin
de nivelacin final.
La nivelacin final se realizar de forma rpida e inmediatamente

despus de la compactacin parcial, respetando siempre el perodo de
manejabilidad de la mezcla. La precisin que se alcanza en los suelos
estabilizados con cemento suele ser mayor que en los materiales granulares no
tratados.
Los
equipos
ms
adecuados
para
esta
nivelacin
son
las
motoniveladoras y auto grades guiadas electrnicamente por hilos o por lser.

Los auto grades permiten adems la puesta en cordn del material sobrante o
su carga directa sobre camin. Los rendimientos que se pueden obtener con
estos equipos varan desde los 4,000 5,000 m2 para una jornada de 8 horas,
con una motoniveladora, y de 12,000 15,000 m2 con los auto grades guiadas
con hilo. Con estos equipos se puede ser mucho ms exigente en cuanto a las
diferencias entre los perfiles tericos y los reales obtenidos.
2.7.6.6 EJECUCIN DE LAS JUNTAS

Los Pavimentos Unicapa tienen posibilidades de presentar fisuras finas y
espontneas, producto del alto contenido de cemento en la masa de suelo, la
119
cual no representar riesgo estructural alguno, sin embargo se tratar de

controlar en lo posible dicho fisuramiento creando juntas transversales de
contraccin. Debido a que no se tiene experiencia alguna en la construccin de
juntas en los Pavimentos Unicapa, las recomendaciones para su construccin
se basan en las tcnicas de ejecucin de juntas en reciclados de pavimento
usando cemento Prtland.
Existen diversas alternativas para realizar las juntas transversales de

contraccin, desde un corte fresco hasta aserrados con disco en el material
endurecido, este ltimo es recomendado muy poco, debido a que el material
tratado nunca logra la dureza de un concreto hidrulico, por lo que al realizar el
aserrado siempre ocurren desportillamientos en las aristas de dichas juntas. Por
lo que se recomienda un corte en fresco de un ancho de unos 4 mm. y a una
profundidad que corresponda a la mitad del espesor de la capa tratada, este
corte se puede realizar con equipos sencillos como cuchillas acopladas a placas
o planchas vibratorias, como se muestra en la figura 2.24 (a) o con equipos
diseados para realizar este tipo de trabajo como los denominados CRAFT
(Creacin Automtica de Fisuras Transversales) como se muestra en la figura
2.24 (b).
120
(a) Plancha vibratoria
(b) Equipo CRAFT
Fig. 2.24: Equipo utilizado para la ejecucin de juntas
Posteriormente al corte se podr rellenar la junta con emulsin para

luego terminar el proceso normal de compactacin, el objetivo del sello de
emulsin es desligar las caras adyacentes de la junta y garantizar que no se
cierre durante el proceso de compactacin. Es importante mencionar, que el
brazo mvil del equipo CRAFT puede ser adaptado a una retroexcavadora o a
una motoniveladora y que antes de realizar el corte en fresco se debe aplicar la
compactacin inicial al pavimento, para que de esta manera la compactacin
final consista en pocas pasadas del rodillo liso y/o rodillo neumtico, esto
significa que la compactacin total que recibe el pavimento, casi toda se lleva a
cabo en la compactacin inicial.
121
2.7.6.7 CURADO Y PROTECCIN SUPERFICIAL

Una vez compactado el pavimento debe protegerse (curado para
asegurar el mantenimiento de su nivel de humedad al menos durante un
perodo inicial mnimo una semana). Este mantenimiento implica tanto el evitar
la evaporacin del agua, como una posible infiltracin del agua de lluvia.
Por ello, aunque sea una prctica habitual, el curado de la capa con
agua no es el procedimiento ms recomendable en obras de cierta importancia.
Es mucho ms adecuado el empleo de un riego de curado con emulsin
bituminosa o con algn producto especfico de curado de materiales tratados
con cemento. En el caso de las emulsiones bituminosas se deben emplear las
de ruptura rpida y baja viscosidad. La aplicacin de estos riegos se har con
cisternas dotadas de rampa regadora que asegure una dotacin uniforme, y
evite realizarlas a mano mediante lanza regadora, salvo en lugares inaccesibles
para la cisterna. La aplicacin se realizar a las 24 horas de terminada la
compactacin, manteniendo la humedad durante dicho perodo mediante riegos
de agua si fuera preciso.
Con cualquiera de las alternativas de curado adoptada, se prohibir

totalmente la circulacin de vehculos durante los tres primeros das y hasta
pasados los primeros siete das no se permitir la circulacin de vehculos
pesados.
Como recomendacin se presenta la siguiente tabla en la cual se podra

escoger el tipo de capa de proteccin superficial, ms apropiada para suelos
estabilizados con cemento.
122
APTITUD DE LAS CAPAS DE PROTECCIN DE SUELOS ESTABILIZADOS CON

CEMENTO
Tipo de capa de
Proteccin
Funciones que no
Funciones que cubre
Comentarios
cubre
superficial
Proteccin
Pulverizacin de
agua
hdrico
del
estado Proteccin
frente
evaporacin.
Limita
la hdrico
Riego de curado
hdrico
del
evaporacin
a
y
la
las
infiltraciones.
Buena
proteccin
Riego de sellado
las su
aplicacin
accin del
en
el
proteccin momento y con la cantidad

precisa de agua.
trfico de manual
ejecucin
del
riego
con
obra. Malas condiciones dosificacin heterognea.

de
rodadura
de
los Deterioros frecuentes por

accin del trfico de obra.
del
estado hdrico frente a la

y
Proteccin frente a la Frecuente
vehculos
evaporacin
estado Dificultades para asegurar
frente al trfico de obra.

estado
frente
frente
la infiltraciones
emisin de polvo.
Proteccin
del
las
infiltraciones. Suprime la
emisin de polvo. Ligera
proteccin frente a la
La
proteccin
frente
al
trfico de obra es algo

escasa. Posible deterioro
en zonas de maniobra
accin del trafico de obra

Proteccin
asegurada
del estado hdrico frente

Tratamiento
a la evaporacin y las
superficial
infiltraciones. Suprime la
mono/bicapa
emisin
de
Costo elevado
polvo.
Proteccin frente a la
accin del trafico de obra
Tabla 2.16: Aptitud de las capas de proteccin de suelos estabilizados con cemento
123
CAPTULO III
APLICACIN DE LOS
PAVIMENTOS UNICAPA DE
ALTO DESEMPEO
TRAMO EXPERIMENTAL
PLANTA EL RONCO CESSA,
METAPN, SANTA ANA
3.0
INTRODUCCIN
Para conocer el comportamiento de los PUAD en un determinado tipo de
suelo, es necesario que se construya un tramo experimental, el cual debe estar

sometido a diferentes pruebas de laboratorio y de campo, con el objeto de
verificar su comportamiento ante las solicitaciones de carga previstas.
En el presente captulo se desarrollan las pruebas de laboratorio

necesarias realizadas a muestras de suelo alteradas obtenidas del tramo
experimental, ubicado dentro de las instalaciones de la planta EL RONCO,
Cemento de El Salvador S.A. de C.V., Metapn, Departamento de Santa Ana.
El captulo est dividido principalmente en dos partes: la primera que constituye
un anlisis detallado del suelo caracterstico del lugar y la segunda un estudio
del diseo de mezclas, ensayos de laboratorio y
diseo estructural de los
PUAD.
Adems se describe el proceso constructivo bsico de esta metodologa

de pavimentacin, el comportamiento del pavimento a corto plazo, as mismo se
presenta un breve anlisis de costo para formarse una idea de la factibilidad
econmica de la aplicacin de los PUAD a nuestros caminos rurales.
125
3.1
CONDICIONES EXISTENTES DEL CAMINO EN ESTUDIO

3.1.1 UBICACIN GEOGRFICA
El camino sobre el cual se construir el tramo experimental se localiza
dentro de las instalaciones de la planta EL RONCO, Cemento de El Salvador,

S.A. de C.V., Metapn, Departamento de Santa Ana, el tramo es parte del
camino que conduce hacia la nave de puzolana ubicado al norte de las
instalaciones administrativas del Complejo Industrial, es una calle de tierra
balastreada con material de aporte de bancos de material cercanos a la va, que
permanece en excelente estado (ver fig. 3.1), debido al buen mantenimiento
que se le da por parte del personal de la planta, y al trfico pesado que circula
que de alguna manera compacta el material.
Fig. 3.1: Aspecto actual del camino en anlisis
126
3.1.2 DISEO GEOMTRICO

El tramo de prueba ubicado en el camino descrito consta de unos 80
metros de longitud, por 10 metros de ancho de corona aproximadamente, el
diseo geomtrico de la parte en anlisis de este estudio es muy simple debido
a la poca longitud y a la ubicacin del mismo.
En su alineamiento horizontal una curva circular simple abarca la longitud

total del mismo; en lo referente al alineamiento vertical posee una curva vertical
en cresta, con desniveles entre su PC y PT relativamente suaves, (ver perfil del
eje en anexos, hoja de plano 3/3). En el siguiente numeral se describen los
elementos importantes del diseo geomtrico de la seccin transversal tpica
del camino en estudio.
3.1.3 ELEMENTOS QUE COMPONEN EL CAMINO

Los elementos ms importantes que componen la seccin transversal de
un camino son: la corona o ancho de camino, la cuneta y contracunetas, los
taludes, pendiente transversal, derecho de va y otros elementos que se
denominan complementarios como por ejemplo: las barreras o defensas
protectoras, los bordillos, barandales y obras de cruce.
Definicin y descripcin de elementos principales encontrados en el

camino.
a) Corona: Es la superficie del camino terminada que queda comprendida
entre los hombros del camino, o sea las aristas superiores de los taludes
del terrapln y/o las interiores de las cunetas. El ancho de la corona se
pudo constatar a travs de mediciones que alcanzaba los 10 metros
aproximadamente en toda la longitud, as mismo su superficie de tierra y
balastro se encontraba en excelentes condiciones debido al buen
mantenimiento rutinario (ver fig. 3.1).
127
b) Bombeo Pendiente transversal: Es la pendiente que se le da a la corona

en el alineamiento horizontal hacia uno u otro lado de la rasante para evitar
la acumulacin de agua sobre el camino, el bombeo que el camino posee
es suave pero suficientemente bueno (aproximadamente 2%) para lograr la
efectiva transportacin del agua hacia las cunetas exteriores.
c)
Cuneta: Son zanjas ubicadas a la orilla del camino en los cortes, destinadas
a recoger el agua que escurre de la corona y de los taludes de los cortes,
estas son de concreto de forma semicircular ubicadas en toda la longitud
del tramo de prueba.
d) Contracunetas: Son canales cuya ubicacin es prcticamente paralela al

eje del camino, a media ladera del lado de aguas arriba y a cierta distancia
del corte y tienen por objeto proteger contra el deslave de los taludes en los
cortes, aparentemente esta funcin la desempea un descanso o cambio
de direccin de los taludes que existen a un lado del camino.
e) Talud: Es el rea o superficie del terreno en corte o relleno, comprendida
entre la cuneta y el terreno original, un talud es observado en un lado del
camino, ste presenta buena estabilidad debido a las caractersticas del
material de la zona.
f)
Zona de derecho de va: rea o superficie de terreno, generalmente

propiedad del estado; destinado al uso de una carretera o camino, con
zonas adyacentes utilizadas para todas las instalaciones y obras
complementarias y delimitados a ambos lados por los linderos de la
propiedad colindante, el derecho de va en este caso no aplica debido a
que es un camino interno en un complejo industrial.
g)
Elementos complementarios: Bajo esta denominacin se incluyen aquellos

elementos de la seccin transversal que concurren ocasionalmente y con
los cuales se trata de mejorar la operacin y conservacin del camino, tales
elementos son: las guarniciones, bordillos, fajas separadoras, vados, etc.
128
Cabe mencionar que no se encontr con ninguno de los elementos antes

mencionados.
3.2
ESTUDIOS PREVIOS AL DISEO ESTRUCTURAL

3.2.1 ANLISIS DE TRFICO
Los estudios de trfico son fundamentales para el anlisis tanto de
capacidad como estructural de una va, ya sean proyectos de construccin o

rehabilitacin, en nuestro caso son la base para el diseo estructural del
pavimento.
El primer paso para la determinacin del trfico es establecer el volumen

del Trnsito Promedio Diario Anual (TPDA), que se define como el volumen
total de vehculos que pasan por un punto o seccin de una carretera en un
perodo de tiempo determinado, que es mayor de un da y menor o igual a un
ao, dividido por el nmero de das comprendido en dicho perodo de medicin.
Se ha tomado el TPDA como un indicador numrico para el diseo, tanto por
constituir una medida caracterstica de la circulacin de vehculos, como por su
facilidad de obtencin. Constituye as el TPDA un indicador muy valioso de la
cantidad de vehculos de diferentes tipos (livianos y pesados) y funciones
(transporte de personas y de mercancas), que se sirve de la carretera existente
como su trnsito normal y que continuar haciendo uso de dicha carretera una
vez sea mejorada o ampliada, o que se estima utilizar la carretera nueva al
entrar en servicio para los usuarios.
El estudio de trfico realizado al tramo experimental es parte del control

de circulacin vehicular diario efectuado por el personal de la planta. El conteo
vehicular se presenta a continuacin en la tabla 3.1.
129
DATOS DE TRAFICO EN TRAMO DE CALLE CONSTRUIDO CON

PAVIMENTO UNICAPA DE ALTO DESEMPEO
RESUMEN POR MES
Tabla 3.1: Estudio de trafico del tramo experimental

Fuente: Cemento de El Salvador S.A. de C.V.
Como podemos observar el trfico es de volumen alto, as como tambin

el porcentaje de vehculos de carga; es importante mencionar que el trfico
contabilizado no es carretero, sino que es un trfico industrial pesado y
130
constante durante las 24 horas del da y los 365 das del ao, funcionando
segn el ritmo de operaciones de la industria cementera. As mismo muchos de
los vehculos de carga poseen forros metlicos de cadena, los cuales provocan
un mayor desgaste en la superficie del pavimento.
3.2.2 ANLISIS DE SUELO
Para el estudio de las propiedades del suelo, se hace necesario el
obtener muestras representativas que reflejen las condiciones del mismo en el
sitio, esta actividad puede realizare de dos formas: obteniendo muestras
inalteradas y obteniendo muestras alteradas.
A una muestra se le llama inalterada, cuando se toman todas las

precauciones necesarias para mantener las mismas condiciones que tena en el
lugar de procedencia, y alterada, en caso contrario.
3.2.2.1 OBTENCIN DE MUESTRAS

Para la obtencin de muestras en sta investigacin, particularmente
alteradas (por los tipos de ensayos a realizar) se estableci una metodologa
de trabajo, con el fin de obtener un muestreo reducido y lo ms
representativamente posible el cual se describe a continuacin:
1.
Se efecto un recorrido exploratorio para observar las condiciones

existentes del terreno observando los cortes expuestos de los perfiles
naturales del mismo en los que se pudo ver el color, textura y dems
caractersticas importantes.
2.
Una vez efectuado el recorrido, se tom la decisin sobre la ubicacin de

los sondeos representativos en donde se realizaran los pozos a cielo
abierto para la extraccin de las muestras; el peso de las muestras de suelo
para los diferentes ensayos son relativamente mayores por lo que se trata
de minimizar el nmero de stas, es importante mencionar que el muestreo
131
se realiz en dos etapas: una primera para los estudios de las propiedades
del suelo y una segunda para los diseos de mezclas.
3.
Para la excavacin de los diferentes pozos, que varan en sus dimensiones

dependiendo de la etapa de trabajo, se utilizaron herramientas como pico,
pala, barra y azadones. Las muestras obtenidas se redujeron cuarteando
en campo la cantidad total de material extrado.
4.
Las muestras finales de cada tipo de suelo se colocaron en sacos y se

transportaron al laboratorio, acompaada cada una de la siguiente
informacin: fecha de muestreo, localizacin del proyecto, estacionamiento
y localizacin del muestreo, nmero de sacos que la contienen, tipo de
suelo, color, indicando si se tom del terreno natural o de terracera.
3.2.2.2
UBICACIN DE LOS PUNTOS DE OBTENCIN DE

MUESTRAS PARA ENSAYOS
Como se ha mencionado la obtencin de las muestras se realiz en dos

fases, en la primera se realizaron tres sondeos en dos pozos diferentes, ya que
al excavar los pozos, con dimensiones de 1.0 x 0.60 y profundidad hasta un
metro, se encontr que el material superficial aproximadamente hasta 0.30 m.
de profundidad era muy similar, pero el material inferior s variaba de un pozo
con respecto al otro, es por ello que se opt por tomar los respectivos
muestreos, obteniendo en total un nmero de 10 sacos de suelo.
La segunda fase, en la que se extrajeron las muestras para el diseo de

mezclas y elaboracin de especmenes, se realiz en tres sondeos con igual
nmero de pozos, con dimensiones de 1.0 x 1.0 y profundidad de 0.35 metros
aproximadamente, que sera el material con el que finalmente se construir el
PUAD.
132
Para mayor detalle de los sondeos se presenta a continuacin la tabla

3.2, as como la ubicacin de los pozos en plano topogrfico. (ver detalles en
anexos, plano hoja 1/3)
POZO No.
SONDEO No.
ESTACIONAMIENTO
PROFUNDIDAD
Estudios Previos de suelo
0+045
1
0.0- 0.30 mts.
0+045
1
2
0.30 - 1.0 mts.

0+100
2
3
0.30- 0.80 mts
0+050
Diseo de Mezclas
4
0.0-035 mts
0+070
5
0.0-035 mts
0+095
6
0.0-035 mts
DESCRIPCIN Y OBSERVACIONES
Material de aporte tomado de carril
izquierdo,con presencia de material de
tamao considerable, color es caf claro
Material del terreno natural tomado de
carril izquierdo con caracteristicas
arenosas y de color caf- amarillento
Muestra de terreno tomada de carril
derecho, color caf oscuro, con
caractersticas arcillosa
Muestra de material de aporte de carril
izquierdo con boleos de tamao
considerable
izquierdo con boleos de tamao
considerable
derecho con boleos de tamao
considerable
Tabla 3.2 Disposicin de muestreo en campo
3.2.3 ENSAYOS DE LABORATORIO DE MUESTRAS DE SUELO

3.2.3.1 ANLISIS GRANULOMTRICO (ASTM D-422)
La prueba de anlisis granulomtrico consiste en determinar la
clasificacin de un suelo por sus tamaos de partculas individuales; valindose
de la curva granulomtrica y de los valores de coeficiente de uniformidad y
curvatura.
La prueba se realiza por medio del tamizado del material a travs de

diferentes mallas, lo cual se conoce como: Anlisis Granulomtrico Mecnico;
pero cuando el material que compone la muestra es demasiado fino, se hace
133
necesario recurrir a mtodos por sedimentacin lo cual constituye el llamado:

Anlisis Granulomtrico en Hmedo.
El material necesario para realizar la prueba se calcula segn la tabla 3.315
Agregado Fino
Agregado Grueso
Tamao Mximo
(Pulgadas)
3/8
1/2
3/4
1
1 1/2
2
2 1/2
3
3 1/2
Suelos
Limosos
Arcillosos
Suelos Arenosos
Peso seco mnimo a

ensayar (gramos)
1000
2500
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
y
500
1000
Tabla 3.3: Tamaos mnimos de muestras recomendados
MATERIAL Y EQUIPO
15
Juego de tamices estndares
Vibrador electrnico (Rop -Tap)
Balanza de precisin de 0.1 gr.
Balanza de precisin de 1.0 gr.
Brocha pequea.
Cepillo
Recipiente para muestras
Horno
Fuente A.A.S.H.T.O. Norma T-27
134
PROCEDIMIENTO
1.
Se expone una muestra de suelo a los rayos del sol se seca en el horno.
2.
Se cuartea el suelo hasta obtener una muestra adecuada, segn la tabla

3.3.
3.
Se pasa la muestra por la malla No. 4 para separar las gravas de las
arenas.
4.
De acuerdo a los porcentajes obtenidos se procede a analizar la muestra

como gravas, arenas16, o por anlisis granulomtrico combinado.
5.
Se efecta el tamizado mecnico manual del material grueso por las

siguientes mallas: 2, 1 , 1, , , 3/8.
6.
Se determina el peso de cada porcin de tamao y se anotan stos.
7.
Se contina con el anlisis granulomtrico de la fraccin que pasa la malla

No. 4 (arenas).
8.
Se cuartea la fraccin que pasa la malla No. 4 reducindola hasta obtener

la cantidad de suelo necesaria a analizar (500 1,000 gr.).
9.
Se toma la muestra ya cuarteada y se pesa, ste ser el peso de la

muestra hmeda. Obtenindose previamente la humedad (%) del suelo a
ensayar as:
% =
Ph Ps
100
Ps
Donde:
Ph = Peso hmedo
Ps = Peso seco
10. Luego se coloca la muestra sobre el tamiz No. 200 y se lava

cuidadosamente con agua el material a travs del tamiz, hasta que el agua
que pasa a travs de la malla se mantenga transparente.
16
Remitirse al numeral 2.1.9 del Capitulo II de este Trabajo de Graduacin, Pg. 36
135
11. El suelo retenido se coloca en una cpsula previamente pesada.

12. Se coloca la muestra, retenida en la malla No. 200 por lavado, en el horno
durante 18 - 24 horas a 110C 5C, con el cuidado de no perder
partculas de suelo y se pesa dicha muestra.
13. Se calcula el peso del material perdido en el lavado as:
Material que pas la malla No. 200 = Peso total seco - peso retenido parcial seco
El peso total seco se calcula as Ps =
Ph
1
%
100
14. Se tamiza el material retenido parcial seco por las siguientes mallas: No. 4,
No. 8, No. 10, No. 20 No. 40, No. 60, No. 100 y No. 200 en el proceso de
tamizado, si se tiene una prdida de ms de 0.5% con respecto al peso
retenido parcial seco se considera que el ensayo no es satisfactorio, si es
menor se considera vlido y se proceder a compensar sumando
restando la diferencia entre el peso total de la muestra antes del tamizado y
el peso total de la muestra despus del tamizado, al mayor peso retenido,
con el fin de obtener el peso inicial de la muestra.
15. Se calculan los porcentajes de material retenido en cada tamiz dividiendo el
peso retenido en cada uno por el peso total seco.
16. Con los porcentajes retenidos parciales, se calculan los porcentajes
retenidos acumulados y los porcentajes que pasan.
17. Se traza la curva granulomtrica del material en una grfica donde la
abertura de las mallas se sitan en las abscisas en escala logartmica y en
las ordenadas los porcentajes de material que pasan por dichas mallas, a
escala natural, como se observa en los formatos del 3.1 - 3.3
18. Se obtiene de ella los dimetros caractersticos, para calcular el coeficiente
de uniformidad y el coeficiente de curvatura del suelo analizado17.
17
Remitirse al Numeral 2.1.8.3 del Captulo II, de este Trabajo de Graduacin, Pg. 26
136
Formato 3.1: Anlisis Granulomtrico de la muestra de suelo No.1
137
138
139
3.2.3.2 LMITES DE CONSISTENCIA (ASTM D-423 Y

ASTM D-424)
LMITE LQUIDO Y LMITE PLSTICO.
MATERIAL Y EQUIPO
1 Copa de Casagrande con ranurador
1 Balanza de 0.01 gr. de precisin
2 Cpsulas de porcelana
8 Platillos dobles de cristal
1 Malla No. 40
1 Esptula
1 Placa de vidrio
1 Pipeta
PROCEDIMIENTO
a- Preparacin de la muestra.
1.
Se toma una muestra de material secado al aire.
2.
El material que se ha secado, se pasa por la malla No. 40 y se toma como

muestra el material que pasa dicho tamiz.
3.
Se mezcla con agua el suelo que pasa por el tamiz No. 40 hasta que tiene
la consistencia de una pasta espesa y suave, se cubre con un pao papel
hmedo y se deja reposar desde 1 hasta 24 horas.
b- Clculo del Lmite Lquido.

1.
Se toma una porcin de suelo y se coloca en el platillo de bronce

distribuyndola con el menor nmero posible de golpes de esptula,
teniendo cuidado de que no se formen burbujas de aire dentro de la masa
del suelo. Este se nivela con esptula de tal forma que tenga 1 cm. de
espesor como mximo, el sobrante de suelo debe quitarse y colocarse en la
cpsula de porcelana; el suelo colocado en la copa de bronce se divide
140
cortndolo por medio del ranurador (ver fig. 3.2), los cortes se efectan
moviendo el ranurador de 2 a 6 veces de adelante hacia atrs como
mximo.
Fig. 3.2: Proceso de ranurado
2.
La copa de bronce con la muestra preparada y ranurada tiene que ser

levantada a una velocidad de 80 revoluciones por minuto, hasta que las dos
mitades de la muestra se unan en su base en una distancia de (1.3 cm.
aproximadamente), luego se registra el nmero de golpes necesarios para
cerrar el canal.
3.
Una porcin de suelo se toma de la seccin donde se unieron las dos

mitades de la muestra, se coloca en un platillo de vidrio previamente
pesado, se pesa el conjunto. Posteriormente se introduce al horno a una
temperatura de 110C 5C, se pesa despus de transcurridas 24 horas la
muestra seca.
4.
El suelo que queda en la copa de bronce se traslada a la cpsula de

porcelana, luego se lava y se seca debidamente la copa de bronce y el
ranurador, y se repite la operacin.
141
5.
Las operaciones anteriores se repiten aadiendo agua hasta que el suelo

tenga una consistencia fluida.
6.
El contenido de humedad del suelo se expresa as:

Porcentaje de Humedad = Peso del agua x 100
Peso suelo seco
El contenido de humedad correspondiente a la interseccin de la curva de

flujo con la ordenada de 25 golpes se anota como lmite lquido del suelo.
Debe obtenerse 4 5 puntos para definir el grfico, ver formatos 3.4 - 3.6.
c- Clculo del Lmite Plstico.

1.
Se coloca una muestra de suelo en una cpsula y se le aade agua,

mezclando debidamente hasta que la masa del suelo se vuelva lo
suficientemente plstica para darle forma de bola, se puede utilizar el suelo
sobrante del Lmite Lquido.
2.
Se toma una porcin de esta bola y se enrolla esta masa colocndola entre
los dedos de las manos y la placa de vidrio y con suficiente presin se hace
una barrita rollito con dimetro uniforme en toda su longitud (ver Fig. 3.3).
Fig. 3.3: Hechura de rollitos para el Limite Plstico
142
3.
Cuando el dimetro de la barrita se reduce a 1/8" se corta de 6 a 8

pedazos, nuevamente se unen los pedazos entre los dedos y pulgares de
ambas manos hasta darle a la masa una forma helicoidal y vuelve a
amasarse. Se repite la operacin hasta que el cilindro formado se cuartee
bajo la presin del amasado y no sea ya posible obtener rollitos de 1/8".
4.
Se renen las porciones de suelo resquebrajado y se colocan en un platillo

de cristal, se pesa el platillo con el suelo y se registra este peso.
5.
Se coloca el platillo con el suelo en el horno a una temperatura de 110C

5C durante 24 horas.
6.
Se saca el platillo con el suelo del horno y se registra este peso.
7.
Se calcula el Lmite Plstico
Lp = Peso del agua

x 100
Peso suelo seco
Donde:
Lp = Lmite Plstico.
8.
Se obtiene el Lp del suelo como un promedio de tres determinaciones.
143
Formato 3.4: Determinacin de los Lmites de consistencia de la muestra de suelo No.1.
144
Formato 3.5: Determinacin de los Lmites de Consistencia de la muestra de suelo No.2.
145
Formato 3.6: Determinacin de los Lmites de Consistencia de la muestra de suelo No.3.
146
3.2.3.3 GRAVEDAD ESPECFICA (ASTM D-854)

La gravedad especfica es una propiedad fsica de los suelos, la cual
brinda gran ayuda en el clculo de diferentes propiedades, entre las que se
pueden citar:
Relacin de vacos, con la que se pueden encontrar los coeficientes de

compresibilidad y consolidacin en la prueba de compresibilidad.
En la prueba de permeabilidad para conocer la velocidad de descarga.
Los ejemplos anteriores son algunos de los usos que se le pueden dar a
la gravedad especfica.
Como paso previo se debe de obtener la curva de calibracin del

matraz18 que es la relacin entre la dilatacin volumtrica del vidrio y del agua
con respecto a su peso a diferentes temperaturas, en caso de tener las
respectivas cartas de calibracin de cada matraz prescindir del proceso antes
mencionado.
MATERIAL Y EQUIPO
Material que pase la malla No. 4 secado al horno
Matraces con marca de aforo con una capacidad de 500 cm 3.
Balanza con precisin de 0.1 gr.
Termmetro graduado a una escala de 0.5 C y capacidad de 50C
Cocina
Piseta
Recipiente para bao de Maria
Embudo de vidrio con conducto largo.
Toallas de papel
18
El procedimiento de calibracin del matraz puede ser estudiado en Joseph E. Bowles, Manual de
Laboratorio de Suelos en Ingeniera Civil, Pg. 62, Edit. Mc Graw Hill.
147
Solucin para disolver grasa (generalmente una mezcla de agua y jabn)
Alcohol
PROCEDIMIENTO
1.
Con la solucin para disolver grasas se lava el matraz, posteriormente al

lavado, se enjuaga con alcohol perfectamente, luego se deja escurrir hasta
que este seco.
2.
Se pesa el matraz limpio y seco Wf.
3.
Se pesa una muestra de material que pase la malla No. 4, la muestra no

puede ser menor de 25 grs.
4.
Al matraz limpio, se le agrega aproximadamente 100 ml de agua y se pesa

el conjunto Wfa.
5.
Se vaca la muestra de suelo en el matraz con agua, con la ayuda de un

embudo, y se pesa el conjunto Wfma. Posteriormente se desprende el
material adherido al cuello.
6.
Se remueve el aire atrapado en la muestra por medio de bao de Mara,

agitando la muestra eventualmente para que el aire salga. El procedimiento
de bao de Mara puede durar 10 - 15 minutos, hasta que al agitar el
matraz no salgan burbujas de aire de la muestra.
7.
Se agrega agua hasta la marca de aforo procurando que la parte inferior del
menisco, coincida con la marca de calibracin
8.
Se seca el cuello del matraz con una toalla de papel, teniendo cuidado de
no absorber agua que haga bajar el nivel de aforo.
9.
Se toma la temperatura, introduciendo el termmetro hasta el centro del

matraz.
10. Se seca el exterior del matraz.

11. Se pesa el conjunto matraz + agua + suelo a la temperatura x,
regularmente se especifican temperaturas en un rango de 30 a 18C para
determinar el peso del matraz + agua + suelo y as obtener el valor a
148
diferentes
temperaturas.
Para
bajar
la
temperatura
del
conjunto
regularmente se recurre a colocarlo en un recipiente que contenga hielo o

agua fra.
12. Para obtener el peso de los slidos se efecta la diferencia entre el
Wfma Wfa = Ws; siempre y cuando el suelo de la muestra se haya secado
al horno antes de la prueba, pues de lo contrario se debe verter el
contenido del ensayo en una bandeja y proceder luego a secar la muestra
en un horno para obtener as el Ws.
13. De la curva de calibracin, se obtiene el peso del matraz + agua a la marca
de aforo a la temperatura del ensayo Wma.
14. La gravedad especfica se obtiene de la frmula siguiente:
Ss =
Ws
Wma Ws Wfma
Donde:
Ss = Gravedad especfica
Ws = Peso de los slidos
Wma = Peso de matraz + agua a temperatura de ensayo (de curva de
calibracin)
Wfma = Peso de matraz + agua + suelo a temperatura de ensayo
Es comn, que se requiera obtener la gravedad especfica referida a la

densidad de agua a 20C, si es necesario esto, se puede recurrir a la tabla
contenida en los formatos de clculo, la que nos da valores de ; que es un
factor de correccin que nos refiere la densidad de agua de una temperatura x
a la de 20C.
149
La gravedad especfica obtenida a temperaturas diferentes debern

compararse, y si esta proporciona un error < 1.02 se aceptaran los resultados y
posteriormente se obtendr un promedio de ellos:
Mayor valor de Ss 1.02 => O.K.

Menor valor de Ss
Los resultados de la prueba de gravedad especifica de las tres muestras

de suelo se presentan a continuacin en los formatos del 3.7 3.9.
150
Formato 3.7: Determinacin de la Gravedad Especfica de la muestra de suelo No.1
151
Formato 3.8: Determinacin de la Gravedad especfica de la muestra de suelo No.2.
152
Formato 3.9: Determinacin de la Gravedad Especfica de la muestra de suelo No.3.
153
3.2.3.4 PRUEBA PROCTOR MODIFICADA (ASTM D-1557,

AASHTO T-180)
Este mtodo de prueba controla los procesos de compactacin que se
realizan en laboratorio, cuando se busca determinar la relacin entre el
contenido de humedad (%) y peso volumtrico seco del suelo (s), para que
con dichos datos se pueda definir una curva de compactacin. La compactacin
se realiza en un molde de 4 6 (101.6 152.4 mm.) de dimetro, golpeando
con un martillo de 10.0 lbs. (44.5 N) con una altura de cada de 18 pulgadas
(457 mm.), produciendo una energa de compactacin de 56000 Ib-pie / pie3
(2700 KN-m / m3). Este mtodo es aplicable especialmente a suelos que tengan
un 30% menos en peso de partculas retenidas en la malla de .
La
Norma
ASTM
D-1557,
establece
procedimientos
alternativos
(mtodos), que pueden ser usados, si el material se adapta a lo especificado

por dichos mtodos; pero si este no lo esta, se deber hacer una modificacin
para adaptarlo a la graduacin del material.
Mtodo A
Molde: 4 pulg. (101.6 mm.) de dimetro
Material: que pase la malla No. 4 (4.75 mm.)
Nmero de capas: cinco
Nmero de golpes por capa: 25
Uso: puede ser utilizado si el 20% menos en peso de material es retenido en
la malla No. 4
Mtodo B
Material: que pase la malla de 3/8 (9.5 mm.)
154

Uso: podr ser usado si ms del 20% en peso del material es retenido en la
malla No. 4 y 20% menos es retenido en la malla de 3/8.
Mtodo C
Material: que pase la malla de
Uso: puede ser usado si ms del 20% en peso de material, es retenido en la
malla de 3/8" y menos del 30%, es retenido en la malla de .
La Norma AASHTO T-180, establece los cuatro procedimientos

siguientes para realizar dicho ensayo.
Mtodo A
Molde: 4 pulgadas de dimetro (101.6 mm)
Material: que pase la malla No. 4 (4.75 mm)
Mtodo B
Molde: 6 pulgadas (152.4 mm.) de dimetro
Material: el suelo que pasa la malla No. 4 (4.75 mm)
155
Mtodo C
Material: el suelo que pasa la malla de (19 mm)
Mtodo D
Material: el suelo que pasa la malla de (19 mm)
MATERIAL Y EQUIPO
Molde de 4" 6" de dimetro (dependiendo del mtodo a usar)
Martillo de compactacin (10 lbs. y altura de cada 18")
Equipo de compactacin mecnico
Extractor de muestra y gato hidrulico
Balanza de 0.1 gr. de precisin
Horno de secado
Regla metlica
Guantes de hule
Cuchillo
Cucharn
Probetas de 100 y 500 ml.
Mallas: No. 4, 3/8",
Recipientes para determinar contenido de humedad.
156
PROCEDIMIENTO:
a) Preparacin de la humedad del suelo para definir curva de
compactacin.
1.
Se seca la muestra de suelo al aire libre durante aproximadamente 24

horas antes del ensayo.
2.
Si pasadas las 24 horas de exponer la muestra al aire, se observa que an

tiene cierto grado de humedad, se procede a la determinacin de este
valor de humedad inicial,
i.
3.
Se escoge el mtodo a usar
4.
Se tamiza la muestra secada al aire por la malla No. 4 (4.75 mm.), 3/8" (9.5
mm.) (19.0 mm.), dependiendo del mtodo que se utilice.
5.
Se preparan por lo menos 4 muestras (preferentemente 5) de tal manera,

que la variacin de humedad de las mismas, permita definir dos puntos en
la rama seca y dos en la hmeda, y si se prepara la quinta, buscar darle
una humedad que se estime lo ms cercanamente posible a la humedad
ptima.
6.
Se utiliza aproximadamente 2.3 Kg. de material tamizado por cada muestra

para ser compactada con el mtodo A B, y 5.9 Kg. si se utiliza el mtodo
C D.
7.
Cuando se calcula la cantidad de agua que se aade a las muestras, se

hacen incrementos que varan en 2% y en caso de suelos con alto
contenido de humedad ptima, las variaciones podrn ser mayores del 2%
pero no debern exceder del 4%.19
8.
Se agrega al suelo (muestra) la cantidad de agua necesaria para hacerla

llegar a la humedad requerida y se mezcla completamente hasta observar
un color uniforme.
19
Para determinar la cantidad de agua necesaria para la humedad que se requiera, considere la humedad
inicial de la muestra y adicione la cantidad de agua faltante.
157
9.
Permitir que la muestra entre en un proceso de curado dejndola reposar,

antes de realizar la compactacin, por un periodo no menor del estipulado
en la tabla. 3.420
Clasificacin
Mnimos Perodos de tiempo (horas)
GW, GP,SW,SP
No Requiere
GM, SM
Todos los dems suelos
16
Tabla 3.4: Requerimientos en los tiempos de duracin de curado
b) Proceso de Compactacin
1.
Se pesa el molde de compactacin (con base y sin anillo de extensin) y

adems se determina sus dimensiones internas (dimetro y altura).
2.
Se fija la base metlica al molde con la extensin (collarn) y se ajusta

debidamente.
3.
Se coloca el molde en una superficie rgida, nivelada y uniforme, para

realizar la prueba sin error. En caso de usar un compactador mecnico se
ajusta el molde debidamente a la base del compactador y luego se
programa.
4.
Se compacta el especimen en el nmero de capas que corresponda al

mtodo, procurando que cada una sea de igual espesor.
5.
Se compacta cada capa uniformemente con 25 golpes si se utiliza molde de

4" (101.6 mm.) con 56, si el molde es de 6" (152.4 mm.).
6.
Al finalizar cada capa, se pica con un cuchillo la superficie de sta, para

garantizar una buena adherencia con la prxima capa.
7.
Al finalizar la compactacin de la ltima capa, se utiliza un cuchillo para

aflojar el suelo del collar, de tal manera que al retirar este, no se pierda
material de la capa superior del espcimen.
20
ASTM D-1557, Tabla 1, Pg. 121.
158
8.
Se enrasa el material del borde con una regla metlica.
9.
Se retira la placa de base y se pesa el conjunto molde + muestra

compactada.
10. Se extrae el cilindro de suelo compactado utilizando un gato hidrulico

11. Se corta axialmente a travs de su centro de tal forma de obtener dos
partes y luego se toma una muestra de la parte central de cada una de
stas.
12. Se calcula el peso unitario seco y el contenido de humedad para cada
especimen.
w = Peso de la muestra sin molde

Volumen del molde
s =
w
1 %
Donde:
w = Peso volumtrico hmedo

s = Peso volumtrico seco
% = Contenido de humedad
13. Se grafican dichos valores para definir la curva de compactacin como se
observa en los formatos 3.10 3.12.
159
Formato 3.10: Relacin Densidad-Humedad de la muestra de suelo No.1
160
161
162
3.2.3.5 PRUEBA DE RELACIN DE SOPORTE DEL SUELO,

CBR (ASTM D-1883, AASHTO T-193)
El CBR es un ensayo realizado sobre una muestra de suelo en
condiciones de humedad y densidad controladas, que pretende determinar la
resistencia del mismo, a una fuerza de corte producido por punzonamiento. Los
datos obtenidos del ensayo se utilizan directamente en el diseo de pavimentos
para carreteras.
El CBR es un nmero que determina una relacin de soporte que no

representa una constante del suelo ensayado, sino que depende del grado de
compactacin del suelo durante el ensayo.
La relacin de soporte de una muestra de suelo se establece

determinando la carga unitaria necesaria para conseguir penetrar a una
profundidad especificada, un pistn de 1.954 pulg. de dimetro, para luego
compararla contra la carga unitaria patrn obtenida para lograr la misma
profundidad de penetracin, sobre una muestra estndar de piedra triturada.
MATERIAL Y EQUIPO
Molde: de 6 pulg. de dimetro interno y una altura de 7 pulg., extensin y

una base perforada con agujeros de 1/16 pulg. de dimetro.
Disco espaciador: de altura 2.416 pulg. construido de metal slido.
Martillo de compactacin: tal como se especifica en la Norma ASTM D1557 AASHTO T-180.
Placa y vstago: el vstago ajustable para medir el hinchamiento de la

muestra y la placa con perforaciones de 1/16 pulg. de dimetro.
Pesas: de forma anular con un peso de 2.27 Kg. partidas de 1.135 Kg.
en peso, montadas sobre la placa antes mencionada.
Mquina de carga.
163
Pistn de penetracin de 1.954 pulg. de dimetro.
Trpode.
Deformmetro.
PROCEDIMIENTO:
1.
Se elaboran los especmenes de prueba segn la Norma ASTM D-1557 y/o

AASHTO T-180 en un cilindro de 6 pulg. de dimetro, previa preparacin de
la muestra de suelo, para lo cual deben tomarse en cuenta las siguientes
recomendaciones: si en la muestra de suelo se tiene material que se
retenga en la malla de , debe efectuarse una correccin de tal manera
que se sustituya este material (si no es mayor del 30% del peso) 21, por la
misma cantidad en peso de material, que pase la malla de y se retenga
en la malla No. 4.
2.
Se elaboran tres especmenes de prueba, con el contenido de humedad

ptimo, cada uno con diferente nmero de golpes por capa (12, 25, 56) 22,
para obtener diferentes pesos volumtricos, de tal manera que estos varen
unos puntos arriba y abajo del valor de densidad requerido.
3.
Se coloca en las superficies libres del especimen de suelo compactado,

una cubierta de papel filtro con el fin de no permitir el escape de partculas
de suelo a travs de las placas perforadas ubicadas sobre las mismas.
4.
Sobre la superficie superior del especimen, se colocan sobrepesas en una

cantidad no menor de 4.54 Kg. (10 lbs.) una carga proporcional al peso
del pavimento que sobre l actuar.
5.
Se sumerge el conjunto molde + suelo + pesas en agua de tal manera que

esta tenga acceso libre por la parte superior e inferior de la muestra,
21
22
Segn se especifica en la norma ASTM D-1557.

Segn se especifica en la norma ASTM D-1883.
164
debiendo mantenerse a nivel constante durante todo el perodo de

saturacin, establecido en 96 horas.23
6.
Se coloca el deformmetro instalado en el trpode, sobre la parte terminal

del vstago ajustable, que ha sido previamente colocado sobre la cara
superior del especimen, en conjunto con las sobrepesas y la placa
perforada. El objetivo del deformmetro es el de llevar un registro del
hinchamiento gradual que experimenta la muestra durante el perodo que
se somete a saturacin. realizando las lecturas cada 24 horas,
aproximadamente.
7.
Se toma al trmino del perodo de saturacin la lectura final de deformacin

producida por el hinchamiento, expresndolo como un porcentaje de la
altura inicial de la muestra. Posteriormente se saca la muestra en inmersin
y se deja drenar por 15 minutos.
8.
Se prepara la muestra para efectuar la penetracin, quitando el papel filtro y

volviendo a colocar las sobrepesas que se usaron durante la saturacin.
9.
Se aplica una carga previa sobre el pistn de penetracin para lograr que
ste asiente perfectamente en la superficie de la muestra, que en ningn
caso exceder las 10 libras. Luego se aplica la carga a una velocidad de
1.27 mm / min. 0.05 pulg. / min.
10. Se registra sincronizadamente las lecturas de penetracin y de carga a

intervalos de deformacin dados segn norma ASTM D-1883: 0.025, 0.050,
0.075, 0.100, 0.125, 0.150, 0.200, 0.250, 0.300, 0.400, 0.500 pulgadas,
como se puede observar en los formatos 3.13, 3.15 y 3.17 respectivamente
para cada una de las muestras.
11. Se construye la curva esfuerzo - penetracin para cada especimen,
efectuando a la vez las correcciones que sean necesarias24.
23
Segn norma ASTM D-1883 este perodo puede reducirse para suelos granulares, que logren la
saturacin rpidamente. Esto se comprueba con variaciones nulas o mnimas en las lecturas de registro de
hinchamiento.
24
Segn normas ASTM D-1883, Numeral 9.1, Nota 7 y AASHTO T-193, Numeral 10.1.
165
12. Se obtiene el CBR de la muestra ensayada, dividiendo el esfuerzo obtenido

a la penetracin de 0.1 0.2, segn el comportamiento del suelo 25, entre
el esfuerzo patrn adoptado (generalmente se toma el de la piedra triturada
igual a 1000 lb. / pulg2 para 0.1 y 1500 lb. / pulg2 para 0.2), utilizando la
siguiente ecuacin:
CBR = Esfuerzo del Ensayo x 100

Esfuerzo patrn
13. Usando los datos obtenidos de los tres especmenes, se dibuja la curva de
relacin CBR - Peso volumtrico seco (saturado), como se muestran en los
formatos 3.14, 3.16 y 3.18 respectivamente.
14. Se determina el valor de CBR de diseo al porcentaje del mximo peso
volumtrico seco requerido, normalmente este valor es el mnimo
porcentaje de compactacin permitido en carreteras (95% del Peso
volumtrico seco mximo).
25
Remitirse a la norma AASHTO T-193, Numeral 10.2.1 ASTM D-1883, Numeral 9.2
166
Formato 3.13: Prueba de CBR muestra de suelo No.1
167
Formato 3.14: Grficas para la obtencin del CBR de diseo, muestra de suelo No.1
168
Formato 3.15: Prueba de CBR muestra de suelo No.2
169
170
Formato 3.17: Prueba CBR muestra de suelo No.3
171
172
3.2.4 CLASIFICACIN AASHTO DE LAS MUESTRAS DE SUELO

ANALIZADAS
Los resultados obtenidos de los anlisis de granulometra y lmites de
consistencia para las muestras son los siguientes:
Caracterstica
Muestra No. 1
Muestra No. 2
Muestra No. 3
% pasa malla 10
46.0
86.7
92.0
% pasa malla 40
30.5
44.5
71.7
% pasa malla 200
7.7
13.1
24.2
LL (%)
29.6
25.7
36.3
LP (%)
NP
NP
8.0
IP (%)
28.3
CLASIFICACIN
A -1-b
A-1-b
A-2-4
Tabla 3.5: Clasificacin de las muestras de suelo, segn AASTHO
3.3
DETERMINACIN DE LOS PORCENTAJES DE CEMENTO

Como se ha mencionado, los Pavimentos Unicapa han sido concebidos
con porcentajes de cemento relativamente altos (12 - 18%) dependiendo del

tipo de suelo de sub - rasante as como tambin del valor del ndice de
plasticidad.
Para determinar el porcentaje de cemento que debe ser agregado al

suelo de sub - rasante, ste debe clasificarse segn AASHTO. Segn sta
clasificacin, el suelo de sub - rasante encontrado en el tramo experimental,
pertenece a los suelos del grupo A - 1 - b; la definicin para los suelos de este
grupo determina que son: suelos bien graduados de tamaos gruesos y finos,
donde el material predominante es arena gruesa, con o sin un buen
aglomerante plstico.
173
Una vez clasificado el suelo de sub - rasante, se procede a seleccionar

tres porcentajes de cemento, tomando como gua los valores para los
Requerimientos Estructurales para Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo
dados en las tablas 3.6 y 3.7.
Los porcentajes de cemento, con relacin al peso seco de la muestra de

suelo, para la aplicacin de los PUAD al tramo experimental son los siguientes:
13%, 15% y 18%. Los primeros dos porcentajes, han sido estudiados por el
Instituto Salvadoreo del Cemento Y del Concreto, con la colaboracin de
Consultora Tcnica S.A. de C.V.26. Razn por la cual se tomar nicamente el
18% de cemento para el desarrollo de sta investigacin, en lo referente al
diseo de mezclas, ensayos de laboratorio, diseo estructural y anlisis de
costo.
26
Consultar Informe Tcnico de Resultados del Tramo Experimental Planta El Ronco, CESSA, Metapn,
Documento presentado por CONTECSA, ISCYC, Abril de 2002
174
REQUERIMIENTOS ESTRUCTURALES PARA PAVIMENTOS UNICAPA DE ALTO

DESEMPEO (PUAD) Suelo Fino-granular (A-2-6, A-2-7, A-4, A-5, A-6, A-7)
K (pci) en
Subrasante
100
150
200
250
TPDA
Tasa de Repeticin Espesor
% de
fc
Mr
2
(kg/cm )
(kg/cm ) a
a 60 das
60 das
13 - 15
150
25
20
13 - 15
150
25
504,868
23
13 - 15
170
26
2.5
1,047,112
27
13 - 15
180
27
640
2,171,312
30
13 - 15
180
27
40
116,800
17
13 - 15
150
25
80
1.5
243,528
18
13 - 15
150
25
160
504,868
20
13 - 15
170
26
320
2.5
1,047,112
22
13 - 15
180
27
640
2,171,312
24
13 - 15
180
27
40
116,800
15
13 - 15
150
25
80
1.5
243,528
17
13 - 15
150
25
160
504,868
19
13 - 15
170
26
320
2.5
1,047,112
20
13 - 15
180
27
640
2,171,312
23
13 - 15
180
27
40
116,800
13
13 - 15
150
25
80
1.5
243,528
14
13 - 15
150
25
160
504,868
16
13 - 15
170
26
320
2.5
1,047,112
17
13 - 15
180
27
640
2,171,312
20
13 - 15
180
27
Crecim.
de Carga
(cm.)
Cemento
40
116,800
17
80
1.5
243,528
160
320
Tabla 3.6: Requerimientos Estructurales para los Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo
175
REQUERIMIENTOS ESTRUCTURALES PARA PAVIMENTOS UNICAPA DE ALTO

DESEMPEO (PUAD) Suelo Grueso-granular (A-1, A-2, A-3, A-2-4, A-2-5)
K (pci) en
Subrasante
250
150
200
250
Fc
Mr
Tasa de
Repeticin
Espesor
% de
Crecim.
de Carga
(cm.)
Cemento
40
116,800
12
11 - 13
155
25
80
1.5
243,528
12
11 - 13
155
25
160
504,868
14
11 - 13
175
27
320
2.5
1,047,112
15
11 - 13
185
27
640
2,171,312
18
11 - 13
185
27
40
116,800
17
11 - 13
155
25
80
1.5
243,528
18
11 - 13
155
25
160
504,868
20
11 - 13
175
27
320
2.5
1,047,112
22
11 - 13
185
27
640
2,171,312
24
11 - 13
185
27
40
116,800
15
11 - 13
155
25
80
1.5
243,528
17
11 - 13
155
25
160
504,868
19
11 - 13
175
27
320
2.5
1,047,112
20
11 - 13
185
27
640
2,171,312
23
11 - 13
185
27
40
116,800
13
11 - 13
155
25
80
1.5
243,528
14
11 - 13
155
25
160
504,868
16
11 - 13
175
27
320
2.5
1,047,112
17
11 - 13
185
27
640
2,171,312
20
11 - 13
185
27
TPDA
(kg/cm )
(kg/cm )
a 60 das a 60 das
Tabla 3.7: Requerimientos Estructurales para los Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo
176
3.4
RELACIN DENSIDAD HUMEDAD DE LAS MEZCLAS DE

PUAD
Las cantidades de agua que se agreg a las mezclas de prueba de
PUAD se determinaron a travs de la prueba de laboratorio Proctor Modificada

(AASHTO T-180), descrita en el numeral 3.2.3.4, utilizndose para ello el
mtodo C
Clculos:
1. Contenido de humedad natural de la muestra de suelo
= 2.59%
2. Se prepararon cinco muestras de suelo de tal manera que la variacin de
humedad de las mismas permitiera definir puntos, en la curva de
compactacin, tanto en la rama seca como en la hmeda.
Peso de suelo hmedo para cada una de las muestras = 5,130 gr.
Peso de suelo seco =
5,130
= 5,000 gr.
1 0.0259
3. Cantidad de cemento (18%) por muestra de suelo

5,000 x 0.18 = 900 gr.
4. Se agreg el cemento al suelo y se mezcl hasta que el material tomara

un color gris uniforme.
5. Cantidad de agua que se agreg a la mezcla, considerando la humedad

inicial del suelo (Ejemplo para humedad de prueba 6%)
1
cm3
Ww = W x 2
1
177
Donde:
Ww = Cantidad de agua a agregar
W = Peso de la muestra de suelo + cemento
1 = Humedad natural del suelo

2 = Humedad de prueba
0.06 0.0259
3
Ww = 5,900 x
= 196.1 cm = 196.1 ml
1 0.0259
El suelo, el cemento y el agua se mezclaron hasta llegar a la humedad

requerida y observar un material homogneo. Este clculo se repiti para
las humedades de prueba restantes.
6. Se elaboraron los especmenes cilndricos, compactndolos en 5 capas

de igual espesor con 25 golpes por capas.
7. Para cada cilindro se tom su peso hmedo y la humedad que tena

despus de haber sido elaborado.
8. Se calcul el peso volumtrico seco y el contenido de humedad para

cada espcimen.
w = Peso hmedo del especimen

Volumen del molde
Peso especimen hmedo + molde = 6,482 gr.
Peso de molde = 4,409 gr.
Peso hmedo del especimen = 6,482 4,409 = 2,073 gr.
Volumen del molde =
10.142 11.64 = 939.98 cm3

178
w = 2,073 = 2.21 gr. /cm3

939.98
Contenido de humedad promedio ( ) del especimen = 4.90%
Peso volumtrico seco (s)
s =
w
1 %
Donde:
w = peso volumtrico hmedo

% = contenido de humedad promedio del especimen
s =
2.21
= 2.102 gr. /cm3 = 2,102.4 kg/m3
1 0.049
Los resultados de la prueba Proctor Modificada para las mezclas

de PUAD se presentan a continuacin en el formato 3.19.
179
Formato 3.19: Relacin Densidad-Humedad de las mezclas de PUAD.
180
3.5
DISEO DE MEZCLAS DE PUAD

Los especmenes que se elaboraron para las diferentes pruebas:
Resistencia a la Compresin, Compresin Simple sin Confinar, Tensin

Indirecta, Flexin y Mdulo de Elasticidad, fueron fabricados en moldes
cilndricos con medidas de 4 x 8 y 6 x 12 (dimetro x altura, respectivamente)
y en viguetas de 15 x 15 x 60 cm. (ancho x alto x largo, respectivamente).
Tomando en consideracin lo anterior y los datos obtenidos en los ensayos
realizados, se efectu un clculo para el diseo de las mezclas de PUAD, por
cada uno de los moldes, los cuales se presentan a continuacin.
Clculo No.1
Molde cilndrico de 4 x 8
Humedad natural del suelo: 2.96%
Humedad ptima de la mezcla de PUAD: 7.2%
Porcentaje de cemento por peso: 18%
Cantidad de cemento
Peso de suelo hmedo = 5,000 gr.
Peso de suelo seco
5,000
1 0.0296
= 4,856.3 gr.
Cantidad de cemento
= 0.18 x 4,856.3 = 874.1 = 875 gr.
Peso seco de la mezcla = 4,856 + 875

= 5,731 gr.
Cantidad de agua para la mezcla

Agua = 0.072 x 5,731 = 412.6 cm3 = 413 ml
181
Clculo No. 2
Molde cilndrico de 6 x 12
Cantidad de cemento
Peso de suelo seco
12,000
1 0.0296
= 11,655.0 gr.
Cantidad de cemento
= 0.18 x 11,655.0 = 2,097.9 = 2,098 gr.
Peso seco de la mezcla = 11,655 + 2,098

= 13,753 gr.

Agua = 0.072 x 13,753 = 990.2 cm3 = 991 ml
Clculo No. 3
Vigueta de 15 x 15 x 60 cm.
Cantidad de cemento
182
Peso de suelo seco
35,000
1 0.0296
= 33,993.8 gr.
Cantidad de cemento = 0.18 x 33,993.8 = 6,118.9 = 6,119 gr.
Peso seco de la mezcla = 35,000 + 6,119

= 41,119 gr.

Agua = 0.072 x 41,119 = 2,960.5 cm3 = 2,961 ml
3.6
ELABORACIN DE ESPECMENES
Debido a que en los Pavimentos Unicapa no se tiene una normativa que
especifique la prctica de moldeo de especmenes de prueba, se plantea en los

siguientes numerales una propuesta fundamentada en las caractersticas de los
PUAD, es decir: estos pavimentos desde el punto de vista constructivo se
clasifican como materiales de compactacin dinmica, ya que por su relacin
agua / cemento muy baja, no pueden ser colados porque no tienen fluidez.
Los especmenes de prueba para los ensayos de Resistencia a la

Compresin, Compresin Simple sin Confinar, Tensin Indirecta, Flexin y
Mdulo de Elasticidad se moldearon compactando la mezcla en moldes
cilndricos con medidas de 4 x 8 y 6 x 12 y en viguetas de 15 x 15 x 60 cm.,
tomando en consideracin los requerimientos basados en la relacin de
esbeltez entre la altura y el dimetro de especimenes igual a 2, estipulada en
las normativas ASTM para cilindros de concreto y especmenes de suelo
cemento.
183
Para evaluar la resistencia de los especmenes en funcin de la energa

de compactacin se propone utilizar, para la elaboracin de los mismos:
Norma
AASHTO
T-180
Especificacin
Estndar
para
Relaciones
Humedad Densidad de suelos usando un martillo de 10 lbs. y una altura

de cada de 18 pulgadas y
Norma ASTM C-1435 Prctica Estndar para el Moldeo de Concreto

Compactado con Rodillo en Moldes Cilndricos Usando Martillo Vibratorio.
3.6.1 MOLDEO DE ESPECMENES UTILIZANDO EQUIPO PROCTOR

MODIFICADO (AASHTO T-180, ASTM D-1557)
Para lograr este objetivo de forma racional se ha recurrido al concepto de
energa de compactacin.
Energa de compactacin:
La energa especfica de compactacin es la que se entrega al suelo por
unidad de volumen, durante el proceso mecnico de que se trate.
Resulta fcil evaluar la energa de compactacin que se aplica al suelo

en el laboratorio, cuando esta es aplicada por impacto. La energa de
compactacin puede ser evaluada por la siguiente formula:
E=
N n W h
V
Donde:
E = Energa especfica de compactacin.
N = Nmero de golpes del pisn compactador por cada una de las capas
en que se acomoda el suelo en el molde de compactacin.
n = Nmero de capas que se disponen hasta llenar el molde.
W = Peso del pisn compactador.
184
h = Altura de cada del pisn al aplicar los impactos al suelo.

V = Volumen total del molde de compactacin, igual al volumen total del
suelo compactado.
Conocida la energa de compactacin que debe ser aplicada a la mezcla

de PUAD, el volumen del molde, el peso y la altura de cada del martillo
compactador, las nicas variables que se desconocen son las capas y el
nmero de golpes por capa. Fijando el nmero de capas con las cuales se
compactar la mezcla se puede calcular el nmero de golpes por cada capa,
utilizando la frmula de la Energa de Compactacin.
Para moldear los especmenes de prueba se trabaj con los siguientes

datos:
a) Molde de 4 x 8
E = 56,000 lb.-pie/pie3 (Proctor Modificado AASHTO T-180)
V=
D2 h =
(4 / 12) 2 (8 / 12) = 0.0582 pie3
W = 10 lb.
h = 18 pulg. = 1.5 pie
n = 5 capas
N=
56000 (0.0582)
E V
=
= 43.5 = 44 golpes / capa
5 (10) (1.5)
n W h
b) Molde de 6 x 12
E = 56,000 lb.-pie/pie3 (Proctor Modificado AASHTO T-180)
V=
D2 h =
(0.5) 2 (1) = 0.1963 pie3
W = 10 lb.
185
h = 18 pulg. = 1.5 pie

n = 10 capas
N=
56000 (0.1963)
E V
=
= 73.3 = 74 golpes / capa
10 (10) (1.5)
n W h
MATERIAL Y EQUIPO:
Moldes cilndricos de 4 y 6 de dimetro con sus respectivas bases
Martillo de compactacin (10 lb. y altura de cada de 18)
Suelo con tamao mximo de agregado de
Cemento de albailera ASTM C-91 TIPO M
Agua
Balanza de 1 gr. de precisin
Probetas de 100 ml y 1000 ml
Cucharn
Cuchillo
Guantes de hule
Regla metlica
Bandejas
Procedimiento:
1. Se prepara cada uno de los materiales: suelo, cemento y agua, en las
cantidades determinadas en el diseo de la mezcla. As mismo se
preparan cada uno de los moldes que se utilizan para elaborar los
especmenes.
186
Fig. 3.4: Determinacin de las cantidades de suelo y cemento en peso
Fig. 3.5: Medicin de la cantidad de agua y equipo de compactacin
2. Se mezcla el suelo y el cemento antes de agregar el agua, de manera

que el cemento se distribuya y el material tome un color gris
uniformemente.
Fig. 3.6: Distribucin del cemento en el suelo
187
3. Se agrega el agua al material y se mezcla, amasndolo hasta obtener un

material homogneo en todas sus partes.
Fig. 3.7: Adicin de agua y homogenizacin de la mezcla
4. Con la mezcla lista, se procede al moldeo de los especimenes,

compactando el material en el nmero de capas y golpes calculados
utilizando el concepto de energa de compactacin. Teniendo el cuidado
de que la mezcla mantenga la humedad necesaria, durante el proceso de
compactacin, cubrindola con un plstico o una manta hmeda.
Fig. 3.8: Mezcla lista para ser compactada y proceso de compactacin
188
5. Se deja el especimen elaborado por un perodo de 30 minutos 27 antes de

retirar el molde.
Fig. 3.9: Especimen compactado y desenmoldado
6. Los especmenes elaborados se llevan al cuarto hmedo para su

respectivo curado y posterior ensayo. Se recomienda que el tiempo total
que transcurre entre la hechura de la mezcla y la compactacin del
espcimen se encuentre en un rango de 90-105 minutos para garantizar
un correcto fraguado inicial de la mezcla.
Fig. 3.10: Especmenes listos para ser llevados al cuarto hmedo
27
Tiempo recomendado segn experiencias en la elaboracin de especmenes de Pavimentos Unicapa por

parte de personal de laboratorio de Consultora Tcnica S.A. de C.V.
189
3.6.2 MOLDEO DE ESPECMENES UTILIZANDO MARTILLO

VIBRATORIO (ASTM C-1435)
Para moldear los especmenes con martillo vibratorio se siguieron los
lineamientos descritos en la norma ASTM C-1435, la cual especificando su uso
para ensayar Concreto Compactado con Rodillo, puede ser aplicable segn
esta norma para ensayar otros tipos de materiales cementantes tales como:
mezclas granulares o suelo-cemento, de consistencia rgida a muy seca, donde
el varillado o la vibracin interna no pueden ser usados apropiadamente para
lograr la consolidacin adecuada del material.
EQUIPO:
Molde cilndrico de 150 mm. (6) de dimetro por 300 mm. de altura,
conforme a los requerimientos de la Especificacin ASTM C-470
Martillo vibratorio, con una masa mnima de 10 0.2 Kg. (22 0.4 lb.),
900 W de potencia y capaz de proveer al menos 2000 impactos / min.
Placa apisonadora de acero, de forma circular, con un dimetro de 140

3 mm (5
1
8
in) y una masa de 3 0.1 Kg. (6.5 0.2 lb.)
Herramientas pequeas: cucharas de albail, palas de extremo

cuadrado, cucharones, paletas de acero y llanas de madera.
PROCEDIMIENTO:
El procedimiento que se utiliza para la preparacin de la mezcla de
PUAD es idntico al procedimiento que se describe en los numerales 1 al 3 de
la seccin 3.6.1. Con la mezcla lista, se procede al moldeo de los especmenes,
compactando el material en tres capas con un tiempo de vibrado de 20 seg. por
capa, como se especifica en la Norma ASTM C-1435.
Es importante mencionar que tanto para el procedimiento Proctor

Modificado, como para el procedimiento utilizando el martillo vibratorio es
190
necesario utilizar un aditamento que sirva como extensin de molde (tanto para
vigas como para cilindros) con el objetivo de compactar eficientemente la ultima
capa.
Fig. 3.11: Elaboracin de especmenes cilndricos con martillo vibro compactador
3.7
DETERMINACIN
DE
LOS
PARMETROS
DE
RESISTENCIA DE LOS ESPECMENES ELABORADOS

Para obtener datos de los diferentes parmetros de diseo de los
Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo se realizaron ensayos de laboratorio,
los cuales comprendieron las siguientes pruebas: Resistencia a la Compresin,
Compresin Simple sin Confinar, Tensin Indirecta, Flexin y Mdulo de
Elasticidad; para la ejecucin de las pruebas se utilizaron normas ASTM, tanto
aquellas designadas para concreto como para suelo-cemento.
Se fabricaron 48 especmenes cilndricos, moldeados utilizando equipo

Proctor, 24 especmenes en moldes de 4 x 8 y 24 especmenes en moldes de
6 x 12, al mismo tiempo se fabricaron 6 especmenes de 6 x 12 y 3 viguetas
de 15 x 15 x 60 cm., utilizando martillo vibratorio.
191
3.7.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIN SIMPLE SIN CONFINAR

La norma ASTM D-1633 Mtodo de Ensayo Estndar para la
Resistencia a Compresin de Cilindros de Suelo-Cemento Moldeados, es una
prueba que proporciona una medida de la resistencia a compresin de
especmenes cilndricos de 4 de dimetro y 4.584 de altura (mtodo A) o de
especmenes con una relacin de esbeltez (altura / dimetro) igual a 2.0
(mtodo B). En esta prueba, se coloca el espcimen en posicin vertical entre
los bloques de la maquina de ensayo y se aplica una carga continua hasta que
se obtiene la mxima carga a la cual el espcimen falla. El esfuerzo a
compresin se calcula dividiendo el valor de carga mxima entre el rea
transversal del espcimen.
Se probaron 12 especmenes en series de 4 por cada fecha de ensayo

(7, 14 y 28 das respectivamente), ver resultados en formato 3.20.
3.7.2 RESISTENCIA A LA COMPRESIN

La ms comn de todas las pruebas del concreto cuando ste se
encuentra endurecido es la prueba de la resistencia a la compresin, ASTM C39 Mtodo de Prueba para el Esfuerzo a Compresin de Especmenes
Cilndricos de Concreto. Los especmenes se ensayan aplicando una carga
continua hasta llevarlos a la mxima carga de falla y se calcula la resistencia a
la compresin dividiendo el valor de la carga mxima entre el rea transversal
del espcimen. Esta prueba se realiza con el fin de llevar un control de calidad
de la resistencia del concreto que se esta colocando en una obra determinada y
con el fin de cumplir con las especificaciones de supervisin correspondientes.
Para ensayar los especmenes de PUAD bajo esta norma, se utiliz

nicamente el concepto de la dimensin de especmenes estipulada en dicha
192
norma, as como tambin el procedimiento de preparacin previo a la aplicacin

de carga.
En esta prueba, se ensayaron 12 especmenes, moldeados con equipo

Proctor Modificado, en series de 4 por cada edad (7, 14 y 28 das) y 6
especmenes compactados con martillo vibratorio, los resultados segn norma
ASTM C-39 se observan en formatos 3.21, 3.22 y 3.23 respectivamente.
3.7.3 RESISTENCIA A LA TENSIN INDIRECTA

La norma ASTM C-496 Resistencia a la Traccin por Compresin
Diametral de Especimenes Cilndricos de Concreto es un mtodo indirecto de
aplicar la tensin en forma de separacin longitudinal conocido como la Prueba
Brasilea. En esta prueba, un cilindro estndar de concreto se coloca con su
eje en posicin horizontal entre las placas de la mquina de ensayo y se
aumenta la carga hasta observar una falla de separacin por compresin a lo
largo del dimetro vertical.
El clculo de tensin indirecta del cilindro se calcula mediante la

expresin:
T=
2 P
l d
Donde:
T = Esfuerzo de traccin (kPa)
P = Carga aplicada (kN)
l = Longitud del cilindro (m)
d = Dimetro del cilindro (m)
La prueba de tensin indirecta se ensay en 12 especmenes de 6 x 12
y en 12 especimenes de 4 x 8 en series de 4 por cada edad (7, 14 y 28 das),
ver resultados en Formatos 3.24 y 3.25 respectivamente.
193
Formato 3.20: Resistencia a la compresin sin confinar de especmenes de PUAD
194
Formato 3.21: Resistencia a la compresin de especmenes de PUAD
195
Formato 3.22: Resistencia a la compresin de especmenes de PUAD, utilizando

el martillo vibro compactador.
196
Formato 3.23: Resistencia a la compresin de especmenes de PUAD elaborados en campo

utilizando el martillo Vibro - compactador.
197
Formato 3.24: Resistencia a la tensin indirecta de especimenes de PUAD
198
Formato 3.25: Resistencia a la tensin indirecta de especmenes de PUAD
199
3.7.4 RESISTENCIA A LA FLEXIN

La resistencia a la flexin puede determinarse utilizando la norma ASTM
C293
Mtodo de Prueba para la Resistencia a la Flexin del Concreto
Usando Vigas Simplemente Apoyadas con carga al Centro del Claro la

norma ASTM D 1635 Mtodo de Prueba para la Resistencia a la Flexin del
Concreto Usando Vigas Simplemente Apoyadas con Cargas a los Tercios
Medios del Claro.
La resistencia a la flexin, cuando el ensayo se realiza bajo la norma

ASTM D1635, se determina calculando el mdulo de ruptura de la siguiente
manera:
MR =
PL
bd 2
Donde:
MR = Mdulo de Ruptura (kPa)
P = Carga a la cual se da la falla de ruptura (kN)
L = Longitud del claro de la viga (m)
b = Ancho de la seccin transversal de la viga (m)
d = Altura de la seccin transversal de la viga (m)
Nota: esta frmula es valida si la falla en la vigueta se presenta dentro del tercio medio.
En esta prueba se ensayaron 5 viguetas, moldeadas con martillo

vibratorio a la edad de 28 das. Las viguetas fueron compactadas en tres capas
con un tiempo de vibro compactacin de 100 seg. por capa (ver fig. 3.12), el
tiempo de compactacin se determin por una relacin entre el rea transversal
de un cilindro y el rea longitudinal de una vigueta. Esto proporcion un factor
por el cual se multiplic el tiempo de vibro compactacin para especimenes
cilndricos descrito en la Norma ASTM C 435, los resultados se muestran en el
formato 3.26.
200
Fig. 3.12: Elaboracin de viguetas utilizando el martillo vibro compactador
3.7.5 MDULO DE ELASTICIDAD

En el caso de los Pavimentos Unicapa, el mdulo de elasticidad depende
del tipo de suelo y de la cantidad de cemento principalmente. En general, se
estima que ste mdulo ser bajo comparado con el del concreto normal y alto
s se le compara con el del suelo cemento tradicional.
Para la determinacin del mismo, se tom como referencia la norma
ASTM C469 , que es la que normalmente es usada para concreto, debido a la
no existencia de una norma para suelos mezclados con cemento; para tal
efecto se ensayaron dos especimenes a la edad de 28 das, Los resultados se
presentan en los formatos 3.27 y 3.28.
Fig. 3.13: Equipo utilizado para el ensayo de Mdulo de Elasticidad.
201
Formato 3.26: Resistencia a la flexin de especmenes de PUAD
202
Formato 3.27: Determinacin del mdulo de elasticidad de especmenes de PUAD.
Formato 3.28: Determinacin del mdulo de elasticidad de especmenes de PUAD
3.8
DISEO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO

De acuerdo a lo estipulado en la teora estructural contemplada en el
Captulo II de este Trabajo de Graduacin es necesario conocer la informacin

de algunos parmetros de diseo como datos de entrada para el clculo del
espesor del pavimento, considerando en este caso como vehculo de diseo un
C2 en el cual la carga de rueda doble es la carga de rueda de diseo.
DATOS:
Mxima carga de rueda simple, P

P = 9.0 Ton = 2.25 Ton, valor tomado de Tabla 2.10
4
P = 0.022 MN.
Separacin entre los centros de las ruedas, s

Este valor depende de la configuracin de ruedas del vehculo, segn
Fig. 2.13, para un C2, esta distancia se mide en una rueda doble
s = 0.50 m. (valor comnmente encontrado en configuraciones de

ruedas doble)
Presin de inflado de neumticos, p

Usualmente la presin de inflado de neumticos para un C2, en
nuestro pas, es igual a 95 lb. / pul2
p = 0.66 MPa
Nmero de repeticiones de carga, A

El nmero de repeticiones de carga, en el tramo de prueba segn
Tabla 3.1, es igual a 640 / mes, valor que corresponde al conteo de
trfico de los camiones cisterna para riego de calles.
A = 640 / 30 = 22 Repeticiones diarias.
205
Perodo de diseo, PD
Se considera que la vida til del Pavimento Unicapa basado en lo
expuesto en el captulo II, numeral 2.10.6.5. es de 3 a 10 aos, por
tanto se adoptar una vida til estimada de 10 aos.
Tasa de crecimiento, i
El crecimiento de trfico anual ser considerado igual a 2.5%, tomado
de Tablas 3.6 y 3.7
Valor de soporte de la sub - rasante, K

La prueba de CBR ensayada al suelo encontrado en el tramo
experimental, dio como resultado un VRS igual 41%, que para un
suelo A-1-b, corresponde a un valor promedio de K = 300 Pci (ver
Tabla 2.8.)
K = 81.63 MPa
Mdulo de Ruptura a la Flexin, MR

El valor del Mdulo de Ruptura, se ha considerado como el esfuerzo
promedio a 28 das (MR), igual a 15.0 Kg/cm2 28
MR = 1.47 MPa
Mdulo de Elasticidad, Ec
La prueba de Mdulo de Elasticidad para los especimenes de PUAD,
a la edad de 28 das dio como resultado un valor promedio igual a
107,358 Kg/cm2
Ec = 10,532 MPa
Coeficiente de Poisson, = 0.15, (valor tpico para materiales

granulares tratados con cemento)
28
Este valor se ha estimado tomando como referencia los resultados obtenidos por Consultora Tcnica,
S.A. de C.V. en ensayos de resistencia a la flexin.
206
PROCEDIMIENTO:
1. Se calcula el nmero de repeticiones de cargas esperadas durante el
periodo de diseo:
N = PD x 365 x A
N = 10 x 365 x 22 = 80,300
2. Se calcula el factor de crecimiento (Fcr) en funcin de i y PD:
Fcr =
Fcr =
(1 i) PD 1
i
(1 0.025)10 1
0.025
= 11.20
3. Con el factor de crecimiento (Fcr) y el nmero de repeticiones esperadas

(N), se calcula la proyeccin del nmero de repeticiones de carga (NR)
durante el periodo de diseo:
F
NR = N 1 cr
100
11.20
NR = 80,300 1
= 89,294
100
4. Se determina la relacin de tensiones (SR), entre la tensin debida a la

carga y el mdulo ruptura a flexin, en funcin de NR
207
SR = 1.20 0.10 log NR, para NR 100

SR = 1.20 0.10 log 89,294 = 0.70
5. Se determina la tensin admisible (adm):
adm = SR x MR
adm = 0.70 x 1.47 = 1.03 MPa
6. Se calcula el radio a del rea equivalente de contacto:
a =
p
0.022
a=
0.66
0.5
0.5
= 0.103
7. Se asume un espesor tentativo de pavimento (h), en mts.

Se asumir un espesor inicial h = 0.20 mts.
8. Se calcula el Radio de Rigidez Relativa de Westergaard:
L=
L=
Ec h3
12 (1 2 ) K
10,532 0.20 3
12 (1 0.15 2 ) 81.63
= 0.54
208
9. Se calcula la variable Y:
Y = 0.33635 0.065 (s/a) + [0.016 (s/a) 0.58] ln (a/L)
Y = 0.33635 0.065 (0.50/0.103) + [0.016 (0.50/0.103) 0.58] ln (0.103/0.54)
Y = 0.85
10. Se calcula la tensin (), en el pavimento producida por las cargas:

=
=
Nr P
Y
h2
2 0.022
0.85 = 0.94
0.20 2
11. Se compara el valor de con adm

Como adm = 1.03 es ligeramente mayor que = 0.94, significa que el
espesor del pavimento debe disminuirse
Para un espesor de 0.19 mt, obtenemos:

L = 0.52
Y = 0.84
= 1.02 MPa < adm = 1.03 MPa

Para un espesor de 0.21 mt, obtenemos:
L = 0.56
Y = 0.87
= 0.87 MPa < adm = 1.03 MPa

Por lo tanto el espesor de diseo para el pavimento es h = 0.20 mt
A continuacin se presenta una hoja electrnica en Excel que facilita el
clculo del espesor del pavimento.
209
HOJA ELECTRNICA PARA EL CLCULO DE ESPESORES DE PAVIMENTOS UNICAPA DE ALTO DESEMPEO
3.9
PROCESO CONSTRUCTIVO DEL PAVIMENTO

El procedimiento de construccin de este tipo de pavimento merece ser
cuidadosamente analizado, para lograr la mxima eficiencia y certeza de xito.

Para que el espesor del Pavimento Unicapa sea adecuado para soportar el
trfico y las condiciones ambientales a las cuales estar sometido, es necesario
adems de un buen diseo, que los datos proporcionados por el diseador en lo
referente a las especificaciones estructurales del pavimento sean muy bien
controlados y garantizados durante el proceso constructivo en campo; para
que as de esta manera obtener buenos resultados en la estructura del
pavimento.
Sin embargo existe una serie de aspectos que por lo general influyen
principalmente en la construccin de un pavimento de este tipo:
Procedimiento empleado para la construccin.
Calidad de los materiales disponibles en la zona para la mezcla.
Equipo empleado en la construccin.
La descripcin del proceso constructivo del Pavimento Unicapa, resumir

especficamente el proceso seguido en la construccin de un tramo
experimental, descrito en el numeral 3.1.1 de este captulo; el cual fue
construido en el mes de Octubre del ao 2002, como parte de la investigacin
del presente Trabajo de Graduacin, con el apoyo y colaboracin del Instituto
Salvadoreo del Cemento y del Concreto (ISCYC).
Cabe mencionar que el proceso constructivo del tramo se realiz con

trfico abierto, el camino fue cerrado nicamente por una hora, se recuper las
obras de drenaje existentes, las cuales consisten de cunetas (que en ese
momento se encontraban soterradas por el suelo natural del camino), y que
211
ahora forman parte de la seccin transversal del camino. En zonas donde no

exista cuneta se conform con motoniveladora.
Fig. 3.14: Vista del tramo de prueba antes de la construccin del pavimento
Del total aproximado de 75.00 mts. construidos con un ancho de rodaje

de 10.00 mts, el 50% de la longitud se construy con cemento de mampostera
norma ASTM C-91, Tipo M, al 18% en peso del suelo seco (el de inters para el
presente Trabajo de Graduacin) y con 25 cms. de espesor; el 50% restante se
construy con cemento norma ASTM C-1157, Tipo HE, al 15% en peso del
suelo seco y siempre con un espesor de 25 cms.
El tramo de prueba fue monitoreado durante seis meses; todos los

estudios de laboratorio antes, durante y despus de la construccin, ayudarn a
realizar los ajustes respectivos sobre la teora estructural y de construccin
planteada en el presente Trabajo de Graduacin; ya que no se cuenta con
experiencias en nuestro medio sobre este tipo de pavimentos, as como
212
tambin ayudar a realizar ajustes sobre la vida til propuesta en este tipo de
pavimentos.
Las operaciones fundamentales realizadas en el proceso constructivo

del tramo de prueba se pueden resumir en las siguientes etapas:
Estudio previos a la construccin.
Preparacin del suelo natural.
Colocacin del cemento.
Mezcla del suelo con el cemento.
Adicin de agua (control de la humedad).
Compactacin.
Acabado.
Curado.
3.9.1 ESTUDIOS PREVIOS A LA CONSTRUCCIN

La construccin del Pavimento Unicapa, al igual que cualquier obra civil
requiere de diversos estudios previos a la construccin. Para la construccin del
tramo experimental se realizaron los siguientes estudios:
Reconocimiento del lugar: esta visita la realiz conjuntamente el

propietario (ISCYC) y el Contratista (PROTERSA, S.A. de C.V.), la cual
tena
como
objetivo,
verificar
las
condiciones existentes y de
funcionamiento del camino, as como tambin definir el procedimiento a

utilizar durante el proceso constructivo a realizar posteriormente. El
reconocimiento de las condiciones del lugar, sirve adems para
programar de una manera precisa cada una de las actividades
fundamentales a realizar durante la construccin y las limitantes que se
tendrn durante el mismo proceso.
213
Levantamiento topogrfico y geometra del tramo: al respecto se

realiz un levantamiento topogrfico del tramo con Estacin Total como
el observado en la figura 3.15, con el cual se identificaron los elementos
de los cuales est compuesto el tramo, la planimetra, altimetra, as
como las caractersticas del mismo, detallados a continuacin:
Ancho de rodaje: 10.00 mts.
Longitud del tramo: 75.00 ml.
Pendiente transversal: 2%
Cuneta de concreto de forma semicircular a ambos lados del tramo.
Fig. 3.15: Levantamiento topogrfico del tramo.
Determinacin de las caractersticas del suelo en estado natural

Es de mucha importancia verificar la calidad del cimiento sobre el cual va
a estar construido la estructura del pavimento, ya que de ste depende
una buena resistencia y estabilidad del mismo. Al respecto se verific los
valores de humedad, peso volumtrico y densidad del suelo en estado
natural, para conocer de esta forma las condiciones del suelo previo a la
214
construccin
del pavimento,
este
procedimiento
se
realiz
con
Densmetro Nuclear, como el mostrado en la figura 3.16.
Fig. 3.16: Densmetro Nuclear en labores de verificacin de las caractersticas

del suelo en estado natural.
3.9.2 PREPARACIN DEL SUELO NATURAL

Una vez que se ha preparado la zona de trabajo y se han realizado los
estudios previos al camino, se procede a escarificar y a pulverizar el suelo.
La preparacin inicial del suelo consiste en la conformacin cuidadosa de

la superficie, la que debe realizarse con exactitud, de acuerdo con las
pendientes, peraltes y secciones transversales establecidas en los planos. Este
trabajo debe realizarse como si se tratara del acabado final del pavimento por
que de l depende la apariencia final que tendr la superficie.
Primeramente se fijaron mediante la cuadrilla topogrfica las estacas

guas (ver figura 3.17) para delimitar la franja a ejecutar, y as orientar a los
operadores de los equipos.
215
Fig. 3.17: Colocacin de estacas guas en el tramo en ejecucin
La preparacin del suelo natural, consiste en homogeneizar, conformar y

compactar el suelo hasta obtener en l una razonable uniformidad y
conformidad
con
el
alineamiento,
niveles
secciones
transversales
especificados.
La preparacin del suelo natural tiene como objetivos principales, facilitar
la accin de los mezcladores, adems homogeneizar la capa de suelo a
pavimentar.
Los procesos realizados en esta etapa fueron los siguientes:
Adicin de agua.
Escarificado y disgregacin del suelo.
Eliminacin de sobretamaos y rocas del suelo.
Homogeneizacin y pulverizacin.
Ajuste de la humedad.
Conformacin preliminar del suelo natural.
Para lograr una fcil pulverizacin del suelo, se le adicion agua antes
del inicio de esta actividad como se muestra en la figura 3.18, la cual se realiz
216
mediante un camin cisterna. Cabe destacar, que en algunos suelos la

pulverizacin se dificulta cuando estos estn secos, sin embargo, la
pulverizacin se hace ms fcil cuando estos suelos se encuentran un tanto
hmedos, para otros tipos de suelos sucede lo contrario.
En el primer proceso, es decir, adicin de agua se realiz mediante un

camin cisterna sobre el tramo en ejecucin en varias pasadas hasta lograr la
formacin de una mezcla con apariencia hmeda.
Fig. 3.18: Se observan pequeos empozamientos de agua antes del

escarificado inicial del suelo
El procedimiento de escarificado, se realiz mediante un riper de cinco

dientes montado sobre motoniveladora como el mostrado en la figura 3.19; este
proceso se ejecut en dos, tres y hasta cuatro pasadas, posteriormente se
procedi a la eliminacin de sobretamaos y rocas existentes en el suelo; el
cual se efectu de forma manual, como se presenta en la figura 3.20.
217
Fig. 3.19: Motoniveladora en actividades de escarificado del suelo
Una vez eliminadas las rocas (mayores de 5 cms.); se procedi a realizar

nuevamente el paso de un riper de siete dientes, para de esta forma eliminar los
sobretamaos, que an haban quedado del proceso anterior; la eliminacin de
este material al igual que el de las rocas se realiz de forma manual.
Fig. 3.20: Eliminacin de rocas existentes en el suelo
La pulverizacin y homogeneizacin del suelo se llev a cabo con las

continuas pasadas de la motoniveladora logrando de esta forma la distribucin
del agua en todo el espesor y as mismo la eliminacin de grumos a travs del
contacto de las llantas con el suelo, las cuales transmiten el peso de la
mquina. Posteriormente se le adicion un poco ms de agua, hasta obtener en
218
el suelo una humedad de un 3% arriba de la humedad ptima del suelo, como

se muestra en la figura 3.21.
Fig. 3.21: Camin cisterna en labores de adicin de agua posterior al escarificado del suelo
A continuacin se paso nuevamente la motoniveladora, para nivelar la

superficie y conformar las pendientes transversales del tramo, como se
presenta en la figura 3.22, de igual forma este procedimiento sirvi para la
eliminacin de piedras y sobretamaos que an contena el suelo y que no
haban sido eliminados en los procesos anteriores.
Fig. 3.22: Motoniveladora en labores de conformacin de la superficie y pendientes

transversales previo a la colocacin del cemento.
219
3.9.3 COLOCACIN Y DISTRIBUCIN DEL CEMENTO.

Como se ha indicado, el material pulverizado y hmedo se extiende y
conforma con motoniveladora de manera que se forme una superficie lisa. Debe
tenerse cuidado de no producir ningn desplazamiento de material durante esta
operacin; adems es muy importante que antes de extender el cemento, la
superficie del suelo presente el mismo perfil que tendr la obra terminada.
El cemento empleado en el tramo fue cemento de mampostera norma

ASTM C-91, Tipo M; teniendo el tramo 35.00 mts. de longitud y 10.00 mts. de
ancho de rodaje (siendo el de inters para la presente investigacin), en la
longitud restante del tramo se utiliz cemento norma ASTM C-1157, Tipo HE.
La dosificacin y distribucin del cemento se realiz de forma manual,

colocando los sacos de cemento sobre la superficie del suelo formando filas
longitudinales y transversales, a una distancia calculada de acuerdo al
porcentaje de cemento y volumen del carril en ejecucin, como se presentan en
las figura 3.23; la distancia entre filas longitudinales fue aproximadamente la
misma a la distancia entre filas transversales (60 cms.) y en puntos
predeterminados en el tramo en ejecucin.
Fig. 3.23: Colocacin y distribucin de las bolsas de cemento sobre la superficie del suelo.
220
Colocados y distribuidos los sacos de cemento en los puntos

predeterminados sobre la superficie del suelo, a fin de lograr la dosificacin
requerida, se abrieron y se vertieron de tal manera que se formaran pequeas
franjas transversales y uniformes de cemento. En seguida se distribuy el
cemento hasta lograr una capa en el tramo a pavimentar de aproximadamente
10 cms. de espesor; dicha distribucin se realiz de forma manual esparciendo
el cemento con palas hasta lograr un espesor homogneo en el carril en
ejecucin, como se muestra en la figura 3.24.
Fig. 3.24: Distribucin del cemento sobre la superficie del suelo
3.9.4 MEZCLADO DEL SUELO CON EL CEMENTO

El mezclado del suelo con el cemento, constituye la fase fundamental del
proceso constructivo del pavimento. La homogeneizacin del material obtenido
y la profundidad del mezclado son dos de los aspectos a garantizar en este
proceso.
Una vez extendido el cemento sobre la superficie del suelo, el mezclado

se realiz con un equipo mezclador-escarificador tipo RR-250 (ver figura 3.25),
realizando para esta actividad una dos pasadas hasta que se logr obtener
221
una mezcla homognea. La operacin del mezclado debe continuarse hasta

obtener un material homogneo, como se presenta en la figura 3.26.
Fig. 3.25: Equipo RR-250 en labores de mezclado del suelo con el cemento
La profundidad del tratamiento fue aproximadamente de 30 cms., es

importante mencionar que durante el proceso de mezclado del suelo con el
cemento, se tuvieron frecuentes averas en el equipo, por la presencia en el
suelo de material grueso (superiores a 5 cms.), lo que dificult grandemente el
avance del trabajo en esta actividad.
Algunas de las ventajas que ofrecen los mezcladores de este tipo son:
Poco costo relativo del equipo.
Simplicidad en el manejo de las mquinas.
Alto rendimiento relativo.
Obtencin de una eficiente pulverizacin.
Obtencin de una distribucin uniforme del cemento.
Algunas de las desventajas son:
Necesidad de un estricto control de la profundidad del mezclado.
222
Necesidad de equipos adicionales para la aplicacin y dosificacin del

agua.
Averas en el equipo por la existencia de sobretamaos.
Prdida de agua por evaporacin.
Necesidad de trabajar en un tren muy bien acoplado.
Fig. 3.26: Apariencia del suelo despus del mezclado
3.9.5 CONTROL DE LA HUMEDAD

Una vez que se ha incorporado el cemento al suelo, se procedi a aplicar
el agua necesaria para llevar la mezcla a la humedad de compactacin, como
se observa en la figura 3.27. En realidad, la aplicacin del agua y el mezclado
son dos operaciones que se entrelazan una con la otra.
Antes de realizar el proceso de compactacin del pavimento, se revis el

contenido de humedad por medio del Densmetro Nuclear, debido a la prdida
de humedad sufrida por el calor de hidratacin del cemento y por la
evaporacin; obteniendo como resultado un 13.8% de humedad en la superficie
del suelo mezclado y 10.5% a la mitad del espesor de la capa tratada; se opt
por aplicarle ms cantidad de agua hasta llegar al 3% arriba de la humedad
ptima del suelo.
223
Fig. 3.27: Aplicacin de agua despus del mezclado

Cada aplicacin de agua se realiz inmediatamente seguida por las

operaciones de mezclado. Se continu mezclando y aplicando agua hasta que
todo el suelo presentara un color uniforme y el contenido de agua fuera el
ptimo, tanto para la compactacin como para proporcionarle a la superficie los
niveles y el perfilado con las respectivas pendientes que tendra el pavimento ya
construido como se observa en la figura 3.28.
Fig. 3.28: Motoniveladora en labores de homogeneizacin de la humedad

del espesor de la capa del pavimento.
224
Antes del proceso de compactacin se realizaron zanjas o huecos de

prueba en la mezcla suelta, para asegurarse que el mezclado del suelo,
cemento y agua se haya logrado en todo el espesor y que adems la humedad
fuera uniforme en todo el espesor tratado.
Se volvi a revisar la humedad del suelo; obteniendo despus del

proceso anterior una humedad aceptable dentro del rango de la humedad
ptima ( 3% de la humedad ptima)
3.9.6 COMPACTACIN
Los principios que gobiernan la compactacin del Pavimento Unicapa,
son los mismos que rigen la compactacin de suelo cemento para bases y
sub bases. La mezcla del pavimento se deber compactar con su contenido
de humedad ptimo hasta alcanzar el mximo peso especfico seco, tal como
se determin en el ensayo Proctor Modificado; s existe un retraso entre el final
del mezclado y el inicio de la compactacin; este reposo no debe ser mayor de
treinta minutos y el proceso de compactacin no debe durar ms de dos horas,
a fin de evitar el fraguado inicial del cemento.
Fig. 3.29: Rodillo liso en labores de compactacin inicial
225
La compactacin se realiz con rodillo liso vibratorio de 6 ton. en varias

pasadas (ver fig. 3.29), hasta lograr una compactacin arriba del 95%, en
algunas zonas se obtuvieron valores cercanos e inclusive mayores al 100% de
compactacin. Cuando el rodillo haba compactado las dos terceras partes del
espesor total y quedaban partes compactadas deficientemente en la superficie,
se realiz la conformacin con motoniveladora. En este proceso tanto la
motoniveladora como el rodillo liso trabajaron de forma simultnea.
Para evitar la prdida de humedad por evaporacin durante este

proceso, se realizaron riegos ligeros de agua, para luego seguir con ms
pasadas con el rodillo liso vibratorio. Constantemente se estuvo verificando el
contenido de humedad antes y durante el proceso de compactacin, as mismo
se revis el grado de compactacin.
Fig. 3.30: Rodillo liso en labores de compactacin final
Con el objetivo de evitar la operacin de reajuste o nivelacin de la capa,

se efectu el proceso de compactacin en dos fases. La primera,
que se
realiz inmediatamente despus del mezclado, en ella se logr una densidad

cercana a la de diseo, luego se pas la motoniveladora para realizar el
reajuste de algunas partes faltantes, quitar el excedente de otras, para
posteriormente seguir con la fase de compactacin final (ver fig. 3.30)
226
3.9.7 NIVELACIN
Esta operacin tiene como propsito, conformar el pavimento con la
geometra requerida y proveer al pavimento una superficie de alta calidad,
eliminando los excesos de material y suavizar las irregularidades producidas
por el equipo de compactacin, quedando una superficie lisa, densa, libre de
surcos, arrugas, material suelto, etc.
Para esta actividad se pas la motoniveladora para eliminar el material

suelto, las imperfecciones e irregularidades de la superficie producidas en el
proceso de compactacin; adems de nivelar y proporcionar al pavimento las
pendientes transversales necesarias para desalojar las aguas lluvias hacia las
cunetas.
Todo el proceso descrito se realiz humedeciendo ligeramente la

superficie del pavimento como se muestra en la figura 3.31.
Fig. 3.31: Vista del pavimento despus de la compactacin y nivelacin
227
3.9.8 CURADO
Una vez finalizado el proceso de compactacin; el pavimento debe
protegerse; es decir, evitar que la humedad de la mezcla compactada se pierda,
cubriendo inmediatamente la superficie del pavimento con algn medio fsico
qumico que retenga la humedad interna y permita la hidratacin del cemento.
El material usado en el pavimento fue un compuesto qumico de curado
de base acuosa, aplicado por aspersin de forma manual por medio de bomba,
como se observa en la figura 3.32, el cual se aplic inmediatamente despus de
finalizar el proceso de compactacin.
Fig. 3.32: Aplicacin de compuesto qumico de base acuosa para el curado del pavimento
Fig. 3.33: Apariencia final del pavimento terminado y en funcionamiento
228
3.9.9 CONTROL DE CAMPO DURANTE LA CONSTRUCCIN DEL

PAVIMENTO.
El control de campo que se debe realizar antes y durante la construccin
del pavimento consiste de:
Existencia del equipo en buenas condiciones.
Inspeccin de perfiles longitudinales y transversales.
Pulverizado correcto del suelo.
Distribucin uniforme del cemento.
Adecuada cantidad de agua.
Constante verificacin de la humedad de la mezcla.
Correcta dosificacin del cemento.
Correcta homogeneizacin de la mezcla.
Comprobacin del grado de compactacin (Alcanzar el grado de

compactacin especificado).
Cumplimiento de los tiempos de ejecucin de cada proceso programado.
Correcto espesor de la capa del pavimento.
Reparacin inmediata de irregularidades.
Curado adecuado.
3.10 MONITOREO DEL PAVIMENTO A CORTO PLAZO

El monitoreo del pavimento a corto plazo, tiene como objetivo verificar en
campo, el comportamiento del pavimento ante las condiciones ambientales y
de trfico bajo las cuales esta sometido.
Al respecto se realizaron visitas de campo al tramo de prueba y se

observ el comportamiento y los daos del pavimento ocasionados por el paso
del tiempo y por la circulacin del trfico sobre l. Como parte del monitoreo del
229
comportamiento del pavimento se realizaron los siguientes estudios y

observaciones:
Extraccin de ncleos.
Observaciones de campo sobre el comportamiento del pavimento.
3.10.1 EXTRACCIN DE NCLEOS

La extraccin de ncleos del pavimento no fue posible de realizar a los
28 das, ya que como se muestra en la figura 3.34, los especimenes extrados
sufrieron fracturas y en algunos casos se desintegraron, producto del exceso de
sobretamaos y probablemente del inadecuado equipo de compactacin, ya
que no se logr una compactacin homognea en toda la capa del pavimento.
Las extracciones se hicieron en ambos carriles a lo largo del tramo, con

las cuales se buscaba verificar en el laboratorio la resistencia alcanzada
durante el proceso constructivo; as como tambin comprobar si el espesor de
diseo fue en realidad el construido. Dichos ncleos seran ensayados a
compresin en laboratorio.
Fig. 3.34: Equipo de extraccin de ncleos y especimen fracturado.
230
4.6.1 OBSERVACIONES DE CAMPO

Las observaciones se realizaron a los 28 das despus de construido el
PUAD, el cual ha estado sometido al trfico caracterstico del lugar (ver fig. 3.35
y Tabla 3.1), durante todo este tiempo se observaron pequeas fisuras,
caracterstica de los materiales mezclados con cemento, adems se observaron
pequeos agujeros producidos por el inadecuado proceso de conformacin de
la superficie. Adems el PUAD presenta una apariencia de pavimento de
concreto, permitiendo la suficiente rugosidad para dejar marcas en la superficie
ante un frenado intenso de los vehculos de carga, lo que es un indicativo de su
buena resistencia al desgaste, ver fig. 3.36; se observ tambin la acumulacin
de material fino transportado por el arrastre del viento y los vehculos mismos.
Fig. 3.35: Trfico caracterstico al que ha estado sometido el PUAD
Fig. 3.36: Apariencia del PUAD similar a un pavimento de concreto
231
4.7
ANLISIS DE COSTO DE LOS PUAD
El anlisis de costo del Pavimento Unicapa se ha realizado en base al

tramo experimental construido dentro de las Instalaciones de la Planta El
Ronco, propiedad de Cemento de El Salvador S.A. de C.V., Metapn,
Departamento de Santa Ana.
DATOS DEL PROYECTO:

LONGITUD:
75.00 Mt.
ANCHO
10.00 Mt.
ESPESOR DEL PAVIMENTO: 0.25 Mts.

PESO VOLUMTRICO DE LA MEZCLA: 2,133 Kg. /m3
PORCENTAJE DE CEMENTO EN PESO: 18%
PORCENTAJE DE HUMEDAD DE LA MEZCLA: 7.2%
PORCENTAJE DE HUMEDAD DEL SUELO: 2.96%
PORCENTAJE DE HUMEDAD POR EVAPORACIN: 2%
MATERIALES:
PESO DE SUELO + CEMENTO =
Peso Volumtrico de la mezcla
1 + (% de humedad mezcla + evaporacin)
2,133.00 Kg. /m3
1 + (0.072+0.02)
= 1,953.30 Kg.
PESO DE SUELO SECO =

Peso de suelo + cemento
(1 + % de cemento)
1,953.30 Kg.
(1 + 0.18)
= 1,655.34 Kg.
232
PESO DE CEMENTO =
(Peso del Suelo + Cemento) Peso del Suelo
1,953.30 1,655.34 = 297.96 Kg.
NMERO DE BOLSAS DE CEMENTO =

Peso del Cemento
Peso de una bolsa de cemento
297.96 Kg.
42.5 Kg.
7.01 Bolsas / m3
PESO DEL SUELO CON LA HUMEDAD NATURAL =

Peso del Suelo X Humedad
1,655.34 X 1.0296 = 1,704.34 Kg.
PESO DE AGUA EN EL SUELO =

Peso del Suelo Hmedo Peso del Suelo Seco
1,704.34 1,655.34 = 49.00 Kg.
PESO DE AGUA DE LA MEZCLA:

Peso Volumtrico de la Mezcla (Peso del Suelo + Cemento)
2,133.00 1,953.30 = 179.70 Kg.
PESO DE AGUA A AGREGAR:

Peso del Agua de la mezcla Peso del Agua en el Suelo
179.70 49.00 = 130.70 Kg.
=
(34.33 gal.) 131 lts
233
MATERIALES PARA UN METRO CBICO DE MEZCLA:

Cemento : 7.01 bolsas x $ 4.29
= $30.07
Agua
= $ 1.31
: 131 lts. X $ 0.01
COSTO POR METRO CBICO DE MATERIALES:
$ 31.38
EQUIPO:
Costo de equipo por hora.
Equipo mezclador RR -250 ..........................$80.00
Motoniveladora CAT 12 G ............................$35.00
Rodillo liso vibratorio CS 533........................$35.00
Cuadrilla topogrfica ....................................$20.00
Transporte....................................................$10.36/Km. Por c/equipo.
Nota: los precios no incluyen IVA.
Rendimientos de los equipos:
RR 250 ..................................41.67 m3/ h
Motoniveladora ......................... 41.67 m3/ h
Rodillo vibratorio liso.................. 41.67 m3/ h
COSTO DEL EQUIPO POR METRO CBICO:
RR 250
$80.00 /h = $1.92 /m3

41.67 m3/ h
Motoniveladora
$35.00 / h = $0.84 / m3
41.67 m3/ h
Rodillo vibratorio $35.00 / h = $0.84 / m3

41.67 m3/ h
234
COSTO DEL EQUIPO POR METRO CBICO:

$3.60 / M3
$1.92 + $0.84 + $0.84 =
TRANSPORTE:
$10.36 / Km. X 110 Km. X 3 Equipos = $3,420.00
MANO DE OBRA:
Nmero de auxiliares: 12
Caporal
: 1
Ing. Residente
: 1
Costo por da:

Auxiliares
: $ 6.86
Caporal
: $9.71
Ing. Residente
: $ 68.00
Nmero de das trabajados: 2
Auxiliares
: $6.86 x 12 x 2 das = $164.64
Caporal
: $9.71 x 1 x 2 das
= $ 19.42
Ing. Residente : $68.00 x 1 x 2 das = $ 136.00

Cuadrilla de topografa: $20.00/hr. X 6 hr. X 2 das = $240.00
TOTAL MANO DE OBRA: $ 560.06
TOTAL MANO DE OBRA POR METRO CBICO:

$ 560.06 / 187.5 m3 =
$ 2.99 / m3
235
ESTUDIOS
PREVIOS
CONSTRUCTIVO
POSTERIORES
AL
PROCESO
QUE INCLUYE ENSAYOS DE LABORATORIO
(Estudio de suelos, Diseo de Mezclas, Elaboracin de especmenes y

Ensayos de resistencia a la Compresin, Tensin y Flexin) Y
ESTUDIOS DE CAMPO (Extracciones de ncleos)
COSTO DE ESTOS ESTUDIOS $3,500.00
COSTO TOTAL DEL TRAMO EXPERIMENTAL:

Volumen = 75.00 x 0.25 x 10.00 =187.5 m3.
MATERIALES:
-
Cemento: 7.01 Bolsas/m3 x 187.5 m3 = 1315 Bolsas

1315 x $4.29 = $ 5,641.35
Agua
: 130 lts/m3 x 187.5 m3 = 24,375 lts.

24,375 x $0.01 = $ 243.75
COSTO DE MATERIALES: $5,641.35 + $243.75 =
$5,885.10
EQUIPO:
-
Equipo mezclador RR 250: $1.92/m3 x 187.5m3 = $360.00
Motoniveladora
: $0.84/m3 x 187.5 m3 = $157.50
Rodillo vibratorio liso
: $0.84/m3 x 187.5 m3 = $157.50
COSTO TOTAL DE EQUIPO: $ 360.00 + $157.50 + $157.50 =

$ 675.00
236
TRANSPORTE:
-
$ 10.36 / Km. X 110 Km. X 3 Equipos $ 3,420.00

=
MANO DE OBRA:
COSTO TOTAL DE MANO DE OBRA:
$ 560.06
COSTO TOTAL DEL TRAMO EXPERIMENTAL:
MATERIALES: ............................ $5,885.10
EQUIPO
TRANSPORTE..............................$3,420.00
MANO DE OBRA ..........................$ 560.06
ESTUDIOS PREVIOS ..................$3,500.00
:.............................$ 675.00
TOTAL......................................$14,040.16
IVA (13%)...$ 1,825.22
COSTO TOTAL
$ 15,865.38
COSTO POR METRO CBICO DE PAVIMENTO UNICAPA COLOCADO:
MATERIALES.................................$ 31.38
MANO DE OBRA............................$ 2.99
EQUIPO..........................................$ 3.60
$ 37.97/ m3 *
NOTA: El precio no incluye IVA, Transporte de equipos y Estudios previos

de Laboratorio.
237
CAPTULO IV
ANLISIS E
INTERPRETACIN
DE RESULTADOS
4.0
INTRODUCCIN
Este captulo consiste primeramente en el anlisis de resultados de la
etapa correspondiente a los estudios de suelo del tramo experimental donde se

construy el Pavimento Unicapa, especficamente el suelo natural considerado
como sub rasante y de un material de aporte de bancos cercanos como capa
de rodadura que se utiliz para la construccin del pavimento, los anlisis se
refieren en particular a los ensayos de Granulometra, Lmites de Consistencia,
Gravedad Especfica, Pesos Volumtricos y Capacidad de Soporte de los
materiales analizados, de igual forma se dar interpretacin a los mismos para
conocer las cualidades que estos presentan, en comparacin con algunos
parmetros
que
dictan
algunas
normas
internacionales
nacionales,
instituciones y autores de la ingeniera de suelos.
Posteriormente se realiza el anlisis e interpretacin de resultados de la

etapa correspondiente al Diseo de Mezclas, donde se realizaron las pruebas
de Resistencia a la Compresin, Resistencia a la Compresin Simple sin
confinar, Resistencia a la Tensin, Resistencia a la Flexin y Mdulo de
Elasticidad a diferentes edades para conocer el comportamiento de las mezclas
con el tiempo; as mismo se har una interpretacin de los valores de esfuerzos
obtenidos en cada uno de los ensayos de resistencia de los especmenes de
PUAD comparados con valores tpicos de esfuerzos para materiales mezclados
con cemento. De igual manera se analizar e interpretar el comportamiento de
las observaciones directas de campo dicho pavimento a corto plazo.
239
4.1
ANLISIS GRANULOMTRICO
Efectuadas las pruebas granulomtricas a las diferentes muestras de
suelos, es importante analizar e interpretar estos resultados, en vista de que las

pruebas realizadas a los materiales investigados estn enfocadas a la rama de
carreteras, se utilizaran los criterios AASHTO los cuales nos brindan mediante
la norma M-147 valores con los cuales se pueden comparar dichos resultados.
Es muy importante aclarar que las muestras se analizan en base a su uso
funcionabilidad en el terreno; la muestra No.1 se ha estudiado como capa de
rodadura y las dos restantes como base, ya que sobre ellas se construy el
pavimento. Dado que ya se tienen las diferentes distribuciones granulomtricas
para cada material (ver tabla 4.1 y formatos 3.1, 3.2 y 3.3) solo ser necesario
comparar los resultados anteriores con la tabla 4.2 para analizar sus
caractersticas y adems comparar con los requerimientos generales para
agregados gruesos y finos estipulados en dicha norma, especficamente la
condicin de agregados finos que establece que el porcentaje que pasa la malla
No. 200 tiene que ser menor que 2/3 del porcentaje que pasa la malla No. 40.
Mallas
Pul.
2"
1"
3/8"
No.4
No.10
No.40
No.200
Granulometras resumen de las muestras

Porcentaje en masa pasando
mm
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
50.0
25.0
9.50
4.75
2.00
0.43
0.08
92.4
79.9
67.5
56.3
46.0
30.5
7.7
100.0
100.0
99.6
98.3
86.7
44.5
13.1
100.0
100.0
99.3
97.6
92.0
71.7
24.2
Tabla 4.1: Resumen de granulometra de muestras
240
Requerimiento de Graduacin para Suelos - Materiales Agregados

Designacin de Mallas
Standard
mm
50
25.0
9.5
4.75
2.00
0.425
0.075
Alternativa
2 Pulg.
1 Pulg.
3/8 Pulg.
No. 4
No.10
No. 40
No. 200
Porcentaje de masa pasando

Graduacin
Graduacin
Graduacin
Graduacin
Graduacin
Graduacin
F
100
......
30-65
25-55
15-40
8-20
100
75-95
40-75
30-60
20-45
15-30
......
100
50-85
35-65
25-50
15-30
......
100
60-100
50-85
40-70
25-45
......
100
......
55-100
40-100
20-50
......
100
......
70-100
5-100
30-70
2-8
5-20
5-15
5-20
6-20
8-25
Tabla 4.2: Requerimientos de graduacin para suelos

Fuente: Norma AASHTO M-147
Para materiales usados como capa de rodadura la norma establece que

debern tener graduaciones similares a las de los literales C, D, E y F
mostradas en la tabla 4.2, la muestra No. 1 cae en esta clasificacin, pero como
se puede observar en base a los resultados en tabla 4.1 no cumple con
exactitud con ninguna, sin embargo la que ms se acerca es la graduacin D
excepto por los porcentajes de las mallas de 1 y 2 , la condicin establecida
para las mallas No. 40 y No. 200 si la cumple ya que 7.7% < 20.33%, y mas an
para materiales que estarn expuestos por mucho tiempo sin la debida
proteccin de capas bituminosas o impermeables se especfica que deben de
tener como mnimo un 8% de finos y este caso en particular solo se tiene un
7.7%, aunque esta condicin se da para prevenir posibles daos por heladas lo
que en nuestro medio no aplica.
Para materiales usados como base la norma AASHTO M-147 sugiere

todas las graduaciones mostradas en la tabla 4.2. La muestra No.2 cumple,
segn los resultados, con la graduacin E y adems el porcentaje que pasa la
malla No. 200 = 13.1%, es menor que las dos terceras partes de lo que pasa la
malla No. 40 que es 29.6% quedando en evidencia que esta muestra cumple
241
con los requisitos granulomtricos; de la misma forma al comparar la muestra

No.3, la graduacin es similar a la del literal F, a excepcin de un tamao de
malla (No. 40) que no cumple por un pequeo margen, adems, s cumple que
24.2%< 47.8%, que es la condicin de agregados finos antes mencionada.
4.2
LMITES DE CONSISTENCIA
La norma AASHTO M-147 tambin nos condiciona los lmites de
consistencia, los criterios en cuanto a las muestras de suelo sern las mismas
del numeral anterior. Para la muestra No.1 la norma estipula en este caso en
particular que LL< 35 y que 4<IP< 9, la cual cumple solamente la primera
condicin ya que el LL = 29.6 pero el IP no se pudo determinar por ser un suelo
no plstico, para la condicin de las muestras No.2 y No.3 se exige que LL < 25
e IP < 6 lo cual para ninguna de las dos se cumple ya que la muestra No.2 dio
como resultado LL = 25.7 y result ser no plstico, de la muestra No.3 se
obtuvo que el LL = 36.3 y el IP = 28.3 que son valores muy superiores a los
rangos establecidos lo que implica que la muestra necesita algn tratamiento o
mtodo para modificar dichos valores.
4.3
GRAVEDAD ESPECFICA
Para materiales a ser usados como bases, sub bases y capas de
rodadura en cuanto a su peso especfico no existe norma que determine

parmetros de valores para tal efecto, por tal motivo los resultados obtenidos
se pueden comparar con la siguiente tabla:
242
TIPO DE SUELO
GRAVEDAD ESPECIFICA (Gs)
Arena
2.65 2.67
Arena Limosa
2.67 2.70
Arcilla inorgnica
2.7 2.80
Suelos con micas o hierro
2.75 3.0
Suelo orgnicos
Menor que 2
Tabla 4.3: Rango de valores de Gs para algunos suelos

Fuente: Gua de Laboratorio Mecnica de Suelos, Papeles Tcnicos de la UCA
La muestra No.1 clasificada como arena grava con pocos finos

presenta un Gs = 2.78 que es un valor cercano a los dados en la tabla anterior,
para la muestra No. 2 considerada como arena limosa su Gs = 2.80, valor que
se considera prximo al promedio de estas en la tabla y finalmente a la arena
arcillosa (muestra No. 3) se le determin un Gs = 2.66 valor muy aceptable
desde el punto de vista de esta clasificacin.
4.4
RELACIN DENSIDAD HUMEDAD

Como es conocido existen ciertos factores que influyen en la
compactacin de los suelos como por ejemplo: tipo de suelo, contenido inicial
de humedad, energa especfica de compactacin y otros. Por tal motivo, para
determinar con precisin la humedad ptima y peso volumtrico seco mximo
es muy importante tener la mayor informacin al respecto de tales parmetros.
243
Los resultados obtenidos de las tres muestras analizadas son los

siguientes: en la muestra No.1 clasificada como A-1-b se obtuvo un peso
volumtrico seco mximo de 2,158 Kg / m 3 y una humedad ptima de 7.76%;
para la muestra No. 2 tambin A-1-b, 2,038 Kg / m3 y 8.54% respectivamente,
finalmente para la muestra No. 3 clasificada como A-2-4 su peso volumtrico
seco mximo fue de 1,857 Kg / m3 y una humedad ptima de 12.04%; lo que
pone de manifiesto la relacin inversa que existe entre estos dos parmetros,
es decir: a mayor peso volumtrico seco corresponde un contenido menor de
humedad29. De los resultados obtenidos, se observa que el tipo de suelo
influye grandemente en estos parmetros, ya que la muestra No.1 por poseer
una curva granulomtrica ms tendida presenta mayor variedad de tamaos:
porcentaje de gravas 43.7%, de arenas 48.6% y de finos 7.7% lo que contribuye
a un mejor acomodo de las partculas para ocupar los vacos al momento de la
compactacin, por el contrario la muestra No.3 por poseer una curva no muy
tendida y gran cantidad de finos (24.2%) present el menor de los valores del
peso volumtrico.
4.5
VALOR DE SOPORTE DEL SUELO, CBR

El valor relativo de soporte (CBR) es de mucha importancia para evaluar
las posibilidades de sustentacin de un cimiento con el objeto de calcular el

espesor de un pavimento. Es por ello la importancia de este parmetro para el
anlisis de los suelos involucrados en la construccin de los PUAD. Algunos
autores30 han establecido valores que sirven de comparacin para conocer o
evaluar la calidad de algunos suelos comnmente usados en bases, sub
29
Jurez Badillo - Rico Rodrguez Mecnica de suelos, Tomo I, 3 Edicin, Editorial Limusa, Mxico
2001.
30
Valle Rodas, Ral. Carreteras, Calles y Aeropistas , Sexta Edicin, Editorial El Ateneo, Buenos Aires,
1976.
244
bases y sub-rasantes en carretera: los suelos orgnicos y suelos cohesivos

tienen expansiones muy grandes, generalmente mayores del 10%, especifican
que para materiales de prstamo de sub bases las expansiones deben ser
menores al 2% y recomiendan que para materiales de bases las expansiones
sean menores al 1%. Como alternativa se presenta la siguiente figura en la que
podemos observar valores tpicos de CBR que nos pueden servir de
comparacin.
Muestra 2
Muestra 1
Muestra 3
Fig. 4.1: Valores tpicos de CBR

Fuente: Valle Rodas, Ral. Carreteras, Calles y Aeropistas
Se han calculado los valores de hinchamiento relativos a la altura inicial

de las tres muestras de suelo durante los cuatro das de saturacin obteniendo
los siguientes resultados: 0.50% para la muestra No.1 con un CBR de 22.0%;
0.04% para la muestra No.2 y CBR de 41% y finalmente 1.78% para la muestra
245
No.3 con CBR de 9.8%, al comparar estos valores con los rangos antes
mencionados y con la figura 4.1 se pueden considerar estos como satisfactorios
ya que la muestra dos que es sobre la que esta cimentado el pavimento
present el mayor valor de CBR (41%) clasificndola como una base muy
buena y la tercera muestra tambin utilizada como base es clasificada como
regular a buena por tener un CBR de 9.8%.
Para una mejor comprensin de lo expuesto, se presenta la tabla 2.4,

donde se resume los resultados de todas las pruebas de laboratorio que se
realizaron a las muestras de suelo del tramo de prueba en la primera etapa:
Estudios de Suelos.
246
Tabla 4.4: Cuadro resumen de exploracin y ensayos de laboratorio realizados al tramo experimental
4.6
RESISTENCIA A LA COMPRESIN
Una vez realizada la prueba de resistencia a la compresin simple sin
confinar bajo la norma ASTM D-1633 y cumplidos los tiempos de ruptura

previstos, se obtuvieron los resultados siguientes:
Edad
Esfuerzo promedio
(Das)
(Kg/cm2)
58.19
14
60.99
28
85.45
Tabla 4.5: Esfuerzo promedio de la resistencia a la compresin simple
Los resultados anteriores muestran una ganancia de resistencia a la

compresin de los especimenes de PUAD, a medida transcurre el tiempo, lo
que es tpico de los materiales mezclados con cemento como el concreto y el
suelo cemento, en los cuales por lo general, se espera un esfuerzo promedio
a los 7 das equivalente al 70% del esfuerzo promedio a los 28 das.
En esta prueba se obtuvo un esfuerzo promedio a los 7 das equivalente
al 68.1% (58.19 Kg/cm2) del esfuerzo promedio a los 28 das (85.45 Kg/cm 2), el
cual se considera aceptable por acercarse al valor anteriormente establecido.
248
La prueba de resistencia a la compresin regida bajo la norma ASTM C39 report los siguientes resultados:
Edad
(Das)
Esfuerzo promedio
(Kg/cm2)
81.49
14
90.66
28
112.14
Tabla 4.6: Esfuerzo promedio de la resistencia a la compresin
En la tabla anterior se observa nuevamente el comportamiento de los

especmenes de PUAD, de ganar resistencia con el tiempo y muestra un patrn
similar a la tendencia del concreto de presentar a los 7 das un 70% de su
resistencia a los 28 das, (81.49 Kg/cm2 equivalente al 70.62%)
La prueba de resistencia a la compresin de especmenes cilndricos de

6 x 12 ensayados bajo la norma ASTM C-1435 proporcion los siguientes
resultados:
Edad
(Das)
Esfuerzo promedio
(Kg/cm2)
26.36
28
30.39
Tabla 4.7: Esfuerzo promedio de la resistencia a la compresin ASTM C-1435
Se observa que los valores mostrados en la tabla anterior son muy

inferiores a los presentados en la tabla 4.6, debido a que la compactacin de los
especmenes se realiz en tres capas, alcanzando un peso volumtrico menor
comparado con el obtenido en los especmenes compactados en diez capas
con el equipo Proctor modificado.
249
A continuacin se presentan los diferentes promedios a 28 das de la

resistencia a compresin efectuada con diferentes normas, obtenindose el
mayor resultado con el mtodo de ensayo de la prueba ASTM C-39 que es la
prueba ms usada en nuestro medio para evaluar compresin en cilindros de
concreto.
Norma
Esfuerzo promedio
ASTM
a los 28 das (Kg/cm )
D-1633
85.45
C-39
112.14
C-1435
30.39
Tabla 4.8: Esfuerzo promedio a la compresin, utilizando normas de ensayo diferentes
Fig. 4.2: Esfuerzo promedio a los 28 das de la resistencia a la compresin

para diferentes mtodos de ensayo
250
En esta figura se observa que la resistencia a la compresin a los 28 das

de los especimenes de PUAD, cambia su valor de acuerdo al mtodo de
ensayo, as como tambin el mtodo de moldeo y las dimensiones de los
especimenes. La resistencia a la compresin en especimenes moldeados con
equipo Proctor, de 4 x 8 y 6 x 12 fue de 85.45 Kg/cm 2 y 112.14 Kg/cm2,
respectivamente, mientras que en los especimenes moldeados con martillo
vibro compactador la resistencia a la compresin fue de solo 30.39 Kg/cm 2, lo
que nos muestra que la resistencia tiene relacin directa con el peso
volumtrico (a mayor peso volumtrico, mayor resistencia de los PUAD).
Tomando en cuenta que la resistencia a la compresin de especmenes
cilndricos estndar de concreto, tienen valores de entre 210 a 420 Kg/cm 2
segn se haya especificado el fc, la resistencia a la compresin de los PUAD
de especmenes similares fue de 112.14 Kg/cm 2, lo que nos muestra que los
Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo presentan una resistencia a la
compresin de un 50% aproximadamente de la resistencia de un concreto de
peso normal (fc de 210 Kg/cm2).
4.7
RESISTENCIA A LA TENSIN INDIRECTA

Los resultados de la prueba de resistencia a la traccin por compresin
diametral o Prueba Brasilea, son los siguientes:

Edad
Esfuerzo promedio cilindro

2
Esfuerzo promedio cilindro

2
(Das)
4 x 8 (Kg/cm )
6 x 12 (Kg/cm )
12.64
13.44
14
19.97
15.50
28
21.02
19.44
Tabla 4.9: Esfuerzo promedio de la resistencia a la traccin por compresin diametral
251
Se observa que la resistencia a la traccin por compresin diametral a

los 28 das, es similar en ambos especimenes aun cuando las dimensiones de
los cilindros son diferentes: cilindro de 4 x 8, 21.02 Kg/cm 2 y cilindro de 6 x
12, 19.44 Kg/cm2.
4.8
RESISTENCIA A LA FLEXIN
La prueba de resistencia a la flexin se ensay a los 28 das, en tres
viguetas compactadas con martillo vibro compactador, obtenindose un

mdulo de ruptura promedio de 8.65 Kg/cm 2. Este valor es inferior comparado
con los obtenidos comnmente para concreto (mayores de 35 Kg/cm2), sin
embargo se encuentra dentro del rango esperado para mdulos de ruptura de
suelo cemento (3.5 17.5 Kg/cm2). Se estima que el mdulo de ruptura de
viguetas compactadas con equipo Proctor modificado ser mayor al obtenido
con el martillo vibro compactador debido a que con el primer mtodo se logra
una mejor compactacin y se alcanzan mayores pesos volumtricos.
4.9
MDULO DE ELASTICIDAD
Los valores de mdulo de elasticidad de los especimenes de PUAD,
obtenidos en los ensayos fueron:

a) 100,006 Kg/cm2
b) 114,710 Kg/cm2
Teniendo como promedio para el mdulo de elasticidad un valor igual a

107,358 Kg/cm2. El mdulo de elasticidad del concreto, vara no solamente con
252
la resistencia a la compresin, sino que tambin con la edad, el estado de

humedad, la condicin de esfuerzos y otros factores; sin embargo algunos
investigadores han establecido que los mdulos de elasticidad del concreto
utilizado en pavimentos, son aproximadamente de 1000 veces su resistencia a
la compresin y varan de 210,000 a 421,000 Kg/cm2; los valores resultan ser
mayores de 316,500 Kg/cm2. Tambin se observa que el modulo de elasticidad
de los PUAD cumple con esta caracterstica:
Resistencia a la compresin x 1000

112.14 Kg/cm2 x 1000 = 112,140 Kg/cm2
Valor que resulta ser aproximado a 107,358 Kg/cm2, si se compara este
valor con los que se presentan en la Tabla 4.10 los PUAD tienen un mdulo
elstico dentro del rango estipulado para las bases tratadas con cemento:
107,358 Kg/cm2 = 1,523,788 Psi
Mdulo Elstico para Diferentes Materiales

Material
Rango
Concreto de cemento Portland
3 x 106 a 6 x 106
Bases tratadas con cemento
1 x 106 a 3 x 106
4
6
Materiales de suelo cemento
5 x 10 a 2 x 10
5
6
Materiales de limo - ceniza volcnica
5 x 10 a 2.5 x 10
Arcilla rgida
7600 a 17,000
Arcilla media
4700 a 12,300
Arcilla suave
1800 a 7700
Arcilla muy suave
1000 a 5700
Nota . Mdulo en psi, 1 psi = 6.9 Kpa.
Tpico
4 x 106
2 x 106
6
1 x 10
6
1 x 10
12,000
8000
5000
3000
Tabla 4.10: Mdulo elstico para diferentes materiales

Fuente: Yang H. Huang, Pavement Analysis and Design, 1993
253
4.10 RESULTADOS
CONSTRUCCIN
OBTENIDOS
DEL
DURANTE
LA
PAVIMENTO
Los resultados obtenidos durante la construccin son diversos; antes de

indicar los resultados obtenidos especficamente en la construccin, se detallan
los aspectos topogrficos:
Longitud total del tramo a pavimentar : 75.00 ml.
Ancho de Rodaje
: 10.00 m.
Pendiente Transversal (Bombeo)
: 2.0%
Cuneta de concreto de forma semicircular.

Dicha informacin se utiliz para el clculo del nmero de bolsas de
cemento necesarios para obtener una dosificacin del 18% de cemento ASTM
C-91, tipo M, en un tramo de 35.00 mts. (el de inters en este Trabajo de
Graduacin), y una dosificacin del 15% de cemento ASTM C-1157, tipo HE, en
los 45.00 mts. restantes.
La compactacin obtenida en el pavimento del tramo experimental vari
entre un 93% y un 104% en la superficie del pavimento, como se muestra en la
Tabla 4.10, lo que demuestra que no se alcanz uniformidad a lo largo del
tramo, esto debido al equipo de compactacin utilizado, el cual no fue el ms
adecuado para el espesor del pavimento. Sin embargo el promedio del
porcentaje de compactacin fue superior al valor comnmente estipulado para
carreteras (95% de peso volumtrico mximo).
De la tabla 4.11 se obtiene los valores promedio del control de compactacin
en campo:
Peso volumtrico seco alcanzado: 2,223 Kg/m3.
Porcentaje de humedad de la mezcla: 9.9%.
Porcentaje de compactacin alcanzada en el pavimento: 97.7%.
254
ESTACIONAMIENTO*
PESO VOL.
PESO VOL.
HMEDO
SECO
% DE
% DE
COMPACTACIN
HUMEDAD
(kg/m )
(kg/m )
0+025
0+030
1975
2204
95.4
11.6
0+035
2030
2211
98.1
8.9
0+040
1976
2214
95.4
12.1
0+045
1954
2191
94.4
12.1
0+050
1981
2183
95.7
10.2
0+055
0+060
1930
2171
93.2
12.5
0+065
2030
2251
98.1
10.9
0+070
2086
2274
100.8
9.0
0+075
2052
2251
99.1
9.7
0+080
2099
2231
101.4
6.3
0+085
2005
2220
96.9
10.7
0+090
2160
2269
104.3
5.0
PROMEDIO
2023
2223
97.7
9.9
*Estacionamientos referenciados en base a los planos de la hoja 1/3, de anexos.

Tabla 4.11: Valores de peso volumtrico, densidades y humedad del pavimento.
255
CAPTULO V
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
Despus de todas las investigaciones bibliogrficas, los ensayos
realizados y la opinin de profesionales conocedores de la materia podemos
concluir que:
1. El mtodo de diseo estructural para pavimentos de concreto de la PCA-84,

adaptado originalmente para los PUAD, no proporcion los resultados
esperados por estar enfocado al diseo especfico de pavimentos de
concreto para altos volmenes de trfico. Por tal motivo, se adopt el
mtodo de diseo para los Pavimentos Unicapa, propuesto por los
ingenieros Marta Parmigiani y Guillermo Di Pace para Pavimentos de
Concreto Compactado con Rodillo (modificado por el Ing. Jos A.
Camposano Luque y publicado por el Centro Tcnico del Hormign de
Ecuador), debido a que este tipo de concreto presenta algunas similitudes
con los PUAD en cuanto a caractersticas de la mezcla y a procesos
constructivos, adems de presentar valores de espesores satisfactorios al
disear un pavimento con las caractersticas de los Pavimentos Unicapa.
2. Para el diseo de espesores de Pavimentos Unicapa se realizaron

modificaciones al mtodo Parmigiani - Di Pace: los parmetros de diseo
tales como el mdulo de ruptura, el mdulo de elasticidad y el perodo de
diseo, se han limitado a rangos de valores acorde a las caractersticas
propias de los PUAD; los vehculos de diseo, se han definido como
aquellos vehculos que comnmente transitan por los caminos rurales de
nuestro pas; y para considerar el aumento de trfico con respecto al tiempo,
el factor de crecimiento (Fcr) se calcula utilizando una formula de crecimiento
anual geomtrico.
257
3. Es necesario e indispensable que al realizar el clculo el estructural de un

Pavimento Unicapa, se conozca la mayor cantidad de variables que ayuden
a obtener un efectivo resultado de dicha etapa, es por ello que se debe
contar con la respectiva informacin de las caractersticas fsicas y
mecnicas del suelo, la cuantificacin y composicin del trfico as como
tambin los respectivos diseos de mezclas; todo lo mencionado acorde a
la magnitud del proyecto y a criterio de los encargados de ste en particular.
4. Es importante aclarar que los Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo

estn concebidos para ser aplicados principalmente al mejoramiento vial de
los caminos rurales en los que el trfico es moderado (TPDA < 1000) y los
niveles de confort y diseos geomtricos no son tan exigentes como lo son
para otros tipos de vas, adems debido a las caractersticas propias de los
PUAD se han adoptado perodos de diseo menores (3 10 aos) a los
usados comnmente para pavimentos rgidos y flexibles, generalmente
mayores de 20 aos.
5. An cuando esta tcnica de pavimentacin requiera considerables

cantidades de cemento, presenta ventajas que pudieran compensar este
costo como: utilizar el suelo del lugar (siempre que los suelos presenten las
caractersticas requeridas), el uso de maquinaria y equipo convencional,
disminucin de costos al evitar acarrear material de bancos de prstamo,
atenuando el dao ecolgico que representa esta actividad, y la posible
utilizacin de los PUAD, despus de finalizado su perodo de diseo, como
base de excelente calidad para pavimentos rgidos o flexibles.
6. Los Pavimentos Unicapa de Alto Desempeo ofrecen resistencias

mecnicas superiores a las del suelo cemento materiales granulares
tratados con cemento; pero inferiores a las resistencias proporcionadas por
258
un concreto de cemento Prtland, por lo que los PUAD no pueden

someterse a esfuerzos como los tpicos de pavimentos de concreto
hidrulico en los cuales las solicitaciones de carga son considerablemente
altas y los perodos de diseo estn comprendidos entre 20 y 40 aos.
7. El comportamiento que ha tenido el pavimento en el tramo experimental, en

este corto perodo de tiempo observado (7 meses), es satisfactorio; an
cuando no ha experimentado el efecto de mxima saturacin, por ser
estacin seca, pero ha estado sometido a un trafico industrial pesado
superior al caracterstico de los caminos rurales, demostrando su buena
resistencia al desgaste, al permitir poco desprendimiento de partculas de la
superficie del pavimento. De los cementos usados en su construccin, el
que mejor respuesta ha tenido es el cemento de mampostera ASTM C-91
tipo M usando un porcentaje del 18%, presentando menos fisuramientos y
daos que el tramo construido con cemento ASTM C-1157 tipo HE, con un
porcentaje del 15%; siendo los daos ms severos en las uniones de los
carriles y en la unin entre tramos. El tipo de suelo tambin juega un papel
importante en el comportamiento del pavimento, por lo que debe tenerse
sumo cuidado al elegir el tipo y porcentaje de cemento a usar.
8. Debido a la importancia que representa el agua en los materiales mezclados

con altos porcentajes de cemento y compactados dinmicamente, al calcular
la cantidad de agua requerida para la mezcla del PUAD en el proceso
constructivo, se debe aadir a la humedad ptima obtenida del Proctor
modificado T-180, un porcentaje de agua mnimo requerido para lograr la
hidratacin del cemento; obteniendo de esta forma una mezcla de excelente
calidad.
259
9. El proceso constructivo de los PUAD, depender del tipo de suelo,

condiciones topogrficas del camino, recursos, equipo disponible y dems
factores que a juicio del encargado del proyecto puedan influir en el buen
desarrollo del mismo: es decir una secuencia lgica y ordenada de cada
etapa del proceso constructivo; el procedimiento descrito en este Trabajo de
Investigacin aplica nicamente al tipo de suelo analizado o similar a este.
10. Comparando los costo de los PUAD, con un empedrado fraguado con
superficie terminada, hay un notable aumento en los costos de este ltimo.
Otra de las tcnica comunes de mejoramiento de los caminos vecinales de
nuestro pas es el balastreado, el cual tiene una menor inversin inicial que
los
PUAD,
sin
embargo
necesita
de
posteriores
inversiones
en
mantenimiento, lo que representa al final de su perodo de diseo un costo

total mayor que el de los Pavimentos Unicapa, los cuales no requieren
costos de mantenimiento.
260
RECOMENDACIONES
1. Segn la magnitud e importancia del proyecto es necesario realizar un buen
estudio de suelos, estudio de trfico y diseos de mezclas para satisfacer
las solicitaciones de carga a las que estar sometido el Pavimento Unicapa.
2. Al elaborar las mezclas de diseo en laboratorio es importante tomar en

consideracin la humedad natural del suelo, ya que esta influye
directamente
en
la
cantidad
de
agua
agregar;
adems
el
proporcionamiento debe hacerse por pesos y no por volumen, y deben

controlarse
simultneamente
los
procedimientos
de
fabricacin
de
especmenes y los tiempos estipulados para dichos procesos, para

asegurarse que los resultados sean satisfactorios y confiables.
3. Se recomienda la elaboracin de especmenes con el martillo vibro
compactador y con el procedimiento Proctor Modificado T-180, bajo las
mismas condiciones (dimensiones del molde, nmero de capas, porcentaje
de cemento), con el fin de comparar resultados y evaluar la conveniencia del
uso del martillo vibro compactador.
4. Por no contar con una normativa de ensayos de laboratorio para el estudio

de los PUAD y garantizar resultados confiables del mdulo de ruptura de los
Pavimentos Unicapa es recomendable que se realicen pruebas con
especmenes (viguetas), fundamentados en el concepto de energa
especfica de compactacin y tomando como base el procedimiento utilizado
en el mtodo Proctor Modificado T-180.
261
5. El tiempo de desenmoldado de los especmenes es recomendable

efectuarlo despus de 30 minutos de finalizado el proceso de compactacin
de
la
mezcla,
fundamentados
en
la
observacin
propia
en
recomendaciones dadas por parte de personal de laboratorio que ha tenido

experiencia en la elaboracin de los mismos, de igual forma el tiempo total
transcurrido entre la mezcla de los materiales (suelo, cemento y agua) y su
compactacin deber estar comprendido en un lapso de 90 - 105 minutos.
6. Durante la etapa del proceso constructivo, es recomendable humedecer

ligeramente el suelo antes de mezclarlo con el cemento, con una humedad
de 5% arriba de la humedad ptima del Proctor T-180 ya que el contenido
de cemento aplicado absorbe una mayor cantidad de agua, logrando con
ello un mejor grado de compactacin y dar el suficiente tiempo para llevar a
cabo todos los procesos requeridos.
7. Tomar en consideracin, que previo al proceso de compactacin y

conociendo el tipo de suelo a emplear en el proyecto, seleccionar el equipo
de compactacin ms apropiado que mejor se adapte a las necesidades de
cada proyecto. Se recomienda que en el proceso de compactacin de
suelos similares al usado se realice primero con un rodillo pata de cabra de
6 8 toneladas, para garantizar la compactacin de la parte inferior del
pavimento ya que este equipo compacta las capas de abajo hacia arriba, y
finalmente compactarlo con un rodillo del tipo liso vibratorio de 6 8
toneladas, que compacte la capa superior para garantizar que todo el
espesor del pavimento se compacte integralmente y se alcance la densidad
ptima de diseo.
262
8. En el tramo experimental, se observ a los siete meses de operacin, que el

Pavimento Unicapa presentaba un mayor deterioro en las uniones o juntas
de construccin adyacentes, tanto en sentido longitudinal como transversal,
por lo que se recomienda realizar las operaciones pertinentes en las juntas
de construccin, en las uniones de los carriles y en las juntas transversales
al finalizar la construccin de cada tramo jornada de trabajo.
9. Para obtener resultados satisfactorios en el comportamiento del Pavimento

Unicapa, adems de un buen diseo estructural, se debe dotar a ste de las
adecuadas pendientes transversales y de obras de drenaje para evitar
daos que la escorrenta superficial y la infiltracin del agua pudieran
ocasionarle.
10. Se recomienda construir tramos experimentales de mayor longitud con

suelos diferentes al estudiado en este Trabajo de Investigacin, para
conocer el comportamiento de este pavimento ante otros tipos de suelos con
la finalidad de mejorar el mtodo de diseo, tambin sera conveniente la
construccin de este tipo de pavimentos en poca de mxima saturacin
para evaluar su desempeo ante esta condicin considerada la ms
desfavorable.
11. Despus de observar durante siete meses el comportamiento del Pavimento

Unicapa, construido en el tramo experimental, que ha estado sometido a un
trfico industrial pesado (el cual es constante y sin interrupcin durante las
24 horas del da), su comportamiento es satisfactorio, por lo que se
recomienda su utilizacin en el mejoramiento o construccin de caminos
rurales y calles vecinales, en los que el trfico carretero es moderado, para
los cuales se estima una vida til de 3 a 5 aos sin intervenciones de
mantenimiento.
263
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Antiguo Cuscatln, Octubre del 2000.
Jofre Ibez, Carlos

Curso Internacional de Diseo y Construccin de Pavimentos de
Concreto ASIA, San Salvador, 1999
Jurez Badillo - Rico Rodrguez

Mecnica de Suelos, Tomo I
Editorial Limusa, tercera edicin, Mxico 2001
Pavimentos de Concreto, Manual de Diseo

Santander Restrepo, Norman y otros
ICPC, Medelln Colombia, 1984
Manual de Proyecto Geomtrico de Carreteras

Secretaria de Obras Publicas, primera edicin, Mxico 1976.
Valle Rodas, Ral Carreteras, Calles y Aeropistas

Sexta Edicin, Editorial El Ateneo, Buenos Aires, 1976
Parmigiani, Marta y Di Pace, Guillermo

Diseo estructural de pavimentos de hormign compactado con rodillo.
Serie monografas No. 003, Centro Tcnico del Hormign, Enero 2000.
Normas ASTM y AASHTO.
ANEXOS

Propuesta para El Diseño y Construcción de Pavimentos Unicapa de Alto Desempeño Como Alternativa de Aplicación A Caminos Rurales

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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

FACULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURA

PROPUESTA PARA EL DISEO Y CONSTRUCCIN DE

MANUEL ANTONIO ARTERO ALVARADO

CIUDAD UNIVERSITARIA, MAYO DE 2003

FACULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURA

ESCUELA DE INGENIERA CIVIL

Trabajo de graduacin previo a la opcin al grado de:

PROPUESTA PARA EL DISEO Y CONSTRUCCIN DE

MANUEL ANTONIO ARTERO ALVARADO

ING. JOS MIGUEL LANDAVERDE QUIJADA

Docente Director Externo :

San Salvador, Mayo de 2003

Trabajo de Graduacin aprobado por:

ING. JOS MIGUEL LANDAVERDE QUIJADA

ING. EDGAR ALFREDO GAVIDIA PAREDES

Docente Director Externo

ING. CARLOS ANTONIO QUINTANILLA RODRGUEZ

Queremos agradecer de manera muy especial a todas aquellas Instituciones y

A la Universidad de El Salvador, a travs de la Escuela de Ingeniera Civil por

Al Instituto Salvadoreo del Cemento y del Concreto (ISCYC) por su apoyo

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A DIOS: Todopoderoso, creador de la vida, gracias por ser mi gua y

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Con el objetivo de llevar a la prctica, esta tcnica de pavimentacin se

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Posteriormente se analizan e interpretan los resultados obtenidos de los

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

2.1.2.2 SUELOS TRANSPORTADOS

2.1.2.1 SUELOS RESIDUALES

2.1.3 TAMAO DE LAS PARTCULAS

2.1.4 FORMA DE LAS PARTCULAS

2.1.5.1 MINERALES CONSTITUTIVOS DE LOS

2.1.5.2 MINERALES CONSTITUTIVOS DE LAS

2.1.6 COMPOSICIN DE LOS SUELOS .

2.1.7 RELACIONES VOLUMTRICAS Y GRAVIMTRICAS

2.1.8 PROPIEDADES DE LOS SUELOS .

2.1.8.1 VARIACIN VOLUMTRICA

2.1.8.2 RESISTENCIA MECNICA .

2.1.8.5 LMITES DE ATTERBERG .

2.1.8.7 RESISTENCIA AL CORTE .

2.2.1 COMPOSICIN QUMICA DEL CEMENTO

2.2.2 FABRICACIN DEL CEMENTO PRTLAND

2.2.3 CLASIFICACIN DE LOS CEMENTOS

2.2.4 TIPOS DE CEMENTO

2.1.9 CLASIFICACIN DE LOS SUELOS

2.2.5 PRINCIPALES CARACTERSTICAS DE LOS