LINEMIENTOS BÁSICOS PARA LA CLASIFICACIÓN DE SUELOS ... · 2 linemientos bÁsicos para la clasificaciÓn de suelos tropicales en colombia orientado a pavimentos nidya magaly malaver

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LINEMIENTOS BÁSICOS PARA LA CLASIFICACIÓN DE SUELOS TROPICALES

EN COLOMBIA ORIENTADO A PAVIMENTOS

NIDYA MAGALY MALAVER SOTO

RICARDO TAFUR TAFUR

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS

BOGOTA, D.C. NOVIEMBRE - 2018

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NIDYA MAGALY MALAVER SOTO

RICARDO TAFUR TAFUR

Trabajo de grado para obtener el título de Especialista en Ingeniería de Pavimentos

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS

BOGOTA, D.C. - 2018

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Nota de aceptación:

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

Director de Investigación

______________________________________

Asesor Métodológico

______________________________________

Jurado

Bogotá D.C., noviembre de 2018

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TABLA DE CONTENIDO

Pag.

INTRODUCCIÓN …………………………………..………………………………………………...… 11

1. Generalidades ………………………………………………………………………………………… 15

1.1 Línea de Investigación ……………………………………………………………………………… 15

1.2 Planteamiento del Problema ………………………………………………………………………... 15

1.2.1 Antecedentes del problema ……………………………………………………………………….. 15

1.2.2 Pregunta de investigación ………………………………………………………………………… 17

1.3 Justificación …………………………………………………………………………………………17

1.4 Objetivos ……………………………………………………………………………………………. 18

1.4.1 General …………………………………………………………………………………………… 18

1.4.2 Específicos ……………………………………………………………………………………….. 18

2. Marcos de referencia ………………………………………………………………………………… 20

2.1 Marco conceptual …………………………………………………………………………………... 20

2.1.1 Geología de los suelos de la Amazonía y Orinoquía Colombiana ……………………………….. 20

2.1.2 Historia geológica general ………………………………………………………………………... 20

2.1.2.1 Geología Estructural ……………………………………………………………………………. 25

2.1.3 Metodología Clasificación suelos tropicales con uso de la metodología MCT ………………….. 27

3. Clasificacion de Suelos Tropicales Metología MCT ………………………………………………... 31

3.1 Ensayos de la metodología de clasificación MCT ………………………………………………… 33

3.1.1 Ensayo de Capacidad de Soporte Mini-CBR …………………………………………………….. 33

3.1.1.1 Equipo del Ensayo de Capacidad de Soporte Mini-CBR ………………………………………. 35

3.1.1.2 Procedimiento del Ensayo de Capacidad de Soporte Mini-CBR ………………………………. 42

3.1.2 Ensayo de Expansión …………………………………………………………………………….. 45

6

3.1.2.1 Equipo del Ensayo de Expansión ………………………………………………………………. 45

3.1.2.2 Procedimiento del Ensayo de Expansión ………………………………………………………. 46

3.1.3 Ensayo de Contracción …………………………………………………………………………… 46

3.1.3.1 Equipo del Ensayo de Contracción …………………………………………………………….. 47

3.1.3.2 Procedimiento del Ensayo de Contracción ……………………………………………………... 47

3.1.4 Ensayo de Infiltrabilidad …………………………………………………………………………. 48

3.1.5 Ensayo de Permeabilidad ………………………………………………………………………… 49

3.1.6 Ensayo de Pérdida de Masa por Inmersión en Agua ……………………………………………... 49

3.1.6.1 Equipo y Materiales Ensayo de Pérdida de Masa por Inmersión en Agua ……………………. 50

3.1.6.2 Procedimiento del Ensayo de Pérdida de Masa por Inmersión en Agua ……………………….. 52

3.1.7 Suelos compactados en equipo miniatura Mini-MCV …………………………………………… 54

3.1.7.1 Curva Mini-MCV ………………………………………………………………………………. 54

3.1.7.2 Mini-MCV ……………………………………………………………………………………… 55

3.1.7.3 Curva unidad de compactación = Mini-MCV ………………………………………………….. 55

3.1.7.4 Equipos y materiales …………………………………………………………………………… 55

3.1.7.5 Procedimiento ………………………………………………………………………………….. 57

3.1.7.6 Ensayo …………………………………………………………………………………………. 58

3.1.7.7 Calculos ………………………………………………………………………………………… 59

3.1.7.8 Resultados ……………………………………………………………………………………… 62

4. Aplicaciones Prácticas de la Metodología MCT en Pavimentos ……………………………………. 64

4.1 Clasificación de los suelos con uso de la metodología MCT ………………………………………. 64

4.2 Propiedades geotecnicas de los suelos con uso de la metodología MCT …………………………. 68

4.3 Estudios geoténicos de los suelos de subrasante con uso de la metodología MCT ………………… 73

4.4 Estudios geoténicos de fuentes de materiales con uso de la metodología MCT …………………… 75

7

4.5 Aplicaciones de la metotología MCT en Bases de Suelos para Pavimentos ……………………….. 76

5. Conclusiones y Recomendaciones …………………………………………………………………… 83

BIBLIOGRAFIA ………………………………………………………………………………………... 87

ANEXOS ………………………………………………………………………………………………... 88

8

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 2-1. Sistema de información Ambiental Territorial de la Amazonía Colombiana – Instituto Sinchi. .............. 25

Figura 2-2. Geología Estructural de la Amazonía Colombiana – Corpoamazonia. ..................................................... 27

Figura 3-1. Fluxograma Grupos de Ensayos de la Metología MCT, Nogami e Villibor (1995) ................................. 32

Figura 3-2. Equipo y características del ensayo de capacidad de soporte Mini-CBR, Nogami e Villibor (1995) ....... 33

Figura 3-3. Penentrómetro con soportee Mini-CBR y ensayo de penetración en campo, Nogami e Villibor (1995) .. 34

Figura 3-4. Equipo ensayo de capacidad de soporte Mini-CBR_1 (DNER-ME 254/97 (MT - DEPARTAMENTO

NACIONAL DE CARRETERAS DE RUEDAS, Brasil) ......................................................................... 37





Figura 3-7. Equipo ensayo de capacidad de soporte Mini-CBR_4 Soporte del Extensómetro. (DNER-ME 254/97

(MT - DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERAS DE RUEDAS, Brasil) ............................. 40

Figura 3-8. Equipo ensayo de capacidad de soporte Mini-CBR_4 Esquema de Montaje (DNER-ME 254/97 (MT -

DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERAS DE RUEDAS, Brasil) ........................................ 41

Figura 3-9. Equipo y características del ensayo de Expansión, Nogami e Villibor (1995) ......................................... 45

10. Equipo y características del ensayo de Contracción, Nogami e Villibor (1995) ................................................... 47

Figura 3-11. Equipo y características del ensayo de Infiltrabilidad, Nogami e Villibor (1995) .................................. 48

Figura 3-12. Equipo y características del ensayo de Infiltrabilidad, Nogami e Villibor (1995) .................................. 49

Figura 3-13. Equipo y características del ensayo de Pérdida de masa por inmersión en agua, Nogami e Villibor

(1995) ..................................................................................................................................................... 50

Figura 3-14. Soporte Molde compactación - Ensayo de Pérdida de masa por inmersión en agua (Norma DNER-ME

228/94, 256/98 Brasil) ............................................................................................................................ 51

9

Figura 3-15. Recipiente de Inmersión - Ensayo de Pérdida de masa por inmersión en agua (Norma DNER-ME

228/94 y 256/98 Brasil) .......................................................................................................................... 51

Figura 4-1. Hoja de datos del ensayo Mini-MCV y Pérdida Masa por Inmersión (anexo B-1 Norma DNER-ME

258/94 Brasil. Requiz, Jonathan, (2018), Tesis de grado Universidad Nacional Federico Villarreal,

Lima- Perú .............................................................................................................................................. 57

Figura 4-1. Curvas de Mini-MCV hojas de gráfico (anexo B-2 Norma DNER-ME 258/94 Brasil). Requiz, Jonathan,

(2018), Tesis de grado Universidad Nacional Federico Villarreal, Lima- Perú ..................................... 63

Figura 5-1. Gráfico para clasificación de suelos laterícos y saproliticos, Nogami (1995) ........................................... 65

Figura 5-2. Abaco de clasificación de suelos MCT, Nogami e Villibor (1995) .......................................................... 66

Figura 4.2-1. Actividades asociadas para estudios geotécnicos, Nogami e Villibor (1995) ........................................ 72

Figura 4.5-1. Banda granulométrica reomendada para bases de ALA, Nogami e Villibor (1995) ............................. 79

Figura 4.5-2. Clasificación MCT de mezclas tipo ALA, Nogami e Villibor (1995) ................................................... 80

Figura 4.5-3. Rangos curva Granulométrica recomendada para Bases SLAD, Nogami e V(1995) ............................ 81

Figura 4.5-4. Areas del Gráfico de Clasificación MCT deSLAD utilizadas en Bases de Pavimentos, Nogami e

Villibor (1995) ....................................................................................................................................... 82

10

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 2-1. Tabla esquemática de los principales eventos geológicos en la Amazonia colombiana, propuestos por

Galvis (1994). (ideam.gov.co / openbiblio / bvirtual / 001546 / EntornoFisicoy Natural/Geologia /

Geologia.doc ). .......................................................................................................................................... 24

Tabla 2-2. Grupos de clasificación de suelos MCT, Fernandez (2006) ....................................................................... 29

Tabla 4.1-1. Clasificación de suelos MCT, a partir del coeficiente c´ y la penetración del ensayo de Mini-MCV,

Nogami e Villibor (1995) .......................................................................................................................... 68

Tabla 4.2-1. Ensayos determinados por la metodología MCT y propiedades físicas asociadas ................................. 70

Tabla 4.2-2. Principales características mecánicas e hídricas de los suelos lateríticos y saprolíticos. Nogami e

Villibor (1995) ........................................................................................................................................... 71

Tabla 4.5-1. Rangos adminisbles de las propiedades de la mezcla SLAD, Nogami e V (1995) ................................ 81

11

RESUMEN

Estudios sobre el comportamiento de suelos tropicales han concluido que a diferencia de otros

materiales geotécnicos, no existe todavía suficiente conocimiento fundamental de estos suelos

residuales, en especial con respecto a sus propiedades químicas y mineralógicas y a su

comportamiento mecánico. Por ello, estos suelos para fines de construcción en general, presentan

limitación del uso de las metodologías tradicionales de clasificación de suelos y los parámetros

involucrados en las mismas, que han sido establecidas generalmente para los suelos de origen

sedimentario que se encuentran en los países de clima templado a frío, lugares donde la Mecánica

de Suelos clásica tuvo su desarrollo más acentuado (Carrillo, 1978), pero no para los suelos

lateríticos que se encuentran en la zona tropical de la región del amazonas de América del Sur y

que incluye a la Amazonía y a la Orinoquía Colombiana.

Existe un subdesarrollo cultural que asume como indiscutible la adopción de "Normas

Internacionales". En especial, los métodos de diseño, ejecución y control de suelos de los Estados

Unidos, que tomaron en consideración las condiciones climáticas características de su zona, y la

dificultad de encontrar materiales adecuados para que el suelo soportara de manera adecuada el

ciclo de congelación y descongelación.

Esta característica se hace evidente cuando los trabajos de pavimentación deben ser aprobados

bajo estas normas internacionales a las que se sujetan las normas y especificaciones técnicas

colombianas estipuladas por el Instituto Nacional de Vias – INVIAS, a partir de los cuales se

decide sobre la aceptación o no de actividades tendientes a la pavimentación vial, cosa que, en los

diferentes tipos de suelos en donde estas condiciones climáticas extremas no existen en Colombia

y menos en la región de la Amazonía Colombiana; esto hace que se incurra en sobrecostos en los

pavimentos al proyectar un pavimento que no será sometido jamás a estas condiciones extremas a

lo largo de su vida útil.

La metodología tradicional para la clasificación de suelos presenta una serie de limitaciones y

deficiencias para el estudio del uso de suelos en la pavimentación, desde los aspectos de

clasificación geotécnicos de suelos hasta los criterios de elección y dosificación de materiales para

el empleo en bases. Dos clasificaciones tradicionales se han utilizado para obras viales: la HRB

(Highway Research Board) - AASHTO (también adoptada por la ASTM) y la USCS ("Unified

Soil Classification System").

Los lineamientos básicos presentados en este proyecto, se basan en la clasificación de suelos MCT

desarrollada en Brasil, específicamente para suelos tropicales, no se basa en las propiedades

índices (límites de Atterberg, distribución granulométrica) como si lo hacen las clasificaciones

tradicionales, se basa en ensayos de laboratorio de compactación y pérdida de masa por inmersión

en agua, de cuerpos de prueba compactados y de dimensiones reducidas (Nogami & Villibor,

1981).

12

ABSTRACT

Studies on the behavior of tropical soils have concluded that unlike other geotechnical materials,

there is still not enough fundamental knowledge of these residual soils, especially with respect to

their chemical and mineralogical properties and their mechanical behavior. For this reason, these

soils for construction purposes in general, show limitation of the use of traditional methodologies

of soil classification and the parameters involved themselves, which have been established

generally for soils of sedimentary origin that are found in the countries of temperate to cold

climate, places where Classical Soil Mechanics had its most accentuated development (Carrillo,

1978), but not for the lateritic soils found in the tropical zone of the Amazon region of South

America and that includes the Amazon and the Colombian Orinoquía.

There is a cultural underdevelopment that assumes the implementation of "International

Standards" as indisputable. In particular, the methods of design, execution and control of soil of

the United States, which took into consideration the climatic conditions characteristic of their area,

and the difficulty of finding suitable materials for the soil to adequately support the freezing cycle

and defrosting.

This characteristic becomes evident when the paving works must be approved under these

international norms to which the Colombian technical norms and specifications stipulated by the

National Institute of Vias - INVIAS are subject, from which it is decided on the acceptance or not

of activities tending to road paving, which, in the different types of soils where these extreme

climatic conditions do not exist in Colombia and less in the Amazonic region of the Colombian;

this means that extra costs are incurred in the pavements when projecting a pavement that will

never be subjected to these extreme conditions throughout its useful life.

The traditional methodology for the classification of soils presents a series of limitations and

deficiencies for the study of the use of soils in paving, from the aspects of geotechnical

classification of soils to the criteria of choice and dosing of materials for use in foundations. Two

traditional classifications have been used for road works: the HRB (Highway Research Board) -

AASHTO (also adopted by the ASTM) and the USCS ("Unified Soil Classification System").

The basic guidelines presented in this project are based on the MCT soil classification developed

in Brazil, specifically for tropical soils, it is not based on the index properties (Atterberg limits,

granulometric distribution) as traditional classifications do, it is based in laboratory tests of

compaction and loss of mass by immersion in water, of compacted test bodies and of reduced

dimensions (Nogami & Villibor, 1981).

13

INTRODUCCIÓN

Frecuentemente se encuentran reportes donde se exponen las falencias de la infraestructura vial de

Colombia, por su lado, el Departamento Nacional de Planeación expuso esta misma problemática

y algunas de sus repercusiones en el Plan Nacional de Desarrollo (2014-2018): “El atraso en la

provisión de infraestructura logística y de transporte ha sido señalado en repetidas ocasiones como

uno de los principales obstáculos para el desarrollo económico y la consolidación de la paz en

Colombia” (p.126). A raíz de una evidente falta de inversión en este tema, los últimos dos

gobiernos nacionales han dedicado parte de sus esfuerzos a mejorar la infraestructura vial del país

en proyectos como la Ruta del Sol y las vías 4G (oficialmente, Cuarta Generación de

Concesiones). El verdadero estado de la red vial: del total nacional, el INVÍAS (2013) determinó

que únicamente el 72% de las vías están pavimentadas y del total, el 25% está en condiciones

malas o muy malas. La importancia de mejorar la infraestructura vial del país es el principal motivo

por el que se debe analizar esta problemática ante la necesidad de transportar carga y pasajeros a

través de un modo vial. Este hecho supone que, de no tener una cierta calidad de infraestructura

vial, el transporte de personas y de carga será más complicado de lo que debería ser en las regiones

de Colombia como la Amazonía y la Orinoquía donde hay una baja densidad poblacional y puede

ser muy costoso mejorar vías existentes en estas regiones por las diversas clases de suelos de

subrasante y materiales de construcción y/o la carencia de fuentes de materiales, los fenómenos

naturales, las emergencias invernales y otros factores que afectan el funcionamiento y desarrollo

de la red vial.

Se estima que el crecimiento técnico, industrial y un bienestar ambiental sostenible puede

orientarse en el futuro hacia estas regiones del trapecio amazónico Colombiano, lo que hace

importante conocer el tipo de suelo predominante como son los suelos denominados lateríticos o

suelos tropicales; suelos que requieren de estudios complementarios que permitan caracterizar esas

particularidades con una mayor aproximación; por esta razón, en este trabajo se presentan los

lineamientos básicos para la caracterización geotécnica de un suelo tropical colombiano, ante la

ausencia de normatividad para este fin, normas que deberán ser desarrolladas a través de una

investigación más profunda a través de ensayos en los equipos respectivos, que se describen en

este proyecto y que se han ido implementado en países de sur américa como Brasil.

Estudios sobre el comportamiento de suelos tropicales han concluido que a diferencia de otros

materiales geotécnicos, no existe todavía suficiente conocimiento fundamental de estos suelos

residuales, en especial con respecto a sus propiedades químicas y mineralógicas y a su

comportamiento mecánico. Por ello, estos suelos para fines de construcción en general, presentan

limitación del uso de las metodologías tradicionles de clasificación de suelos y los parámetros

involucrados en las mismas, que han sido establecidas generalmente para los suelos de origen

sedimentario que se encuentran en los países de clima templado a frío, lugares donde la Mecánica

de Suelos clásica tuvo su desarrollo más acentuado (Carrillo, 1978), pero no para los suelos

lateríticos que se encuentran en la zona tropical de la región del amazonas de América del Sur y

que incluye a la Amazonía y a la Orinoquía Colombiana.

En general, casi todos los problemas geotécnicos en un suelo residual ocurren en la zona del suelo

que no está saturada, donde la resistencia al corte del suelo está íntimamente ligada a la presión de

succión del agua. Por tanto, a diferencia de otros materiales geotécnicos, la evaluación de

14

parámetros de resistencia al corte requiere el uso combinado de condiciones de saturación y de

confinamiento similares a las existentes en el momento que ocurre la falla, o de lo contrario se

obtienen valores de resistencia muy lejanos de los que existieron en la naturaleza (Carrillo, 1983).

15

1. GENERALIDADES

1.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN

Lineamientos básicos para la caracterización física y clasificación de los suelos tropicales y su

posible aplicación en una normatividad orientada a la construcción de pavimentos.

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La falta de estudios realizados en Colombia orientados a los suelos tropicales, presentan la

necesidad de desarrollar medidas claras para la clasificación de suelos y evaluación general de los

parámetros de resistencia geotécnicas que puedan servir como base de estudios para el diseño y

construcción de la estructura de un pavimento; falencias que impiden y frenan el desarrollo

económico y calidad de vida de las personas en estas regiones apartadas de Colombia, donde no

hay suficiencia de materiales con las propiedades específicas y características que garanticen la

estabilidad requerida.

El futuro desarrollo de la zona de la Amazonía y de la Orinoquía colombiana, requiere la

implementación de herramientas que favorezcan el avance del mejoramiento y expansión de la

infraestructura vial como eje fundamental del desarrollo sostenible.

1.2.1 Antecedentes del problema

La historia geológica regional de la zona amazónica que comparten Colombia, Venezuela, Brasil

y Perú, sobre los suelos en estudio se compilan y se extraen del documento virtual en ideam.gov.co

/ openbiblio / bvirtual / 001546 / Textos / MapasTematicos / EntornoFisico y Natural / Geologia /

Geologia.doc, donde se detalla que los suelos que provienen de la desintegración y

descomposición química de la roca madre que se encuentra en el sitio y que no han sido

transportados por agente alguno se llaman “suelos residuales”; siendo estos los que predominan

en la selva amazónica.

La alteración de la roca a través de los procesos de meteorización se lleva a cabo en forma

progresiva por medio de una serie de acontecimientos y etapas, los cuales dan como resultado un

perfil de suelo residual meteorizado tropicalmente. Se define como perfil de meteorización de un

suelo tropical a la secuencia de materiales con diferentes propiedades físicas formadas en el sitio

donde se encuentra y el cual yace sobre la roca meteorizada.

Hacia la Orinoquia y en parte de la Serranía de La Macarena, a poca profundidad, se desarrollaron

formaciones calcáreas debido a la actividad de organismos fotosintéticos primitivos (algas azules)

y sedimentación de abanicos submarinos. Posteriormente, se produjo un evento tectónico que

desencadenó procesos metamórficos de grado bajo para las sedimentitas recién depositadas y un

16

evento magmático que originó la Sienita Nefelínica del Guaviare. A partir de ésta última actividad

(Ordovícico – hace 505 a 438 millones de años), se presentó un largo período de tiempo sin

depósitos en la región amazónica y ocurrió un basculamiento suave del borde del cratón hacia el

oeste. Esto facilitó la consolidación de nuevas sedimentitas de grano fino en forma de cuña, que

se adelgazan hacia el este de la Orinoquia.

(ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/001546/EntornoFisicoyNatural/Geologia/Geologia.doc ).

Los perfiles de meteorización cambian de un lugar a otro, debido a variaciones locales en el tipo y

estructura de la roca madre, la topografía, la velocidad de erosión y las condiciones de agua

subterránea además de las variaciones climáticas regionales, particularmente la pluviosidad. La

clasificación en términos de zonas de intemperización y grados de intemperización es esencial para

el diseño de ingeniería. (ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/001546/EntornoFisicoy

Natural/Geologia/Geologia.doc ).

En los últimos años se ha observado un aumento en el número de investigaciones con respecto a

la clasificación de los suelos tropicales, todos ellos contribuyen a desarrollar criterios adecuados

para establecer su posible comportamiento, tomando en consideración que los suelos tropicales

han mostrado diferentes conductas cuando han sido comparados con suelos de otros orígenes, y

además no están convenientemente representados en el sistema de clasificación clásico conocido

en la ingeniería geotécnica. Así se han hecho muchos intentos (usando factores objetivos o

subjetivos), que han sido elaborados para identificar las características intrínsecas de los suelos

tropicales y para prever sus propiedades geotécnicas. Uno de los proyectos desarrollados en Brasil

fue denominado MCT (Miniatura Compacto Tropical), (Villibor y Nogami 1979), que permite la

determinación de conductas lateríticas y no lateríticas/suelos lateríticos jóvenes (saprolíticas), que

toman en cuenta sus propiedades con relación a sus características genéticas.

En Perú, después de analizar estadísticamente miles de resultados de ensayos efectuados,

principalmente durante la construcción de carreteras y aeródromos, así como también cimentación

de edificios, puertos y problemas de derrumbes en las riberas de los principales ríos tanto en la

selva alta como en la llanura amazónica, se han establecido algunas correlaciones típicas de

comportamiento para luego lograr un primer intento de zonificación y clasificación de los suelos

tropicales, utilizando además la información geomorfológica, de clima, pedológica, y tomando en

cuenta la roca madre subyacente a cada región (Carrillo-Gil, 1995), desde el punto de vista práctico

se ha logrado establecer ciertas correlaciones empíricas entre las características de plasticidad de

los suelos tropicales y su probable clasificación que pueden utilizarse para diseños preliminares

con los suelos de la amazonía peruana.

En 1994 el DNER-Dirección Nacional de Carreteras, ahora llamado DNIT-Departamento

Nacional de Infraestructura de Transporte de Brasil, estandarizó el ensayo Mini-CBR, revisándolo

en 1997 (DNER-ME 254/97) y adoptó el valor del Mini-CBR según las correlaciones presentadas

por Nogami (1972) por medio de las cuales el valor numérico del Mini -CBR es equivalente al

17

adquirido en el ensayo CBR tradicional (DNER-ME 049/94). Estas correspondencias se basan en

suelos del interior de São Paulo y fueron generalizadas para los demás tipos de suelos, quedando

sujetas a críticas. Posteriormente, Marson, L. A., (2004) propuso medidas que simplificaban aún

más el ensayo, y nuevas correlaciones más precisas para los suelos analizados por él. Sin embargo,

Barroso (2002) y Barros (2003) verificaron que no había relación entre CBR y Mini-CBR para los

suelos del municipio de Fortaleza - CE y São Carlos - SP, respectivamente, de ello se concluye

que ni para todos los locales y/o tipos de suelo existe esa relación.

1.2.2 Pregunta de investigación

¿Qué lineamientos básicos para la clasificación de suelos tropicales, debería tener una

normatividad enfocada en el diseño y construcción de pavimentos con estos materiales?

¿Con los lineamientos básicos para la clasificación de suelos, cómo sería una normatividad para la

clasificación de suelos tropicales, orientada al diseño y construcción de pavimentos en Colombia,

que incluya descripción, caracterización, clasificación, propiedades de los equipos y generalidades

de los ensayos de laboratorio?, ¿Y qué falencias se encuentran en los suelos lateríticos para ser

usados en la construcción de pavimentos?

1.3 JUSTIFICACIÓN

En los países, categorizados como subdesarrollados, existe un gran reto en solucionar la movilidad

de carga y pasajeros desde sus zonas recónditas hasta las ciudades principales, con el fin de avanzar

económicamente en cada una de sus regiones; así como también de conservar las tradiciones de

las mismas, en cuanto a la agricultura y ganadería se refiere, esto porque actualmente, estas

actividades no están siendo rentables para los campesinos, puesto que los costos de producción

son muy altos, en especial el ingreso de la materia prima y el transporte de sus productos de

comercialización, dado a que las vías se encuentran en condiciones precarias y los entes

territoriales no cuentan con suficiente presupuesto para poder realizar las obras de mantenimiento,

rehabilitación o pavimentación que se requiere.

Colombia no es ajena a esta problemática y varios investigadores han hecho avances, proponiendo

alternativas encaminadas a reducir los costos en la solución técnica de las vías que comunican

corregimientos, veredas, y caseríos; con las vías de mayor tráfico, denominadas por INVIAS, como

primarias y secundarias; no obstante, no hay una clara definición o metodología establecida; sobre

todo en los lugares donde no se cuenta con materiales pétreos disponibles y su trasiego es difícil

por las condiciones geográficas y especialmente en zonas de Colombia como la Amazonía y la

Orinoquía donde hay ausencia de los materiales granulares competentes y donde además, los

suelos predominantes son los lateríticos o suelos tropicales, que presentan un comportamiento

diferente a los suelos que se encuentran en el resto del país dominado por la zona andina y la zona

de la costas Atlántica y Pacífica.

18

Con este trabajo se pretende ofrecer una conceptualización de las estrategias utilizadas en otros

países, para clasificar los suelos lateríticos con fines constructivos, y sus respectivos

procedimientos y metodologías. Lo anterior como punto de partida, en el camino de instar a la

investigación y la creación de una normatividad que permita atender con celeridad las necesidades

de transporte que presenta la poblacion de la región del Amazonas y de la Orinoquía Colombiana

Con este trabajo se pretende ofrecer los linementos básicos para realizar una caracterización de los

suelos lateríticos que predominan en la región del Amazonas y de la Orinoquía Colombiana, como

son la clasificación particular de suelos que presenta diferencia con los suelos convencionales

predominantes en el resto del país y presentar generalidades de la evaluación de los parámetros de

resistencia geotécnicas de los mismos; esto como base para futuras investigaciones mediante los

ensayos descritos y los equipos mencionados, para la elaboración de una normatividad que permita

la correcta clasificación de este tipo de suelos, y que facilite el proceso de estudios, diseños y uso

de suelos lateríticos en la construcción de pavimentos en Colombia, específicamente en esta región

del país.

1.4 OBJETIVOS

1.4.1 General

Presentar los lineamientos básicos sobre los ensayos y equipos para la clasificación de suelos

tropicales, enfocados en la construcción de vías, utilizados en países más avanzados en el tema,

mediante el acopio de la información de vanguardia, que sirvan como punto de partida, en el

camino de instar a la investigación y la creación de una normatividad que permita atender con

celeridad las necesidades de transporte que presenta la poblacion de la región del Amazonas y de

la Orinoquía Colombiana

-

1.4.2 Específicos

Sintetizar la información existente sobre la temática abordada con el fin de identificar las

características y propiedades de los suelos tropicales.

Identificar los ensayos de laboratorio específicos para suelos tropicales, que permitan obtener los

parámetros de clasificación y las generalidades de la resistencia geotécnica.

Definir el procedimiento de análisis de los resultados de ensayos de laboratorio convencionales

que revelen las características de un suelo residual.

19

Identificar los equipos existentes en la elaboración de los ensayos a los suelos tropicales.

Determinar los criterios de selección y priorización de suelos ltropicales en la estructura del

pavimento, optimos para ser utilizados en la subrasante.

20

2. MARCOS DE REFERENCIA

2.1 MARCO CONCEPTUAL

2.1.1 Geología de los suelos de la Amazonía y Orinoquía Colombiana

La geología de la Amazonia colombiana, está compuesta por rocas complejas de orígen ígneo

metamórfico que pertenecen al zócalo cristalino, de edad precámbrica y composición variada y

rocas sedimentarias que van desde el paleozoico hasta los depósitos recientes (IGAC, 1979 y

1999).

2.1.2 Historia geológica general

La história geológica general se encuentra bien resumida en el documento tomado de

ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/001546/EntornoFisicoyNatural/Geologia/Geologia.doc y se

presenta a continuación:

Hace más de 2.000 millones de años emergió un protocontinente (cratón de Venezuela, Brasil y

Colombia) de placas marinas, sobre las cuales se depositaron sedimentitas de grano fino durante

el Arqueano-Proterozoico (hace ±2.500 millones de años). Posteriormente, a través de procesos

metamórficos de alto grado, vulcanismo básico y tectonismo, estos depósitos fueron levantados y

convertidos en migmatitas con aspecto granitoide, a comienzos del Proterozoico (hace más de

1.700 millones de años). Estas secuencias de origen precámbrico, las más antiguas del continente,

están representadas principalmente por el Complejo Migmatítico de Mitú.

Por procesos de expansión de esta nueva masa continental, se generó una zona subsidente en lo

que hoy corresponde a la Amazonia colombiana y parte de la Amazonia brasilera, en su sector

limítrofe con nuestro país, bordeada por bloques elevados. Durante el Proterozoico medio (hace

1.600 a 900 millones de años) esta zona fue rellenada por procesos sedimentarios

intercontinentales. En la región correspondiente a la actual Venezuela y la zona limítrofe con

Colombia, ocurrió un intenso proceso de sedimentación transicional entre continental y deltaico.

A comienzos del Paleozoico (hace ±570 millones de años) es probable que la plataforma del cratón

haya sufrido un movimiento vertical, que originó una cuenca sedimentaria invadida posteriormente

por el mar, dando lugar a un nuevo proceso de sedimentación de tipo epicontinental-litoral que

está representado por el sector sur de la Formación Araracuara.

21

Hacia la Orinoquia y en parte de la Serranía de La Macarena, a poca profundidad, se desarrollaron

formaciones calcáreas debido a la actividad de organismos fotosintéticos primitivos (algas azules)

y sedimentación de abanicos submarinos. Posteriormente, se produjo un evento tectónico que

desencadenó procesos metamórficos de grado bajo para las sedimentitas recién depositadas y un

evento magmático que originó la Sienita Nefelínica del Guaviare. A partir de ésta última actividad

(Ordovícico – hace 505 a 438 millones de años), se presentó un largo período de tiempo sin

depósitos en la región amazónica y ocurrió un basculamiento suave del borde del cratón hacia el

oeste. Esto facilitó la consolidación de nuevas sedimentitas de grano fino en forma de cuña, que

se adelgazan hacia el este de la Orinoquia.

Durante el Triásico (hace 245 a 208 millones de años), al inicio de la deriva del continente

suramericano, ocurre una colisión del borde irregular saliente del protocontinente (saliente del

Vaupés) contra una masa continental. Esto produce intensos procesos de metamorfismo en el área

de La Macarena y una sedimentación turbidítica y epicontinental en el borde entrante. El

fallamiento de la plataforma generado por la colisión, es posteriormente reactivado, dejando como

resultado un conjunto estructural de bloques y un sistema de fallas de cabalgamiento como la falla

de Guaicáramo y todo el conjunto de fallas satélites asociadas a ella.

Según la teoría de la deriva continental, entre los períodos Triásico y Jurásico los continentes que

conformaban Pangea migran notoriamente. En este período, en la región donde posteriormente se

levanta la Cordillera Andina, ocurre una sedimentación calcárea con intrusiones, vulcanismos

comagmáticos y sedimentación volcanoclástica.

Ya en el Cretáceo, la zona del Macizo de Garzón había emergido parcialmente y la región de La

Macarena se había deprimido. El avance del mar fue continuo, llegando a La Macarena, sectores

aislados de la protocordillera Oriental y las cuencas llanera y amazónica, donde se depositaron

sedimentitas de origen marino.

La transición Cretáceo-Terciario está marcada por un solevantamiento general de la zona que causa

la retirada del mar (regresión marina). Es marcado el dominio de los ambientes continentales y en

menor proporción, el de los transicionales.

En las cuencas sedimentarias Terciarias de la región se presentaron los siguientes eventos:

- En la cuenca llanera hubo sedimentación continental fluvial durante el Terciario, con carga

procedente en gran parte de la recién formada cordillera. En el Plioceno- Cuaternario, debido

al levantamiento de la Cordillera Oriental (evento que afectó a todas las subcuencas), cambia

la dinámica y la orientación de muchos ríos. Hacia el este se depositan capas cuarzosas

detríticas, producto de la erosión continua del Escudo.

- En la cuenca amazónica se generaron ambientes de depositación algo diferentes, unos aislados

y otros en contacto. Durante el Mioceno inferior las cuencas recibieron aportes del Escudo

Guyanés y el sistema fluvial era de poca sinuosidad con una dirección de transporte noroeste.

En el Mioceno medio ocurre una gran transgresión (ingreso del mar por una conexión con el

Mar Caribe, a través de la cuenca amazónica o desde el portal de Guayaquil), dando lugar a

grandes sistemas lagunares y depósitos cenagosos de ambiente costero.

22

Entre el Mioceno medio y el Plioceno la Cordillera Oriental comienza su levantamiento final,

evento que termina por anular el sistema fluvial de origen amazónico, cerrando el portal de

Guayaquil. Entre el Plioceno y el Cuaternario se forma un nuevo sistema fluvial de origen andino;

a partir de este momento, domina la sedimentación andinense en las cuencas del Putumayo-

Amazonas. En la cuenca de La Macarena se produjo una sedimentación continental fluvial,

coluvio-aluvial y diluvial, en sentido oeste-este, con aportes de la Cordillera Oriental (Van der

Hammen, 1952).

En el Cuaternario predominan los ambientes de depositación fluvial para todas las regiones. La

sedimentación eólica se presenta en un sector de la cuenca llanera, y la sedimentación volcánica y

fluvio-volcánica, en la Cordillera Oriental y en una parte del piedemonte. En este período es muy

probable la ocurrencia de movimientos tectónicos que afectaron los depósitos más jóvenes.

Galvis (1994) propone una sucesión de eventos geológicos que han tenido repercusión en la

conformación del paisaje actual en la Amazonia colombiana (ver tabla Principales eventos

geológicos en la Amazonia colombiana).

Era Periodo Epoca Evento geológico Manifestación

Precámbrica Proterozoico

temprano (?)

(>1.700

millones de

años)

Proterozoico

tardío (>600

millones de

años)

Pulso de actividad

volcánica de

composición félsica

Erosión

Sedimentación

Granitización

Oxigenación de la

atmósfera terrestre,

cambio de hierro

ferroso a férrico.

Pulsos de

magmatismo que

produjeron

vulcanismo de

composición

alcalina.

En forma de depósitos granitizados en la

base de la secuencia litológica de la

serranía de Naquén (Guainía)

Conglomerado polimíctico de la base de

la serranía de Naquén y Caranacoa

(Guainía).

Sobre el conglomerado se depositaron

sedimentos arenáceos y pélticos en un

ambiente subacuático.

Los sedimentos sufrieron un

metamorfismo regional de bajo grado y se

transformaron gradualmente en rocas de

composición y texturas granitoides.

Formación de los continentes

Presencia de sedimentos rojos en especial

profusión, así como vulcanitas de ese

color comunes en la región del

Chiribiquete donde constituyen la base de

la sección estratigráfica local.

Vulcanitas riolíticas riodacíticos y

traquíticas del raudal Huitoto (Yarí),

raudal superior del río Taraira, Yacayana

(río Vaupés), Soratama (Bajo Apaporis).

Cambio de rocas sedimentarias e ígneas

en rocas de aspecto granitoide con

23

Granitización profusión de feldespato de potasio a veces

en cristales gigantes.

Presencia de numerosos diques de

diabasa.

Paleozoica Cámbrico No existen registros de sedimentos

marinos

Ordovícico

Silúrico

Ingresión del mar en

la Amazonia desde el

occidente

Sedimentos característicos de ambientes

neríticos al oriente del Chiribiquete y en

Araracuara.

Devónico

Carboniíero

Denudadción,

erosión de los

núcleos de los

anticlinales que

formaron los

sedimentos del

Ordovícico,

quedando como

remanentes las

estructuras

sinclinales.

No existen registros.

Pérmico Desertificación que

produjo erosión.

Formación de

Pangea.

Acumulaciones enormes de arena.

Mesozoica Triásico

Jurásico

Fallamiento de un

bloque que forma

una gran fosa

tectónica o graben

que subside entre

bordes constituidos

por fallas normales y

recibe una gran

cantidad

de sedimentos

detríticos

Grabens en la Amazonia occidental

Cretáceo Aumento de la

pluviosidad

Presencia de sedimentos fluviales en

amplias zonas de la región amazónica.

Cenozoica Terciario Paleoceno Solevantamiento del

área central del

Amazonas

colombiano,

formándose una

amplia anteclisa.

Erosión

Vulcanismo

El eje de la anteclisa se localiza en el

Chiribiquete y la cuenca del Vaupés, lo

que levantó las mesas del Chiribiquete a

su actual altura topográfica.

Extensos depósitos de gravas en el

extremo occidental de la Amazonia

(Formación Pepino)

Cubrió las gravas de espesas capas de

ceniza volcánica típicas del piedemonte

del Macizo de Garzón.

Eoceno Mineralización

residual

Desarrollo de espesos suelos lateríticos;

bauxitas en las sabanas del Tunia.

24

Oligoceno Activación de

fallamientos de tipo

transcurrente

Movimientos

transcurrentes

Movimientos

cizallantes de

dirección sureste-

noroeste

Se trasladó el sector occidental y se

pusieron en contacto la Amazonia

occidental y el Macizo de Garzón.

Generaron fallas transcurrentes menores

como la que limita al oriente el Macizo de

Garzón y la Macarena.

Fallas aún activas que producen el

encauzamiento de la red hidrográfica en

ese sentido.

Mioceno Disminución de la

pluviosidad

Semidesertificación de la región, como lo

evidencia la presencia de paleosuelos de

calcrete en los sedimentos.

Cuaternario Pleistoceno Desertificacion y

glaciaciones. Luego,

la pluviosidad

aumentó hasta llegar

a las condiciones

climáticas actuales.

Alternancia de períodos secos y húmedos,

concomitantes con glaciaciones e

interglaciaciones.

Tabla 2-1. Tabla esquemática de los principales eventos geológicos en la Amazonia colombiana,

propuestos por Galvis (1994). (ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/001546/EntornoFisicoy

Natural/Geologia/Geologia.doc ).

25

Figura 2-1. Sistema de información Ambiental Territorial de la Amazonía Colombiana – Instituto

Sinchi.

2.1.2.1 Geología Estructural

Así mismo la geología estructural, se toma del resumen del documento

ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/001546/EntornoFisicoyNatural/Geologia/Geologia.doc y se

presenta a continuación:

26

Los rasgos estructurales de los eventos que produjeron el metamorfismo en el Complejo

Migmatítico de Mitú son indeterminables porque procesos posteriores a su formación como

orogénesis y tectomagmatismo los enmascararon. Solo se puede definir y ver claramente la

paleosutura que se extiende desde el río Negro hasta el río Atabapo en dirección noroeste (Galvis,

et al., 1979).

En el sector de Mitú y según el tratamiento estadístico dado a los diferentes lineamientos

identificados en las imágenes de satélite y fotografías aéreas usadas en el Proyecto ORAM- IGAC

(1999), el 35% de los datos muestra una tendencia en dirección N20°-30°E, cerca del 43% en

dirección N40°-50°W, y las demás siempre se encuentran asociadas a las anteriores.

El rasgo más evidente es la paleosutura que se extiende desde el río Negro hasta el río Atabapo en

dirección noroeste y aunque sus desplazamientos se desconocen, el trazo de ella es relativamente

claro. Son evidenciables también esfuerzos compresionales en dirección noroeste que originaron

unas directrices de movimientos en sentido N30°W a N50°W en la Formación La Pedrera hacia el

borde sur del cratón (Galvis, et al., 1979). El sistema difiere ya que hacia el centro, en la Formación

Roraima, se presentan grandes estructuras anticlinales y sinclinales en forma de cuchara y grandes

fallamientos en dirección norte-sur a través de los cuales se observa con frecuencia alteración

hidrotermal. Otra directriz tectónica en dirección noreste se evidencia en la Serranía de Naquén

representando pliegues como el anticlinal de Maimachi.

En el área pericratónica del sur, la Formación La Pedrera presenta pliegues apretados y evidencias

de deslizamientos sobre el piso granítico, evidenciado por grandes cizallamientos en los contactos.

Al suroeste de Mitú el plegamiento de la Formación Pirá-Paraná presenta una dirección norte-sur

a N20°E en estructuras monoclinales.

Los fallamientos más importantes son la Falla del río Aque, Falla del Querarí y un sistema con

dirección N70°W a N80°W, dentro del cual es importante la Falla de Puerto Colombia en el bajo

Guainía.

Un sistema con dirección N40°E a N50°E dentro del cual están la Falla de Mitú y la del Cuiarí

paralelas entre sí, determinan una amplia franja de montes e islas en dirección noreste. Otras fallas

pertenecientes a este sistema se pueden observar en la cuenca del río Atabapo, como son las Fallas

del río Chaquita y caño Garza en direcciones N50°E y N60°E. Al suroeste de éstas se encuentra la

Falla de Aguazul ubicada en el interfluvio de los ríos Apaporis y Caquetá.

Otro sistema importante se encuentra al sur con dirección N30°W a N40°W al cual pertenecen la

gran Falla del río Putumayo que se observa a partir de las bocas del río Sábalo-Yacu, con

movimiento relativo de su bloque norte. En el sector occidental, la Cordillera Oriental está afectada

27

por el sistema de fallas inversas de Guaicáramo y todo el conjunto de fallas satélites asociadas a

ésta que recorren la zona en dirección norte-sur a N30°E.

Figura 2-2. Geología Estructural de la Amazonía Colombiana – Corpoamazonia.

2.1.3 Metodología Clasificación suelos tropicales con uso de la metodología MCT

La clasificación de los suelos con uso de la Metodología MCT fue desarrollada especialmente para

el estudio de suelos tropicales y basada en propiedades mecánicas e hídricas obtenidas de cuerpos

de prueba compactados de dimensiones reducidas.

28

Esta clasificación no utiliza la granulometría, el límite de liquidez y el índice de plasticidad, como

ocurre en el caso de las clasificaciones geotécnicas tradicionales. Separa los suelos tropicales en

dos grandes clases: los de comportamiento laterítico y los de comportamiento no laterítico.

Los suelos tropicales son suelos finos residuales y se han dividido en dos grupos:

SUELOS LATERITICOS: Son considerados suelos superficiales residuales maduros o

transportados, que se forman a partir del proceso de laterización, meteorización tropical también

llamada lixiviación, proceso que se da en condiciones bien drenadas, clima húmedo y tropical,

SUELOS SAPROLITICOS: son considerados suelos residuales que se forman de la disgregación

y/o descomposición de las rocas in situ conservando sus características de origen los cuales pueden

ser del tipo arenoso, limoso y/o arcilloso.

A diferencia de los lateríticos, en los suelos saprolíticos se da la formación de pseudo-terrones en

las superficies expuestas a la intemperie, esto es consecuencia de los constantes procesos de

saturación y contracción por secado.

Los suelos lateríticos y saprolíticos, según la clasificación MCT, pueden pertenecer a los siguientes

grupos:

• Suelos de comportamiento laterítico, designados por la letra L, subdivididos en 3 grupos:

- LA - arena laterítica cuartzosa.

- LA '- suelo arenoso laterítico.

- LG '- suelo arcilloso laterítico.

• Suelos de comportamiento no laterítico (saprolítico), designados por la letra N, que se

subdividen en 4 grupos:

- NA - arenas, siltes y mezclas de arenas y siltes con predominio de grano de cuarzo y / o

mica, no laterítico.

- NA'- mezclas de arenas cuartzosas con finos de comportamiento no laterítico (suelo

arenoso).

- NS' - suelo siltoso no laterítico.

- NG'- suelo arcilloso no laterítico.

29

En esta clasificación, se propusieron dos grupos de suelos que pueden presentar comportamiento:

Tabla 2-2. Grupos de clasificación de suelos MCT, Fernandez (2006)

De acuerdo con Fernandez (2006) estos grupos presentan las siguientes características:

Arenas lateríticas (LA):

En este grupo están incluidas las arenas con pocos finos, de comportamiento laterítico, típicas del

horizonte B de los suelos cohesivos pedológicamente como arenas de cuarzos.

Suelos arenosos lateríticos (LA’):

Suelos típicamente arenosos y constituyentes del horizonte B de los suelos cohesivos

pedológicamente en Brasil para lato suelos arenosos y suelos podzólicos o podzolizados arenosos.

Estos suelos más allá de la presencia de los matices rojos y amarillos, presenta cortes firmes (poco

o nada erosivos), nítidamente trincados, cuando se exponen a la intemperie.

Suelos arcillosos lateríticos (LG’) :

Este grupo está formado por arcillas y arcillas arenosas, que constituyen el horizonte B de los

suelos cohesivos pedológicamente como latosuelos, suelos podzólicos y tierras bien estructuradas.

Cuando presentan porcentajes de arena elevadas, tienen un comportamiento semejante a los suelos

del grupo LA’.

Arenas no lateríticas (NA):

Los suelos pertenecientes a este grupo son las arenas, materiales sedimentarios y combinaciones

de arenas y sedimentos, en los cuales los granos son constituidos esencialmente por cuarzos y

micas. Prácticamente no posee finos arcillosos cohesivos sedimentarios caoliníticos.

30

Suelos arenosos no lateríticos (NA’):

Compuestos granulométricamente por combinación de arenas con cuarzos (o de minerales de

propiedades similares) con finos que pasan el tamiz de 0.075 mm, de comportamiento no laterítico.

Generalmente los tipos más representativos son los suelos saprolíticos originados de rocas ricas en

cuarzo tales como granitos, neis, areniscas y cuarzos impuros.

Suelos sedimentarios no lateriticos (NS’):

Este grupo comprende los suelos saprolíticos areno-sedimentarios, resultantes del intemperismo

tropical de rocas metamórficas y volcánicas, de constitución predominante de feldespatos, micas

y cuarzos. La variedad más rica es las arenas provenientes de cuarzos, que pueden tener

características mecánicas e hidráulicas que se aproximan a los suelos del grupo NA’.

Suelos arcillosos no lateríticos (NG’):

Este grupo comprende los suelos saprolíticos arcillosos, provenientes de rocas sedimentarias

arcillosas o cristalinas pobres en cuarzo y ricas en anfibolitas, piroxenos y feldespatos cálcicos. La

clasificación de este grupo son suelos superficiales pedogénicos no lateríticos, como lo son

vertisuelos y suelos transportados.

31

3. CLASIFICACION DE SUELOS TROPICALES METOLOGÍA MCT

Existe un subdesarrollo cultural que asume como indiscutible la adopción de "Normas

Internacionales". En especial, los métodos de diseño, ejecución y control de suelos de los Estados

Unidos, que tomaron en consideración las condiciones climáticas peculiares de su zona, y la

dificultad de encontrar materiales adecuados para que el suelo soportara bien el ciclo de

congelación y descongelación.

Esta característica se hace evidente cuando los trabajos de pavimentación deben ser aprobados

bajo estas normas internacionales a las que se sujetan las normas y especificaciones técnicas

colombianas estipuladas por el Instituto Nacional de Vias – INVIAS, a partir de los cuales se

decide sobre la aceptación o no de actividades tendientes a la pavimentación vial, cosa que, en los

diferentes tipos de suelos en donde estas condiciones climáticas extremas no existen en Colombia

y menos en la región de la Amazonía Colombiana; esto hace que se incurra en sobrecostos en los

pavimentos al proyectar un pavimento que no será sometido jamás a estas condiciones extremas a

lo largo de su vida útil.

La metodología tradicional presenta una serie de limitaciones y deficiencias para el estudio del uso

de suelos en la pavimentación, desde los aspectos de clasificación geotécnicos de suelos hasta los

criterios de elección y dosificación de materiales para el empleo en bases. Dos clasificaciones

tradicionales se han utilizado para obras viales: la HRB (Highway Research Board) - AASHTO

(también adoptada por la ASTM) y la USCS ("Unified Soil Classification System").

La clasificación MCT desarrollada en Brasil, específicamente para suelos tropicales no se basa en

las propiedades índices (límites de Atterberg, distribución granulométrica) como si lo hacen las

clasificaciones tradicionales, se basa en ensayos de laboratorio de compactación y pérdida de masa

por inmersión en agua de cuerpos de prueba compactados y de dimensiones reducidas (Nogami &

Villibor, 1981).

El método utiliza muestras de prueba compactadas de dimensiones reducidas de 5 cm de diámetro

y 5 cm de altura para calificar propiedades fundamentales de los suelos como contracción,

permeabilidad, expansión, coeficiente de penetración del agua, cohesión, capacidad de soporte y

las familias de curvas de compactación.

La designación MCT (Miniatura Compactado Tropical) procede de la utilización, en los ensayos,

de cuerpos de prueba de dimensiones reducidas (cuerpos de prueba de 50 mm de diámetro) en

suelos tropicales compactados. Esta Metodología abarca dos grupos de ensayos a saber: - Mini-

CBR y asociados; - Mini-MCV y asociados. A partir de los ensayos de Mini-CBR y asociados, se

pueden obtener las características de los suelos apropiados para bases de pavimentos.

32

Generalmente después de la compactación de los cuerpos de prueba, se determina una serie de

propiedades, tales como: capacidad de soporte (Mini-CBR), expansión, contracción,

infiltrabilidad, permeabilidad, etc.

Los ensayos Mini-MCV y asociados proporcionan parámetros para la determinación de los

coeficientes c´ 'e y que, a su vez, permiten la clasificación de los suelos de acuerdo con la

metodología MCT, además de permitir la determinación de todas las propiedades referidas en los

ensayos Mini -CBR y asociados.

Las propiedades obtenidas con el uso del grupo de ensayos Mini-CBR y asociados se determinan

en cuerpos de prueba compactados con energía constante (normal o intermedia), para varios

niveles de humedad. Con respecto al grupo de ensayos Mini-MCV y asociados, con excepción del

ensayo de pérdida de masa por inmersión, las demás propiedades se obtienen en la masa específica

aparente su máxima (MEASmax) para varios niveles de humedad (variación de la energía de

compactación). El diagrama de flujo ilustra en la siguiente figura los diferentes grupos de ensayos

de la Metodología MCT.

Figura 3-1. Fluxograma Grupos de Ensayos de la Metología MCT, Nogami e Villibor (1995)

33

3.1 ENSAYOS DE LA METODOLOGÍA DE CLASIFICACIÓN MCT

3.1.1 Ensayo de Capacidad de Soporte Mini-CBR

EQUIPO CARACTERÍSTICAS APLICACIÓN DE RESULTADOS

Capacidad de Soporte PISTÓN: Mini (ø 16 mm); Sub Mini ø 8mm) CARGA: - Estática penetr. 1.25 mm/min. - Dinámica golpe compactación. INMERSIÓN: 24 horas o sin inmersión. SOBRECARGA: Estándar o sin Especial. EXPANSIÒN: Determinada de manera similar o procedimiento tradicional. MINI – CBR DE CAMPO: Determinada por el equipo de fácil manejo.

Método de ensayo: DNER-ME 254/97 (MT - DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERAS DE RUEDAS, Brasil) Suelos compactados en equipo miniatura - Mini-CBR y expansión Uso:Uso: Dimensionamiento de pavimentos. Selección de suelos para refuerzo de la subrasante y bases.

Figura 3-2. Equipo y características del ensayo de capacidad de soporte Mini-CBR, Nogami e

Villibor (1995)

El ensayo de compactación es uno de los principales ensayos de la Metodología MCT pues, a partir

de sus parámetros básicos (humedad óptima y masa específica aparente seca máxima), se moldean

moldes de prueba para la determinación de otras propiedades geotécnicas de la Metodología MCT.

El ensayo de compactación integral de la sistemática MCT, utiliza un aparato de dimensiones

reducidas pudiendo ser efectuado por dos métodos distintos de compactación. - Método Mini-

Proctor: Designado comúnmente de Mini-Proctor, en el que se busca fijar una determinada energía

de compactación y, con esa energía (normal, intermedia o modificada), compactar una serie de

cuerpos de prueba con diferentes niveles de humedad.

Con este procedimiento, se determinan el contenido óptimo de humedad y la MEASmax (masa

específica aparente seca del suelo, expresada en g / cm³ )del material. - Método Mini-MCV:

Este ensayo fue desarrollado para estudios de suelos tropicales en dimensiones reducidas, por

Nogami y Villibor en 1980 y denominado de Mini-MCV. Se basó en el método propuesto por

Parsons en 1976, conocido como ensayo MCV (Moisura Condition Value). Consiste en la

34

aplicación de energías crecientes, hasta conseguir un aumento sensible de MEAS para varios

niveles de humedad, obteniéndose una familia de curvas de compactación.

Estas curvas se denominan curvas de deformabilidad o de Mini-MCV, pues, a partir de ellas se

puede determinar el valor de los Mini-MCV de cada una de las curvas. Con la curva de

deformabilidad correspondiente al Mini-MCV igual a 10, se obtiene el coeficiente c ', utilizado en

la clasificación geotécnica MCT. El ensayo también puede ser utilizado en el control de la

compactación y en la predicción de la erosión. En la siguiente figura se ilustra el equipo, las

características y procedimientos del ensayo y sus aplicaciones prácticas.

El ensayo Mini-CBR presenta una dispersión menor de valores de capacidad de soporte en relación

al ensayo convencional.

Figura 3-3. Penentrómetro con soportee Mini-CBR y ensayo de penetración en campo, Nogami e

Villibor (1995)

El soporte Mini-CBR de capas de suelo compactado puede ser evaluado, in situ, a través del

penetrómetro sudafricano y/o de la utilización de equipos portátiles acoplados a vehículos (prensa

Mini-CBR) como el mostrado en la Figura 3-3. Los resultados in situ presentan valores de

capacidad de soporte superiores a los obtenidos en los cuerpos de prueba moldeados en la humedad

óptima en laboratorio. Esto refuerza la afirmación de que las bases y capas de la estrcutura del

35

pavimento, en ambientes tropicales, trabajan en una humedad inferior a la humedad óptima de

compactación.

3.1.1.1 Equipo del Ensayo de Capacidad de Soporte Mini-CBR

Se toma la desripción del equipo de ensayo requerido de la norma de Carreteras del MT -

DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERAS de BRASIL, DNER-ME 254/97:

• Dispositivo o molde de prueba para ser sumergido, tal como se muestra en la figura 3-4.

• Pistón de 16 mm de diámetro y una longitud mínima de 15 cm, acoplable a un anillo

dinamométrico, u otro dispositivo equivalente, que permita mantener la verticalidad

durante la operación de penetración, conforme a la Figura 3-4.

• Cronómetro

• Prensa compuesta de:

a) cuadro formado por base y tramo de hierro o acero y 4 (cuatro) tirantes de acero,

presentando el travesaño una muesca inferior para la suspensión de un conjunto

dinamométrico;

b) mono de engranaje, de funcionamiento manual por movimiento giratorio de una manivela,

con dos velocidades, acompañado de un plato reforzado ajustable al mono, con 24 cm de altura

diámetro, para soportar el molde;

c) conjunto dinamométrico con capacidad para 4 905 N (500 kgf) y sensibilidad de 4,9 N (0,5

kgf), constituido por: anillo de acero con dimensiones compatibles con la carga arriba

presentada, con dispositivo para fijar a la muesca del travesa; extensómetro graduado en 0,01

mm, fijo al centro del anillo; pistón de penetración de acero;

d) dispositivo para medida de penetración del pistón, provisto de un extensómetro que permita

lectura directa en 0,01 mm y contagios, fijable al pistón a que se refiere el ítem 4.2, mediante

un soporte del tipo ilustrado en la Figura 3-5.

• Papel Filtrro

• Dispositivo provisto de un extensómetro con una precisión de 0,01 mm, de acuerdo con

las

36

Figura3-6 para medir el aumento de la altura del cuerpo de prueba, debido a la embebida

de la muestra sumergida.

• Tanque de agua que cumpla las condiciones siguientes:

a) con el molde con cuerpo de prueba y su armazón, estando su eje perfectamente en

posición vertical;

b) permita obtener una lámina de agua cerca de 5 mm por encima de la placa superior del

armazón, a la que se refiere a la letra a;

c) vaciado y llenado continuo del agua.

• Sobrecarga anular, metálica, diámetro exterior de 49 mm, agujero central de diámetro de

18 mm y masa de 500 g, según figura 3-6.

• Guía anular, metálica, con las mismas dimensiones de la sobrecarga del ítem anterior.

• Extractor de muestras de cuerpos de prueba compactados en moldes de 50 mm de

diámetro, y puede ser utilizado el que acompaña el compactador miniatura.

• Invernadero capaz de mantener la temperatura a 110 ºC ± 5 ºC.

• Balanza con capacidad de 1 kg, con sensibilidad de 0,1 g.

37

Figura 3-4. Equipo ensayo de capacidad de soporte Mini-CBR_1 (DNER-ME 254/97 (MT -

DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERAS DE RUEDAS, Brasil)

38

Figura 3-5. Equipo ensayo de capacidad de soporte Mini-CBR_2 (DNER-ME 254/97 (MT -

DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERAS DE RUEDAS, Brasil)

39

Figura 3-6. Equipo ensayo de capacidad de soporte Mini-CBR_3 (DNER-ME 254/97 (MT - DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERAS DE RUEDAS, Brasil)

40

Figura 3-7. Equipo ensayo de capacidad de soporte Mini-CBR_4 Soporte del Extensómetro.

(DNER-ME 254/97 (MT - DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERAS DE RUEDAS,

Brasil)

41

Figura 3-8. Equipo ensayo de capacidad de soporte Mini-CBR_4 Esquema de Montaje (DNER-ME

254/97 (MT - DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERAS DE RUEDAS, Brasil)

42

3.1.1.2 Procedimiento del Ensayo de Capacidad de Soporte Mini-CBR

Procedimiento del ensayo Mini-CBR con inmersión (E) y con sobrecarga, según se especifica en

los siguientes puntos de la norma de Carreteras del MT - DEPARTAMENTO NACIONAL DE

CARRETERAS de BRASIL, DNER-ME 254/97:

• Del molde de prueba mostrado en la figura 3-4, retirar los discos de polietileno de la base

y de la parte superior del cuerpo de prueba.

• Colocar un disco de papel de filtro sobre la placa base del conjunto para embeblecer y

asentar sobre él el molde con el cuerpo-de-prueba. En el cuerpo del molde, dentro del

molde, colocar otro disco de papel de filtro y sobre éste el disco perforado provisto de

vástago vertical.

• Añadir la sobrecarga anular. Colocar la placa superior del conjunto y apretar bien los

tornillos de sujeción.

• Transferir el conjunto al tanque de inmersión sin agua y medir la altura inicial del cuerpo-

prueba con uso de dispositivo provisto de un extensómetro.

• Llenar de agua el tanque de inmersión hasta que la lámina de agua quede por lo menos

5mm por encima de la parte superior de la placa superior del conjunto para medida de

expansión. Registrar la hora y los minutos después de este llenado.

• Dejar el conjunto inmerso por lo menos 20 horas, y después de este plazo efectuar la lectura

final en el extensómetro del dispositivo.

Nota 1: En la medida de lo posible, se recomienda que se efectúe la determinación de los

incrementos de la altura del cuerpo de prueba, después de cerca de 1 hora, 4 horas y 6

horas.

• Retirar del tanque el conjunto con el cuerpo de prueba, desmontarlo, colocando el molde

con el cuerpo de prueba, de lado, ligeramente inclinado, de modo que dejen escurrir el agua

por un período de tiempo cerca de 15 minutos.

• Mantener el cuerpo de prueba en reposo por un período de aproximadamente 1 hora, con

el objetivo de disipar la presión neutra o de la repulsión, evitando variaciones de

temperatura y condiciones que propician la pérdida de humedad. Retirar los discos de

43

polietileno y asentar, en la parte superior del cuerpo-deprova, la sobrecarga con el disco de

acero.

• Transferir el molde que contiene el cuerpo de prueba y el peso anular (disco de acero) para

el plato de la prensa de acero; elevar dicho plato hasta que la punta del pistón se apoya en

la parte superior del cuerpo-deprova.

Esta condición puede ser verificada por el pequeño desplazamiento del extensómetro del

anillo dinamométrico.

Nota 2: Opcionalmente la operación de elevación del plato puede ser acelerada con uso

de calzo apropiado.

• Girar lentamente la manivela del mono e engranje hasta que el extensómetro del anillo

dinamométrico marque la primera división, es decir, 0,01 mm.

• A continuación, ajustar el extensómetro del dispositivo de medida de penetración, de

manera que el puntero, que lee 0,01 mm, coincide con cero.

• Conectar el cronómetro y girar apropiadamente la manivela del mono, hacer que las agujas

del cronómetro y del extensómetro de la medida de penetración se desplazan

paralelamente.

• Efectuar medidas en el extensómetro del anillo dinamométrico, correspondientes a las

penetraciones siguientes: 0,25 mm, 0,50 mm, 0,75 mm, 1,00 mm, 1,25 mm, 1,50 mm, 2,0

mm, 2,5 mm, 3,0 mm, 3,5 mm, 4,0 mm, 4,5 mm y 5,0 mm.

Nota 3: Deje de girar la manivela del mono cuando la capacidad de trabajo del equipo se

alcanza el dinamómetro.

• Bajar el plato de la prensa, quitar el molde para un extractor apropiado, con el fin de extraer

el cuerpo de prueba.

• Tomar una porción de la muestra de aproximadamente 5 mm de la parte superior, de la

parte central y de la base, para determinación del contenido de humedad.

44

Procedimiento del ensayo Mini-CBR sin inmersión (S) y con sobrecarga, según se especifica en

los siguientes puntos:

• Del molde de prueba obtenido, retirar los discos de polietileno de la base y de la parte

superior del molde de prueba.

• Colocar un disco de papel de filtro sobre la placa base del molde de compactación y asentar

sobre él el molde con el respectivo cuerpo de prueba.

• Sobre el molde de prueba poner otro disco de papel de filtro y añadir la sobrecarga de anillo

Cálculo del Mini-CBR (para las condiciones con inmersión (E) y sin inmersión (S) y con

sobrecarga:

• Calcular las cargas, en kilogramos de fuerza, correspondientes a las lecturas del anillo

dinamométrico (u otro dispositivo de medida de carga);

• Marcar los puntos respectivos en el gráfico, con las penetraciones en abscisas y las cargas

en ordenadas y trazar por ellos la curva media correspondiente.

• Dependiendo de la forma de la curva obtenida, corregirla de acuerdo con lo siguiente:

➢ Cuando presente un punto de inflexión cerca del origen, trazar una tangente a la curva

en ese punto, hasta que la misma intercepte el eje de las abscisas.

➢ La curva corregida se formará por esta tangente hasta el punto de inflexión y por el

tramo original de la curva después de ese punto.

➢ Desplazar el cero de las abscisas a la intersección antes mencionada.

• Cuando el tramo más allá de la penetración de 2,00 mm sea decreciente, indicando la

ocurrencia de cizalla del cuerpo de prueba, corregirla prolongándola con la misma

tendencia de la curvatura, a desde un punto justo antes del valor de la carga máxima

observada.

• Determinar las cargas en kilogramos de fuerza en la o después de las necesarias

correcciones, correspondientes a las penetraciones de 2,0 mm y 2,5 mm.

45

3.1.2 Ensayo de Expansión

Este ensayo tiene como objetivo principal el conocimiento de los valores de expansión de los

argilo-minerales constituyentes de los suelos finos, jerarquizando los suelos para diversos usos en

pavimentación. La figura anterior ilustra el equipo para la medición de la expansión.

Con el mismo procedimiento y equipo del ensayo Mini CBR se obtiene la Expansión como un

valor expresado en porcentaje, con aproximación de 0,1, obtenido para las condiciones con

inmersión (E), con sobrecarga y con indicación del contenido de humedad de compactación.

Habiendo interés en obtener el valor de la expansión correspondiente al contenido de humedad

óptima y masa específica aparente seca máxima de compactación, es siempre recomendable que

se determine su valor mediante interpolación gráfica, de manera análoga a la discriminada para la

determinación del valor del Mini-CBR.

EQUIPO CARACTERÍSTICAS APLICACIONES DE LOS RESULTADOS

PROCEDIMIENTOS: Se mide directamente la variación de la longitud axial del cuerpo de prueba compactado con la ayuda de extensómetro, a medida que se deja en inmersión por un período mínimo de 24 horas.

DNER-ME 254/97 Elección de suelos para reforzamiento de sub- bases, bases, sobre todo cuando están sujetos a la presencia de agua durante un largo período.

El molde de prueba debe estar totalmente sumergido, En esa foto, sólo para efecto visual, el soporte de sobrecarga se encuentra por encima de la lámina de agua. A la derecha, esquema de montaje del ensayo (frente). Dentro del tanque (detrás, en rojo), un cuerpo de prueba durante el ensayo, para obtener su expansión.

Figura 3-9. Equipo y características del ensayo de Expansión, Nogami e Villibor (1995)

3.1.2.1 Equipo del Ensayo de Expansión

Se toma la descripción del equipo de ensayo requerido de la norma de Carreteras del MT -

DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERAS de BRASIL, DNER-ME 254/97, desccrito

anteriormente en el procedimiento del Ensayo Mini-CBR y Expansión.

46

3.1.2.2 Procedimiento del Ensayo de Expansión

La misma desripción del equipo de ensayo requerido de la norma de Carreteras del MT -



Realizar, a continuación, las siguientes operaciones de cálculo, con los valores obtenidos en

condición sumergida para calcular la expansión "E" por la fórmula siguiente:

Donde:

E = expansión, expresada en %, con aproximación de 0,1

Li = lectura inicial del extensómetro, en milímetros, con aproximación de 0,01

Lf =lectura final del extensómetro, en milímetros, con aproximación de 0,01 mm

Ai = altura inicial del cuerpo de prueba, en milímetros, con aproximación de 0,01 mm, obtenida

con la compactación del molde de prueba.

Nota 4: En los suelos arcillosos altamente expansivos (y mayor que 5%) se recomienda determinar

el gráfico tiempo x expansión, calculando, por la fórmula similar arriba considerada, las

expansiones parciales correspondientes a las lecturas intermedias y trazando una curva por los

puntos que representan en ordenadas la expansión y en abscisas el tiempo transcurrido.

3.1.3 Ensayo de Contracción

El objetivo de este ensayo es verificar la contracción, intencional o no, durante la fase constructiva

y la vida útil del pavimento, con el fin de evitar la propagación y la reflexión de las grietas en la

capa de revestimiento.

El ensayo tiene por objeto generar información relativa al estado y al comportamiento de un suelo

después del período de curación o de secado.

El espécimen obtenido en la compactación, es retirado completamente del molde. Se coloca dicho

espécimen sobre una placa de piedra porosa y sobre la cara superior del espécimen otra piedra

porosa. Este conjunto es colocado en el dispositivo de medida de contracción, adecuadamente

centrado tal que la punta del dial se apoye sobre el centro de la piedra porosa. Se registran

diariamente las lecturas del dial y los tiempos respectivos, en horas y minutos, hasta que las

variaciones sean insignificantes o ya no se den. Se deja este conjunto en reposo, en un ambiente

protegido de viento y exceso de polvo.

47

La figura 3-10 ilustra el equipo, las características y procedimientos del ensayo y sus aplicaciones

prácticas.

EQUIPO CARACTERÍSTICAS APLICACIÓNES DE LOS RESULTADOS

PROCEDIMIENTO: Se mide directamente la variación de la longitud axial del cuerpo de prueba compactado con ayuda del extensómetro, a medida que se deja perdiendo lentamente su contenido de humedad, por la exposición al aire. Cuando sea necesario, el cuerpo de prueba seco al aire, resultante del ensayo, puede ser sometido al ensayo de absorción de agua, con el objetivo de evaluar el efecto beneficioso del secado previo de las capas compactadas.

-Métodos de ensayo. DNER-ME 254/97 Elección de suelos para rellenos, refuerzo, y base sobre todo cuando está sujeto al secado durante o después de la construcción.

10. Equipo y características del ensayo de Contracción, Nogami e Villibor (1995)

El documento DNER-ME 254/97, que es una norma técnica brasilera, fija las condiciones para la

determinación del índice Mini- CBR y de la expansión de suelos compactados en cuerpos de

prueba miniatura (5 cm de diámetro), moldeados conforme a la DNER-ME 228/94, para fines de

evaluación expedita de soporte de suelos típicos de las regiones tropicales. Prescripción del equipo,

ajustes, muestreo y ensayo, y las condiciones para la obtención del resultado.

3.1.3.1 Equipo del Ensayo de Contracción

Se toma la desripción del equipo de ensayo requerido de la norma de Carreteras del MT -

DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERAS de BRASIL, DNER-ME 254/97, descrito


3.1.3.2 Procedimiento del Ensayo de Contracción

La misma desripción del equipo de ensayo requerido de la norma de Carreteras del MT -



48

Para determinar la contracción del suelo se emplea la Ecuación:

𝐶 = 𝐿𝑖−𝐿𝑓 𝐴𝑖 × 100

Donde:

C = Porcentaje de contracción aproximado a 0.1.

𝐿𝑖= Lectura inicial del dial en milímetros, con aproximación a 0.01.

𝐿𝑓 = Lectura final del dial en milímetros, con aproximación a 0.01.

𝐴𝑖 = Altura inicial de la muestra compactada, en milímetros, con aproximación a 0.01.

3.1.4 Ensayo de Infiltrabilidad

El ensayo tiene como objetivo medir la velocidad y la cantidad de agua que penetra en capas de

suelo (bases), cuando llueve durante la fase de ejecución y/o operación de la carretera. Se estima

aproximadamente cuánto un frente de humedad puede desplazarse dentro del pavimento a partir

de una capa no revestida y/o a través de lugares de concentración y acumulación de agua cerca de

la estructura.

El ensayo sirve como delimitación para determinar la distancia en que se debe encontrar las capas

externas de la estructura en relación al borde de la amenaza del agua, para dimensionar su anchura,

evitando así la ocurrencia de deformación.

EQUIPO CARACTERÍSTICAS APLICACIÓN DE LOS

RESULTADOS

PROCEDIMIENTO: Se mide en el tubo horizontal la cantidad de agua que penetra en el cuerpo de prueba, a través de su base, en función de la raíz cuadrada del tiempo, para ello, la base del cuerpo de prueba se coloca sobre la placa porosa que delimita el área contenedor lleno de agua y que se comunica con el tubo horizontal de medida del agua penetrada.

-método de ensayo. DNER-ME 194/98 Selección de suelos para refuerzos, bases, refuerzos de la subrasante, sobre todo cuando los mismos quedan sujetos al secado intencional o no. Durante o después de la construcción.

Ensayo de succión capilar de agua con muestras dentro y fuera del cilindro. A la derecha, detalle del ensayo.

Figura 3-11. Equipo y características del ensayo de Infiltrabilidad, Nogami e Villibor (1995)

49

3.1.5 Ensayo de Permeabilidad

Se utiliza para cálculos de flujo de agua en medio saturado, priorizando los suelos para uso en

capas de base de pavimentos. La figura 3-12 ilustra el equipo y las características del ensayo:

EQUIPO CARACTERÍSTICAS APLICACIÓN DE LOS RESULTADOS

PROCEDIMIENTOS: Se mide la cantidad de agua que percola en el cuerpo de prueba (suelo) a través del desplazamiento del menisco de agua en el tubo vertical graduado, en función del tiempo. Generalmente, se utiliza el cuerpo de prueba previamente sometido al ensayo de infiltración. El valor obtenido se presenta en un coeficiente de permeabilidad, expresado en cm / s.

- Método de esayo. DER/SP M 194-88 PMSP ME 58 Utilización en cálculos de flujo de agua en medio saturado tales como capas drenantes, filtrantes, impermeabilizantes, etc. .

Ensayo de permeabilidad de una serie de muestras con diferentes niveles de humedad. Figura 3-12. Equipo y características del ensayo de Infiltrabilidad, Nogami e Villibor (1995)

3.1.6 Ensayo de Pérdida de Masa por Inmersión en Agua

Procedimiento según se especifica en los siguientes puntos de la norma de Carreteras del MT -

DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERAS de BRASIL, DNER-ME 256/97,

desarrollado para distinguir los suelos tropicales con comportamiento laterítico de aquellos con

comportamiento no laterítico.

Es la Masa seca de la porción que se desprende del cuerpo de prueba, cuando el mismo está

preparado e inmerso en agua, bajo condiciones estandarizadas, expresada en porcentaje de la masa

correspondiente a una parte del cuerpo de prueba con una longitud de 10 mm.

También se utiliza para clasificar los suelos tropicales (Clasificación MCT), siendo empleado para

el cálculo del coeficiente y '. La siguiente figura ilustra el equipo, las características de ensayo y

la aplicación.

La norma técnica brasilera DNER-ME 256/94, establece el método para determinar la pérdida de

masa por inmersión en agua, de cuerpos de prueba compactados en laboratorio, con equipamiento

miniatura (cuerpos de prueba cilíndricos de 50 mm de diámetro).

50

EQUIPO CARACTERÍSTICAS APLICACIÓN DE LOS RESULTADOS

PROCEDIMIENTOS: El cuerpo de prueba (suelo) compactado es parcialmente extraído de su molde, de manera que quede saliente 10mm. (5 mm para ø 26 mm.) luego es sumergido en agua, en posición horizontal. Se recolecta la parte eventualmente desprendida y determina su masa seca. La pérdida de masa por inmersión Pi se expresa en porcentaje relativamente a la masa seca de la parte primitivamente saliente del cuerpo de prueba.

-Método de ensayo DER/SP 192- 88 DNER ME 256/97 -Clasificación MCT de suelos. Evaluación de la erosión de suelos en presencia de lámina de agua.

El cuerpo de prueba debe estar sumergido en agua, en el caso se halla sobre la lámina de agua para mejor visualización del ensayo. Al lado, se verifica una serie de CP mostrando las, fracciones desprendidas para los diversos CP compactados en diferentes niveles de humedad.

Figura 3-13. Equipo y características del ensayo de Pérdida de masa por inmersión en agua, Nogami

e Villibor (1995)

3.1.6.1 Equipo y Materiales Ensayo de Pérdida de Masa por Inmersión en Agua

Equipo y material necesarios, según se especifica en la norma de Carreteras del MT -


• Soporte para el molde de compactación utilizando en el DNER-ME 228/94, capaz de

mantener el molde horizontalmente a una distancia de cerca de 4 cm del fondo del

recipiente de de acuerdo con la figura 3-14.

• Recipiente de inmersión, de acuerdo con la Figura 3-15, capaz de contener una lámina de

agua que alcance aproximadamente 1 cm de la plantilla de compactación acomodada sobre

el soporte, posición desglosada en el punto 4.1, provisto de dispositivo para carga y

descarga de agua.

• Cápsula de porcelana o de aluminio cilíndrica, de diámetro de unos 8 cm y capacidad de

75 ml.

51

Figura 3-14. Soporte Molde compactación - Ensayo de Pérdida de masa por inmersión en agua

(Norma DNER-ME 228/94, 256/98 Brasil)

Figura 3-15. Recipiente de Inmersión - Ensayo de Pérdida de masa por inmersión en agua (Norma

DNER-ME 228/94 y 256/98 Brasil)

52

3.1.6.2 Procedimiento del Ensayo de Pérdida de Masa por Inmersión en Agua

Procedimiento según se especifica en los siguientes puntos de la norma de Carreteras del MT -


• Desplazar el cuerpo de prueba contenido en el molde, con el uso del extractor, de manera

que su parte superior (superficie que ha estado en contacto con el molde de compactación)

quede 10 mm, efectuando esa operación de manera que el desplazamiento sea suave y

continuo.

• Retirar los discos de polietileno de las extremidades del cuerpo de prueba y transferir el

molde con el cuerpo de prueba y su soporte para el recipiente de inmersión, colocando

horizontalmente el molde con el cuerpo de prueba sobre el soporte.

• Colocar la cápsula de aluminio o de porcelana en el recipiente de inmersión, manera que

su centro coincida con la vertical pasando por el centro de la base del molde, llenándola

con agua.

• Introducir agua al recipiente de inmersión, de manera continua y suave, hasta que el nivel

del agua alcance al menos 1 cm por encima de la superficie externa del molde.

• Observar, en los primeros minutos, el comportamiento del cuerpo de prueba, anotando

eventuales las peculiaridades, tales como: desagregación, desprendimiento de burbujas,

hinchazón y agrietamiento.

• Después de al menos 20 (veinte) horas, retirar el molde del recipiente de inmersión,

manteniéndolo posición horizontal, con el fin de evitar derrames de suelo. Examinar y

anotar la forma de la la porción de suelo que permaneció en el molde.

• Retirar la cápsula del recipiente de inmersión; si la misma contiene alguna porción del

suelo, desprendida del cuerpo de prueba, anotar su forma y luego determinar su masa

después de secado en invernadero a una temperatura de 100ºC a 105ºC, para el cálculo de

la pérdida de masa por inmersión.

Nota: Las operaciones descritas se refieren al caso en que la determinación se limita a sólo un

cuerpo de prueba. Generalmente, hay necesidad de efectuar, para una misma muestra,

determinaciones para varias condiciones de humedad de compresión. En este caso, conviene

efectuar las operaciones en serie.

53

Cálculo:

La pérdida de masa por inmersión Pi, para una determinada condición de compactación, se obtiene

por la fórmula:

Donde:

Pi = pérdida de masa por inmersión, expresada en porcentaje, con aproximación de una

unidad;

Md = masa de suelo seco, de la porción, desprendida del cuerpo de prueba, en gramos;

Mo = masa de suelo correspondiente a 10 mm del cuerpo de prueba, inmediatamente

después de la la compactación del mismo, en gramos.

Cuando la porción desprendida tenga forma de un solo cilindro, su masa en invernadero debe se

multiplicará por el factor 0,5.

Nota: Generalmente, el cálculo de la pérdida de masa por inmersión Pi es facilitado por el uso de

la fórmula siguiente:

Donde:

Pi y Md= tienen el mismo significativo especificado en la fórmula (I) del elemento anterior;

A= altura inicial del cuerpo de prueba en mm, con precisión de 0,1 mm;

Ms= masa seca en invernadero del cuerpo de prueba calculada por la fórmula:

Donde:

Ms= es la masa húmeda del cuerpo de prueba expresada en gramos y

Hc= el contenido de humedad de compresión expresado en porcentaje.

Cuando la parte desprendida del cuerpo de prueba de forma cilíndrica, aplicar también el factor de

reducción 0,5.

54

Resultados:

Este ensayo proporciona el resultado de la pérdida de masa en agua, de cuerpo a prueba

compactados según las Normas DNER-ME 228/94 o DNER-ME 258/94.

En la presentación del resultado, siempre es obligatoria la discriminación de la condición de la

condición en el que se obtuvo el cuerpo de prueba, tales como la humedad de compresión tipo de

compactación, etc.

Para fines clasificatorios, y mejor caracterización del suelo, es indispensable la determinación de

la la variación de la pérdida de masa por inmersión, en función del contenido de humedad de

compactación.

3.1.7 SUELOS COMPACTADOS EN EQUIPO MINIATURA MINI-MCV

Según la Norma DNER-ME 258/94, MT - DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERAS

DE RUEDAD., que es una norma técnica, contiene un procedimiento de compresión dinámica de

suelos pasando en el tamiz de 2 mm de apertura, realizado en laboratorio, con los cuerpos de prueba

tipo miniatura, de 50 mm de diámetro, denominado Mini-MCV. Ellos son determinados

coeficientes empíricos utilizados en la caracterización y clasificación de suelos Tropicales. A

continuación se presenta una descripción del equipo, cálculos y condiciones para la obtención de

los resultados y la adopción de las siguientes definiciones:

3.1.7.1 CURVA MINI-MCV

Aquella obtenida representándose en un gráfico de ejes ortogonales, en el eje de las abscisas, en la

escala logarítmica, el número de golpes; en el eje de las ordenadas, a escala lineal, el valor dado

por la fórmula siguiente:

an = An - A4n

Donde:

an = diferencia de lectura de alturas.

An = es la altura del cuerpo de prueba después del número de golpes n, y

A4 = la altura del cuerpo-prueba después de 4n golpes.

55

3.1.7.2 MINI-MCV

Valor obtenido por la expresión:

Mini - MCV = 10 Log Bn

Donde:

Log:es el logaritmo de base decimal y

Bn :el número de golpes que resulta de la intersección de la curva Mini - MCV con la recta de

ecuación an = 2mm.

3.1.7.3 CURVA UNIDAD DE COMPACTACIÓN = MINI-MCV

Curva Unidad de Compactación = f (Mini-MCV) es aquella obtenida, representando en gráfico de

ejes ortogonal, los valores de Mini-MCV, en abscisas, y las unidades de compactación en

ordenadas, los equipos, materiales, procedimiento y cálculos se desriben a continuación según

norma DNER-ME- 258-94. Ensayo Mini – MCV, NORMAMT-DEPARTAMENTO NACIONAL

DE ESTRADAS DE RODAGEM, BRASIL.

3.1.7.4 EQUIPOS Y MATERIALES

Equipo y material necesarios:

➢ Compactador miniatura y accesorios constituidos de:

• Armazón constituida de base, placa superior, placa inferior y vástagos.

• Martillo cilíndrico de acero, tipo ligero y pesado, ambos con altura de caída de 30,5 cm,

respectivamente, con 2 270 g y 4 540 g, con zapatas de 49,8 mm de diámetro.

• Dispositivo de palanca para extracción de cuerpos de prueba.

• Moldes cilíndricos de compactación, de acero inoxidable, de latón o de bronce.

• Dispositivo para prender el extensómetro.

• Extensómetro con recorrido mínimo de 50 mm, graduado en 0,01.

• Cilindro estándar de acero, con un diámetro de 49,8 mm, de caras perfectamente paralelas

y pulidas, con una altura de 50 mm.

• Base de hormigón de alrededor de 35 cm x 35 cm x 60 cm (altura).

• Funil, con la boquilla mayor de unos 15 cm de diámetro; bocal menor con 4,5 cm de peso

el diámetro y la altura de unos 25 cm.

• Asentador cilíndrico, de 49 mm de diámetro y una longitud de aproximadamente 90 mm,

56

preferencia de madera con alta resistencia.

• Espaciadores, de acero tipo media caña, con alturas de 70 mm y radio de 25 mm, para

fijación inicial de los moldes de compactación.

• Anillos de obturación, de latón, de bronce o de acero inoxidable, de 50 mm de diámetro y

de sección triangular isósceles; catetos de 2,5 mm (un paralelo al eje del molde y otro

perpendicular al mismo), con un corte transversal.

• Dispositivo para medida de altura del cuerpo de prueba compactado, provisto de

extensómetro con un recorrido mínimo de 10 mm, lectura directa de 0,01 mm.

• Balanza con capacidad de 1 kg, con sensibilidad de 0,1 g.

• Invernadero capaz de mantener la temperatura a 110ºC ± 5ºC.

• Cápsula de aluminio con tapa, u otro material adecuado, capaz de impedir la pérdida de

humedad durante el pesaje.

• Cribado de 2 mm de apertura.

• Tablero de chapa de hierro galvanizado, de 50 cm x 30 cm x 6 cm.

• Almohada con capacidad de cerca de 5 litros y mano de gral recubierta de goma.

• Cuenca plástica con capacidad de 3 litros.

• Bolsa de polietileno, o recipiente plástico con tapa, herméticamente sellado, con capacidad

de alrededor de 2 litros.

• Recipiente para pesaje de suelo, con cerca de 250 ml de capacidad.

• Disco de polietileno de 0,2 mm de espesor y diámetro de 50 mm.

• Vaselina sólida.

• Hoja de datos del ensayo, según el modelo de la siguiente figura:

57

Figura 4-1. Hoja de datos del ensayo Mini-MCV y Pérdida Masa por Inmersión (anexo B-1 Norma

DNER-ME 258/94 Brasil. Requiz, Jonathan, (2018), Tesis de grado Universidad Nacional Federico

Villarreal, Lima- Perú

3.1.7.5 PROCEDIMIENTO

El equipo de compactación en miniatura se debe medir a la hora de determinar la altura del cuerpo

de prueba de la siguiente manera:

• Colocar sobre el pistón del compactador los discos de polietileno y el cilindro estándar, de

de manera que esté muy bien centrado.

• Colocar el martillo que se utilizará sobre la superficie del cilindro estándar, centrándolo

también de la manera más perfecta posible.

• Asentar el soporte del extensómetro sobre la placa superior de compactación, de modo que

58

la el vástago móvil del extensómetro quede perfectamente centrado sobre el vástago del

martillo.

• Calcular la constante de la referencia Ka del conjunto compactador-maaartillo por la

fórmula:

Ka = Ac ± La.

Donde:

A : es la altura del cilindro estándar en 0,01 mm, y

La : la lectura del extensómetro a que se se refiere al punto anterior, en 0,01 mm.

Utilizar la señal positiva cuando el extensómetro es calculado de cabeza hacia abajo y el signo

negativo, en caso contrario.

Para facilitar cálculos y registros de datos, utilizar como unidad el centésimo de milímetro.

3.1.7.6 ENSAYO

El siguiente es el procedimiento para realizar el ensayo Mini-MCV:

• Pasar vaselina en los moldes a ser usados, con ayuda de un paño y remover los excesos con

una franela seca.

• Colocar los espaciadores envolviendo el pistón del compactador. Colocar el molde de

manera que el pistón quede parcialmente dentro del molde. Colocar el disco de polietileno en

el molde de manera que cubra perfectamente la parte superior del pistón. Introducir, si

necesario, el anillo de sellado dentro del cilindro, de manera que cubra perfectamente la parte

superior del pistón.

Nota 1: Se recomienda el uso del anillo de sellado, cuando la holgura entre el diámetro interior

del molde y el pistón es superior a unos 0,2 mm, y cuando se utilizan porciones muy húmedas

de arcillas y suelos arcillosos.

• Homogeneizar de nuevo la porción de muestra preparada con menor contenido de humedad,

y pesar la cantidad de 200 g.

• Despeje en el molde la porción pesada, con ayuda del embudo.

• Nivelar el suelo dentro del molde con ayuda del asentador, ejerciendo una pequeña presión

y efectuando un movimiento rotativo pequeño.

• Colocar el disco de polietileno sobre la parte superior de la porción de suelo, introduciendo

a continuación, necesario, el anillo de obturación, obedeciendo las recomendaciones

contenidas en la Nota 1.

59

• Retirar una parte de la porción de la muestra que queda en la bolsa de polietileno o recipiente

plástico, para determinar el contenido de humedad.

• Efectuar la compactación obedeciendo la secuencia:

- Posicionar el martillo tipo ligero, previamente calibrado, sobre el suelo del molde, con

cilindro calzado con espaciador. Efectuar la primera medida del extensómetro, moviendo

previamente su brazo de apoyo y encajándolo de manera apropiada en el marco del

compactador. El valor obtenido es la lectura correspondiente a golpe cero.

- Dar el primer golpe, efectuando enseguida la lectura del extensómetro correspondiente al

golpe uno. Retirar el espaciador.

- Dar golpes sucesivos y efectuar lecturas en los extensómetros correspondientes a la siguiente

serie de golpes: 2, 3, 4, 6, 12, 16, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 192 y 256 interrumpiendo el proceso

cuando:

a) la diferencia entre la lectura obtenida después de 4n golpes y la obtenida después de los

golpes es menos que 2 mm;

b) haya intensa exudación de agua, en la parte superior y en la base el cuerpo de prueba;

c) el número de golpes alcanza 256.

Nota 2: Para los cuerpos de prueba moldeados con un contenido de humedad inferior a

aquel que requirió 256 golpes, se puede interrumpir la compactación con 64 golpes.

- Terminada la operación de compactación, retirar el martilo y desplazar el cuerpo de prueba

situado dentro del molde, con ayuda del extractor, de manera que su cima quede un poco abajo

del borde superior del molde. Invertir el cuerpo de prueba y colocarlo sobre la parte plana de

la base del compactador.

- Adaptar a continuación el martillo sobre el cuerpo de prueba y dar uno o más golpes, a fin de

que el cuerpo de prueba se apoye en dicha base.

- Efectuar la medida de la altura desplazada del cuerpo de prueba utilizando el dispositivo. Esta

altura es una medida del extensómetro o de su comparación.

- Repetir la operación de la secuencia anterior utilizando porciones de las muestras con

menores de humedad.

3.1.7.7 CALCULOS

• Calcular el contenido de humedad h, de cada porción utilizada en la compactación, por la

fórmula:

Donde:

60

h = Contenido de humedad de la muestra en porcentaje, con una aproximación del 0,1%;

Mh = Masa de suelo húmedo;

Ms = Masa de suelo seco en invernadero a una temperatura de 110ºC ± 5ºC.

• Calcular las diferencias de altura an por las lecturas del extensómetro correspondientes a cada

uno la cantidad de humedad determinada n, por la fórmula:

an = An - A4n

Donde:

an = Diferencia de lectura de alturas, expresada en 0,01 mm;

An = Lectura obtenida después de los golpes, expresada en 0,01 mm;

A4 = La altura del cuerpo-prueba después de 4n golpes, expresada en 0,01 m.

• Calcular la altura del cuerpo por la fórmula:

A = (Ka - An) x 0,001

Donde:

A= Altura del cuerpo de prueba, expresada en cm, con aproximación de 0,001 cm;

Ka = Constante de medición del conjunto compactador - zócalo utilizado, expresado en

0,01 mm;

An = Lectura efectuada después de n golpes.

Calcular la masa específica aparente seca del suelo compactado MEAS, por la fórmula:

MEAS = masa específica aparente seca del suelo, expresada en g / cm³, con

aproximación de 0,001 g / cm³;

61

Mh = masa de suelo húmedo de la porción compactada;

H = contenido de humedad de la porción compactada;

V = volumen del cuerpo de prueba compactado, que es igual al área de la sección interna

(generalmente 19,60 cm²) multiplicada por la altura del cuerpo de prueba A, expresada

en centímetro, con aproximación de 0,001 cm; cuando sean los anillos metálicos

deberán deducirse los volúmenes de dichos anillos.

• Trazar la familia de curvas de compactación, representando en abscisas los valores de las

unidades de compactación y en ordenado los valores de masa específica aparente seca.

• Unir los puntos del mismo número de golpes, obedeciendo la siguiente orientación:

a) conectar los puntos de masa específica aparente seca máxima alcanzada por los cuerpos-

deprova que cumplieron la condición de: la diferencia entre la lectura obtenida después de

4n golpes y la obtenida después de los golpes es menos que 2 mm; esta línea es una

hipérbola de curvatura muy poco acentuada, haciéndose recta si la escala de la masa

específica es proporcional a su universo, además, es sensiblemente paralela a la línea de la

saturación;

b) trazar las ramas secas de las curvas de compactación, que son también esencialmente

rectilíneos y paralelos; en algunos suelos arcillosos y arcillas, para el número de golpes

muy pequeños, parte de la rama seca tiene forma curva, de concavidad hacia arriba;

c) finalmente, acordar la rama seca con la línea trazada como se indica en el literal a),

buscando mantener en lo posible el paralelismo entre las curvas continuas.

• Trazar las curvas de Mini-MCV, representando en abscisas el número de golpes a escala

logarítmica y en ordenadas los valores de an calculados según se desglosan en el literal b).

Sólo tienen significado las curvas correspondientes a los contenidos de humedad que en la

compactación hayan cumplido la condición de: (…a). la diferencia entre la lectura obtenida

después de 4n golpes y la obtenida después de los golpes es menos que 2 mm; b). haya intensa

exudación de agua, en la parte superior y en la base el cuerpo de prueba; c). el número de golpes

alcanza 256.).

La intersección de estas curvas, con la línea horizontal correspondiente a an = 2,00mm,

proporciona el Mini-MCV directamente a escala gráfica apropiada, o por el uso de la fórmula:

Mini - MCV = 10logB

62

Donde:

B = Número de golpes que resulta de la intersección de la curva Mini-MCV con la recta de

ecuación an = 2mm;

log = Logaritmo de base decimal;

3.1.7.8 RESULTADOS

Este método proporciona los resultados siguientes:

➢ Curvas de Mini-MCV en hojas de gráfico de tipo similar al presentado en la siguiente figura

(anexo B-2 Norma DNER-ME 258/94) y Requiz, Jonathan, (2018), Tesis de grado Universidad

Nacional Federico Villarreal, Lima- Perú.

➢ Familia de curvas de compactación, con el trazado de la línea de masa específica aparente

seca máxima;

➢ Porcentaje de fracción de suelo retenida en el tamiz de 2 mm.

63

Figura 4-1. Curvas de Mini-MCV hojas de gráfico (anexo B-2 Norma DNER-ME 258/94 Brasil).

Requiz, Jonathan, (2018), Tesis de grado Universidad Nacional Federico Villarreal, Lima- Perú

64

4. APLICACIONES PRÁCTICAS DE LA METODOLOGÍA MCT EN PAVIMENTOS

Las principales aplicaciones de esta metodología son: - Clasificación de los suelos. - Propiedades

geotécnicas. - Criterios de elección y priorización de suelos para bases. - Dosificación de mezclas

con suelos lateríticos. - Dosificación de imprimuras asfálticas.

En este trabajo se abordarán la clasificación y algunas generalidades de las propiedades

geotécnicas de los suelos lateríticos.

Los criterios de selección y priorización de suelos para bases, dosificación de mezclas e

imprimuras asfálticas, se enfocarán como generalidades para consulta, pero no se profundizará en

el tema por limitaciones de disponsibilidad de quipos y presupuesto.

4.1 CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS CON USO DE LA METODOLOGÍA MCT


el estudio de suelos tropicales y basada en propiedades mecánicas e hídricas obtenidas de cuerpos

de prueba compactados de dimensiones reducidas.

Esta clasificación no utiliza la granulometría, el límite de liquidez y el índice de plasticidad, como

ocurre en el caso de las clasificaciones geotécnicas tradicionales. Separa los suelos tropicales en

dos grandes clases: los de comportamiento laterítico y los de comportamiento no laterítico.

Los suelos lateríticos y saprolíticos, según la clasificación MCT, pueden pertenecer a los siguientes

grupos:

- Suelos de comportamiento laterítico, designados por la letra L, subdivididos en 3 grupos:

- LA: arena laterítica cuartzosa.

- LA ':suelo arenoso laterítico.

- LG ':suelo arcilloso laterítico.

- Suelos de comportamiento no laterítico (saprolítico), designados por la letra N, que se

subdividen en 4 grupos:

- NA: arenas, siltes y mezclas de arenas y siltes con predominio de grano de cuarzo y / o

mica, no laterítico.

- NA': mezclas de arenas cuartzosas con finos de comportamiento no laterítico (suelo

arenoso).

- NS':suelo siltoso no laterítico.

65

- NG':suelo arcilloso no laterítico.

Para clasificar los suelos lateríticos y saprolíticos, a través de la Metodología MCT, se utiliza el

gráfico de la siquiente figura, en el cual la línea discontinua separa los suelos de comportamiento

laterítico de los de comportamiento no laterítico. Fuente / libro: "Pavimentos de Bajo Costo para

Vías Urbanas" - Bases Alternativas con Suelos Lateríticos (Douglas F. Villibor y otros).

Figura 5-1. Gráfico para clasificación de suelos laterícos y saproliticos, Nogami (1995)

El gráfico fue elaborado a partir del conocimiento de los coeficientes c '(eje de las abscisas) y e'

(eje de las ordenadas).

Los detalles de los procedimientos de cálculo de los coeficientes c y e´, y ensayos asociados, se

encuentran en el libro "Pavimentación de Bajo Costo con Suelos Lateríticos" de Nogami y Villibor,

1995.

Con el fín de generar un ábaco de clasificación en la siguiente figura, podemos observar la

distribución de estos suelos en un gráfico que combina el coeficiente de Deformabilidad c’ el cual

está asociado a la arcillosidad del suelo y el índice e’ que se refiere al carácter laterítico del suelo.

Para determinar estos valores son necesarios los ensayos de Mini-MCV y pérdida de masa por

66

inmersión (Fernandez, 2006).


ábaco mostrado en siguiente figura, en el cual la línea discontinua separa los suelos de

comportamiento laterítico de los de comportamiento no laterítico.

Figura 5-2. Abaco de clasificación de suelos MCT, Nogami e Villibor (1995)

El gráfico fue elaborado a partir del conocimiento de los coeficientes c' (eje de las abscisas) y

e' (eje de las ordenadas).

El coeficiente c', denominado coeficiente de deformabilidad, se obtiene con el ensayo Mini-MCV.

El ensayo Mini-MCV, descrito en el marco conceptual, consiste en la aplicación de energías

crecientes (producidas por el aumento del número de golpes del zócalo compactador) hasta que se

alcance un valor máximo de densidad. Este ensayo es de masa constante, fijada en 200 g de

material.

67

Los resultados obtenidos también pueden ser utilizados en el control de la compactación y en la

predicción de la erosión.

El coeficiente c ', para la clasificación de suelos, se obtiene mediante el coeficiente angular de la

parte rectilínea de la curva de deformabilidad que más se aproxima al valor Mini-MCV igual a 10.

Este coeficiente indica la arcillosidad del suelo, es decir:

• Arriba de 1,5, caracteriza las arcillas y suelos arcillosos,

• Valores bajos (inferiores a 1,0) caracterizan las arenas y los silos no plásticos o poco

cohesivos.

• En el intervalo entre 1,0 y 1,5 se sitúan diversos tipos de suelos, como arenas limosas,

arenas arcillosas, arcillas arenosas y arcillas limosas.

El coeficiente e'es calculado a partir del coeficiente d' (inclinación de la parte rectilínea de la

rama seca de la curva de compactación, correspondiente a 12 golpes del ensayo de Mini-MCV) y

de la pérdida de masa por inmersión Pi (porcentaje de la masa desglosada en en relación con la

masa total del ensayo cuando se somete a la inmersión en agua), expresado en la expresión:

Los detalles de los procedimientos de cálculo de los coeficientes c 'y e, y ensayos asociados, se

encuentran en el libro "Pavimentación de Bajo Costo con Suelos Lateríticos" de Nogami y Villibor,

1995.

68

Tabla 4.1-1. Clasificación de suelos MCT, a partir del coeficiente c´ y la penetración del ensayo de Mini-

MCV, Nogami e Villibor (1995)

4.2 PROPIEDADES GEOTECNICAS DE LOS SUELOS CON USO DE LA METODOLOGÍA MCT

La Metodología MCT presenta una serie de ensayos que miden las propiedades mecánicas e

hídricas de los suelos, por medio de determinaciones en cuerpos de prueba de dimensiones

reducidas.

Los ensayos recomendados por la Metodología MCT se utilizan para diversas finalidades:

• Estudio de suelos para la utilización como bases de pavimentos.

• Estudio de erosión de los suelos con los ensayos de Mini-MCV y

• Pérdida de soporte por inmersión, etc.

Por lo tanto, la Metodología MCT se utiliza para diversas aplicaciones prácticas y, para cada una

de estas aplicaciones, se emplea un grupo de ensayos:

• Obtención del soporte Mini-CBR y expansión, para la definición de los componenetes de la

subrasnte para efecto de dimensionamiento de un pavimento; cuando la subrasante está

69

constituida por suelos finos, es decir, un máximo del 5% de los granos retenidos en el tamiz de

apertura de 2,00 mm.

• Obtención del soporte Mini-CBR, expansión, contracción, relación RIS y absorción, para

efecto de dosificación, por ejemplo: mezcla de arcilla laterítica con arena (ALA) para empleo

como base de pavimento.

Los intervalos de las propiedades mecánicas e hídricas admisibles, para que bases ejecutadas con

suelos lateríticos presenten comportamiento satisfactorio, son los siguientes:

Mini-CBR sin inmersión40%

Pérdida de soporte por inmersión 50%

Expansión, sin sobrecarga <0,3%

Contracción 1 a 0,5%

Coeficiente de absorción 10-2 a 10-4 cm / min1 / 2 .

Nota: Intervalos de Propiedades Geotécnicas obtenidos en la Energía Intermedia del Mini-Proctor.

La Tabla 5.2-1 ilustra las propiedades geotécnicas asociadas con las propiedades físicas de las

capas instaladas y sus principales problemas y defectos constructivos.

La Tabla 5.2-2 ilustra los valores de las propiedades geotécnicas de siete suelos de comportamiento

laterítico y de siete suelos de comportamiento no laterítico (saprolítico). Las muestras fueron

numeradas con número impar, cuando de naturaleza laterítica, y con número par, cuando de

naturaleza saprolita.

Los valores de las propiedades geotécnicas de algunos suelos determinados con el empleo de los

ensayos de la Metodología MCT revelaron la inaplicabilidad de los límites estipulados por las

clasificaciones tradicionales de: 25% para el límite de liquidez (LL) y el 6% para el Índice de

Plasticidad (IP), para el caso de suelos y condiciones ambientales tropicales. Algunos suelos

tropicales saprolíticos que presentan bajo LL y bajo IP, (dentro de los límites tradicionales

anteriormente mencionados) se expanden bastante cuando se comprimen en las condiciones

exigidas por las normas de carreteras e inmersas en agua.

Esto ocurre, sobre todo en los suelos saprolíticos ricos en limos caoliníticos y / o micáceos.

En la mayoría de los suelos de comportamiento laterítico, similares a los de las muestras 01, 03,

05 y 07 de la tabla 3-3, se utilizan en bases de SAFL incluso con IP y LL muy superiores a los

recomendados para esa capa (IP? 6% y LL? 25%).

70

ENSAYO Y DETERMINACIONES

PROPIEDADES FÍSICAS ASOCIADAS

PROBLEMAS DEFECTOS

Mini - CBR Capacidad de soporte (previsión)

-Deformación Excesiva. - Ruptura de suelo

Expansión

Aumento de volumen con contenido de humedad

- Deformación de la Base - Grietas de la Capa

Coeficiente de succión capilar de agua

Velocidad de penetración del frente de humedad y cantidad de agua asociada a penetración del frente

-Ablandamiento de la parte superior de la base en época de construcción debido a las lluvias. -Ablandamiento del borde. -Drenabilidad lenta y problemas constructivos asociados. - Crecimiento de las ollas.

Permeabilidad Percolación del agua No drenante

Contracción Contratación básica

-Desagregación por el tránsito de servicio -Grietas de reflejo en las capas -Entrada excesiva de agua en la base y la subrasante.

Compactación

Grado de compactación del material en relación con la humedad óptima

-Deformación excesiva -Laminillas -Ruptura del pavimento -Grietas excesivas

Penetración de la imprimadura Espesor y cantidad de material bituminoso penetrado

-Deslizamiento en la capa de rodamiento. -Exudación de asfalto en la superficie del pavimento.

Mini CBR in sitú Capacidad (real) de soporte

-Deformación excesiva -Ruptura del pavimento

Mini CBR en humedad de moldeo / Mini CBR después de inmersión

Disminución de la capacidad con aumento de la humedad

-Deformación de la base en la época de construcción debido a las lluvias -Deformación excesiva en el borde del pavimento debido a la penetración lateral del agua.

Tabla 4.2-1. Ensayos determinados por la metodología MCT y propiedades físicas asociadas

Por el análisis de la siguiente tabla se constata que pares de suelos de un mismo grupo de la

clasificación HRB presentan valores de las propiedades mecánicas e hídricas bastante diferentes

entre sí, cuando lo esperado sería presentar propiedades similares. Por ejemplo, los pares de

muestras 05 y 06 y 07 y 08, respectivamente de clasificación A-4 y A-6, demuestran estas

diferencias con suelos de un mismo grupo. Este hecho muestra que la clasificación tradicional no

es adecuada para diferenciar los suelos tropicales de un mismo grupo, cuando presentan

formaciones genéticas distintas, como es el ejemplo de los suelos lateríticos y saprolíticos.

Los mismos pares de suelos, cuando son clasificados por la MCT, se hallan en grupos diferentes o

sea: 05 (LA '), 06 (NS'), 07 (LG ') y 08 (NS), con valores de propiedades diferentes entre ellos y

71

compatibles con su real comportamiento, cuando se usan como capa de base y para otros fines de

carretera.

Por lo tanto, la clasificación MCT tiene un alcance más amplio y más realista, cuando se aplica en

zonas de la región amazónica (Brasil, Perú, Colombia), en relación a la clasificación tradicional

aún en uso. Fuente / libro: "Pavimentos de Bajo Costo para Vías Urbanas" - Bases Alternativas

con Suelos Lateríticos (Douglas F. Villibor y otros).

Tabla 4.2-2. Principales características mecánicas e hídricas de los suelos lateríticos y saprolíticos.

Nogami e Villibor (1995)

El estudio para la obtención de las características geotécnicas de los suelos de la subrasante y de

los yacimientos o fuentes de materiales para el empleo como capas de refuerzo de la subrasante,

sub-bases y bases, abarca las actividades ilustradas en el siguiente diagrama de flujo:

72

Figura 4.2-1. Actividades asociadas para estudios geotécnicos, Nogami e Villibor (1995)

La nomenclatura para identificación de los materiales en el perfil del suelo se hará de acuerdo con

lo expuesto a continuación.

Designación de las fracciones de los Materiales. Fuente / libro: "Pavimentos de Bajo Costo para

Vías Urbanas" - Bases Alternativas con Suelos Lateríticos (Douglas F. Villibor y otros):

- Fracción Pedregón: granos minerales que pasan en el tamiz de 38 mm, pero se conservan en la

de 2 mm de apertura nominal.

- Fracción Solo: granos minerales que pasan en el tamiz de 2 mm de apertura nominal. La fracción

deberá clasificarse de acuerdo con la "Clasificación de Suelos Tropicales según la Metodología

MCT - ME.54" del Ayuntamiento Municipal de São Paulo, y presentar la siguiente nomenclatura:

- Clase de Comportamiento Laterítico: designada por el prefijo "L", subdividida en los siguientes

grupos: - LA - Arena Laterítica. - LA '- Solo Arenoso Laterítico. - LG '- Suelo Argiloso Laterítico.

73

- Clase de Comportamiento No Laterítico: designada por el prefijo "N", subdividida en los

siguientes grupos:

NA - Arena no Laterítica.

NA '- Solo Arenoso No Laterítico.

NS '- Solo Siltoso No Laterítico.

NG '- Suelo Argiloso No Laterítico.

- Designación de los Materiales - En cuanto a la Predominancia de las Fracciones: cuando no haya

fracción retenida en el tamiz de 2 mm, el material será designado simplemente de suelo.

- Solo con Pedregón: cuando la fracción retenida en el tamiz de 2mm esté comprendida entre el

10% y el 50%, la nomenclatura deberá ir acompañada de indicación "con pedregado". Por ejemplo:

arena no laterítica con ripio.

- Pedregón: cuando la fracción retenida en el tamiz de 2 mm es mayor que 50%, la palabra

"pedregado" debe preceder a la clasificación del suelo. Por ejemplo: Pedregón con suelo siltoso no

laterítico.

- En cuanto a la Presencia de Constituyentes Especiales: - Con mica: cuando se observe la

presencia de mica, deberá ser anotada la indicación "con mica". Por ejemplo: suelo limoso no

laterítico, con mica.

- Con materia orgánica: cuando se observe la presencia de materia orgánica, deberá ser anotada la

indicación "con materia orgánica". Por ejemplo: suelo arcilloso no laterítico, con materia orgánica.

4.3 ESTUDIOS GEOTÉNICOS DE LOS SUELOS DE SUBRASANTE CON USO DE LA

METODOLOGÍA MCT

Los estudios de los suelos de la subrasante tienen como objetivo la obtención de los parámetros

geotécnicos del subrasante, a partir de servicios de campo y laboratorio. Estos servicios se

complementan con servicios de oficina, que abarca la elaboración de perfiles geotécnicos con las

características de los suelos, indicaciones de los universos de suelos para suelos y plan de

explotación de fuentes de materiales.

74

Trabajo de Campo y Laboratorio:

Los trabajos de campo y laboratorio involucran el reconocimiento preliminar de campo, el

muestreo sistemático y los ensayos geotécnicos. Los estudios preliminares de campo desempeñan

un papel importante por el hecho de posibilitar la obtención de algunos parámetros de manera

expedita, mediante el uso de procedimientos prácticos y de equipos de fácil manejo.

Con la información disponible en mapas pedológicos, geológicos y geotécnicos, se realiza una

inspección in situ por profesionales especializados, con comprobada experiencia en el área, para

la obtención de las siguientes informaciones básicas:

- Existencia o no de revestimiento primario en las vías.

- Condiciones topográficas y aspectos relacionados con el drenaje superficial y profundo de las

vías en cuestión.

- Identificación expedita, táctil-visual, de la subrasante y de los yacimientos, para la verificación

de la mineralogía y granulometría de los suelos, macroestructura y color, etc.

A partir de esa información y de la identificación genética del material, se programarán las fases

de muestreo sistemático y ensayos geotécnicos.

El muestreo de la vía para fines geotécnicos se efectuará a través de agujeros de sondeos con

espaciamiento máximo, entre dos agujeros consecutivos en sentido longitudinal, de 75 metros,

debiéndose hacer agujeros intermediarios, cada 25 metros, para simple identificación táctil-visual

de los materiales encontrados. Los agujeros y los sondeos deberán colocarse sobre la base de la

información obtenida en el reconocimiento preliminar de campo. Los sondeos que servirán para

reconocimiento (análisis táctil-visual), recolección de muestras, trazado del perfil geotécnico de la

subrasante y anotación de la cuota del nivel de agua (si se constata), serán ejecutadas con ayuda

de equipos manuales (trado-espiral, cavadora , etc.). La profundidad de los sondeos, en relación al

nivel o cota de fundación del pavimento será de 1,50 metros o más, en el caso de ocurrencia de

suelos imprescables (suelos atípicos) sujetos a la remoción. En ese caso, esa área de material

inapropiado debe ser delimitada y el proyecto deberá dar un tratamiento adecuado a ella. El

muestreo de las capas representativas del revestimiento primario y de la subrasante, buscando la

obtención de sus características geotécnicas, se hará como se describe a continuación:

- Subrasante Natural Para este procedimiento, se entiende como subrasante natural, en su estado

actual, la subrasante sin presencia de material pétreo adicionado. La recolección de muestras será

en el primer metro debajo del nivel de fundación del pavimento y deberá ser representativa de las

capas encontradas.

75

- Subíndice con Capa de Revestimiento Primario Cuando las vías existentes presentan una capa de

mejoramiento primario en espesor superior a 10 cm, con materiales pétreos, escoria o escombro

de buena calidad, en un porcentaje superior al 30% en peso (material retenido en el tamiz de 2, 00

mm), deberán recogerse muestras, separadamente, de la capa de mejoramiento primario y de las

capas de la subrasante hasta la profundidad de 1,00 metros por debajo del nivel de cimentación del

pavimento. La programación de los ensayos geotécnicos, tanto in situ y en laboratorio, se basará

en informaciones obtenidas en el reconocimiento preliminar de campo y en el levantamiento

topográfico (plani-altimétrico catastral). Con estos datos el diseñador podrá pre-definir a cota de

implantación del pavimento y, por lo tanto, prever la posibilidad de utilización de algunas capas

en sus condiciones locales.

Los ensayos geotécnicos, ya descritos anteriormente, se efectuarán para evaluar los materiales

entre 0 y 1,00 metros por debajo del grey de fundación del pavimento, en dos capas de

aproximadamente 0,50 m. En el caso de las pruebas de laboratorio, las muestras representativas de

estas dos capas, si se identifican como iguales (táctil-visual y granulométricamente), se pueden

ensayar en una única muestra representativa del horizonte.

4.4 ESTUDIOS GEOTÉNICOS DE FUENTES DE MATERIALES CON USO DE LA

METODOLOGÍA MCT

Los estudios para la obtención de las características geotécnicas de los suelos de las fuentes de

materiales (áreas de préstamos) son similares a los de los suelos de la subrasante, habiéndose sólo

pequeñas adaptaciones referentes a:

- Muestreo sistemático.

- Ensayos geotécnicos.

- Trabajo de oficina.

El estudio geotécnico de las fuentes de materiales para el uso en refuerzo de mejoramiento de la

subrasante, sub-base y base, será hecho por métodos convencionales, con una red de apiques de

investigación espaciados, de 30, en los dos sentidos.

Las muestras deberán recogerse en dos niveles de profundidad, es decir, de 0,5 m hasta 2,0 m y de

2,0 m hasta la cota final de explotación.

Se constata del estudio geotécnico, por lo menos, 9 muestras representativas de cada capa del perfil

de suelo encontrado, que serán sometidas a los siguientes ensayos:

- Clasificación MCT.

- Análisis granulométrico en el 50% de las muestras, o en agujeros alternados.

76

- Contenido de humedad.

- Compactación Mini-Proctor en la Energía Normal.

- Soporte CBR o Mini-CBR, y expansión. El ensayo Mini-CBR se emplea solamente cuando el

material presenta granulometría con un 95% pasando en el tamiz con malla de apertura nominal

de 2,00 mm. En caso contrario, se utiliza el CBR convencional.

Trabajo de oficina:

Los trabajos de oficina constan de elaboración de plantas, perfiles y plan de explotación. Deberán

contener la siguiente información: abscisado y localización de apiques,, además de los datos

relativos al análisis granulométrico, capacidad de soporte CBR o Mini-CBR, clasificación MCT,

contenido de humedad, masa específica aparente seca máxima, etc.

4.5 APLICACIONES DE LA METOTOLOGÍA MCT EN BASES DE SUELOS PARA

PAVIMENTOS

La Metodología MCT permitió el desarrollo de nuevos tipos de bases para pavimentos constituidos

por suelos tropicales considerados inapropiados por los criterios tradicionales desarrollados para

climas fríos y templados.

Los materiales empleados en bases de pavimentos viales y urbanos, para bajo volumen de tráfico,

pueden ser suelos lateríticos finos in natura o mezclas de esos con agregados naturales o triturados.

Los siguientes tipos de bases para pavimentos serán enfocados:

- Bases de suelo arenoso fino Laterítico (SAFL).

- Bases de Suelo Limoso Laterítico y Arena (ALA).

- Bases de suelo laterítico y agregado de granulometría discontinua (SLAD).

- Bases de Arcilla Laterítica.

Bases de Suelo Arenoso Fino Laterítico (SAFL):

En el territorio colombiano, como en el brasilero (donde se han adelantado bastantes estudios)

existen vastas áreas cubiertas por espeso manto de suelos arenosos finos. Los suelos de la parte

superficial de este manto presentan características propias debido a la actuación de procesos

pedológicos específicos designados genéricamente de lateralización. Muchos de esos suelos son

77

yacimientos naturales de suelo arenoso fino laterítico (SAFL) apropiados para el empleo en bases

de pavimentos. En el Estado de São Paulo, el uso rutinario de bases de suelo arenoso fino laterítico

ocurrió después de 1975, en Colombia aún no se ha desarrolado este tema.

Sin embargo, la primera utilización de suelos lateríticos de granulación fina (arcillosos o arenosos)

en capas de pavimentos en el Estado de São Paulo ocurrió aún en la década del 50, cuando se

utilizaron en capas de refuerzo de la sa subrasante. Este procedimiento fue adoptado ante el elevado

valor de capacidad de soporte CBR presentado por estos suelos, a pesar de poseer otras

características consideradas no muy favorables por los procedimientos tradicionales de

clasificación de los suelos. Por lo tanto, de 1950 a 1975, esos suelos in natura sólo se usaban en

pavimentación como capas de refuerzo de la subrasante o de sub-bases.

Por el hecho de que los suelos constituyentes de esas capas se hallan confinados por la base y,

eventualmente por la sub-base, no había gran preocupación por parte del medio técnico en cuanto

al mecanismo o aún en cuanto a la calidad del acabado de la superficie de esas capas. Para el

control de la calidad de los sueloss y de las sub-bases, se limitaba a la obtención de un grado de

compactación que garantizaba un soporte, expresado en términos de CBR, especificado para la

capa.

Para el caso del uso de suelo arenoso fino laterítico en bases de pavimentos, otras características

son decisivas para su éxito, pues tales capas prácticamente no son confinadas, y reciben sobre sí

sólo un revestimiento bituminoso. Sin embargo, deben absorber los esfuerzos provenientes de la

construcción del pavimento, presentar buena adherencia a la capa de revestimiento, soportar los

esfuerzos verticales y horizontales provenientes del tráfico y resistir la acción de las inclemencias.

Hay suelos arenosos finos lateríticos para empleo en bases de pavimentos en el 50% del Estado de

São Paulo. Hay gran ocurrencia de estos suelos también en los estados de Paraná, Goiás, Mato

Grosso, Bahía y Minas Gerais. Hasta la fecha, ya se han ejecutado aproximadamente 12.300 km

de carreteras vecinas con bases de suelo arenoso fino laterítico.

Bases de Mezclas de suelo Argiloso Laterítico y Arena (ALA):

En muchas regiones del territorio brasileño al igual que en Colombia, existen suelos lateríticos

finos in natura, que no presentan características adecuadas para su empleo como bases de

pavimentos. Sin embargo, estos suelos, cuando se mezclan entre sí o con arenas, podrán

suministrar materiales adecuados con comportamiento similar al de un suelo arenoso fino

laterítico.

78

Los dos tipos de mezclas se pueden efectuar para la utilización de estos materiales como base de

pavimentos, es decir, en caso de ocurrencia de suelos arcillosos lateríticos (LG ') en las

proximidades de la obra, éstos deben ser corregidos con el agregado de arena laterítica cuartzosa

y / o arena lavada de río.

Si hay presencia de arena laterítica (LA), se debe añadir suelo arcilloso laterítico. Por lo tanto,

estas mezclas se caracterizan por la naturaleza laterítica de su componente arcilloso, que pasa en

el tamiz 0,075 mm (Nº 200), y por el uso de arena laterítica (LA) o arena de cava o lavada de río.

Las mezclas de arcillas lateríticas con arena (ALA) se recomiendan para uso en capas de sub-bases

de vías sometidas a tráfico pesado, o sea, número de repeticiones del eje estándar de 80 kN de

hasta 107. Cuando se utilizan en capas de bases, se indican para vías de tráfico ligero, con un N

máximo de 105.

Especificaciones de los Componentes y de la Mezcla de Arcilla Laterítica con Arena (ALA)

para Bases de Pavimentos:

Los componentes de la mezcla del tipo ALA deben atender las siguientes características, para que

puedan ser considerados apropiados para capas de base y sub-base: - Suelo Argiloso:

- Debe pertenecer a la clase "L" (suelo de comportamiento laterítico) y grupo LG' (arcillas

lateríticas) de la clasificación MCT.

- Debe presentar propiedades mecánicas e hídricas, cuando comprimido en la energía normal,

según los valores indicados a continuación:

- Soporte Mini-CBR en la Energía Normal, sin inmersión 12%;

- RIS o razón del Mini-CBR inmerso para el Mini-CBR en la humedad de moldeo 50%;

- Expansión, sin sobrecarga estándar 1%. - Arena:

- Debe pertenecer a los grupos LA (arena laterítica quartzosa) y NA (arena no laterítica), pero

exenta de mica, según la clasificación MCT.

Las mezclas del tipo ALA deben cumplir las especificaciones basadas en la clasificación MCT y

en las determinaciones de las propiedades mecánicas e hídricas, descritas a continuación:

- Deben pertenecer a la clase de suelos de comportamiento laterítico.

79

- Las mezclas del tipo ALA, deben poseer propiedades dentro de los intervalos de la siguiente tabla

y granulometría discontinua con graduación que se encuadre en el rango indicado en la figura 4.5-

1.

Figura 4.5-1. Banda granulométrica reomendada para bases de ALA, Nogami e Villibor (1995)

Las mezclas del tipo ALA deben situarse en el área indicada en el gráfico de la clasificación MCT,

como se muestra en la figura 4.5-2.

80

Figura 4.5-2. Clasificación MCT de mezclas tipo ALA, Nogami e Villibor (1995)

Especificaciones del Suelo Laterítico Agregado (SLAD) para Bases de Suelos:

Las mezclas discontinuas de SLAD se recomiendan para el tráfico que varía de leve a medio y se

caracterizan por el uso de suelo laterítico, además de agregado natural o triturado. Para una mezcla

que se considere apropiada para el uso en bases, el suelo, el agregado y la mezcla deberán cumplir

los siguientes requisitos:

- Suelo Laterítico: Pertenencia a la clase "L" (suelo de comportamiento laterítico) de los grupos

LA, LA 'y LG de la clasificación MCT y presentar las propiedades mecánicas e hídricas, cuando

se comprimen en la energía intermedia, dentro de los intervalos mencionados a continuación:

- Soporte Mini-CBR en la energía intermedia, sin inmersión 20%

- Ris = 100 x Mini- CBRi / Mini-CBR 50%

- Expansión sin sobrecarga estándar 1%

- Contracción 2%

Agregado: Los agregados deben presentar las siguientes características:

- Granulometría del material pasando en el tamiz de 25 mm 100%

- Porcentaje en peso en la mezcla 40%

81

- Desgaste por abrasión Los Ángeles 60%

Mezcla Solo Agregado: Las mezclas de suelo agregado deben cumplir las especificaciones basadas

en la clasificación MCT y, compactadas, deben poseer propiedades mecánicas y hídricas dentro

de los intervalos de la tabla 4.5-1, además de granulometría discontinua con graduación que se

encuadre en el rango indicado en la figura 4.5-3.

Tabla 4.5-1. Rangos adminisbles de las propiedades de la mezcla SLAD, Nogami e V (1995)

Figura 4.5-3. Rangos curva Granulométrica recomendada para Bases SLAD, Nogami e V(1995)

La mezcla deberá ser dosificada de forma que la parte fina se encuadre preferentemente, en una de

las áreas del gráfico de la Clasificación MCT, como se muestra en la figura 4.5-4. Entre las mezclas

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de suelo-agregado, las notadamente poco cohesivas, son menos susceptibles a la segregación que

las más cohesionadas.

En algunos lugares puede ocurrir una mayor concentración de agua filtrada; en otros, una mayor

concentración de suelo. Fuente / libro: "Pavimentos de Bajo Costo para Vías Urbanas" - Bases

Alternativas con Suelos Lateríticos (Douglas F. Villibor y otros).

Figura 4.5-4. Areas del Gráfico de Clasificación MCT de SLAD utilizadas en Bases de Pavimentos, Nogami e

Villibor (1995)

Entre las mezclas de suelo-agregado, las que son poco cohesivas, son menos susceptibles a la

segregación que las más cohesivas. En algunos lugares puede ocurrir una mayor concentración de

grava; en otros, una mayor concentración de suelo. Sin embargo, experiencia realizada en la

ejecución de 400 Km demostró no haber perjuicio significativo a los servicios. Fuente / libro:

"Pavimentos de Bajo Costo para Vías Urbanas" - Bases Alternativas con Suelos Lateríticos

(Douglas F. Villibor y otros).

83

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

A partir del análisis del material bibliográfico sobre la metodología MCT, se pretende brindar un

apoyo teorico repecto a los suelos tropicales o lateríticos que se encuentran en la Amazonía

Colombiana, con el fin de poder clasificarlos adecuadamente y poder determinar con mayor precisión

las propiedades geotécnicas de estos suelos y emitir algunas recomendaciones para su uso en pavimentos.


el estudio de suelos tropicales y está basada en propiedades mecánicas e hídricas obtenidas de

muestras de prueba compactados de dimensiones reducidas.

Esta clasificación de suelos de la metodología MCT, no utiliza la granulometría, el límite de

liquidez y el índice de plasticidad, como ocurre en el caso de las clasificaciones geotécnicas

tradicionales. Separa los suelos tropicales en dos grandes clases: los de comportamiento laterítico

y los de comportamiento no laterítico, y permite diferenciar características como la naturaleza,

composición y micro estructura de los suelos tropicales, que los sistemas tradicionales no lo

permiten.


gráfico de la siquiente figura, en el cual la línea discontinua separa los suelos de comportamiento

laterítico de los de comportamiento no laterítico. Fuente / libro: "Pavimentos de Bajo Costo para

Vías Urbanas" - Bases Alternativas con Suelos Lateríticos (Douglas F. Villibor y otros).

Abaco de clasificación de suelos MCT, Nogami e Villibor (1995)

84

Grupos de clasificación de suelos MCT, Fernandez (2006)

En Colombia no se encuentran los equipos necesarios para realizar estos ensayos, siendo Brasil el

país que más ha desarrollado esta metodología y cuenta con Normatividad para ello a través de la

MT-DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM, como las siguientes

normas, las cuales se decsriben en el desarrollo de este trabajo y se anexan al documento:

NORMA

MT-DEPARTAMENTO NACIONAL DE

ESTRADAS DE RODAGEM, BRASIL

ENSAYO

DNER-ME- 228-94 – Anexo 1 Método de ensayo de suelos compactados con

equipos miniatura

DNER-ME- 254-97 – Anexo 2 Ensayo Mini – CBR y expansión

DNER-ME- 258-94 – Anexo 3 Ensayo Mini – MCV

DNER-ME- 256-94 – Anexo 4 Ensayo Pérdida de masa por inmersión

El siguiente diagrama de flujo ilustra en la siguiente figura muestra los diferentes grupos de

ensayos de la Metodología MCT.

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Diagrama de flujo de Grupos de Ensayos de la Metología MCT, Nogami e Villibor (1995)

La clasificación particular de suelos que presenta diferencia con los suelos convencionales

predominantes en el resto del país y presentar generalidades de la evaluación de los parámetros de

resistencia geotécnicas de los mismos; esto como base para futuras investigaciones mediante los

ensayos descritos y los equipos mencionados para la estimular la elaboración de una normatividad

que permita la correcta clasificación de este tipo de suelos, y que facilite el proceso de estudios,

diseños y uso de suelos lateríticos en la construcción de pavimentos en Colombia, específicamente

en esta región del país.

El Instituto Nacional de Vías, encargada de emitir las Especificaciones Técnicas para la

construcción de Carreteras en Colombia, puede retomar de esta investigación los aportes que

requiera, impulsar e incluirlas dentro de la normatividad colombiana. Acutalmente las Normas

INVIAS vigentes son las 2013 y para el tema de clasificación de Suelos están la INV E-180-13,

INV E-181-13 y la INV E-182-12, no aplican para los suelos lateríticos.

Los métodos no tradicionales de estructuración de pavimentos de la normativa brasilera fueron

desarrollados a partir de los ensayos miniatura, con resultados obtenidos en dichos ensayos con

parámetros necesarios en la estructuración de pavimentos. Estos métodos permiten el

aprovechamiento del material propio de las zonas tropicales para la conformación de la sub rasante

y capas del pavimento, contribuyendo con la reducción de transporte de material de préstamo desde

zonas alejadas y reducción del impacto ambiental durante la ejecución de los proyectos viales.

86

El método pionero en la normativa brasilera que cumple con lo mencionado en el párrafo anterior,

es el método Suelo Arenoso Fino de comportamiento Laterítico (SAFL), y a partir de este método

se presentan otros que involucran préstamo de material más granular y métodos de estabilización

con cemento y cal.

Sub base o Base de Suelo Arenoso Fino de comportamiento Laterítico (SAFL), el El método SAFL

define los criterios para estructuración, ejecución, aceptación y medición de base y sub base con

suelo arenoso fino de comportamiento laterítico.

Las bases y sub bases de SAFL están constituidas con suelos de los grupos LA, LA’ y LG’ de la

clasificación MCT; presentan suelos finos con más del 50% retenido en el tamiz N° 200 (0.075

mm), y arenas de granos de cuarzo, que al ser compactados adecuadamente son estables.

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BIBLIOGRAFIA

(1) Almeida, G. y Sourdat, M., (1982). Conferencia “Génesis Geológica y Morfológica de la

Amazonía, sus implicaciones actuales para el desarrollo de la Regío. Iquitos 1982.

(2) Ideam.gov.co / openbiblio / bvirtual / 001546 / Textos / MapasTematicos / EntornoFisico

y Natural / Geologia / Geologia.doc.

(3) Andrade, R. (2007). Tesis de Grado Univerdidad Federal de Uberlandia, “Estudio

comparativo de ensayos de CB y Mini-CBR para suelos de Uberlandia-MG. 114p.

(4) Carrillo A. (2016). – “Comportamiento del suelo Tropical Peruano”. Universidad Ricardo

Palma. Lima – Perú. Pág 1-35. Mayo 2016.

(5) Fresneda C., Navarrro S. y Valencia Y., (2013). – “Caracterización geotécnica de un suelo

tropical laterítico”Universidad Nacional Medellín. INGE CUC, vol. 9, no. 1, pp. 219-

230, Jun, 2013.

(6) Villibor, D. F., Nogami, J. S., Fortes, F. Q. & Otros. (2007). Pavimentación urbana de

bajo costo, Base alternativa con suelos lateríticos. Primera edición. Editora Arte y Ciencia,

172p.

(7) Villibor, D. F., Nogami, J. S., Serra, P. R. M. & Neto, A. Z. (1999). Tecnología de uso de

suelos lateríticos en suelos urbanos. 4a Reunión Anual de Pavimentación Urbana, ABPv,

São José dos Campos, SP, 1: 257-277.

(8) http://www.portaldetecnologia.com.br/pavimentacao-obras/metodologia-mct-e-suas-

aplicacoes-praticas/. Octubre 2009.

(9) Requiz, Jonathan, (2018), Tesis de grado Universidad Nacional Federico Villarreal,

Lima- Perú. 83 p.

(10) Normas Técnicas MT-DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE

RODAGEM, Brasil. (DNER-ME- 228-94, DNER-ME- 254-97, DNER-ME- 258-94 y

DNER-ME- 2586-94).

http://www.portaldetecnologia.com.br/pavimentacao-obras/metodologia-mct-e-suas-aplicacoes-praticas/

http://www.portaldetecnologia.com.br/pavimentacao-obras/metodologia-mct-e-suas-aplicacoes-praticas/

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ANEXOS

1. DNER-ME- 228-94. Método de ensayo de suelos compactados con equipos miniatura.

NORMAMT-DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM,

BRASIL.

2. DNER-ME- 254-97. Ensayo Mini – CBR y expasión. NORMAMT-DEPARTAMENTO

NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM, BRASIL.

3. DNER-ME- 258-94. Ensayo Mini – MCV. NORMAMT-DEPARTAMENTO

NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM, BRASIL.

4. DNER-ME- 256-94. Ensayo Pérdida de masa por inmersión. NORMAMT-

DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM, BRASIL.

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