Maestría en Ingeniería de Pavimentos
http://repositorio.unicauca.edu.co:8080/xmlui/handle/123456789/2426
2024-03-29T02:23:51ZEstabilización de suelo arcilloso de alta plasticidad, característico del distrito de Buenaventura utilizando ceniza de cascara de coco y ceniza de concha de molusco (Andara mollusca)
http://repositorio.unicauca.edu.co:8080/xmlui/handle/123456789/8882
Estabilización de suelo arcilloso de alta plasticidad, característico del distrito de Buenaventura utilizando ceniza de cascara de coco y ceniza de concha de molusco (Andara mollusca)
Banguera Garcés, Sandro
El presente estudio se describe como una investigación de tipo aplicada de enfoque cuantitativo, con un diseño de investigación experimental y un nivel de investigación correlacional, el cual se da por la baja capacidad portante y el alto costo de estabilizar suelos de subrasante en el distrito de Buenaventura. Se estableció como objetivo determinar cuál es el efecto que se genera con la adición de ceniza de cáscara de coco y ceniza de concha de molusco sobre un suelo arcilloso de alta plasticidad. Para su desarrollo se llevó a cabo un levantamiento de información documental, trabajo de campo y ensayos de laboratorio regulados por las especificaciones técnicas ASTM e INVIAS. Se estudiaron las propiedades y características del suelo, el cual se utilizó como patrón de interpretación de resultados finales en las pruebas mecánicas desarrolladas. Además, se evaluaron las proporciones de mezclas suelo CH + Estabilizantes para determinar los porcentajes a utilizar de ceniza de biomasa proveniente de la calcinación la cáscara (fibra) de coco y ceniza de cáscara de molusco (Andara Mollusca) y se estudió su comportamiento geotécnico, características físicas, mecánicas, susceptibilidad a la humedad, características de plasticidad, resistencia y trabajabilidad. Luego de analizar los resultados obtenidos, se pudo comprobar que la mezcla en estudio presenta un mejor comportamiento que el suelo en su estado natural, donde el porcentaje óptimo encontrado fue de 2% la ceniza de concha de molusco. La investigación concluye que la ceniza de cáscara de coco y ceniza de concha de molusco funcionan como materiales estabilizadores de suelo, siendo una técnica viable, económica y sostenible de realizar en la zona costera del país, para una posible ejecución a gran escala.; The study was conducted in response to the low bearing capacity and high cost of stabilizing subgrade soils in the Buenaventura district. The aim of the study was to investigate the effectiveness of using coconut shell ash and mollusk shell ash as soil stabilizers for a high plasticity clay soil. The research study followed an applied quantitative methodology with an experimental research design and a correlational research level. A literature review, fieldwork, and laboratory tests were conducted according to ASTM and INVIAS technical specifications. The properties and characteristics of the soil were studied, and the geotechnical behavior, physical and mechanical characteristics, moisture susceptibility, plasticity characteristics, resistance, and workability of the soil were evaluated. Additionally, the proportions of soil-CH + stabilizers mixes were determined. The results of the study showed that the mixture of 2% mollusk shell ash performed better than the soil in its natural state. The mixture improved the soil's geotechnical behavior, making it a viable, economic, and sustainable technique for soil stabilization in the coastal zone of the country. The research study suggests that coconut shell ash and mollusk shell ash can function as effective soil stabilizing materials for high plasticity clay soil. In conclusion, the study showed that the addition of coconut shell ash and mollusk shell ash is an effective method for stabilizing high plasticity clay soil in the Buenaventura district. The research study contributes to the development of sustainable and cost-effective techniques for soil stabilization.
2023-01-01T00:00:00ZEvaluación del uso de geosintéticos (geomallas) para aumentar la durabilidad de los afirmados con materiales convencionales del Cauca
http://repositorio.unicauca.edu.co:8080/xmlui/handle/123456789/8881
Evaluación del uso de geosintéticos (geomallas) para aumentar la durabilidad de los afirmados con materiales convencionales del Cauca
Ordoñez Grijalba, Juan Carlos; Sandoval López, Eduard Antonio
La red terciaria en Colombia constituye la mayor parte de la infraestructura vial del país y desempeña un papel fundamental en el desarrollo social y productivo de las zonas más alejadas. A pesar de esto, el 96% de su extensión se encuentra en mal estado. Para mejorar la conectividad, se ha utilizado el material de afirmado, cuyo uso está regulado por el artículo 311 de las especificaciones del Instituto Nacional de Vías (INVIAS). No obstante, su implementación implica espesores considerables de capa, lo que aumenta el presupuesto debido a la adquisición y transporte de los granulares, además de generar impactos ambientales negativos debido a la explotación excesiva de las fuentes de material y las emisiones contaminantes producidas por los vehículos de transporte. En los últimos años, se ha despertado un interés creciente en el uso de geosintéticos, que ofrecen diversas funciones para mejorar el comportamiento de los materiales. En particular, las geoceldas han surgido como una alternativa prometedora para reducir los espesores en los diseños de afirmado. Con el objetivo de investigar su comportamiento, se propone un estudio comparativo entre estructuras de afirmado diseñadas mediante tres métodos diferentes y sus equivalentes reforzados con geomallas. Para predecir el rendimiento de estas alternativas, se emplean los programas de elementos finitos Abaqus y MTA. A partir de los resultados obtenidos, se lleva a cabo un análisis de costos, determinando en qué casos es recomendable emplear el refuerzo con geomalla para la reducción de espesores.; The tertiary road network in Colombia represents the majority of the country's road infrastructure and plays a fundamental role in the social and productive development of remote areas. However, 96% of its extent is in poor condition. To enhance connectivity, the use of road stabilization materials, regulated by Article 311 of the National Roads Institute (INVIAS) specifications, has been employed. Nevertheless, its implementation involves significant layer thickness, leading to increased budgetary requirements for material acquisition and transportation, as well as negative environmental impacts due to excessive material sourcing and pollutant emissions from transport vehicles. In recent years, there has been a growing interest in the utilization of geosynthetics, which offer various functions to enhance material performance. Geocells, in particular, have emerged as a promising alternative for reducing thickness in road design. To investigate their behavior, a comparative study is proposed between conventional road structures designed using three different methods and their equivalents reinforced with geogrids. Finite element programs such as Abaqus and MTA are employed to predict the performance of these alternatives. Based on the obtained results, a cost analysis is conducted to determine the cases in which geogrid reinforcement for thickness reduction is recommended.
2023-01-01T00:00:00ZEvaluación de residuos de construcción y demolición (RCD) de la ciudad de Cali utilizados como agregados para capas de base y sub-base en pavimentos
http://repositorio.unicauca.edu.co:8080/xmlui/handle/123456789/8880
Evaluación de residuos de construcción y demolición (RCD) de la ciudad de Cali utilizados como agregados para capas de base y sub-base en pavimentos
García Pabón, Fabián Andrés
El sector de la construcción está experimentando un rápido crecimiento, lo que ha llevado a un aumento en la cantidad de edificaciones, demoliciones y actividades de infraestructura. Como consecuencia, se generan grandes cantidades de residuos de construcción y demolición (RCD). Estos residuos plantean desafíos económicos, sociales y ambientales, especialmente cuando su disposición final no se controla adecuadamente, lo que dificulta su reutilización. En este contexto, es crucial encontrar formas de mitigar el impacto de los RCD y promover alternativas sostenibles que beneficien tanto al medio ambiente como a la economía.
La pavimentación se presenta como un campo propicio para desarrollar soluciones sostenibles y aprovechar los RCD como materiales de construcción. Por lo tanto, en esta investigación se analizan los conceptos más relevantes relacionados con este tema; donde el objetivo principal es Evaluar RCD provenientes de la ciudad de Cali que posteriormente se transforman en agregados reciclados de concreto (ARC) para su utilización como agregados en capas de base y subbase de pavimento. Para ello, se utilizó material de la ciudad en mención, ya que cuenta con una considerable cantidad de RCD. Se extrajeron muestras de la escombrera de la 50, donde la mayoría de los residuos son depositados. La composición principal de estas muestras es un hormigón con características especiales, que posteriormente fueron trituradas en la planta de aprovechamiento de la empresa Rocales y Concretos, ubicada en la misma ciudad, para transformarlas en agregados reciclados de concreto (ARC). Además, se recolectó un agregado natural adicional de la planta del Aguacatal, también en Cali, para cumplir con los requisitos de resistencia, seguridad y calidad necesarios en las construcciones.
Se llevaron a cabo pruebas de laboratorio para evaluar los materiales, incluyendo ensayos de granulometría, equivalente de arena, ensayo de abrasión en la Máquina de los Ángeles, angularidad de la fracción fina, gravedad específica, límites de Atterberg, índice de aplanamiento y alargamiento, ensayo de 10% de finos, ensayo de caras fracturadas, ensayo Micro-Deval, contenido de terrones de arcilla y partículas deleznables, porcentaje de absorción, ensayo de azul de metileno, prueba de California Bearing Ratio (CBR) y módulo resiliente (MR). Los resultados obtenidos se compararon con las especificaciones técnicas para bases y subbases granulares establecidas por el Instituto Nacional de Vías (INVIAS) y por el Instituto de Desarrollo Urbano (IDU). Este análisis permitió identificar mejoras significativas en algunas características al utilizar la combinación de ambos materiales.
Posteriormente, se realizó un análisis de dosificación tanto para subbase granular, como para base granular, donde se obtuvieron proporciones de 80% ARC y 20% de agregado de aporte para la creación de la subbase; para la base, los porcentajes obtenidos fueron 35% ARC y 65% de agregado de aporte y se sometió el conjunto nuevamente a ensayos, observando mejoras considerables en las propiedades del material, en este punto, se realizaron pruebas de CBR, módulo resiliente y ensayo a la compresión, a diferentes períodos de curado (1, 7, 14 y 28 días), con el fin de evaluar las propiedades resilientes y el efecto del cemento remanente en contacto con agua. Los resultados demostraron un comportamiento positivo del material ARC en conjunto con el material de aporte, lo que respalda su utilización como base y subbase granular en pavimentos.
Es así que, esta investigación destaca la importancia de abordar el problema de los RCD en el sector de la construcción y muestra cómo la pavimentación puede ser un ámbito adecuado para implementar soluciones sostenibles utilizando estos materiales. Los resultados obtenidos respaldan la viabilidad del uso de ARC como base y subbase granular, contribuyendo así a la mitigación de impactos ambientales y al desarrollo de una economía más circular en el sector de la construcción.; The construction sector is experiencing rapid growth, which has led to an increase in the number of builds, demolitions, and infrastructure activities. As a consequence, large amounts of construction and demolition waste (RCD) are generated. This waste poses economic, social and environmental challenges, especially when its final disposal is not adequately controlled, making it difficult to reuse. In this context, it is crucial to find ways to mitigate the impact of RCDs and promote sustainable alternatives that benefit both the environment and the economy.
Paving is presented as a propitious field to develop sustainable solutions and take advantage of RCD as construction materials. Therefore, this research analyzes the most relevant concepts related to this topic; where the main objective is to evaluate RCD from the city of Cali that are subsequently transformed into recycled concrete aggregates (ARC) for use as aggregates in base and subbase layers of pavement. For this, material from the city in question was used, since it has a considerable amount of RCD. Samples were extracted from the 50th dump, where most of the waste is deposited. The main composition of these samples is a concrete with special characteristics, which was later crushed in the use plant of the Rocales y Concretos company, located in the same city, to transform it into ARC. In addition, an additional granulometric material was collected from the Aguacatal plant, also in Cali, to meet the necessary resistance, safety and quality requirements in construction.
Laboratory tests were carried out to evaluate the materials, including granulometry tests, sand equivalent, abrasion test in the Los Angeles Machine, fine fraction angularity, specific gravity, Atterberg limits, flattening and elongation index, 10% fines test, fractured faces test, Micro-Deval test, clay lump and friables content, percent absorption, methylene blue test, California Bearing Ratio (CBR) test, and modulus of resilient (MR). The results obtained were compared with the technical specifications for granular bases and sub-bases established by the National Highway Institute (INVIAS) and the Urban Development Institute (IDU). This analysis allowed to identify significant improvements in some characteristics when using the combination of both materials.
Subsequently, a dosage analysis was carried out for both the granular subbase and the granular base and the set was again subjected to tests, observing considerable improvements in the properties of the material, at this point, CBR tests, resilient modulus and a test were carried out. compression, at different curing periods (1, 7, 14 and 28 days), in order to evaluate the resilient properties and the effect of the remaining cement in contact with water. The results demonstrated a positive behavior of the ARC material together with the filler material, which supports its use as a granular base and subbase in pavements.
In summary, this research highlights the importance of addressing the problem of RCD in the construction sector and shows how paving can be a suitable field to implement sustainable solutions using these materials. The results obtained support the feasibility of using ARC as a granular base and subbase, thus contributing to the mitigation of environmental impacts and the development of a more circular economy in the construction sector.
2023-01-01T00:00:00ZEvaluación de mezcla asfáltica natural del yacimiento Verdeyaco (Santa Rosa – Cauca) para el mejoramiento de la red vial terciaria
http://repositorio.unicauca.edu.co:8080/xmlui/handle/123456789/8879
Evaluación de mezcla asfáltica natural del yacimiento Verdeyaco (Santa Rosa – Cauca) para el mejoramiento de la red vial terciaria
Mora Arcos, Fabián Sebastián
La presente investigación tiene como objetivo evaluar el potencial de las mezclas asfálticas naturales del yacimiento de Verdeyaco para el mejoramiento de vías terciarias en zonas rurales de difícil acceso. Para ello, se realizó un estudio detallado de las propiedades físicas y mecánicas de los materiales pétreos disponibles en la zona de estudio, así como de las características de las mezclas asfálticas naturales obtenidos de fuentes locales. Se llevaron a cabo pruebas de laboratorio donde sobresalen el ensayo de recuperación de asfalto, Marshall modificado, cántabro, espectroscopia infrarroja, entre otros, con el fin de determinar la composición, las propiedades y el desempeño de ésta. Por otro lado, se realizaron modificaciones en las proporciones del agregado y la mezcla asfáltica natural para obtener diferentes contenidos de asfalto en las mezclas asfálticas evaluadas.
Los resultados indicaron que la mezcla asfáltica natural presenta un buen comportamiento con el contenido óptimo teórico del asfalto de 5,5%, también se observó que el asfalto recuperado de la mezcla asfáltica natural posee un alto nivel de cohesión debido a sus niveles de resina del 39,96% y una resistencia al envejecimiento por sus componentes Saturados del 11,67% una vez analizadas sus componentes químicos. Por otro lado, con esta alternativa se aporta en la disminución de la huella ambiental al utilizar materiales naturales en lugar de materiales que requieren mayor procesamiento sintéticos y petroquímicos.
Una de las conclusiones principales del trabajo, hace referencia a que las mezclas asfálticas naturales son una alternativa viable y sostenible para el mejoramiento de vías terciarias en zonas rurales y de difícil acceso, ofreciendo una opción técnica y ambientalmente responsable para la construcción y mantenimiento de carreteras en estos sectores.; The objective of this research is to evaluate the potential of natural asphalt mixtures from the Verdeyaco deposit for the improvement of tertiary roads in rural areas with difficult access. For this, a detailed study of the physical and mechanical properties of the stone materials available in the study area was carried out, as well as the characteristics of the natural asphalt mixtures obtained from local sources. Laboratory tests were carried out where the asphalt recovery test, modified Marshall, Cantabrian, infrared spectroscopy, among others, stand out in order to determine its composition, properties and performance. On the other hand, modifications were made in the proportions of the aggregate and the natural asphalt mix to obtain different asphalt contents in the evaluated asphalt mixes.
The results indicated that the natural asphalt mix presents a good behavior with the theoretical optimal asphalt content of 5.5%, it was also observed that the asphalt recovered from the natural asphalt mix has a high level of cohesion due to its resin levels from the asphalt. 39.96% and a resistance to aging due to its saturated components of 11.67% once its chemical components have been analyzed. On the other hand, this alternative contributes to reducing the environmental footprint by using natural materials instead of synthetic and petrochemical materials that require more processing.
One of the main conclusions of the work refers to the fact that natural asphalt mixes are a viable and sustainable alternative for the improvement of tertiary roads in rural and difficult-to-access areas, offering a technically and environmentally responsible option for the construction and maintenance of roads. in these sectors.
2023-01-01T00:00:00Z