INCLUSIONES DE TEREFTALATO DE POLIETILENO COMO RE- … · cución de él. Siguiendo con los agradecimientos quiero resaltar al grupo de personas del laboratorio de suelos pavimentos

“Inclusiones de Tereftalato de Polietileno como refuerzo en estructuras de suelo”.

INCLUSIONES DE TEREFTALATO DE POLIETILENO COMO RE-

FUERZO EN ESTRUCTURAS DE SUELO.

ANDRES FABIAN RIVERA LOZANO, 2520131046.

JUAN DAVID BEDOYA CORRECHA, 2520122017.

UNIVERSIDAD DE IBAGUÉ

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

IBAGUÉ

2019

2

Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha

INCLUSIONES DE TEREFTALATO DE POLIETILENO COMO RE-

FUERZO EN ESTRUCTURAS DE SUELO.

ANDRES FABIAN RIVERA LOZANO

JUAN DAVID BEDOYA CORRECHA

TRABAJO DE GRADO PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL

DIRECTORA DE PROYECTO

ING. MARIA PAULA SALAZAR SUSUNAGA

CODIRECTORA DE PROYECTO

ING.ISABEL CRISTINA ROJAS RODRIGUEZ

UNIVERSIDAD DE IBAGUÉ

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

IBAGUÉ – TOLIMA

2019

3


AGRADECIMIENTOS

Para empezar, quiero darle gracias a Dios, porque sin sus bendiciones que nos da a dia-

rio, no hubiese sido posible haber terminado nuestra formación profesional. De manera

especial quiero agradecer a nuestra tutora María Paula Salazar Susunaga y codirectora Isa-

bel Cristina Rojas Rodríguez por su apoyo incondicional que nos ofreció durante todo el

desarrollo del proyecto de grado, por su dedicación a la hora de orientarnos durante la eje-

cución de él. Siguiendo con los agradecimientos quiero resaltar al grupo de personas del

laboratorio de suelos pavimentos y concretos de la universidad de Ibagué, por brindarnos la

colaboración y la disponibilidad a la hora de desarrollar nuestro proyecto.

4


NOTA DE ACEPTACIÓN

FIRMA PRESIDENTE DEL JURADO

FIRMA DEL JURADO

FIRMA DEL JURADO

5


CONTENIDO

ÍNDICE DE TABLAS ..................................................................................................... 9

INDICE GRAFICAS .................................................................................................... 10

INDICE ILUSTRACIONES ........................................................................................... 11

RESUMEN ............................................................................................................... 13

ABSTRACT ............................................................................................................... 15

INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 16

1. PRELIMINARES ................................................................................................. 17

1.1. JUSTIFICACION Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA............................................. 17

2. OBJETIVOS ....................................................................................................... 19

2.1. OBJETIVO GENERAL ............................................................................................ 19

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................................... 19

3. MARCO DE REFERENCIA ................................................................................... 20

3.1. FIBRAS DE POLIETILENO (PET) ............................................................................. 20

3.1.1 CLASIFICACIÓN DE LOS ENVASES DE PET ................................................................................. 23

3.1.2. RECICLAJE DE PLÁSTICOS ......................................................................................................... 24

3.2. ENSAYOS ............................................................................................................ 24

3.2.1. LÍMITES DE ATTERBERG .................................................................................................. 24

3.2.2. GRANULOMETRÍA ........................................................................................................... 25

3.2.3 COMPRESIÓN INCOMFINADA EN MUESTRAS DE SUELOS. (I.N.V.E-152-13) ........................ 25

6


3.2.3.1 EQUIPOS ................................................................................................................................ 26

3.2.4 ELABORACION ESPECIMENES DE PRUEBA ........................................................................... 28

4 METODOLOGIA ................................................................................................ 30

4.2 CLASIFICACION DE LA INVESTIGACION................................................................. 30

4.2.3 INVESTIGACIÓN BÁSICA ....................................................................................................... 30

4.3 TIPO DE INVESTIGACION ..................................................................................... 31

4.3.3 INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL .......................................................................................... 31

4.4 ESTRATEGIA METODOLOGICA ............................................................................. 31

4.4.3 FASE I ................................................................................................................................... 31

4.4.4 FASE II .................................................................................................................................. 32

4.4.5 FASE DE III ............................................................................................................................ 32

4.4.6 PASOS PARA LA EJECUCIÓN ................................................................................................. 33

5 ANALISIS DE RESULTADOS ................................................................................ 33

5.2 GRANULOMETRIA ............................................................................................... 33

5.3 LÍMITES DE ATTERBERG ...................................................................................... 36

5.4 GRAVEDAD ESPECÍFICA ....................................................................................... 40

5.5 CURVA DE COMPACTACIÓN ................................................................................ 42

5.6 PRUEBA DE COMPRESIÓN INCONFINADA ............................................................ 44

5.6.3 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 0% A DIFERENTES GOLPES ...................................... 44

5.6.4 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 0,5% A DIFERENTES GOLPES ................................... 46


5.6.6 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 1% A DIFERENTES GOLPES ...................................... 50

7



5.7 RELACION DE PRUEBA COMPRESION INCONFINADA EN DIFERENTES

PROPORCIONES .................................................................................................................. 55

5.7.3 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 15 GOLPES A DIFERENTES PROPORCIONES ............ 55



6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................. 61

6 REFERENCIAS .................................................................................................... 64

7 ANEXOS ........................................................................................................... 67

8


9


ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Aplicaciones de las Resinas más Utilizadas. Fuente: (Ministerio de ambiente, 2004) ........................ 23

Tabla 2. Tamices Para la Determinación de la Curva Granulométrica. Fuente: (Instituto Nacional de Vías,

2013)................................................................................................................................................................. 25

Tabla 3. Metodología a la Ejecución. Fuente: Autor. ........................................................................................ 33

Tabla 4. Datos Necesarios Para Obtener Curva Granulométrica. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013). 34

Tabla 5. Datos Necesarios Para Obtener Curva Granulométrica. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013) . 34

Tabla 6. Datos Porcentajes Granulometría. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013). ................................. 35

Tabla 7. Datos Para Obtener Limite Líquido. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013)................................. 36

Tabla 8: Datos Para Obtener Limite Plástico. Fuente: Autor. ........................................................................... 38

Tabla 9: Datos Para Obtener Tipo de Suelo. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013).................................. 38

Tabla 10. Tipo de Suelo. Fuente: (Hidalgo Signes, Garzón Roca, & Garrido de la Torre, 2017). ....................... 39

Tabla 11. Tipo de Suelo. Fuente: (Hidalgo Signes, Garzón Roca, & Garrido de la Torre, 2017) ........................ 40

Tabla 12. Datos Para Obtener la Gravedad Específica. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013). ................ 40

Tabla 13. Coeficiente Corrección Temperatura. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013). ........................... 41

Tabla 14. Gravedad Especifica Corregida. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013). .................................... 41

Tabla 15. Valores Estándares Gravedad Específica. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013) ...................... 41

Tabla 16. Datos Para Obtener Curva de Compactación. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013). .............. 42

Tabla 17. Resultados Curva de Compactación. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013) ............................. 43

Tabla 18. Muestras a Evaluar. Fuente: Autor ................................................................................................... 44

Tabla 19. Resistencia al Corte 0% todos los golpes. Fuente: Autor. ................................................................. 45

Tabla 20. Resistencia al Corte 0,5% todos los golpes. Fuente: Autor. .............................................................. 47


Tabla 22. Resistencia al Corte 1% todos los golpes. Fuente: Autor. ................................................................. 51


10


Tabla 24. Resistencia al Corte 15 Golpes Todas las Inclusiones. Fuente: Autor................................................ 56



INDICE GRAFICAS

Gráfica 1. Distribución Granulométrica del Suelo a Tratar. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013). ......... 35

11


Gráfica 2. Contenido de Humedad vs Número de Golpes. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013). ........... 37

Gráfica 3. Abaco de Casagrande: Fuente: (Badillo, 2005) ................................................................................ 39

Gráfica 4.Curva de Compactación. Fuente: ...................................................................................................... 43

Gráfica 5. Esfuerzo vs Deformación 0% PET, Todos los Golpes. Fuente: Autor. ............................................... 45

Gráfica 6. Resistencia al Corte u Cohesión 0% PET. Fuente: Autor. .................................................................. 46

Gráfica 7. Esfuerzo vs Deformación 0,5% PET, Todos los Golpes. Fuente: Autor. ............................................ 47

Gráfica 8. Resistencia al Corte u Cohesión 0,5% PET. Fuente: Autor. ............................................................... 48

Gráfica 9. Esfuerzo vs Deformación 0,8% PET, Todos los Golpes. Fuente: Autor. ............................................ 49

Gráfica 10. Resistencia al Corte u Cohesión 0,8% PET. Fuente: Autor. ............................................................. 50

Gráfica 11. Esfuerzo vs Deformación 1% PET, Todos los Golpes. Fuente: Autor. ............................................. 51

Gráfica 12. Resistencia al Corte u Cohesión 1% PET. Fuente: Autor. ................................................................ 52

Gráfica 13. Esfuerzo vs Deformación 1,2% PET, Todos los Golpes. Fuente: Autor. .......................................... 53

Gráfica 14. Resistencia al Corte u Cohesión 1,2% PET. Fuente: Autor. ............................................................. 54

Gráfica 15. Esfuerzo vs Deformación 15 Golpes Todos los Porcentajes. Fuente: Autor.................................... 55

Gráfica 16. Resistencia al Corte u Cohesión 15 golpes Todos los Porcentajes. Fuente: Autor. ......................... 56


Gráfica 18. Resistencia al Corte u Cohesión 25 Golpes Todos los Porcentajes. Fuente: Autor. ........................ 59


Gráfica 20. Resistencia al Corte u Cohesión 56 Golpes Todos los Porcentajes. Fuente: Autor. ........................ 61

INDICE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 .Inclusión PET en muestra de suelo. Fuente: Autor. __________________________ 67

Ilustración 2. Molde probetas para prueba. Fuente: Autor. _______ ¡Error! Marcador no definido.

12


Ilustración 3. Montaje prueba compresión no confinada. Fuente: Autor. ____________________ 68

Ilustración 4. Espécimen 0% 15 golpes. Fuente: Autor. _________________________________ 69

Ilustración 5. Espécimen 0% 25 golpes. Fuente: Autor __________________________________ 70

Ilustración 6. Espécimen 0% 56 golpes. Fuente: Autor __________________________________ 70

Ilustración 7. Espécimen 0.5% 15 golpes. Fuente: Autor ________________________________ 71



Ilustración 10. Espécimen 0.8% 15 golpes. Fuente: Autor _______________________________ 72



Ilustración 13. Espécimen 1% 15 golpes. Fuente: Autor _________________________________ 74






13


RESUMEN

Esta investigación busca evaluar el proceso de mejoramiento de un suelo limo inorgani-

co sin reforzar y reforzado mediante inclusiones de fibras de Polietileno Tereftalato (PET)

circulares a diferentes proporciones, con el fin de analizar si existe variación en la resisten-

cia a cargas axiales del estudio de prueba. Siendo entonces su resistencia al corte la propie-

dad mecánica principal a evaluar, relacionando el esfuerzo y la deformación unitaria que va

presentando el suelo a medida que se apliquen diferentes tipos de carga y diferentes adicio-

nes de material PET.

Actualmente existe la problemática de la disposición y acumulación de desechos gene-

rados por el sistema socioeconómico de la época, el material PET constituye una gran pro-

porción del total de los desechos que se producen diariamente, puesto que es un componen-

te de muchos productos de uso común, ha llevado a trabajar mundialmente a mejorar las

condiciones ambientales, por lo tanto la utilización de los residuos del plástico para reforzar

el suelo contribuye al medio ambiente y a la investigación de nuevos materiales para el

mejoramiento del suelo.

Este proyecto consta de tres fases: una primera fase trata de la caracterización del suelo

y el material de refuerzo (PET), donde se realizaron los respectivos ensayos de laboratorio,

en la segunda fase se procede a realizar las probetas del material utilizando fibras de Poli-

etileno Tereftalato de forma circular a un diámetro de 6 mm, considerando diferentes por-

centajes de PET en el suelo de 0.5%,0.8%,1% y 1.2 y por último la tercera fase consiste en

llevar a cabo el proceso de análisis de los resultados obtenidos de los ensayos de prueba

compresión inconfinada para así poder estudiar si el suelo ha obtenido mejores comporta-

mientos mecánicos tras la inclusión de PET.

14


Así que, mediante los resultados obtenidos en este trabajo, se logró identificar que los

porcentajes utilizados desde 0,5% a 1,2% son óptimos para mejorar la resistencia del suelo

en análisis en una condición no drenada, ya que todas las probetas de suelo con inclusiones

de PET mostraron mejoría en sus valores de la resistencia al corte, siendo específicos con

los números de golpes de 25 y 56 en cada porcentaje, evidenciando en promedio una mejo-

ría del 85% y 125% en comparación al comportamiento de las muestras iniciales sin inclu-

siones de PET.

Palabras clave: (PET, mejoramiento de suelo, compactación, resistencia al corte).

15


ABSTRACT

This project aims to evaluate assess the degree of a low-plasticity silt soil using circular

inclusions of polyethylene terephthalate (PET) fibers in order to improve the mechanical

properties of the soil under analysis.

In this way, through time in the civil engineering, its advances in the improvement of the

soil have helped to make the structures more stable from their foundations, in the same way

in the construction of roads and in the stabilization of slopes. For this reason, in this project

it was decided to use polyethylene terephthalate fibers with a geometric shape in circles,

with a diameter of 6 mm, handling percentages of PET in the ground of 0.3%, 0.5%, 0.8%,

1% and 1.2%.

Having said the above and understanding that this material constitutes a large part of the

waste produced daily because it is a material that can be found in many commonly used

products, it has led to work worldwide to improve environmental conditions, for Therefore,

the use of plastic waste to reinforce the soil and improve its mechanical and physical prop-

erties contributes to the environment and to the research of new materials for soil improve-

ment.

This project consists of three phases: a first phase deals with the characterization of the

soil, where the respective laboratory tests were carried out and the characterization of the

Polyethylene Terephthalate was continued, a second phase where the samples were already

made of the material with PET inclusions.

Key words: (PET, soil improvement, compaction, cut resistance).

16


INTRODUCCIÓN

Los residuos de polímeros son productos derivados del reciclaje y así mismo su uso es

unificado en el aprovechamiento de estos residuos para la fabricación de productos textiles,

envases, recipientes etc. (Granpeace, 2017). Se ha encontrado que la industria de plástico

en Colombia está en crecimiento y genera gran cantidad de residuos al año. Acoplásticos

señaló que la producción de plástico en los últimos años ha disminuido hasta en un 50%,

pero los colombianos siguen consumiendo anualmente alrededor de 24 kg de este elemento

(El heraldo, 2019).

El presente trabajo de investigación plantea el análisis de un suelo no reforzado y el re-

forzado mediante la reutilización de desperdicios dados por polímeros

para analizar si existe un mejor comportamiento a la resistencia al corte

través del aprovechamiento de este recurso, por tanto disminuir los impactos ambientales

generados por dicho residuo, como resultado el respectivo mejoramiento del suelo y su uso

mediante los ensayos experimentales de laboratorio con (PET).

Con la finalidad anteriormente mencionada, el plástico (PET), ya ha sido implementado

en la industria de la construcción y son muchas los usos actuales de este material; cabe

mencionar algunos entre los cuales se encuentran los siguientes: estabilización de taludes,

mejoramiento de suelo y sub-base granular, construcción de viviendas, etc. Por tanto, es

posible implementar residuos de plástico (PET); en todas las ramas de la construcción; de-

bido a que sus características y composición son muy útiles,(como por ejemplo, añadir fi-

bras PET en morteros para mejorar la resistencia a flexión) (Conacyt A. I., 2017).

17


Retomando el tema las variables que se tendrán en cuenta en esta investigación será por-

centaje de adición de escamas y densidad del suelo, utilizando siempre el mismo material

de refuerzo y la misma herramienta de compactación, conociendo que son estos factores los

que permiten un incremento en la resistencia al corte siendo este la principal propiedad me-

cánica a mejorar, e indirectamente generar una resistencia a la tensión en suelos reforzados

esta determina factores como la estabilidad de un talud, la capacidad de carga admisible

para una cimentación y el empuje de un suelo contra un muro de contención.

1. PRELIMINARES

1.1. JUSTIFICACION Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la actualidad el crecimiento acelerado de nuestra sociedad nos plantea dos problemas

que son común denominador en todo el mundo, la producción masiva de residuos sólidos y

la falta de materiales óptimos para la construcción. Ambos producto de una economía que

no es sostenible en un planeta con recursos limitados.

Las cifras mundiales advierten de una creciente industria que actualmente produce 1,2

millones toneladas de PET al año (Hoz, 2018). De esta manera Hoz advierte que la proble-

mática de consumo de plástico es a escala global y a su vez arroja cifras alarmantes. Co-

lombia no es la excepción un estudio del año 2017 dice lo siguiente, “En el periodo 2012-

2014, el consumo per cápita anual de materias plásticas en el país era de 26,3 kilogramos

por habitante. Según el último estudio (2016-2017) es de 28 kilogramos (Acoplasticos,

2017) “, de las cuales aquí en Colombia se aprovechó según el informe nacional de apro-

vechamiento del 2016 97,905 toneladas y de este número solo 7,815 toneladas fueron

18


aprovechadas del plástico (Avella Escudero, Campos Franco, Castañeda Herrera, &

Romero Rojas, 2017), según estos datos del total de residuos plásticos generados en Co-

lombia tan solo se aprovechó el 8%..

En la ejecución de una obra civil es necesario realizar el estudio de las propiedades físi-

cas y mecánicas del suelo, ya que son aspectos que se deben ajustar a los requerimientos de

la obra, pues generalmente estos parámetros no se ajustan a las exigencias del proyecto, por

tal razón se debe buscar una solución para la estabilidad del suelo implicado en cualquier

construcción.

Como solución a la falta de suelos óptimos para su aprovechamiento en las últimas dé-

cadas se ha recurrido al uso de materiales provenientes de los polímeros (grupo principal

del cual se deriva el PET) para mejorar las propiedades mecánicas de los mismos, denomi-

nados geotextiles se pueden encontrar las mallas sintéticas, los geotextiles y geogrillas, fa-

bricadas con materia prima proveniente del plástico (López, 2013). Aunque de esta manera

se aprovechan suelos que anteriormente no podían ser utilizados para la conformación de

obras civiles, se queda por fuera la problemática del exceso de residuos PET.

Por esta razón y para finalizar, el objetivo de este proyecto de grado es dar solución a es-

tas dos problemáticas analizando uno de los tipos de suelos que son considerados como no

aprovechables (limo inorgánico) agregando residuos de plástico reciclado del PET (polieti-

leno Tereftalato) para determinar si se encuentra un aumento en la resistencia al corte pro-

veniente de ensayos de compresión inconfinada. De esta forma reducir el impacto ambien-

tal que éstos crean para así, concluir que ventajas podrían traer las fibras para el refuerzo de

este tipo de suelo.

19


2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Analizar y comparar un suelo no reforzado y el reforzado al tener inclusiones de

fibras de Tereftalato de Polietileno con el fin de su mejoramiento.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Caracterizar el tipo de suelo a través de los métodos propuestos para el suelo en

análisis.

Evaluar los resultados alcanzados y cambios elaborados por el agregado de Terefta-

lato de Polietileno (PET) en las propiedades mecánicas del suelo.

20


3. MARCO DE REFERENCIA

3.1. FIBRAS DE POLIETILENO (PET)

La adición de fibras de polietileno al suelo mejora sus capacidades de resistencia mecá-

nica. Dentro de las mejoras se encuentra el aumento de la energía de fractura del suelo. La

tenacidad del suelo aumenta resultado de una mayor capacidad de deformación, esta mejora

en el comportamiento esfuerzo deformación es ganada ya que las fibras desarrollan tensión

(Mashnad, 2002).

El PET está constituido de petróleo crudo, gas y aire. Un kilo de PET es 64% de petró-

leo, 23% de derivados líquidos del gas natural y 13% de aire. A partir del petróleo crudo se

extrae el paraxileno y se oxida con el aire para obtener ácido tereftálico. El etileno, que se

obtiene principalmente a partir de derivados del gas natural, es oxidado con aire para for-

mar el etilenglicol. La combinación del ácido tereftálico y el etilenglicol produce como

resultado el PET (Ministerio de ambiente, 2004).

21


APLICACIONES DE LAS RESINAS MAS UTILIZADAS

Plásticos Código Aplicaciones típicas

Polieti-

leno Terefta-

lato (PET)

Botellas de gaseosas, agua, aceite y vinos; envases farmacéu-

ticos; tejas; películas para el empaque de alimentos; cuerdas,

cintas de grabación; alfombras; zuncho; rafia; fibras.

Polieti-

leno de alta

densidad

(PE-AD)

Tuberías; embalajes y láminas industriales; tanques; bidones,

canastas o cubetas para la leche, cerveza, refrescos; transporte

de frutas; botellas; recubrimiento de cables; contenedores para

transporte; vajillas plásticas; letrinas; cuñetes para pintura; ba-

ñeras; cerramientos; juguetes; barreras viales; conos de señali-

zación.

Cloruro

de polivinilo

PVC Ssu-

pension-

Rigido

Tuberías y accesorios para sistemas de suministro de agua

potable, riego y alcantarillado; ductos, canaletas de drenaje y

bajantes; componentes para la construcción, tales como: perfiles

y paneles para revestimientos exteriores, ventanas, puertas, cie-

lorrasos y barandas; tejas y tabletas para pisos; partes de elec-

trodomésticos y computadores; vallas publicitarias, tarjetas

bancarias y otros elementos de artes gráficas; envases de ali-

mentos, detergentes y lubricantes; empaques tipo blíster.

PVC Sus-

pensión-

Membranas para la impermeabilización de suelos o techos,

recubrimientos aislantes para cables conductores; empaques y

22


Flexible dispositivos de uso hospitalario (como bolsas para almacenar

suero o sangre, equipos para venoclisis), mangueras para riego,

suelas para calzado, películas para empaque

PVC -

Emulsión

Papel decorativo para recubrimientos interiores de paredes,

cueros sintéticos para muebles y calzado, juguetes, recubrimien-

tos en rollo para pisos.

Polieti-

leno de baja

densidad

(PE-BD, PE-

LBD)

Películas para envolver productos, películas para uso agríco-

la y de invernadero; laminas adhesivas; botellas y recipientes

varios; tuberías de irrigación y mangueras de conducción de

agua; bolsas y sacos, tapas, juguetes; revestimientos; contene-

dores flexibles.

Polipropi-

leno (PP)

Película para empaques flexibles, confitería, pasa bocas, bol-

sa de re empaque, laminaciones, bolsas en general, Rafia, cuer-

da industrial, fibra textil, zuncho, muebles plásticos, utensilios

domésticos, geotextiles, mallas plásticas, carcasas de baterías,

vasos desechables, vasos plásticos, tarrinas, empaques para de-

tergentes, tubería, botellas, botellones, juguetería.

Poliesti-

reno (PS)

Espumado

Expandido

Su principal aplicación es la fabricación de envases y empa-

ques tanto de uso permanente como de un solo uso (desecha-

bles). Aplicaciones dirigidas a la industria, como elementos

para equipos eléctricos y electrodomésticos; carcazas; gabinetes

interiores; contrapuertas de neveras; estuches para casetes de

23


audio y video. Aplicaciones en la industria farmacéutica y acce-

sorios médicos. Juguetería y recipientes de cosméticos. Elemen-

tos en la industria de la construcción; encofrados; concretos

aligerados; difusores de luz; divisiones de baño; cielorrasos;

rejillas arquitectónicas. Industria Automotriz: artículos escola-

res y de oficina. Elementos decorativos para el hogar; publici-

dad y promocionales.

Tabla 1. Aplicaciones de las Resinas más Utilizadas. Fuente: (Ministerio de ambiente, 2004)

3.1.1 CLASIFICACIÓN DE LOS ENVASES DE PET

El PET es un material termoplástico (a presiones y temperaturas adecuadas puede ser

fundido y moldeado nuevamente) utilizado para la fabricación de envases, láminas, pelícu-

las, zunchos, fibras, películas y plásticos de ingeniería. (Bdelaal, 2008)

Reciclables: Sí a sus manos llega un envase plástico, examine su identificación

internacional, recuerde el triángulo, el número 1 y la sigla PET. Son reciclables

Todos los envases transparentes de cualquier forma o tamaño, que hayan conte-

nido gaseosa, agua, licores, medicamentos, vinagre, salsas o jabón líquido.

No reciclables: No podemos reciclar aún los envases de colores fuertes y los

transparentes que hayan contenido combustibles, aceite, venenos y agroquímicos.

Pronto lo podremos hacer”

24


Dentro de la gran variedad de resinas termoplásticas, apenas seis representan el 90% del

consumo: PEBD (polietileno de baja densidad), PEAD (polietileno de alta densidad), PP

(polipropileno), PS (poliestireno), PVC (polivinilcloruro), y PET (polietileno Tereftalato).

3.1.2. RECICLAJE DE PLÁSTICOS

El reciclaje del PET es una alternativa necesaria hoy en día ya que afectan en nuestro

ecosistema, el PET contiene, petróleo crudo, gas y aire (Ministerio de ambiente, 2004). Un

kilo de PET está compuesto por 64% de petróleo, 23% de derivados líquidos del gas natural

y 13% de aire. En nuestro país las ventas de gaseosas, bebidas energizantes, etc. crecen

entre 3% y 4% cada año, tiene una tendencia de crecimiento positivo al igual que los enva-

ses que los contienen, cuyo material usado para la producción de botellas es la resina PET,

dicha resina está elaborada de materia prima virgen, por lo que realmente no se aprovecha

mucho el reciclaje de PET. (Meza, 2016)

El proceso de reciclaje de PET se divide en las siguientes seis etapas; Uso, segregación,

agrupado y compresión, limpieza y molido, granulado, modificación. (Meza, 2016)

3.2. ENSAYOS

3.2.1. LÍMITES DE ATTERBERG

Los límites de Atterberg se emplean para medir la plasticidad, que es la propiedad que

permite a la arcilla cambiar su forma sin romperse cuando se la somete a un esfuerzo de

deformación. Los suelos secos son hasta un cierto punto óptimo, este se ubica en el límite

de plasticidad inferior o justo por debajo. Esto es importante porque el óptimo de labranza

está en este valor de humedad (Al, 1972).

25


3.2.2. GRANULOMETRÍA

Ensayo que determina en términos cuantitativos la distribución de los tamaños de las

partículas del suelo (Instituto Nacional de Vías, 2013), las proporciones se analizan según

la cantidad atrapada en cada uno de los tamices mostrados a continuación:

TAMIZ MEDIDA

3/4" 19 mm

3/8" 10 mm

No. 4 5 mm

No. 10 2 mm

No. 20 850 mm

No. 40 425 mm

No. 60 250 mm

No. 140 106 mm

No. 200 75 mm

Tabla 2. Tamices Para la Determinación de la Curva Granulométrica. Fuente: (Instituto Nacional de Vías,

2013)

3.2.3 COMPRESIÓN INCOMFINADA EN MUESTRAS DE SUELOS.

(I.N.V.E-152-13)

El objetivo fundamental de esta prueba es conocer las propiedades mecánicas de suelos

cohesivos, y conocer la relación que existe entre el esfuerzo normal y la deformación unita-

ria que la muestra vaya presentando. (Diaz, 2015).

Así que, por medio de esta prueba se logra hallar el esfuerzo máximo que causa la rotura

del suelo, pues este ensayo consiste en someter un suelo a un esfuerzo de compresión sin

confinamiento lateral, presionando de esta manera una probeta de suelo cilíndrica entre dos

placas circulares, en donde se utiliza una prensa especial para tal efecto, de manera que la

26


probeta se vea sometida a una carga pura de compresión en sentido longitudinal de la mis-

ma (Otiniano Jaimes & Ñaña Huzco, 2015).

Este ensayo de laboratorio se emplea para suelos cohesivos, ya que en un suelo carente

de cohesión no puede formarse una probeta sin confinamiento lateral. Dicho lo anterior la

resistencia a la compresión inconfinada, es la carga por unidad de área a la cual una probeta

de suelo, cilíndrica o prismática, falla en el ensayo de compresión simple.

3.2.3.1 EQUIPOS

En este ensayo de laboratorio se utilizan los siguientes equipos de laboratorio Aparato

de Compresión – Conformado por una prensa para rotura de las probetas. Este es un dis-

positivo de medida de la fuerza aplicada. Y debe tener una sensibilidad del 1 % de la resis-

tencia a la compresión simple de la muestra ensayada. Moldes – Para preparar probetas de

suelo amasado o compactado. Aparatos para determinar la humedad de la muestra según

se indica en la norma INV E – 122. Instituto Nacional de Vías E 152 – 2. Un calibrador –

Con nonio capaz de medir las dimensiones físicas de la probeta con aproximación de 0.1

mm. Balanzas – Que den el peso de la muestra con una precisión del 0.1 % de su peso total.

(INVIAS, 2012)

27


Ilustración 1 torno tallador de probetas. Recuperado de documentos técnicos INVIAS. (INVIAS, 2012)

Se calcula la deformación axial Ɛ1 al 0.1% más cercano, para cada carga de interés, la

formula a utilizar es la siguiente

∈ 1 =∆𝐿

𝐿𝑜∗ 100

Donde AL es el cambio de longitud de especímenes obtenido a partir de las lecturas del

indicador de deformaciones o calculado por un dispositivo electrónico.

Y Lo longitud inicial del espécimen de ensayo en mm.

Si se determina la resistencia a la compresión sobre el suelo inalterado y remoldado, se

calcula la sensibilidad, St como sigue (INVIAS, 2012).

𝑆𝑡 =𝑞𝑢(𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑖𝑛𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎 )

𝑞𝑢(𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒𝑎𝑑𝑎)

28


Ilustración 2 grafica esfuerzo deformación de ensayo de compresión inconfinaddinada. Recuperado de docu-

mentos técnicos INVIAS. (INVIAS, 2012)

3.2.4 ELABORACION ESPECIMENES DE PRUEBA

Se prepararon 45 especímenes de suelo reforzado de acuerdo con las dosificaciones y

dimensiones de escamas de PET especificadas para la prueba de compresión inconfinada.

Se elaboraron 3 especímenes por dosificación de PET y el total de estas muestras se com-

pacta a 15, 25 y 56 golpes (para un total de 45 especímenes). Hay que mencionar además

que las dimensiones establecidas para los especímenes a preparar cumplen las limitaciones

de la norma INV E 152.

Las muestras se realizaron con un contenido óptimo de agua y una densidad seca máxi-

ma con respecto a cada condición de mezcla. El procedimiento para hacer especímenes para

el análisis fue el siguiente. El suelo se mezclaba con las tiras de PET de dimensión estándar

29


de 6.5mm de diámetro, en contenidos de 0.5%, 0.8%, 1.0%, 1.2% del peso seco del suelo, a

mano para obtener mezclas homogéneas.

Ilustración 3. Diámetro 6mm de una Escama de PET. Fuente: Autor.

Finalmente, las muestras se compactaron a 15, 25 y 56 golpes en tres capas distribuidas

uniformemente en el molde de 110 mm de altura y 50 mm de diámetro interior. Estas mues-

tras serán sometidas inmediatamente a las pruebas de compresión no confinada.

30


Ilustración 4. Modelo Para Elaboración de Especímenes. Fuente: Autor.

4 METODOLOGIA

El informe propone una metodología clara y ordenada para dar un desarrollo a la inves-

tigación dada, así mismo esta busca exponer los pasos en tres fases propuestas por el pro-

yecto.

4.2 CLASIFICACION DE LA INVESTIGACION

4.2.3 INVESTIGACIÓN BÁSICA

Inicialmente, se realizara una revisión bibliográfica para fortalecer los conceptos sobre

el tema a trabajar, en este caso, sobre el mejoramiento de suelos mediante inclusiones de

PET.

31


4.3 TIPO DE INVESTIGACION

4.3.3 INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL

El procedimiento para obtener los resultados correspondientes en este trabajo se realiza-

ra mediante la elaboración y análisis de ensayos del laboratorio en donde se caracterizara el

tipo de material a trabajar y se procederá a evaluar la eficacia de la inclusión de PET en el

respectivo material.

4.4 ESTRATEGIA METODOLOGICA

La investigación para desarrollar el presente trabajo, se realizara en 3 etapas que se

describirán a continuación.

4.4.3 FASE I

En esta etapa inicial se procederá a extraer el suelo que se trabajara para el análisis y

desarrollo de la monografía, seguidamente se realizaran los ensayos pertinentes para la ca-

racterización del material, los cuales serán, determinación de limite liquido en los suelos

(INVE-125), limite plástico e índice de plasticidad (INVE-126), determinación de la grave-

dad específica de los suelos y del llenante mineral (INVE-128), relaciones de humedad pe-

so unitario en los suelos (ensayo normal de compactación) (INVE-141) y análisis granulo-

métrico de suelos por tamizado (INVE-123). De esta misma manera se realizará una inves-

tigación sobre las características del material a utilizar en este caso Tereftalato de polieti-

leno; consecutivamente de tener una ficha técnica del Tereftalato de polietileno se procede-

rá a realizar la investigación necesaria de los referentes teóricos para la realización de este

trabajo.

32


4.4.4 FASE II

Se realizará la recolección del Tereftalato de polietileno y de esta manera crear las for-

mas circulares con un diámetro de 6 mm para así lograr llegar a los porcentajes definidos

con anterioridad a incluir en el suelo, los cuales serán de 0.5%, 0.8%, 1% y 1,2%. Luego

de obtener el PET necesario se elaborarán las probetas de suelo con un diámetro de 5.1 cm

y 12 cm de alto.

A continuación, por cada porcentaje se realizarán 9 probetas las cuales se dividirán

equivalentemente de la siguiente manera: 3 probetas que corresponderán a 15 golpes, otras

3 probetas de 25 golpes y finalmente 3 probetas de 56 golpes. De igual forma se crearan 3

probetas de suelo sin agregar PET para lograr tener una comparación de resultados efectiva.

Así que, se trabajara con los valores anteriormente mencionados para que además de estan-

darizar el proceso, se logre obtener tres densidades diferentes por cada porcentaje siendo de

esta manera una densidad baja, una densidad media y una densidad alta.

De esta manera al finalizar con las probetas se llegará un número de 48 cilindros de sue-

lo, y así a continuación realizar el ensayo a cada probeta de resistencia a la compresión in-

confinada para conocer las gráficas de esfuerzo- deformación del suelo.

4.4.5 FASE DE III

En esta última fase se llevará a cabo el proceso de análisis de los resultados obtenidos

para así poder estudiar si el suelo ha obtenido mejores comportamientos mecánicos y físi-

cos tras la inclusión de PET.

33


4.4.6 PASOS PARA LA EJECUCIÓN

FASE ENSAYOS INV-E DESCRIPCION

1

CARACTERIZACION SUELO

Análisis granulométrico de suelos por tamizado 123-13

Determinar tipo de suelo a evaluar

Determinación de limite liquido en los suelos 125-13

Limite plástico e índice de plasticidad 126-13

Determinación de la gravedad especifica de los suelos y del llenante mineral 128-13

Relaciones de humedad peso unitario en los suelos 141-13

2

MATERIALES

Elaboración de las escamas de pet:6.4 mm diámetro

Garantizar las propieda-des físicas para lograr el comportamiento ade-

cuado ante los requeri-mientos especificados

Adiciones tiras de PET a contenidos: 0%-0,5%-0,8%-1%-1,2% calculadas sobre el peso seco del suelo

Acondicionamiento de las probetas con el contenido de agua y densidad espe-cificadas para diferente energía de compactación 15, 25, 56 golpes

3

EVALUACION

Prueba compresión inconfinada 152-13

Determinar la resisten-cia al corte evaluada ante los parámetros

dados anteriormente

Tabla 3. Metodología a la Ejecución. Fuente: Autor.

5 ANALISIS DE RESULTADOS

5.2 GRANULOMETRIA

El ensayo experimental de granulometría es desarrollado conforme a la norma INV 125

en la tabla 3,4 y 5 se evidencia los resultados derivados del método experimental u ensayo.

MATERIAL DE SUELO NATURAL

34


Tamiz Peso Retenido

(g) % Retenido

% Reteni-do Acumu-

lado

% Pasa

Denominación Abertura

(mm)

# 4 4,75 2,7 0,54 0,54 99,46

#10 2,36 6,9 1,38 1,92 98,08

# 40 1,18 42,1 8,42 10,34 89,66

# 200 0,075 34,3 6,86 17,2 82,8

FONDO 414 82,8 100 0

TOTAL 500 - - -

Tabla 4. Datos Necesarios Para Obtener Curva Granulométrica. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013).

DATOS

Suelo Antes de lavado (g) Después de lavado (g)

500 86

PORCENTAJES DE LA GRANULOMETRIA

Grava (%) 0,54

Arena (%) 16,66

Finos (%) 82,80

Total (%) 100

Tabla 5. Datos Necesarios Para Obtener Curva Granulométrica. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013)

DATOS

Suelo Antes de lavado (g) Después de lavado (g)

500 86

PORCENTAJES DE LA GRANULOMETRIA

Grava (%) 0,54

Arena (%) 16,66

35


Finos (%) 82,80

Total (%) 100

Tabla 6. Datos Porcentajes Granulometría. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013).

Con los datos obtenidos anteriormente se procede a ilustrar la curva granulométrica

Gráfica 1. Distribución Granulométrica del Suelo a Tratar. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013).

Según el esquema SUCS se comienza a evaluar que más de la mitad del material pasa

por el tamiz 200 por lo tanto se puede evidenciar que el material se encuentra en la margen

de suelos de granos finos

80

90

100

0,0010,010,1110100

36


5.3 LÍMITES DE ATTERBERG

Una vez realizado el análisis granulométrico el cual nos permite estudiar el tamaño de

estas partículas y medir la importancia que tendrán según la fracción del suelo que repre-

senten (gruesos, gravas, arenas, limos y arcillas). Si bien un análisis granulométrico es sufi-

ciente para gravas y arenas, cuando se trata de arcillas y limos, se debe completar el estudio

con ensayos que definan la plasticidad del material, este ensayo es realizado para obtener

los límites líquido (LL) y plástico (LP).

La norma INV 125 plantea que el desarrollo experimental se evalué sobre la cuchara de

Casagrande moldeando rollos de 3 mm de diámetro midiendo la humedad y así mismo ha-

llando el índice de plasticidad.

Los registros para el alcance del límite líquido y límite plástico se muestran en la tabla 7

y 8 como se puede evidenciar a continuación.

N° DE RECIPIENTE P1 3P 5X

PESO DE SUELO HÚMEDO + RECIPIENTE (g.): 19,180 15,910 19,810

PESO DE SUELO SECO + RECIPIENTE (g.): 12,890 10,870 13,050

PESO DE RECIPIENTE (g.): 4,490 4,380 4,560

PESO DE SUELO SECO (g.): 8,400 6,490 8,490

PESO DE AGUA (g.): 6,290 5,040 6,760

CONTENIDO DE HUMEDAD (%): 74,881 77,658 79,623

N° DE GOLPES: 36 28 18

LIMITE LIQUIDO 77,71320471

Tabla 7. Datos Para Obtener Limite Líquido. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013).

37


La información alcanzada en la tabla 4 y 5 es utilizada para obtener el próximo grafico

mostrado en la ilustración 2 En esta se puede contemplar la línea de tendencia de las dife-

rentes humedades en el respectivo material con sus respectivos números de golpes.

Gráfica 2. Contenido de Humedad vs Número de Golpes. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013).

Teniendo en cuenta la norma, el límite líquido es presenciado cuando se evidencia el

contenido de humedad a los 28 golpes que en este caso 77,65%.

Para la identificación del límite plástico, posteriormente de dar las medidas indicadas a

los rollos estos son llevados al horno para que de esta manera se pueda medir el porcentaje

de humedad estos serán promediados y el mencionado se denotara como límite plástico

siendo este de 42,57.

N° DE RECIPIENTE 5P 9X

PESO DE SUELO HÚMEDO + RECIPIENTE (g.): 8,900 7,870

PESO DE SUELO SECO + RECIPIENTE (g.): 7,630 6,920

PESO DE RECIPIENTE (g.): 4,590 4,730

74,5

75,6

76,7

77,8

78,9

80,0

17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Co

nte

nid

o d

e h

um

edad

%

N° de golpes

38


PESO DE SUELO SECO (g.): 3,040 2,190

PESO DE AGUA (g.): 1,270 0,950

CONTENIDO DE HUMEDAD (%): 41,776 43,379

LÍMITE PLÁSTICO (%): 42,578

Tabla 8: Datos Para Obtener Limite Plástico. Fuente: Autor.

Límite líquido LL 77,71 %

Límite plástico LP 42,58 %

Índice plasticidad IP 35,14 %

Tabla 9: Datos Para Obtener Tipo de Suelo. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013).

SUELOS DE GRANO FINO

Más de la mitad del

material pasa por el tamiz número 200

Limos y arcillas: Límite líquido menor de 50

ML

Limos inorgánicos y arenas muy finas, limos limpios, arenas finas, limosas o arcillosas, o limos arcillosos con ligera plasticidad.

CL

Arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas limosas.

OL Limos orgánicos y arcillas orgánicas limosas de baja plasticidad.

Limos y arcillas: Límite líquido mayor de 50

MH

Limos inorgánicos, sue-los arenosos finos o limosos con mica o dia-tomeas, limos elásticos.

CH Arcillas inorgánicas de plasticidad alta.

OH Arcillas orgánicas de plasticidad media a ele-vada; limos orgánicos.

Suelos muy orgánicos PT Turba y otros suelos de

39


alto contenido orgánico.

Tabla 10. Tipo de Suelo. Fuente: (Hidalgo Signes, Garzón Roca, & Garrido de la Torre, 2017).

Debido al valor límite líquido que se plantea en la tabla 9 y la cantidad de material que

pasa por el tamiz 200 como se indica en la tabla 4, se puede deducir que el tipo de suelo

como lo indica (SUCS ) está entre las tres clasificaciones generadas por la misma en la ta-

bla 10.

Enseguida de obtener los datos de índice plástico y límite líquido se ingresa con los dis-

tintos valores a la gráfica de plasticidad.

Gráfica 3. Abaco de Casagrande: Fuente: (Badillo, 2005)

40


Gracias al aporte generado por la anterior grafica se puede notar claramente que el suelo

manejado se encuentra por debajo de la línea A y margen derecha de la línea B que genera

la diferencia entre las arcillas y los limos. Dando como punto de partida que el suelo expe-

rimentado es un limo inorgánico.

Tabla 11. Tipo de Suelo. Fuente: (Hidalgo Signes, Garzón Roca, & Garrido de la Torre, 2017)

5.4 GRAVEDAD ESPECÍFICA

Siguiendo los puntos establecidos por la norma INV 128 se procede. Los datos acapara-

dos se muestran en la tabla 14, alcanzando como resultado una Gs=2,72.

Tabla 12. Datos Para Obtener la Gravedad Específica. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013).

Gs=2,72

Sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.)

LIMO INORGANICO

MH

=

670,7

=

139,683

=

759,1

41


Posteriormente el resultado anterior se ve estandarizado por un coeficiente de corrección

sugerido por la INV 128 propuesta por la temperatura.

T° 26

k 0,99858

Tabla 13. Coeficiente Corrección Temperatura. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013).

G20°c 2,72

Tabla 14. Gravedad Especifica Corregida. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013).

TIPO DE SUELO

NUMERO DE LABO-RATORIOS PARTICI-

PANTES VALOR PRO-

MEDIO DESVIACION

ESTANDAR (1S) RANGO ACEPTABLE DE DOS RESULTADOS (d2s)

Resultados de un solo operador (respetabilidad dentro del laboratorio)

CH 14 2.717 0.009 0.03

CL 13 2.670 0.006 0.02

ML 14 2.725 0.006 0.02

SP 14 2.685 0.006 0.02

Resultados en varios laboratorios (reproducibilidad entre laboratorios)

CH 14 2.717 0.028 0.08

CL 13 2.670 0.022 0.06

ML 14 2.725 0.022 0.06

SP 14 2.658 0.008 0.02

Tabla 15. Valores Estándares Gravedad Específica. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013)

42


Según instituto nacional de vías como se muestra en la tabla 15, Valores promediados en

laboratorios proponen que el tipo de suelo dado por los ensayos es ML limo este resultado

comprobado por la gravedad específica mencionada anteriormente en la tabla 14.

5.5 CURVA DE COMPACTACIÓN

Al respecto de este ensayo experimental es necesario abastecer conocimientos dados por

la norma INV 141 la cual muestra el procedimiento para determinar la relación entre la

densidad del suelo y contenido de humedad para definir la humedad optima esta para elabo-

rar las pruebas prácticas de compresión simple en las muestras transformadas con el mate-

rial propuesto (PET) con la exigida energía de compactación.

Peso Molde + Muestra (g) 5511 5653 5671

Peso Molde (g) 4030 4030 4030

Volumen Molde (cm³) 918,9 918,9 918,9

Peso Muestra Húmeda (g) 1481 1623 1641

Peso Muestra Seca (g) 1162,746 1191,007 1153,945

Densidad Seca (g/cm³) 1,265 1,296 1,256

Número de Capas 3 3 3

Numero de Golpes 25 25 25

Humedad (%) 27,37 36,27 42,21

Tabla 16. Datos Para Obtener Curva de Compactación. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013).

43


Gráfica 4.Curva de Compactación. Fuente:

DENSIDAD SECA (g/cm³) 1,296

HUMEDAD OPTIMA % 36,1%

Tabla 17. Resultados Curva de Compactación. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013)

Se evidencia en la gráfica 4, el punto en donde la densidad seca del suelo es óptima

(densidad seca =1.29 g/cm3) se tiene un contenido de humedad óptimo del 36.1%. Con

fines prácticos se tomará al contenido de humedad óptimo únicamente como el 36% para

realizar el ensayo de compresión inconfinada.

44


5.6 PRUEBA DE COMPRESIÓN INCONFINADA

La prueba de compresión inconfinada se realiza para analizar el comportamiento del

suelo a diferentes proporciones de material PET agregado como se muestra a continuación

en la tabla 18.

MUESTRA CANTIDAD ADICIONADA DE PET DESCRIPCION

1 0% La relación de proporción de

agregado se reali-za en términos de

masa

2 0,50%

3 0,80%

4 1,0%

5 1,2%

Tabla 18. Muestras a Evaluar. Fuente: Autor

Todas estas muestras se analizan compactadas con tres tipos de combinaciones de golpes

diferentes; 15, 25 y 56.

5.6.3 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 0% A DIFERENTES

GOLPES

El comportamiento natural de la muestra de limo inorgánica (0% material PET agrega-

do) evidencia que el material compactado a 25 y 56 golpes presenta una mayor resistencia a

la deformación, por otra parte las muestra a 15 golpes presenta un comportamiento similar

en términos de resistencia al corte, esto se puede evidenciar en la gráfica 5.

45


Gráfica 5. Esfuerzo vs Deformación 0% PET, Todos los Golpes. Fuente: Autor.

Por último en términos de esfuerzo cortante máximo el material a 56 golpes logra una

superioridad del 6% por encima de las otras mezclas, como se puede ver en la tabla 19 y

grafica 6.

MUESTRA % PET N.G. τ MÁXIMO

(Kpa)

1 0,0% 15 30,58

1 0,0% 25 30,83

1 0,0% 56 31,24

Tabla 19. Resistencia al Corte 0% todos los golpes. Fuente: Autor.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Esfu

erzo

des

viad

or

(Kp

a)

Deformacion unitaria

15 golpes 0% 25 golpes 0% 56 golpes 0%

46


Gráfica 6. Resistencia al Corte u Cohesión 0% PET. Fuente: Autor.

5.6.4 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 0,5% A DIFERENTES

GOLPES

El comportamiento de la muestra 2, evidencia que el material compactado a 56 golpes

presenta una mayor resistencia a la deformación, por otra parte las muestras a 15 y 25 gol-

pes presentan un comportamiento similar en términos de resistencia al corte, como se puede

evidenciar en la gráfica 7.

30,6

30,8

31,2

30,2

30,4

30,6

30,8

31,0

31,2

31,4

Res

iste

nci

a al

Co

rte

(τ)

15 golpes 25 golpes 56 golpes

47


Gráfica 7. Esfuerzo vs Deformación 0,5% PET, Todos los Golpes. Fuente: Autor.


superioridad del 80% por encima de las otras mezclas, aparte de que la muestra a 25 golpes

presenta mayor resistencia al corte que la muestra a 15 golpes, como se puede ver en tabla

20 y grafica 8.


(Kpa)

2 0,5% 15 33,71

2 0,5% 25 36,18

2 0,5% 56 57,15

Tabla 20. Resistencia al Corte 0,5% todos los golpes. Fuente: Autor.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

Esfu

erzo

des

viad

or

(Kp

a)


15 golpes 0,5% 25 golpes 0,5% 56 golpes 0,5%

48


Gráfica 8. Resistencia al Corte u Cohesión 0,5% PET. Fuente: Autor.


GOLPES


presenta una mayor resistencia a la deformación, por otra parte la muestra a 15 golpes pre-

senta una resistencia a la deformación muy por debajo de las otras muestras como se puede

evidenciar en la gráfica 9.

33,7 36,2

57,2

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

Res

iste

nci

a al

Co

rte

(τ)


49




superioridad del 53% no obstante el material de 25 presenta un comportamiento muy simi-

lar por encima de la mezcla de 15 golpes, como se puede ver en tabla 21 y grafica 10.


(Kpa)

3 0,8% 15 34,94

3 0,8% 25 56,32

3 0,8% 56 59,20


0

20

40

60

80

100

120

140

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

Esfu

erzo

des

viad

or

(Kp

a)



50



5.6.6 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 1% A DIFERENTES

GOLPES


presenta una mayor resistencia a la deformación, como particularidad se evidencia una cla-

ra diferencia entre las 3 curvas de comportamiento a diferentes golpes, evidenciado en la

gráfica 11.

34,9

56,3 59,2

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

Res

iste

nci

a al

Co

rte

(τ)


51


Gráfica 11. Esfuerzo vs Deformación 1% PET, Todos los Golpes. Fuente: Autor.


superioridad del 45% por encima de las otras mezclas, como se puede ver en tabla 19 y

grafica 12.


(Kpa)

4 1,0% 15 49,33

4 1,0% 25 58,38

4 1,0% 56 76,06

Tabla 22. Resistencia al Corte 1% todos los golpes. Fuente: Autor.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

Esfu

erzo

des

viad

or

(Kp

a)


15 golpes 1% 25 golpes 1% 56 golpes 1%

52


Gráfica 12. Resistencia al Corte u Cohesión 1% PET. Fuente: Autor.


GOLPES


presenta una mayor resistencia a la deformación, como particularidad se evidencia una cla-

ra diferencia entre las 3 curvas de comportamiento a diferentes golpes, evidenciado en la

gráfica 13.

49,3

58,4

76,1

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

Res

iste

nci

a al

Co

rte

(τ)


53




superioridad del 25% por encima de las otras mezclas siendo esta la mezcla de mejor com-

portamiento ante los diferentes números de golpes, como se puede ver en tabla 23.


(Kpa)

5 1,2% 15 60,85

5 1,2% 25 77,29

5 1,2% 56 89,21


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

Esfu

erzo

des

viad

or

(Kp

a)



54



60,9

77,3

89,2

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

Res

iste

nci

a al

Co

rte

(τ)


55


5.7 RELACION DE PRUEBA COMPRESION INCONFINADA EN DIFEREN-

TES PROPORCIONES

5.7.3 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 15 GOLPES A DIFE-

RENTES PROPORCIONES

Gráfica 15. Esfuerzo vs Deformación 15 Golpes Todos los Porcentajes. Fuente: Autor.

En la ilustración 15 se puede deducir que la prueba de mejor comportamiento a una

compactación de 15 golpes se da en la inclusión de 1,2%, aunque la mezcla al 1% también

presenta un buen comportamiento con un mayor esfuerzo cortante máximo, como se puede

observar en la tabla 24.


0

20

40

60

80

100

120

140

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

Esfu

erzo

des

viad

or

(Kp

a)


0% 0,5% 0,8% 1% 1,2%

56


(Kpa)

1 0,0% 15 30,58

2 0,5% 15 33,71

3 0,8% 15 34,94

4 1,0% 15 49,33

5 1,2% 15 60,85

Tabla 24. Resistencia al Corte 15 Golpes Todas las Inclusiones. Fuente: Autor.

Gráfica 16. Resistencia al Corte u Cohesión 15 golpes Todos los Porcentajes. Fuente: Autor.

Para todos los caso la adición de PET genera un mejor comportamiento debido a que

llega a soportar mayor resistencia al corte ante la misma cantidad de golpes, no obstante las

mezclas que presentaron un mejor comportamiento son la muestra 4 y 5 debido a que llega-

ron a valores de resistencia al corte superiores a las demás como se puede evidenciar en la

gráfica 16.

30,6 33,7 34,9

49,3

60,9

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

Res

iste

nci

a al

Co

rte

(τ)

0% 0,5% 0,8% 1% 1,2%

57



RENTES PROPORCIONES


En la gráfica 17 se puede deducir que la prueba de mejor comportamiento a una compac-

tación de 25 golpes se da en la inclusión de 1,2%, aunque la mezcla al 1% también presenta

un buen comportamiento aunque con un menor esfuerzo cortante máximo, como se puede

observar en la tabla 25.


(Kpa)

1 0,0% 25 30,83

2 0,5% 25 36,18

3 0,8% 25 56,32

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

Esfu

erzo

des

viad

or

(Kp

a)


0% 0,5% 0,8% 1% 1,2%

58


4 1,0% 25 58,38

59


5 1,2% 25 77,29


Gráfica 18. Resistencia al Corte u Cohesión 25 Golpes Todos los Porcentajes. Fuente: Autor.


llega a soportar mayor resistencia al corte, no obstante las mezclas que presentaron un me-

jor comportamiento son la muestra 3,4 y 5 debido a que llegaron a valores de resistencia al

corte superiores a las demás como se puede evidenciar en la gráfica 18.

30,8 36,2

56,3 58,4

77,3

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0R

esis

ten

cia

al C

ort

e (τ

)

0% 0,5% 0,8% 1% 1,2%

60



RENTES PROPORCIONES


De la gráfica 19 se puede deducir el notable mejoramiento a la resistencia del suelo por

encimas de las demás inclusiones demostrando que en la mayor compactación de golpes 56

la que mejor comportamiento dado es la inclusión de 1,2%, no obstante las inclusiones de

0,5%, 0,8% y 1% presentaron comportamiento similares ante los esfuerzos a los cuales se

expuso la muestra.


(Kpa)

1 0,0% 56 31,24

2 0,5% 56 57,15

3 0,8% 56 59,20

4 1,0% 56 76,06

5 1,2% 56 89,21

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

Esfu

erzo

des

viad

or

(Kp

a)


0% 0,5% 0,8% 1% 1,2%

61



Gráfica 20. Resistencia al Corte u Cohesión 56 Golpes Todos los Porcentajes. Fuente: Autor.


llega a soportar mayor resistencia al corte, no obstante las mezclas que presentaron un me-

jor comportamiento son la muestra 4 y 5 debido a que llegaron a valores de resistencia al

corte superiores a las demás como se puede evidenciar en la gráfica 20.

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En el transcurso de los últimos años se ha podido evidenciar el incremento de la impor-

tancia del reciclaje de varios materiales a nivel mundial, en este caso siendo específicos con

un material que ha provocado islas llenas de desechos como lo es el polietileno, el cual hoy

31,2

57,2 59,2

76,1

89,2

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

Res

iste

nci

a al

Co

rte

(τ)

0% 0,5% 0,8% 1% 1,2%

62


en día es sinónimo de restaurar los impactos ambientales producidos en el planeta gracias al

movimiento del reciclaje. Por esto mismo es de suma importancia darle un nuevo uso al

mencionado anteriormente, especialmente de residuos no orgánicos para la transformación

u alteración de instrumentos de la construcción civil, este asunto que en la actualidad tiene

unos altos índices de importancia con respecto a la construcción amigable con el medio

ambiente y así mismo desabastecer los altos impactos ambientales que se están generando y

todo esto con el fin de que sea aprovechado para certificar un mejor comportamiento en las

estructuras terreas como es el caso.

El uso de polietileno Tereftalato (PET) como material próximo a refuerzo de estructuras

porcentualmente asignadas, modifico el comportamiento del suelo limo inorgánico utiliza-

do. Obteniendo como punto de partida los resultados propuestos en ensayos ejecutados y el

estudio de los resultados del mismo, se presentaron las posteriores observaciones en el ma-

terial de estudio evaluando su comportamiento:

Cuando se somete la muestra de suelo a experimentar se obtiene como resultado

que el tipo de suelo a trabajar es limo inorgánico, así mismo cumpliendo los pa-

rámetros establecidos por la norma.

Los especímenes no reforzados con fibras de PET presentaron una falla frágil en

sus pruebas de compactación en comparación a la resistencia que generan las in-

clusiones así mismo presentando un aumento considerable en las cargas para po-

der fallar las probetas con adición de PET.

63


La resistencia no drenada de las respectivas muestras con inclusiones, presenta-

ron un aceptable comportamiento para ser más específicos en 15 golpes del 46%

(ver grafica 16), 25 golpes 85% (ver grafica 18) y en 56 golpes del 125% (ver

grafica 20), estas anteriormente mencionadas y evaluadas sobre las muestras es-

tándares sin inclusión por lo tanto se deduce que las inclusiones con PET en es-

camas garantiza un cambio en las propiedades mecánicas del suelo.

Indiferentemente de la variación en la compactación de las mezclas (número de

golpes) la mezcla con proporción al 1,2% de PET es la que mejor resistencia a la

deformación presenta.

Se puede evidenciar que el aumento en la proporción del material PET se com-

porta directamente proporcional con respecto a la resistencia al corte como se es-

peraba antes de realizar los ensayos (ver grafica 20), debido a que la compacta-

ción del material y la proporción PET agregada siempre muestra diferentes resul-

tados en la curva esfuerzo deformación, no obstante hay una clara predominancia

de una mayor resistencia esfuerzo deformación con la proporción al 1,2% del

material agregado.

Para dar un uso en obras ingeniería se debe tener en cuenta que los suelos pueden

ser reforzados con plástico reutilizado, para mejorar las propiedades mecánicas

64


del suelo tipo limo inorgánico. Los porcentajes ideales a utilizar son del 0,8% al

1,2% (ver grafica 18).

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Whitman, L. &. (Mayo,1979). Mecanica de suelos Lambe. Limusa.

67


7 ANEXOS

Ilustración 5 .Inclusión PET en muestra de suelo. Fuente: Autor.

68


Ilustración 6. Montaje prueba compresión no confinada. Fuente: Autor.

69


Ilustración 7. Espécimen 0% 15 golpes. Fuente: Autor.

70


Ilustración 8. Espécimen 0% 25 golpes. Fuente: Autor


71


Ilustración 10. Espécimen 0.5% 15 golpes. Fuente: Autor


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Documents

INCLUSIONES DE TEREFTALATO DE POLIETILENO COMO RE- … · cución de él. Siguiendo con los agradecimientos quiero resaltar al grupo de personas del laboratorio de suelos pavimentos