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“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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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.
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Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
NOTA DE ACEPTACIÓN
FIRMA PRESIDENTE DEL JURADO
FIRMA DEL JURADO
FIRMA DEL JURADO
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Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
5.6.5 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 0,8% A DIFERENTES GOLPES ................................... 48
5.6.6 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 1% A DIFERENTES GOLPES ...................................... 50
7
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
5.6.7 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 1,2% A DIFERENTES GOLPES ................................... 52
5.7 RELACION DE PRUEBA COMPRESION INCONFINADA EN DIFERENTES
PROPORCIONES .................................................................................................................. 55
5.7.3 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 15 GOLPES A DIFERENTES PROPORCIONES ............ 55
5.7.4 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 25 GOLPES A DIFERENTES PROPORCIONES ............ 57
5.7.5 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 56 GOLPES A DIFERENTES PROPORCIONES ............ 60
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................. 61
6 REFERENCIAS .................................................................................................... 64
7 ANEXOS ........................................................................................................... 67
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Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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 21. Resistencia al Corte 0,8% todos los golpes. Fuente: Autor. .............................................................. 49
Tabla 22. Resistencia al Corte 1% todos los golpes. Fuente: Autor. ................................................................. 51
Tabla 23. Resistencia al Corte 1,2% todos los golpes. Fuente: Autor. .............................................................. 53
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Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
Tabla 24. Resistencia al Corte 15 Golpes Todas las Inclusiones. Fuente: Autor................................................ 56
Tabla 25. Resistencia al Corte 25 Golpes Todas las Inclusiones. Fuente: Autor................................................ 59
Tabla 26. Resistencia al Corte 56 Golpes Todas las Inclusiones. Fuente: Autor................................................ 61
INDICE GRAFICAS
Gráfica 1. Distribución Granulométrica del Suelo a Tratar. Fuente: (Instituto Nacional de Vías, 2013). ......... 35
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Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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 17. Esfuerzo vs Deformación 25 Golpes Todos los Porcentajes. Fuente: Autor.................................... 57
Gráfica 18. Resistencia al Corte u Cohesión 25 Golpes Todos los Porcentajes. Fuente: Autor. ........................ 59
Gráfica 19. Esfuerzo vs Deformación 56 Golpes Todos los Porcentajes. Fuente: Autor.................................... 60
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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 8. Espécimen 0.5% 25 golpes. Fuente: Autor ________________________________ 71
Ilustración 9. Espécimen 0.5% 56 golpes. Fuente: Autor ________________________________ 72
Ilustración 10. Espécimen 0.8% 15 golpes. Fuente: Autor _______________________________ 72
Ilustración 11. Espécimen 0.8% 25 golpes. Fuente: Autor _______________________________ 73
Ilustración 12. Espécimen 0.8% 56 golpes. Fuente: Autor _______________________________ 73
Ilustración 13. Espécimen 1% 15 golpes. Fuente: Autor _________________________________ 74
Ilustración 14. Espécimen 1% 25 golpes. Fuente: Autor _________________________________ 74
Ilustración 15. Espécimen 1% 56 golpes. Fuente: Autor _________________________________ 75
Ilustración 16. Espécimen 1.2% 15 golpes. Fuente: Autor _______________________________ 76
Ilustración 17. Espécimen 1% 25 golpes. Fuente: Autor _________________________________ 77
Ilustración 18. Espécimen 1.2% 56 golpes. Fuente: Autor _______________________________ 77
13
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
Gráfica 7. Esfuerzo vs Deformación 0,5% PET, Todos los Golpes. Fuente: Autor.
Por último en términos de esfuerzo cortante máximo el material a 56 golpes logra una
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.
MUESTRA % PET N.G. τ MÁXIMO
(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)
Deformacion unitaria
15 golpes 0,5% 25 golpes 0,5% 56 golpes 0,5%
48
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
Gráfica 8. Resistencia al Corte u Cohesión 0,5% PET. Fuente: Autor.
5.6.5 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 0,8% A DIFERENTES
GOLPES
El comportamiento de la muestra 3, evidencia que el material compactado a 56 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)
15 golpes 25 golpes 56 golpes
49
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Gráfica 9. Esfuerzo vs Deformación 0,8% PET, Todos los Golpes. Fuente: Autor.
Por último en términos de esfuerzo cortante máximo el material a 56 golpes logra una
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.
MUESTRA % PET N.G. τ MÁXIMO
(Kpa)
3 0,8% 15 34,94
3 0,8% 25 56,32
3 0,8% 56 59,20
Tabla 21. Resistencia al Corte 0,8% 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)
Deformacion unitaria
15 golpes 0,8% 25 golpes 0,8% 56 golpes 0,8%
50
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Gráfica 10. Resistencia al Corte u Cohesión 0,8% PET. Fuente: Autor.
5.6.6 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 1% A DIFERENTES
GOLPES
El comportamiento de la muestra 4, evidencia que el material compactado a 56 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)
15 golpes 25 golpes 56 golpes
51
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Gráfica 11. Esfuerzo vs Deformación 1% PET, Todos los Golpes. Fuente: Autor.
Por último en términos de esfuerzo cortante máximo el material a 56 golpes logra una
superioridad del 45% por encima de las otras mezclas, como se puede ver en tabla 19 y
grafica 12.
MUESTRA % PET N.G. τ MÁXIMO
(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)
Deformacion unitaria
15 golpes 1% 25 golpes 1% 56 golpes 1%
52
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Gráfica 12. Resistencia al Corte u Cohesión 1% PET. Fuente: Autor.
5.6.7 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 1,2% A DIFERENTES
GOLPES
El comportamiento de la muestra 6, evidencia que el material compactado a 56 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
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Co
rte
(τ)
15 golpes 25 golpes 56 golpes
53
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Gráfica 13. Esfuerzo vs Deformación 1,2% PET, Todos los Golpes. Fuente: Autor.
Por último en términos de esfuerzo cortante máximo el material a 56 golpes logra una
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.
MUESTRA % PET N.G. τ MÁXIMO
(Kpa)
5 1,2% 15 60,85
5 1,2% 25 77,29
5 1,2% 56 89,21
Tabla 23. Resistencia al Corte 1,2% todos los golpes. Fuente: Autor.
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)
Deformacion unitaria
15 golpes 1,2% 25 golpes 1,2% 56 golpes 1,2%
54
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Gráfica 14. Resistencia al Corte u Cohesión 1,2% PET. Fuente: Autor.
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)
15 golpes 25 golpes 56 golpes
55
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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.
MUESTRA % PET N.G. τ MÁXIMO
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)
Deformacion unitaria
0% 0,5% 0,8% 1% 1,2%
56
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(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
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Co
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(τ)
0% 0,5% 0,8% 1% 1,2%
57
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5.7.4 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 25 GOLPES A DIFE-
RENTES PROPORCIONES
Gráfica 17. Esfuerzo vs Deformación 25 Golpes Todos los Porcentajes. Fuente: Autor.
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.
MUESTRA % PET N.G. τ MÁXIMO
(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)
Deformacion unitaria
0% 0,5% 0,8% 1% 1,2%
58
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4 1,0% 25 58,38
59
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
5 1,2% 25 77,29
Tabla 25. Resistencia al Corte 25 Golpes Todas las Inclusiones. Fuente: Autor.
Gráfica 18. Resistencia al Corte u Cohesión 25 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, 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
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5.7.5 PRUEBA COMPRESION INCONFINADA 56 GOLPES A DIFE-
RENTES PROPORCIONES
Gráfica 19. Esfuerzo vs Deformación 56 Golpes Todos los Porcentajes. Fuente: Autor.
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.
MUESTRA % PET N.G. τ MÁXIMO
(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
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des
viad
or
(Kp
a)
Deformacion unitaria
0% 0,5% 0,8% 1% 1,2%
61
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Tabla 26. Resistencia al Corte 56 Golpes Todas las Inclusiones. Fuente: Autor.
Gráfica 20. Resistencia al Corte u Cohesión 56 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, 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
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nci
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Co
rte
(τ)
0% 0,5% 0,8% 1% 1,2%
62
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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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
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
Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
del suelo tipo limo inorgánico. Los porcentajes ideales a utilizar son del 0,8% al
1,2% (ver grafica 18).
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Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
7 ANEXOS
Ilustración 5 .Inclusión PET en muestra de suelo. Fuente: Autor.
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Ilustración 6. Montaje prueba compresión no confinada. Fuente: Autor.
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Ilustración 7. Espécimen 0% 15 golpes. Fuente: Autor.
70
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Ilustración 8. Espécimen 0% 25 golpes. Fuente: Autor
Ilustración 9. Espécimen 0% 56 golpes. Fuente: Autor
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Ilustración 10. Espécimen 0.5% 15 golpes. Fuente: Autor
Ilustración 11. Espécimen 0.5% 25 golpes. Fuente: Autor
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Ilustración 12. Espécimen 0.5% 56 golpes. Fuente: Autor
Ilustración 13. Espécimen 0.8% 15 golpes. Fuente: Autor
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Ilustración 14. Espécimen 0.8% 25 golpes. Fuente: Autor
Ilustración 15. Espécimen 0.8% 56 golpes. Fuente: Autor
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Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
Ilustración 16. Espécimen 1% 15 golpes. Fuente: Autor
Ilustración 17. Espécimen 1% 25 golpes. Fuente: Autor
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Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
Ilustración 18. Espécimen 1% 56 golpes. Fuente: Autor
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Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
Ilustración 19. Espécimen 1.2% 15 golpes. Fuente: Autor
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Andrés Fabián Rivera Lozano Juan David Bedoya Correcha
Ilustración 20. Espécimen 1% 25 golpes. Fuente: Autor
Ilustración 21. Espécimen 1.2% 56 golpes. Fuente: Autor
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