Evaluación de la resistencia a la compresión inconfinada de un su

Vista previa del material en texto

Universidad de La Salle Universidad de La Salle 
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle 
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 
2022 
Evaluación de la resistencia a la compresión inconfinada de un Evaluación de la resistencia a la compresión inconfinada de un 
suelo limo arcilloso reforzado con fibra de hoja de caña de azúcar suelo limo arcilloso reforzado con fibra de hoja de caña de azúcar 
Pablo David Parra Franco 
Universidad de La Salle, Bogotá, pparra22@unisalle.edu.co 
Camilo Esteban Rincón Devia 
Universidad de La Salle, Bogotá, crincon09@unisalle.edu.co 
Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil 
 Part of the Civil and Environmental Engineering Commons 
Citación recomendada Citación recomendada 
Parra Franco, P. D., & Rincón Devia, C. E. (2022). Evaluación de la resistencia a la compresión inconfinada 
de un suelo limo arcilloso reforzado con fibra de hoja de caña de azúcar. Retrieved from 
https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/988 
This Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Facultad de Ingeniería at 
Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Ingeniería Civil by an authorized administrator of Ciencia 
Unisalle. For more information, please contact ciencia@lasalle.edu.co. 
https://ciencia.lasalle.edu.co/
https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil
https://ciencia.lasalle.edu.co/fac_ingenieria
https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil?utm_source=ciencia.lasalle.edu.co%2Fing_civil%2F988&utm_medium=PDF&utm_campaign=PDFCoverPages
https://network.bepress.com/hgg/discipline/251?utm_source=ciencia.lasalle.edu.co%2Fing_civil%2F988&utm_medium=PDF&utm_campaign=PDFCoverPages
https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/988?utm_source=ciencia.lasalle.edu.co%2Fing_civil%2F988&utm_medium=PDF&utm_campaign=PDFCoverPages
mailto:ciencia@lasalle.edu.co
1 
Evaluación de la resistencia a la compresión inconfinada de un suelo limo arcilloso 
reforzado con fibra de hoja de caña de azúcar 
 
 
Pablo D. Parra Franco 
Camilo E. Rincón Devia 
 
 
 
 
Director temático: 
Msc. I.C. Martín E. Riascos Caipe 
 
 
Universidad de La Salle 
Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Civil 
Bogotá D.C, 2022
2 
Evaluación de la resistencia a la compresión inconfinada de un suelo limo arcilloso 
reforzado con fibra de hoja de caña de azúcar 
 
 
Trabajo de grado presentado por: 
Pablo D. Parra Franco 
Camilo E. Rincón Devia 
 
 
Trabajo De Grado Presentado Como Requisito Para Optar Al Título De Ingeniero Civil 
 
 
Director temático: 
Msc. I.C. Martín E. Riascos Caipe 
 
 
Universidad de La Salle 
Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Civil 
Bogotá D.C, 2022 
3 
Agradecimientos 
Le agradecemos a Dios por su bondad y eterno amor, por brindarnos de la sabiduría, paciencia 
y gracia que necesitamos para la culminación de este trabajo de grado porque sabemos que sin 
su favor nada de esto habría sido posible. 
Agradecemos a nuestros padres, familiares y amigos que estuvieron allí dándonos los ánimos 
que precisábamos para seguir adelante, los consejos que permitieron nuestra formación como 
buenas personas e influenciaron nuestros actos para bien, por las experiencias que pudimos 
tener y los malos recuerdos que nos evitaron. 
Agradecemos a la Universidad de La Salle por la formación educativa que nos brindó, por los 
maestros y los espacios o instalaciones que dispuso para nuestro aprendizaje y por las muchas 
herramientas que dejó a nuestro servicio, que fueron de gran utilidad para la realización de este 
trabajo y en nuestro crecimiento como ingenieros y humanos. 
Agradecemos especialmente a Jeferson Stive Perez Quintero y Luis Eduardo Borja Vargas, 
laboratoristas de la universidad que gestionaron los espacios y herramientas requeridas para 
realizar los ensayos de laboratorio, por su constante disposición a ayudar, por los consejos que 
brindaron cuando observaban inconsistencias o inconvenientes y por la paciencia que 
demostraron tenernos. 
Agradecemos finalmente a nuestro director temático, profesor e ingeniero Martín E. Riascos 
Caipe, quien desde su experiencia y conocimientos nos ofreció su ayuda y dirección en todos los 
aspectos de este trabajo de grado. 
 
4 
Dedicatoria 
Le dedico este trabajo de grado a Dios, que me ha dado todos los recursos, intelectuales y 
materiales, para seguir adelante en mi vida. Sin su favor, me habría sido imposible llegar tan 
lejos o tan alto pues todos mis méritos son en realidad suyos. 
A mis padres Pablo E. Parra Gonzales y Lusmila Franco Molando, que siempre han abogado 
por mí, me enseñaron los principios y valores que hasta ahora mantengo y que fueron un 
importante soporte a lo largo de mi crecimiento personal. Es gracias a ellos y a Dios que estoy 
aquí. 
Pablo D. Parra Franco 
 
5 
Dedicatoria 
Le dedico este trabajo de grado a mis Padres Jorge Armando y Sandra Milena, quienes con 
mucho esfuerzo y sacrificio pudieron brindarme la oportunidad de poder estudiar en una de las 
mejores universidades de Colombia. 
A mis Abuelos Enrique y Mercedes quienes me han criado desde niño, guiándome y 
mostrándome el camino correcto hacia la superación, los cuales son la razón principal por la 
que quiero alcanzar mis metas y lograr que estén orgullosos de mí. 
Camilo Esteban Rincón Devia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
Contenido 
INTRODUCCIÓN 13 
RESUMEN 14 
ASPECTOS GENERALES 14 
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 14 
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 16 
JUSTIFICACIÓN Y DELIMITACIÓN DEL PROYECTO 16 
OBJETIVOS 17 
OBJETIVO GENERAL 17 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 17 
MARCO DE REFERENCIA 18 
ANTECEDENTES 18 
MARCO TEÓRICO 31 
ASPECTOS GENERALES DEL MUNICIPIO DE SAN BENITO 31 
ASPECTOS FÍSICOS 31 
SUELOS LODOSOS. 32 
COMPORTAMIENTO DE SUELOS LODOSOS. 32 
LOS SUELOS LIMOSOS EN LA AGRICULTURA. 32 
7 
IMPORTANCIA DE LOS SUELOS LIMOSOS. 32 
CARACTERÍSTICAS DE LA CAL HIDRATADA Y EL CEMENTO 35 
ESTABILIZACIÓN DE SUELOS 37 
MARCO CONCEPTUAL 39 
METODOLOGÍA 40 
TIPO DE INVESTIGACIÓN 40 
HIPÓTESIS 41 
VARIABLES 41 
MÉTODOS Y MATERIALES 42 
DISEÑO EXPLORATORIO 42 
MATERIALES 44 
MÉTODOS 47 
RESULTADOS 50 
CARACTERIZACIÓN DE LA MUESTRA 50 
DETERMINACIÓN DE LOS TAMAÑOS DE LAS PARTÍCULAS SÓLIDAS DEL SUELO (INV E-123 - 13) 50 
GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LAS PARTÍCULAS SÓLIDAS DE LOS SUELOS (INV E – 128 - 13) 59 
CONTENIDO ORGÁNICO DE UN SUELO MEDIANTE EL ENSAYO DE PÉRDIDA POR IGNICIÓN 60 
LÍMITES DE ATTERBERG 62 
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AGUA DE MUESTRAS DE SUELO (INV E – 122 – 13) 67 
RELACIONES DE HUMEDAD – PESO UNITARIO SECO EN LOS SUELOS (INV E – 141 – 13) 67 
CARACTERIZACIÓN DE LA HOJA DE CAÑA 72 
TAMAÑOS DE LAS FIBRAS 73 
ESTADO DE LAS FIBRAS 73 
8 
ENSAYO DE RESISTENCIA A LA TENSIÓN SOBRE LA HOJA 73 
EVALUACIÓN DE LA COMPRESIÓN INCONFINADA SOBRE LAS MUESTRAS DE ENSAYO 76 
MUESTRA DE SUELO NATURAL (M9) 76 
MUESTRA REFORZADA CON FIBRA INALTERADA DE HOJA DE CAÑA 78 
MUESTRA REFORZADA CON FIBRA SECA DE HOJA DE CAÑA 87 
MUESTRA TRATADA CON CAL 96 
COMPARACIÓN DE TODAS LAS MUESTRAS 99 
GRADO DE MEJORÍA 102 
ANÁLISIS ECONÓMICO 106 
CONCLUSIONES 110 
RECOMENDACIONES 112 
FUENTES DE INFORMACIÓN BIBLIOGRÁFICA 113 
 
 
9 
Lista de Tablas 
Tabla 1. Resumen de resultados de ensayos de compactación. ..................................................... 21 
Tabla 2. Proporción de combinación de los materiales y sus símbolos para las combinaciones de 
suelo arcilloso, CCA y cal. ............................................................................................................. 25 
Tabla 3. Variables y convenciones. ................................................................................................ 41 
Tabla 4. Briquetas sometidas a la σ y porcentajes de cal y hoja según su peso. ............................ 48 
Tabla 5. Distribución granulométrica de la fracción retenida en el tamiz de 2mm (No. 10). ........ 50 
Tabla 6. Valores del factorde corrección (a) para diferentes gravedades específicas de las 
partículas de suelo. ......................................................................................................................... 54 
Tabla 7 Resultados del ensayo del hidrómetro............................................................................... 56 
Tabla 8. Análisis granulométrico de las fracciones que pasa el tamiz de 2mm después del ensayo 
de hidrometría y del lavado sobre el tamiz 200. ............................................................................ 57 
Tabla 9. Gravedad específica de la muestra de ensayo. ................................................................. 60 
Tabla 10. Limite plástico. ............................................................................................................... 66 
Tabla 11. Características de los moldes de compactación. ............................................................ 69 
Tabla 12. Sub – muestras de compactación, humedad y peso unitario seco. ................................. 70 
Tabla 13. Resumen de los resultados obtenidos en el laboratorio de compresión inconfinada. .. 100 
Tabla 14.Presupuesto del refuerzo de suelos con fibra de hoja de caña por metro cúbico. ......... 107 
Tabla 15. Presupuesto del refuerzo de suelos con cal por metro cúbico. .................................... 108 
 
 
 
10 
 
 
 
 
Lista de figuras 
Figura 1.Ubicación del municipio de San Benito, departamento de Santander. ............................ 31 
Figura 2. Km 9 vía Güepsa - San Benito de Santander, vereda el Junko. ..................................... 43 
Figura 3. Unidades cronoestratigráficas. ........................................................................................ 44 
Figura 4. De izquierda a derecha: suelo seco y suelo húmedo respectivamente. ........................... 45 
Figura 5. Hoja de caña de azúcar natural. ...................................................................................... 46 
Figura 6. Hoja de caña de azúcar seca. .......................................................................................... 47 
Figura 7. Briquetas compactadas. .................................................................................................. 49 
Figura 9. Lechada del suelo y solución de hexametafosfato de sodio en el beaker. A la izquierda 
se muestra su estado un instante después de preparada la mezcla, a la derecha se muestra su 
estado una vez han pasado 16 horas. .............................................................................................. 52 
Figura 10. Inmersión del Hidrómetro dentro de la probeta sedimentada. ...................................... 53 
Figura 8 Curva Granulométrica...................................................................................................... 59 
Figura 11. En orden de izquierda a derecha: Picnómetro seco, Picnómetro con agua y, picnómetro 
con agua y sólidos. ......................................................................................................................... 60 
Figura 12 Muestra de ensayo luego de 6 horas de ignición. .......................................................... 61 
Figura 13. Ensayo limite liquido Casagrande. ............................................................................... 63 
Figura 14. Recipiente para tomar las muestras de limite líquido. .................................................. 63 
11 
Figura 15. Curva de fluidez. ........................................................................................................... 64 
Figura 16. Material para limite plástico. ........................................................................................ 65 
Figura 17. Recipientes para muestras de limite plástico. ............................................................... 66 
Figura 18. Forma en que se empaquetaron las muestras para curado. ........................................... 68 
Figura 19. Suelo compactado dentro del molde sin anillo. A la izquierda el molde No. 4 y a la 
derecha el Molde No. 7. ................................................................................................................. 70 
Figura 20. Curva de compactación. ................................................................................................ 71 
Figura 21. Curva compactación de curvas de saturación al 100, 90, 80 y 70%. ............................ 72 
Figura 22. Disposición de las hojas ensayadas a tensión en la máquina universal. ....................... 74 
Figura 23. Comportamiento de la hoja seca y natural a la tensión................................................. 75 
Figura 24. De izquierda a derecha: Muestra 9 antes y después de fallar respectivamente. ........... 77 
Figura 25. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 9 (SS). .................................... 77 
Figura 26. Muestra 1 después de fallar. ......................................................................................... 78 
Figura 27. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 1 (1% HIC). ........................... 79 
Figura 28. Muestras 2 antes de fallar. ............................................................................................ 80 
Figura 29. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 2 (0.5% HIC). ........................ 81 
Figura 30. Muestras 3 después de fallar. ........................................................................................ 81 
Figura 31. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 3 (0.25% HIC). ...................... 82 
Figura 32. Muestra 4 antes y después de fallar. ............................................................................. 83 
Figura 33. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 4 (1% HIL). ........................... 84 
Figura 34. Muestra 5 antes y después de fallar. ............................................................................. 84 
Figura 35. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 5 (0.5% HIL). ........................ 85 
Figura 36. Muestra 6 antes y después de fallar. ............................................................................. 86 
Figura 37. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 6 (0.25% HIL). ...................... 86 
12 
Figura 38. Muestra 10 antes y después de fallar. ........................................................................... 88 
Figura 39. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 10 (1% HSC). ........................ 88 
Figura 40. Muestra 11 antes y después de fallar. ........................................................................... 89 
Figura 41. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 11 (0.5% HSC). ..................... 89 
Figura 42. Muestra 12 antes y después de fallar. ........................................................................... 90 
Figura 43. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 12 (0.25% HSC). ................... 91 
Figura 44. Muestra 13 antes y después de fallar. ........................................................................... 92 
Figura 45. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 13 (1% HSL). ........................ 93 
Figura 46. Muestra 14 antes y después de fallar. ........................................................................... 93 
Figura 47. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 14 (0.5% HSL). ..................... 94 
Figura 48. Muestra 15 antes y después de fallar. ........................................................................... 95 
Figura 49. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 15 (HSL). .............................. 96 
Figura 50 Muestra 7 antes y después de fallar. .............................................................................. 96 
Figura 51. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra7 (2% CH). ............................ 97 
Figura 52. Muestra 8 antes y después de fallar. ............................................................................. 98 
Figura 53. Resistencia a la compresión inconfinada de la muestra 8 (4% CH). ........................... 98 
Figura 54. Resistencia a la compresión inconfinada de todas las muestras. .................................. 99 
Figura 55. Comparación entre la resistencia a la compresión inconfinada de los cuatro tipos de 
briquetas reforzados con hoja, la muestra tratada con cal según sus porcentajes y el suelo de 
subrasante sin tratar (SS). ............................................................................................................. 101 
Figura 56. Grado de mejoría en la compresión inconfinada en función de las muestras de suelo 
reforzadas con fibras HIC. ........................................................................................................... 103 
Figura 57. Grado de mejoría en la compresión inconfinada en función de las muestras de suelo 
reforzadas con fibras HIL. ............................................................................................................ 104 
13 
Figura 58. Grado de mejoría en la compresión inconfinada en función de las muestras de suelo 
reforzadas con fibras HSC............................................................................................................ 105 
Figura 59. Grado de mejoría en la compresión inconfinada en función de las muestras de suelo 
reforzadas con fibras HSL. ........................................................................................................... 106 
 
Introducción 
En Colombia existe un pliego de condiciones generales para la construcción anual de 
carreteras elaborado por el Invías en 2013, el cual muestra unos lineamientos claros y estándares 
de calidad con el fin de que suelos y materiales estabilizados sean utilizados para la infraestructura 
vial. Por las razones anteriores, este proyecto de investigación pretende aplicar las especificaciones 
técnicas que se hallan dentro de esta norma. 
Por ello, esta investigación presenta un estudio sobre el grado de mejoría de un suelo 
extraído de la vereda el Junko, km 9 vía Güepsa- San Benito de Santander, cuya propuesta fue ser 
reforzado con la adición de fibras de hoja de caña de azúcar, puesto que esta hoja es un residuo a 
la cual no se le da ningún uso dentro de la región y es desechada de manera inapropiada dejándola 
botada al aire libre, presentando así mismo una problemática ambiental. Por ese motivo, se busca 
darle un nuevo uso a esta fibra mezclándola con suelo, evaluando su resistencia mediante la 
compresión inconfinada con muestras de suelo inalteradas y tratadas con cal. También se evalúan 
algunos problemas que presenta el suelo, como lo es su baja resistencia en cuanto al aspecto de la 
estructura vial. 
Se pretende establecer una posible solución para la estabilización en vías terciarias, debido 
a que es una prevención ejemplar puesto que estas vías no presentan mayor cantidad de tránsito y 
se le dará uso a este residuo, además de que este residuo se encuentra prácticamente botado, la 
14 
reducción de costos para realizar estos tipos de reforzamientos para estos tipos de suelos seria de 
bajo presupuesto. 
A lo largo del desarrollo de la investigación se plantearon diferentes dosificaciones de fibras 
(0.25, 0.5 y 1 % en relación al peso del suelo) y diferentes tamaños (corto y largo) teniendo cuenta 
estas medidas para la hoja seca y la hoja en estado natural, realizando briquetas de suelo - natural, 
suelo tratado con cal y suelo natural reforzado con sus respectivas dosificaciones de fibra de hoja 
de caña de azúcar, generando un total de 15 combinaciones en las que se evaluó su resistencia a la 
compresión inconfinada, determinando el aporte a la resistencia cada porcentaje de fibra. 
Resumen 
El proyecto plantea el uso de hojas de caña de azúcar como refuerzo para suelos de vías 
terciarias, las cuales fueron sometidas a diversas pruebas para comprobar su eficacia en la 
resistencia a la compresión inconfinada y reducción del daño de la infraestructura urbana, la cual 
es una de las grandes problemáticas de la zona de estudio. 
Para resolver lo anteriormente planteado se llevaron a cabo pruebas 15 modelos con 
diferentes dosificaciones, las cuales se les realizo el laboratorio de Resistencia a la compresión 
inconfinada estipulada en el Invías, con el fin de evaluar el comportamiento de las muestras en 
comparación de estas, con fibra de hoja caña tanto seca como inalterada y con diferentes tamaños. 
Aspectos Generales 
Planteamiento Del Problema 
La vía terciaria de la Vereda el Junko vía Güepsa - San Benito de Santander en el kilómetro 
9 presenta un estado deplorable que tiene repercusiones directas sobre la calidad de vida de los 
habitantes del sector, quienes demuestran inconformidad con la vía que al no estar pavimentada, 
15 
durante el régimen húmedo de la cuenca provoca atascos de los vehículos debido al barro formado 
en la superficie de la carretera, caídas de usuarios que realizan su recorrido en motocicleta y 
ensucian las pertenencias de los usuarios en general, lo que a su vez incita a los habitantes de San 
Benito a optar por otras rutas que preserven su integridad física pese a aumentar sus tiempos de 
viaje. No obstante, para los usuarios de vehículos automovilísticos, la vereda al Junko solo cuenta 
con esta ruta tanto de acceso como de salida. 
La economía del municipio también se ve afectada, generando tiempos de viaje más largos 
por el uso de vías alternativas o por atascos de vehículos en el trayecto, el comercio es limitado y 
el turismo casi inexistente puesto que la relación entre el costo y el beneficio de la participación en 
una de estas dos labores es bastante alta en épocas de lluvia, lo que a su vez tiene un impacto 
notable sobre los costos de las exportaciones y de los productos que tienen origen en San Benito. 
Así mismo, debido a las labores propias realizadas en el municipio para la transformación 
de productos agrícolas como la caña de azúcar y la guayaba a través de tecnologías avanzadas para 
cubrir mercados departamentales, nacionales e internacionales, existen desechos cuya finalidad es 
inexistente, tales como la hoja de caña de azúcar, un residuo importante a nivel local a consecuencia 
de que el área total sembrada solo para 2006 ya correspondía a más del 45% de toda la extensión 
territorial. 
Por ello, a fin de aportar al espectro de conocimiento acerca de la hoja de caña de azúcar, 
se propone estudiar su aporte como refuerzo a un suelo limo arcilloso respecto a la resistencia a la 
compresión inconfinada del mismo, evaluando el grado de mejoría en relación con el suelo tratado 
con cal y sin tratar. 
16 
Formulación del problema 
¿En qué grado puede mejorar el uso de la hoja de caña de azúcar en el desempeño mecánico 
de un suelo limo arcilloso reforzado con este material evaluado según la resistencia a la compresión 
inconfinada? 
Justificación Y Delimitación Del Proyecto 
En la actualidad, a nivel internacional y nacional, se han realizado diferentes proyectos de 
investigación concernientes a la estabilización del suelo con materiales o aditivos complementarios 
a los convencionalmente usados. En muchos casos, los resultados en términos de aumento a la 
resistencia han sido positivos en comparación con el análisis característico realizado en el mismo 
suelo antes del proceso de estabilización o mejoramiento. Por ende, en esta investigación se buscó 
ampliar el espectro de conocimiento analizando los resultados de resistencia cuando se utiliza la 
hoja de caña de azúcar en el proceso de mejoramiento del suelo. 
De esta forma, la presente investigación pretendió demostrar la factibilidad del uso de fibras 
de hojas de caña de azúcar como refuerzo en el mejoramiento de un suelode subrasante, con el 
propósito de incentivar la reutilización de materiales o residuos desperdiciados en la agricultura 
(como en este caso, la hoja de caña), evidenciando a través de ensayos experimentales si la fibra 
de este elemento además de ser un material orgánico (planta), podía ser utilizado para mejorar las 
propiedades mecánicas de los suelos. 
Se buscó dar utilidad a esta residuo debido a que es necesaria la investigación en materiales 
no convencionales para la estabilización de vías rurales que permitan el desarrollo en 
infraestructura con materiales locales a bajo costo, y la hoja de caña de azúcar es un material 
orgánico muy fácil de encontrar a nivel nacional, especialmente en el municipio de San Benito, 
Santander, donde se cultiva la caña de azúcar y de donde se extrajeron las muestras de suelo y de 
17 
hoja utilizadas para la realización del presente proyecto, en fin de probar si este material puede ser 
útil en la estabilización de los suelos, por consiguiente, sus principales beneficios serán tanto a 
nivel ambiental como económico, haciendo uso de un desecho que hasta ahora no tiene utilidad 
dentro del municipio y contribuyendo a mejorar la calidad de viaje de los usuarios de la vía terciaria 
que conecta con él. 
Por tanto, se caracterizó el suelo según su contenido orgánico, distribución granulométrica, 
límites de Atterberg, humedad natural, gravedad específica, humedad óptima y densidad seca 
máxima, y la hoja según su resistencia a la tensión, con el fin de evaluar la resistencia a la 
compresión inconfinada del suelo comparando los resultados arrojadas entre briquetas de suelo 
natural, suelo tratado con cal y suelo reforzado con fibra de hoja de caña, evaluando además si la 
longitud y estado de la fibra (sea natural o seca) tenía relevancia significativa en los resultados. 
Objetivos 
Objetivo General 
Estudiar el comportamiento mecánico de un suelo limo arcilloso reforzado a partir de hoja 
de caña de azúcar, determinando sus beneficios de uso en relación con la resistencia a la compresión 
inconfinada y a su costo, comparándolo con suelo tratado con cal y sin tratar. 
Objetivos Específicos 
• Evaluar si las fibras de hoja de caña de azúcar inalterada y seca tienen la capacidad 
para ser utilizada como aditivo en la estabilización de suelos. 
• Establecer mediante el ensayo de resistencia a la compresión inconfinada el 
comportamiento de un suelo reforzado con hoja de caña. 
18 
• Realizar un análisis económico de la estabilización del suelo utilizando hoja caña 
de azúcar como aditivo versus la estabilización por cal. 
Marco De Referencia 
Antecedentes 
Respecto al creciente interés por el tema de empleo de materiales orgánicos para el 
reforzamiento de los suelos en el campo de la ingeniería civil se hallaron investigaciones dirigidas 
al desarrollo de esta, es por eso que, en esta sección, se relacionan diferentes estudios e 
investigaciones donde se involucra el tema de este estudio, los cuales han sido desarrollados por 
diferentes Universidades y Entidades gubernamentales. 
En el artículo “Suelos Reforzados con Fibras: Estado del Arte y Aplicaciones”. Paula, V., 
& Juan, J. (28/03/2014). En este artículo, se presenta una revisión y análisis de la bibliografía 
existente sobre el refuerzo de suelos mediante la adición de fibras. Se intenta vislumbrar el 
mecanismo de interacción entre las fibras y el suelo, y cómo éste modifica los parámetros de 
resistencia al corte y rigidez del suelo reforzado. A su vez, se presentan aplicaciones potenciales y 
proyectos en dónde se ha utilizado esta novedosa y prometedora técnica Analizan los tipos y 
contenidos usuales de fibras empleados tanto en suelos granulares como cohesivos. Asimismo, se 
describen algunos modelos predictivos desarrollados en la literatura. 
Este artículo abarca los tipos de fibras, en los cuales se encuentras las: Fibras sintéticas, en 
la que mencionan que las fibras más frecuentemente utilizadas son las de polipropileno (Consoli et 
al., 1998; Ibraim y Fourmont, 2006; Zhang et al., 2006; Tang et al., 2007; Jadhao y Nagarnaik, 
2008). También se utilizan fibras de monofilamento de poliamida (Michalowski y Cermak, 2003) 
y alcohol de polivinilo (Park, 2009). 
19 
Fibras Naturales Existen publicaciones en las que se ha propuesto el empleo de fibras de 
origen orgánico. El refuerzo de suelos mediante fibras naturales constituye una técnica de 
mejoramiento de suelos ecológicamente amigable y de muy bajo costo. El uso de estas fibras parece 
ser prometedor en países subdesarrollados dónde las fibras naturales son obtenidas a partir de los 
restos de frutas y plantas usadas en la industria alimenticia. Sin embargo, este tipo de fibras se 
caracterizan por una baja resistencia química y a la corrosión, lo que, sumado a la biodegradación, 
limitan su uso a estructuras provisorias y de bajo riesgo frente a una eventual falla por degradación. 
Para atenuar esta limitación, algunos investigadores proponen el uso de fibras naturales recubiertas 
con materiales sintéticos. 
Consoli et al. (1998), experimentaron con suelos reforzados tanto con fibras como mediante 
la adición de cemento Portland. Estos autores concluyeron que la adición de fibras cambia el 
comportamiento frágil del suelo – cemento, a uno más dúctil. En un trabajo más reciente, Consoli 
et al. (2009b), observaron que, mediante la adición de pequeñas cantidades de cemento, se logran 
incrementos significativos en la resistencia al corte pico del suelo reforzado con fibras; mientras 
que la adición de grandes cantidades de cemento se traduce en incrementos en la resistencia al corte 
residual. 
Abarca el hecho de que son numerosas las potenciales aplicaciones de suelos reforzados 
con fibras, como por ejemplo el mejoramiento de suelos mediante la adición de fibras tiene las 
siguientes ventajas (Li, 2005): El refuerzo de fibras puede realizarse mediante el uso de equipos 
convencionales de construcción, la compactación del suelo reforzado con fibras puede efectuarse 
con los métodos tradicionales de compactación, sin riesgo de dañar el refuerzo; A diferencia de 
otros métodos de refuerzo y/o estabilización, como la adición de cemento o cal, la incorporación 
de fibras no se encuentra afectada por las condiciones climáticas, además, los materiales que 
20 
pueden ser usados para las fibras son de muy bajo costo, haciendo a este tipo de refuerzo altamente 
competitivo. 
Por último, en este artículo lo concluyen mencionando que la adición de fibras tanto en 
suelos granulares como cohesivos aumenta la resistencia al corte a grandes niveles de deformación. 
García, D., & Romero, A. (2019) desarrollaron una investigación sobre la resistencia del 
suelo-Fibra de fique vs suelo-cemento y suelo cemento- fibra de fique, la cual se titula como 
“VERIFICACIÓN DE RESISTENCIA ENTRE LA ESTABILIZACIÓN DE SUELO CEMENTO 
Y LA ESTABILIZACIÓN CON SUELO – CEMENTO Y FIBRA DE FIQUE” en el que diseñaron 
una mezcla homogénea con la fibra de fique, suelo y cemento, para conocer su comportamiento 
mecánico y compararlo con mezclas ya establecidas por la Norma INVIAS. 
Para valorar las propiedades del suelo se realizó un apique en la zona del parqueadero de 
estudiantes en la Universidad de Ibagué, el cual se profundizó aproximadamente 1 metro hasta 
encontrar suelo natural. Posteriormente se tomaron 200 kilogramos de muestra para poder realizar 
todos los ensayos de laboratorio. Inicialmente se tomaron registros de las propiedades que tenía el 
suelo en estado natural, como la humedad de campo, densidad de campo y CBR de campo. 
En el laboratorio de suelos de la universidad de Ibagué se realizaron los siguientes ensayos 
al suelo extraído. Clasificación del suelo por el sistema unificado de clasificación del suelo 
(SUCS): De acuerdo con la imagen y los resultados obtenidos posteriormente por el ensayo de 
granulometría de la norma I.N.V.E 123-13. Menos del50% del suelo pasa la malla N° 200 con una 
abertura de 0.075 mm y más del 50% del suelo pasa la malla N° 4 con abertura de 4.75 mm. Para 
clasificar concretamente el suelo se acude a los ensayos de la norma I.N.V.E 125-13- 
Determinación del límite líquido de los suelos; la norma I.N.V.E 126-13 – Determinación del límite 
21 
Plástico e índice de plasticidad y la carta de plasticidad formulada por Casagrande para suelos 
finos, ensayo de compactación de Proctor estándar normal I.N.V.E 141-13, CBR de suelos 
compactados en el laboratorio y sobre muestra inalterada I.N.V.E 148-13. 
Con base en los resultados proporcionados por las pruebas de laboratorio y la tabla de 
clasificación de la American Association of State Highway and Transportation Officials 
(AASTHO); el suelo Se clasifica como A-2-6, Una arena arcillosa. 
En este estudio, se agregaron cuatro porcentajes diferentes de fibra de fique al diseño de 
mezcla suelo – cemento y fibra de fique con 0%, 1%, 5% y 10% de fibra de fique. Pero los 
resultados no fueron positivos debido a que la densidad máxima seca disminuye significativamente 
a medida que se aumenta el porcentaje de fique. Debido a esto se optaron por utilizar porcentajes 
de fibra de fique mucho más pequeños para encontrar un mejor valor de densidad a diferentes 
porcentajes. Se realizaron 3 ensayos de compactación con 0.25%, 0.5% y 1% de fibra de fique, 
donde se demuestra que porcentaje el porcentaje óptimo de fibra de fique es de 0.47%. 
A su vez, realizan un Diseño de mezcla con el solo suelo y la fibra de fique, considerando 
que el cemento es un aditivo de buenas propiedades de adhesión con el suelo, pero con un alto 
costo para la estabilización. Se opta por realizar el diseño exento de cemento. Diseño en el cual, se 
busca reducir los gastos del mejoramiento y cumplir con las propiedades de resistencia, durabilidad 
y costo de la estabilización. 
Tabla 1. Resumen de resultados de ensayos de compactación. 
Estudio 
Densidad máxima 
seca, kN/m3 
Humedad, % 
Cemento, 
% 
Fibra de 
fique, % 
Suelo In Situ 15.00 21.57 -- -- 
Suelo alterado 18.12 16.3 -- -- 
22 
Suelo Cemento 18.83 16.3 11.5 -- 
Suelo Fibra de fique 17.51 16.3 -- 0.47 
Suelo Fibra de fique y 
Cemento 
18.21 16,3 11.5 0.47 
Fuente: García, D., & Romero, A. (2019). 
Nos muestran que la mezcla de suelo-cemento y fibra de fique disminuyo su porcentaje 
respecto a la mezcla de suelo cemento, y mencionan que es posible que las fibras de fique afecten 
los componentes químicos del cemento y de alguna manera limita su comportamiento. Sin 
embargo, las fibras tuvieron un buen comportamiento cuando se mezcló con el suelo, obteniendo 
resultados mayores de CBR respecto al CBR de suelo alterado en el laboratorio y el CBR tomado 
in situ, y concluyen diciendo que la estabilización de suelos con cemento y fibra de fique no es 
apropiada para ser utilizada como mejoramiento de suelos en capas de un pavimento. 
En la Universidad católica de Colombia, los autores Ramos, J., & Lozano, P. (2019). 
realizaron una investigación sobre la estabilización de suelos la cual estudia las propiedades físico-
mecánicas de un suelo de subrasante, mediante el uso de aditivos alternativos como las cenizas de 
carbón y convencionales como la cal, y titula como “ESTABILIZACIÓN DE SUELO 
MEDIANTE ADITIVOS ALTERNATIVOS”. En esta se estudia el impacto de la estabilización 
de un suelo arcilloso, como el caolín, en el mejoramiento de sus condiciones portantes. Más 
específicamente, esta investigación desarrolla un análisis comparativo entre, un aditivo 
comúnmente usado, como es la cal, y un aditivo alternativo como lo son las cenizas volantes de 
carbón mineral. 
Los laboratorios que se realizaron fueron: Laboratorio de determinación de humedad, 
granulometría, limite liquide, limite plástico e índice de plasticidad, gravedad específica, I.N.V.E 
23 
– 131. PH de los suelos, consolidación, compresión inconfinada y corte directo. las cenizas volantes 
de carbón mineral se evalúan físicamente y se adicionan al suelo arcilloso en proporciones de 10%, 
20 y 40%. 
Se observó en los resultados dado, que en el ensayo de Proctor se obtuvo que la mejor 
condición del suelo la posee el suelo base, con una densidad optima mayor que las demás, y una 
humedad significativamente menor. Se observó que las densidades de las diferentes 
concentraciones no varían demasiado. En el caso de la humedad, se puede evidenciar la diferencia 
entre las muestras con cal y las muestras con cenizas, todo esto debido a que las muestras con 
cenizas requieren entre un 15% y 19% menos agua que las muestras con cal. 
Después de haberse completado los ensayos de compresión inconfinada en todas las 
muestras, se observa que las muestras que tienen cenizas son entre 348% y 1200% más resistentes 
que las muestras con cal, luego de los resultados obtenidos se observa en los valores picos 
alcanzados en los ensayos de compresión inconfinada que la cal actúa mejor en bajas 
concentraciones mientras que las cenizas actúan mejor en altas concentraciones. Obteniendo 
mejores resultados a las pruebas las muestras con cenizas. 
Basándose en el análisis de costos, se observa que, debido a que el costo de la cal es más 
elevado y a que su comportamiento físico en altas concentraciones no es óptimo, no es viable 
realizar el mejoramiento de suelo con este material, a menos que se haga con bajas concentraciones, 
esto debido a que, con bajas concentraciones, la cal si ofrece una mejoría significativa del suelo 
tratado. Por el contrario, la ceniza al ser un desperdicio se puede obtener de manera más económica, 
lo que es un elemento a favor, puesto que para realizar un buen mejoramiento de suelos con estas 
se requieren de concentraciones altas. 
24 
En 2017 Castro, A. En la Universidad Nacional De Ingeniería LIMA- PERÚ. Presenta una 
investigación sobre un nuevo método de estabilización, con el fin de que sea una solución 
ambiental, en el cual se plantea usar como agente estabilizador a la ceniza de cáscara de arroz, con 
el fin de evaluar la influencia que tendrá en las propiedades de un suelo arcilloso, esta tesis se titula. 
“Estabilización de suelos arcillosos con ceniza de cascara de arroz para el mejoramiento de 
subrasante”. 
Este estudio de investigación (tesis) está dividida en 5 capítulos: El capítulo I describe la 
producción de arroz, su importancia económica, sus consecuencias ambientales, la problemática 
que genera. El capítulo II, presenta una descripción de conceptos básicos sobre los tipos de 
estabilizaciones, en el cual describe la ceniza de cáscara de arroz y el suelo arcilloso. El capítulo 
III, describe los ensayos que se realizaron en la investigación. El capítulo IV, describe sus 
respectivas combinaciones para los ensayos a realizar, por último; El capítulo V, presenta un 
análisis de los resultados de ensayos físicos, mecánicos y químicos los materiales estudiados. 
El autor menciona que la cáscara de arroz puede ser aprovechada de diferentes formas, una 
de ellas puede ser el aprovechamiento calórico a través de proceso de combustión controlado, ya 
que la cáscara de arroz posee ciertas características que hace que pueda aprovecharse directamente. 
La cáscara de arroz tiene un alto potencial para la generación de energía ya que genera 3,5 MWh 
de energía por cada tonelada de este residuo, el poder calorífico de la cáscara de arroz es de 3281,6 
Kcal/kg. En Perú la producción de arroz ocupa grandes extensiones en los valles del Norte, la Ceja 
de Selva y Selva. Esta producción genera residuos agrícolas, como la cáscara de arroz, las cuales 
muchas veces se queman. Las cenizas de cáscara se vuelven en un problema ambiental, ya que 
muchas son arrojadas a los ríos o llevados a rellenos sanitario para poder almacenarlos demandando 
un mayor gasto de un producto que no genera valor en la producción del arroz. 
25 
Los ensayos para elsuelo arcilloso fueron realizados de acuerdo con el manual de ensayo 
de materiales para carreteras del Ministerio y Transportes y Comunicaciones, realizando ensayos 
físicos: Determinación de contenido de humedad (MTC E 108-ASTM D2216), Análisis 
Granulométrico por tamizado (MTC E 107-ASTM D422), Límite de Atterberg, Gravedad 
específica de suelos (MTC E113-ASTM D854). Para la clasificación de suelos, los ensayos 
mecánicos: Ensayo Proctor modificado (MTC E 116-ASTM D698), Ensayo CBR (MTC 249-
ASTM D1883), Compresión No Confinada (MTC E 121-ASTM D2166). Los ensayos Químicos: 
Caracterización Mineralógica (Difracción de Rayos X - DRX). 
Análisis de materia orgánica. 
Con el fin de determinar la proporción óptima de ceniza de cáscara de arroz para el suelo 
estudiado, se definió agregar diferentes cantidades de ceniza con relación al peso del suelo seco. 
Tabla 2. Proporción de combinación de los materiales y sus símbolos para las combinaciones de 
suelo arcilloso, CCA y cal. 
Combinación 
Porcentaje de suelo 
arcilloso, % 
Porcentaje de ceniza 
de cáscara de arroz, % 
Porcentaje de 
cal, % 
Suelo arcilloso 100 0 0 
Ceniza de cáscara de arroz 0 100 0 
Combinación 1 87 10 3 
Combinación 2 77 20 3 
Combinación 3 67 30 3 
Combinación 4 57 40 3 
Fuente. Castro, A. (2017). 
Se demuestra que la resistencia a la compresión no confinada aumenta para las 
combinaciones planteadas. Para un contenido del 10% cuando el suelo arcilloso es mezclado con 
26 
ceniza de cáscara de arroz y cal aumenta de 6.91 kg/cm2 hasta 9.96 kg/cm2 y para el caso de las 
combinaciones del suelo arcilloso con ceniza de cáscara de arroz permite un aumento de 6.91 
kg/cm2 hasta 8.77 kg/cm2. 
Los resultados obtenidos durante esta investigación mostraron que el suelo estabilizado con 
ceniza de cáscara de arroz trae cambios favorables que hacen posible usar el material a nivel de 
subrasante. Sin embargo, los cambios más significativos se producen cuando se combina el suelo 
arcilloso con ceniza de cáscara de arroz y cal. Debido a que las combinaciones de suelo arcilloso 
con ceniza de cáscara de arroz son limitadas para formar productos cementosos por la presencia de 
sílice reactiva con baja cantidad de contenido de calcio presente en el suelo. Por lo tanto, la ceniza 
de cáscara de arroz tiene mayores ventajas cuando son agentes estabilizadores secundarios. 
En la tesis titulada “Análisis de la relación de soporte y resistencia a la compresión de un 
suelo arcillo-limoso en la vereda de Liberia del municipio de Viotá – Cundinamarca estabilizado 
con ceniza de cascarilla de café”. Hernández García, A. F., & Herrera Vargas, M. F. (2019). Busca 
analizar la incidencia de la ceniza de cascarilla de café en un suelo arcillo-limoso presente en la 
vereda Liberia del municipio de Viotá Cundinamarca. Este desecho fue seleccionado debido a que 
la zona de estudio es cafetera, motivo por el cual se genera gran cantidad de cascarilla de café 
empleada como biocombustible en las maquinas secadoras de café. Se trabajó con diferentes 
dosificaciones en peso (4, 6 y 8% de ceniza) por el método de adición, a esas 3 mezclas junto con 
1 de solo suelo arcillo-limoso se realizaron varios laboratorios. 
Se realizó ensayos de clasificación del suelo tales como límites de consistencia, contenido 
de material orgánico, granulometría por tamizado e hidrómetro y gravedad especifica; junto a 
ensayos de resistencia como el ensayo normal de compactación, relación de soporte o CBR y 
compresión simple; cada uno de los ensayos fue realizado tanto al suelo natural como a la mezcla 
27 
suelo-ceniza. De igual forma la ceniza de cascarilla de café fue clasificada con los ensayos físicos 
de granulometría por tamizado e hidrómetro, contenido de material orgánico y gravedad específica; 
y el ensayo químico de fluorescencia rayos x para identificar los componentes presentes en la 
ceniza. 
Dentro de los resultados cabe destacar en el ensayo de gravedad especifica [Gs], su valor 
aumenta al adicionar en peso la ceniza de café, así que en este caso el mayor valor de Gs seria con 
8% de ceniza, además, en los resultados obtenidos en los laboratorios de CBR se evidenció que a 
medida que se presenta un aumento en el porcentaje de ceniza se obtuvo una mejoría en el suelo 
aumentando su CBR. En cuanto al laboratorio de resistencia a la compresión inconfinada, se 
observa un aumento a la resistencia del suelo en condición seca (después de 7 días en el horno) a 
medida que aumentó la cantidad de ceniza en el suelo, pasando de 1.15MPa a 1.35MPa, es decir 
aumento en un 20.5% su resistencia, afirmando así nuevamente que la ceniza permite al suelo 
mejorar sus propiedades de resistencia y soporte. 
En conclusión, el porcentaje en adición óptimo para cumplir con el objetivo principal de 
esta investigación fue 8% de ceniza de café, lo anterior se verifica en el mejoramiento en los 
resultados del ensayo de relación de soporte [CBR] al igual que la compresión inconfinada en 
condición húmeda o seca. 
Garzón Pinto, N. A., & Lugo Mesa, L. I. (2019). Realizaron una investigación en la 
Universidad de la Salle la cual titularon como “Análisis geo mecánico de un material granular 
estabilizado con ceniza vegetal y cal; para su uso en las vías terciarias del corregimiento de caño 
chiquito en Paz de Ariporo, Casanare”. En este proyecto, se buscó una mejora a la durabilidad y 
resistencia al material de relleno proveniente de un depósito aluvial el cual es implementado en las 
obras civiles (construcción o mantenimiento de vías terciarias). Esta mejora se hizo con cenizas 
28 
vegetales (provenientes de materia vegetal) + cal, las cual producen una reacción puzolánica con 
alto contenido de sílice, al ser mezclado con el material generando una acción puzolánica. 
Al ser un tema de mejoramiento y estabilización de un suelo se usaron las normas 
estipuladas por el Instituto Nacional de Vías (Invías), las cuales se deben cumplir para tener 
seguridad de los resultados que se esperan. 
Para la caracterización del suelo con ceniza volante y cal realizó la caracterización física y 
mecánica del material a estabilizar con ceniza vegetal y cal, mediante los ensayos de CBR, Proctor 
modificado, compresión inconfinada y humedecimiento y secado. 
Los resultados de la clasificación y caracterización física del suelo muestran que se pudo 
determinar que el suelo es una grava bien graduada, no posee límite líquido ni plástico y las 
características geomecánicas como la densidad seca es de 2.1 gr/cm3, humedad óptima del 7.7%, 
materia orgánica del 0.29% y un CBR del 78%. Esto quiere decir que el material es aceptable para 
usar como material de subbase según el Invías, además, el porcentaje óptimo de ceniza vegetal fue 
del 10% con una densidad seca de 2.142 gr/cm3, donde la densidad seca de la ceniza vegetal tuvo 
un 2% más de valor de la densidad seca del suelo. 
Por último, concluyen que el suelo estabilizado con ceniza vegetal y cal mejora las 
características mecánicas del suelo, debido a la reacción puzolánica de los aditivos y a la 
disminución de la relación de los vacíos puesto que la cal y la ceniza volante llena gran parte de 
los poros del suelo. Esto permite que las vías realizadas con el suelo estabilizado sean más estables 
y duraderas. 
La tesis titulada “Análisis de la resistencia a la compresión inconfinada y CBR de un 
afirmado estabilizado con ceniza de bagazo de caña de azúcar y cal”. Rincón Hernández, L. P., & 
29 
Cortes Roa, A. A. (2020). decidió trabajar en la estabilización de un suelo utilizando un desecho 
agrícola como lo es la ceniza de bagazo de caña de azúcar, a la cual no se le realiza ningún tipo de 
control y es desechada de manera inadecuada al aire libre, siendo una problemática ambiental, 
dicha estabilización se realiza para vías terciarias ya que es una medida ideal debido al bajo nivel 
de tránsito que presentan esas vías con respecto a las secundariaso principales, además se logra 
disminuir en costos con respecto a una construcción de una carretera pavimentada ya sea de tipo 
rígido o flexible. La presente investigación busca analizar la influencia de la Ceniza de Bagazo de 
Caña de Azúcar en conjunto con la cal. 
La caracterización de la ceniza de bagazo de caña de azúcar. Se realizó la caracterización 
física y química de la ceniza en estudio, los ensayos físicos que se realizaron fueron: granulometría 
por tamizado, límites de consistencia; límite líquido, limite plástico e índice de plasticidad y 
gravedad específica. En la Fase (B): Caracterización del suelo En esta fase se realizó la 
caracterización del suelo por medio de los siguientes ensayos físicos: Granulometría, límites de 
consistencia (límite líquido, limite plástico e índice de plasticidad), gravedad específica y 
determinación del contenido de humedad; además, se realizaron los siguientes ensayos mecánicos: 
Proctor Modificado de compactación, California Bearing Ratio (CBR) y resistencia a la 
compresión inconfinada, por último en la Fase (C): Caracterización de la cal. se realizó el ensayo 
de estimación de la proporción de cal necesaria para estabilizar un suelo a través de la medida de 
PH para determinar la cantidad optima de Cal para el tipo de suelo en estudio con las tres diferentes 
cantidades porcentuales de ceniza de bagazo de caña de azúcar (6%,9% y 12%). 
Las mezclas de ceniza, suelo y cal realizadas fueron las siguientes: Suelo + 6% de CBCA, 
suelo + 9% de CBCA, suelo + 12% CBCA, Suelo + 6% de CBCA + 2% de Cal, Suelo + 6% de 
CBCA + 5% de Cal, Suelo + 6% de CBCA + 8% de Cal, Suelo + 9% de CBCA + 2% de Cal, Suelo 
30 
+ 9% de CBCA + 5% de Cal, Suelo + 9% de CBCA + 8% de Cal, suelo + 12% de CBCA + 2% de 
Cal, suelo + 12% de CBCA + 5% de Cal, suelo + 12% de CBCA + 8% de Cal y suelo + 5% de Cal. 
Para un total de 13 muestras alas cuales se les realizaron los siguientes ensayos físicos: Límites de 
consistencia (limite líquido y limite plástico e índice de plasticidad, gravedad específica y 
determinación del contenido de humedad; en cuanto a los ensayos mecánicos se realizaron, Proctor 
modificado de compactación, California Bearing Ratio (CBR) y resistencia a la compresión 
inconfinada. 
Como resultado muestran que dentro de las mezclas de suelo ceniza, la que presento el valor 
mayor de CBR fue la mezcla correspondiente a S + 12 CBCA con un valor de 65, presentando un 
incremento de 291% con respecto al suelo natural, mientras que en más mezclas de suelo ceniza 
cal, la mezcla de S + 12 CBCA +5C presentó un valor de 87, siendo la mezcla con mayor valor de 
CBR, lo que indica un incremento de 387% con respecto al suelo natural y un incremento de 134% 
con respecto a la mezcla de suelo ceniza. 
Por último, concluyen que el ensayo de resistencia a la compresión inconfinada evidenció 
que la adición de ceniza aumenta la resistencia del suelo hasta cierto valor (proporción en peso), 
después decrece, teniendo como punto de mayor resistencia la muestra de suelo más 12% de ceniza 
de bagazo de caña de azúcar y 5% de cal (S+12%CBCA+5%C) con un valor de 2,358 MPa con 
respecto al valor de 0,754 MPa para el suelo natural, para una edad de maduración de ocho días. 
Además, se observó que la adición de cal a la muestra de suelo-ceniza desarrolla propiedades 
cementantes importantes en el tiempo, aportando a la resistencia a la compresión. Para un periodo 
de curado de 42 días, el valor de resistencia a la compresión inconfinada fue de 4,375 MPa., para 
esa misma muestra, lo anterior demuestra que su valor de resistencia aumentó un 85.5%. 
31 
Marco Teórico 
Aspectos Generales Del Municipio De San Benito 
Aspectos físicos 
Ubicación y localización: 
 
Figura 1.Ubicación del municipio de San Benito, departamento de Santander. 
Fuente: Municipio.com, 2014 
Fundado en 1592, el municipio de San Benito se localiza en el departamento de Santander. 
Cuenta con 2706 habitantes (DANE, 2018) y una densidad poblacional de 76.9hab/km2 en sus 50 
km2 de superficie. Se ubica a una altura de 1341 msnm, con latitud de 06º07’34” Norte y longitud 
de 73º30’32” Oeste. Limita al norte y al oeste con el municipio de La aguada, al sur y al este con 
el municipio de Suaita, al noreste con Guacamayo y al suroeste con San José de Pare, y se encuentra 
a aproximadamente 180km de la capital del país. 
32 
Suelos Lodosos. 
Los suelos limosos tienen gránulos de tamaño intermedio son fértiles y fáciles de trabajar. 
Forman terrones fáciles de desagregar cuando están secos. (Pineda J., sf) 
Comportamiento de suelos lodosos. 
Los suelos limosos pueden encontrarse especialmente en los bordes de los ríos, debido a 
que es especialmente a través de éstos que se trasladan de un lugar a otro; este tipo de suelo suele 
aparecer alrededor de los cauces de los ríos, o en espacios que han sufrido inundaciones en tiempos 
anteriores. El suelo limoso se caracteriza por permitir el cultivo de casi cualquier planta o alimento, 
a excepción de aquellos organismos que necesiten suelos muy secos para su desarrollo. Esto es así 
porque el limo permite que el suelo retenga bastante agua y facilita también la constante 
ventilación, debido a que el aire circular libremente entre las partículas. Los suelos ricos en limo, 
como ya se ha visto, suelen encontrarse en las riberas de los ríos. Por esta razón, estos espacios 
resultan tan fértiles y aptos para el cultivo de distintos alimentos. (tiposde.es, sf) 
Los Suelos Limosos en la Agricultura. 
Entre los principales cultivos se destacan el arroz, la lechuga, alcachofas, coles, verduras, 
hortalizas, todos tipos de árboles y plantas que no requieran condiciones muy secas como los 
sauces, los chopos, los álamos, las enzimas y los fresnos. (Pineda J., sf) 
Importancia de los Suelos Limosos. 
Los beneficios de los suelos limosos radican en que retienen el agua por más tiempo, así 
como los nutrientes, son muy fáciles de trabajar y cultivar, facilitan la ventilación, son muy fértiles 
por la rápida descomposición de su materia orgánica y lo que se traduce en cantidad de nutrientes. 
Definitivamente, los suelos limosos son compacto, pedregosos, ricos en nutrientes, fértiles y con 
una proporción elevada de limo que es originado por la sedimentación que las aguas o vientos 
33 
transportan a los cauces de los ríos y que al igual que los suelos arcillosos; permiten formar bolas 
que se rompen con facilidad, pero no se pueden formar cintas entre los dedos. (Pineda J., sf) 
En la estabilización de suelos en obras de infraestructura del transporte, sean carreteras, 
ferroviarias, puertos o aeropuertos, se disponen de diferentes productos para el tratamiento de los 
suelos que facilitan y permiten su puesta en obra, reduciendo su sensibilidad al agua y aumentando 
su resistencia a la deformación bajo cargas, entre los que se encuentran los cementos y la cal aérea, 
donde los primeros, al fraguar producen una unión entre partículas del suelo y mejorando de esta 
forma las propiedades encontradas en el suelo de estudio. Por otro lado, al mezclar la cal dentro de 
un suelo fino arcilloso, la floculación e intercambio iónico son producidos rápidamente, de manera 
que luego de la reacción puzolánica, aumenta la resistencia mecánica en torno al tiempo y la 
temperatura, según el manual de estabilización de la Asociación Nacional de Fabricantes de Cales 
y Derivados en España ANCAE, la Asociación Nacional Técnica de estabilización de suelos y 
reciclado de firmes ANTER y el Instituto español del cemento y sus aplicaciones (ANCADE, 
ANTER, IECA, 2010, p12). 
Existen dos tipos de tratamientos que se pueden realizar según su campo de aplicación. El 
primero, es el del suelo mejorado, que tienen aplicaciones en suelos de grano fino, bastante plástico 
y en ocasiones con humedades excesivas, que presentan problemas de compactación, expansión, 
sensibilidad al agua, baja capacidad de soporte,etc. Suelen ser tratados con una baja cantidad de 
cal según la naturaleza del suelo, y su tratamiento busca modificar características a corto plazo 
puede consistir en: Secar zonas húmedas para facilitar la compactación, proporcional una 
subrasante mejorada estable o simplemente para preparar el suelo para una segunda estabilización 
(ANCADE, ANTER, IECA. 2010, p14). Por otro lado, el mejoramiento con cemento consiste en 
agregar una cantidad relativamente pequeña de cemento para mejorar algunas propiedades, como 
34 
la sensibilidad a los cambios de humedad, o capacidad de soporte, pero principalmente es una 
técnica que se centra en mejorar las explanadas, de modo que la mezcla se realiza in situ, 
dosificando menos del 3% sobre el peso seco del suelo (Piqueras V., 2021). 
El segundo, es el suelo estabilizado, que en cambio busca aumentar la capacidad de soporte 
y en ocasiones la capacidad mecánica, reducir la sensibilidad frente al agua y condicionarlo en 
función del ambiente y sus propiedades desfavorables para el proyecto. La estabilización con 
cemento suele realizarse debido a una plasticidad baja, para la estabilización con cal se discretiza 
si existe una alta cohesión en el suelo y su grano es fino. No obstante, en ocasiones suele convenir 
un mixto entre ambos (ANCADE, ANTER, IECA. 2010, p2-3). Así mismo, se recomienda la 
utilización del cemento de estabilización tanto en suelos como en bases para caminos, carreteras y 
autopistas y en general, en cualquier vivienda, parque o zona que requiera mejores condiciones de 
material de soporte respecto al ya existente, en la protección de taludes para presas de tierra, 
revestimiento de presas, laguna y canales, en fundaciones inestables y en la reconstrucción y 
reciclado de pavimentos flexibles (Silva, O., 2020). La estabilización con cal se realiza en suelos 
finos, para los cuales la modificación suele ser permanente y puede ser utilizado como una 
subrasante o subbase para crear una capa con valor estructural significativo con contenidos de cal 
que varían de entre el 3 al 6% del peso seco del suelo (National Lime Association The Versatile 
Chemical, 2004, p5-7). 
Es fundamental mencionar también que, las características del suelo a estabilizar deben 
conocerse para el desarrollo óptimo del proceso. Las principales para tener en cuenta son: 
Granulometría 
Con el fin de evitar segregaciones y dificultades durante la compactación y nivelación, el 
tamaño máximo suele estar alrededor de los 80mm (ANCADE, ANTER, IECA. 2010, p16), así 
35 
mismo el porcentaje de finos (Pasa tamiz Nº 200) se limita en más del 25% y del 50% de arenas 
(pasa tamiz Nº4) para estabilización con cal y en cualquier estabilización seleccionada, el contenido 
de materia orgánica no puede ser superior a 0.1%. Es relevante conocer el contenido de materia 
orgánica, sulfatos (máximo 0.3% de SO4 para en cualquiera de los casos) y sales solubles, de modo 
en que se puedan evitar retrasos o fraguados y endurecimiento del material no satisfactorios. 
Igualmente, para evitar reacciones expansivas que comprometan la estabilidad o la resistencia del 
suelo intervenido (Invías. 2013) 
Plasticidad 
Para estabilizaciones con cemento o con cal, el contenido de materia orgánica debe ser 
como máximo del 0.1%, y adicionalmente, si la estabilización se hace con cal, el Índice de 
plasticidad debe ser superior a 10%, y el límite líquido (LL) debe estar por encima de 40% de esta 
forma evitando problemas tanto de mezclado como de extendido del material. Es destacable que, 
si la estabilización es con cemento y el IP es superior al establecido, se puede realizar un 
tratamiento previo con por lo menos 1% de cal (Invías. 2013). 
Características de la cal hidratada y el cemento 
Características químicas de la cal 
El óxido total sobe base no volátil debe superar el 90% (Cao + MgO), ni el dióxido de 
carbono tomado en la planta de fabricación al 5%. Finalmente, la cal aprovechable debe ser 
superior al 90% en bases no volátiles y 70% en volátiles Especificación (Invías. 2013). 
 
 
36 
Características físicas de la cal 
La humedad libre en el punto de fabricación debe estar por debajo del 2% y las partículas 
retenidas en el tamiz Nº30 no pueden ser superiores al 3%, ni al 25% en el tamiz Nº200 
Especificación (Invías. 2013). 
Características del cemento hidráulico 
A menos que se especifique, el concreto empleado debe ser de uso general, con todos los 
ensayos físicos y químicos relacionados con el cemento como parte del diseño de mezcla. Del agua, 
solo se solicita un PH entre 5.5 y 8, con un contenido de sulfatos de máximo 1g/L SO4. 
Respecto a las posibles alternativas de aditivos para la estabilización de suelos a partir de 
residuos orgánicos, resaltan las fibras, que parecen aumentar la capacidad de soporte del material 
y mejoran el estado del suelo, como en el caso de la Fibra de Coco, donde directamente se considera 
la posibilidad de ser utilizado para el mejoramiento de arcillas, (Cabezas, E., & Serrato, Y., 2019), 
o como concluyen Paula, V., & Juan, J., (2014), que en su estudio sobre suelos reforzados con 
fibras concluyeron que la incorporación de las mismas aumenta la resistencia al corte y a grandes 
deformaciones, brindando también mayor ductilidad a suelos tanto granulares como cohesivos. 
Otros materiales factibles son las cenizas, teniendo en cuenta el artículo de Ramos, J., & 
Lozano, P. (2019), enfocado al estudio de la estabilización por medio de ceniza volante de carbón 
mineral y cal, cuyos resultados demostraron una mejoría en el comportamiento mecánico en un 
suelo arcilloso (caolín). Así también con la ceniza de cascarilla de café, donde el porcentaje de 
residuo agregado a la mezcla influía proporcionalmente en la humedad óptima de la muestra, así 
como en la relación de soporte CBR del suelo limo-arcilloso (Hernández, A. F., & Herrera, M. F., 
2019). Para ceniza de bagazo de caña de azúcar demostró un incremento en la resistencia máximo 
37 
del 12% (Rincón, L. P., & Cortes, A. A., 2020), del mismo modo, las cenizas vegetales permitieron 
una mejoría en las características mecánicas del suelo y de la durabilidad, (Garzón, N. A., & Lugo, 
L. I., 2019). Sin embargo, ninguno de estos estudios prueba que la ceniza de residuos orgánicos 
sea efectiva por sí misma, como observó Castro, A. (2017) al estudiar el comportamiento de un 
suelo estabilizado con ceniza de cáscara de arroz, sin encontrar resultados concluyentes, puesto 
que es necesaria la adición de cal para que la ceniza tenga efectos positivos sobre el suelo. 
Estabilización De Suelos 
A la hora de estabilizar un suelo, lo primero que se debe conocer de ese material es su 
mineralogía y la probable reacción de ese suelo en estudio con los aditivos que se van a utilizar en 
la estabilización. Y en el libro de Fundamentos de Ingeniería geotécnica (2013) se define como “un 
proceso de alteración de las propiedades de ingeniería de suelo in situ o tomado a un costo más 
bajo y con mejor control de calidad” (p.266). 
Resistencia 
Cabe mencionar que la resistencia de los suelos es más baja cuando estos se encuentran 
húmedos, con algunas excepciones, así que para mejorar dicha propiedad se puede utilizar algunos 
tipos de estabilización como: vibro-flotación, precarga, drenaje, estabilización mecánica o 
estabilización química, entre otros. (Angulo & Rojas, 2016, p. 26) 
Estabilización con cal 
Este tipo de estabilización es común utilizarse para suelos finos, por ende, los tipos de cal 
más utilizados son: cal hidratada alta en calcio [Ca (OH)2], cal viva calcítica (CaO), cal dolomítica 
monohidratada [Ca (OH)2 MgO] y cal viva dolomítica. Según Das (2013) la cantidad promedio de 
adición es del 5 al 10%. En ese proceso de mezcla entre el suelo y la cal se produce una reacción 
38 
puzolánica lo que se define como una reacción entre la cal y la sílice y la alúmina de la tierra paraformar el material de cementación. (p.267). Una de las reacciones que se producen son: 
Ca (OH)2 + SiO2 → CSH (Arcilla de sílice) 
Donde: 
C = CaO 
S = SiO2 
H = H2O 
Y se tiene comprobado que la reacción puzolánica puede durar por largos periodos de 
tiempo. A la hora de realizar la estabilización con cal en campo hay tres procedimientos básicos 
los cuales son: 
• Se mezcla el material con la cantidad indicada de cal y se compacta después de 
adicionar la humedad. 
• En una planta externa al lugar de aplicación se mezcla el suelo con la cal y el agua 
necesaria y luego se lleva al sitio indicado para su compactación. 
• Se realiza una lechada de cal y se inyecta al suelo a presión con una profundidad de 
4 a 5 m. (Das, 2013, p. 268) 
Por último, está comprobado que la cal en suelos arcillosos ayuda a disminuir el límite 
líquido, aumentar el índice de plasticidad y manejabilidad, mejora las propiedades de resistencia y 
deformación del suelo. 
 
39 
 
 
Marco Conceptual 
Estabilización 
Se trata de una mezcla entre el suelo de subrasante y diferentes productos para su 
tratamiento con el objeto de facilitar e incluso permitir su puesta en obra, reducir su sensibilidad al 
agua y aumentar en mayor o menor grado su resistencia a la deformación bajo cargas. Los 
productos más comunes para esta labor son los cementos y la cal. (ANCADE, ANTER, IECA. 
2010, p1). 
Capacidad de carga 
La capacidad de carga es la presión última o de falla por corte del suelo y se determina 
utilizando las fórmulas aceptadas por la mecánica de suelos. (Ministerio de Vivienda, Construcción 
y Saneamiento, s.f. p5) 
Capacidad de soporte 
Resistencia que presenta el material subrasante con fines de diseño de pavimentos. 
(Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, s.f. p5) 
Método químico 
Empleo de sustancias químicas especiales para estabilizar suelos del tipo arcilloso y que, 
empleado en pequeñas cantidades, produce efectos deseados de acción inmediata. (Ministerio de 
Vivienda, Construcción y Saneamiento, s.f. p6) 
40 
Suelo 
Agregados naturales de partículas minerales granulares y cohesivas separables por medios 
mecánicos de poca energía o por agitación de agua. (Ministerio de Vivienda, Construcción y 
Saneamiento, s.f. p6) 
 
Suelo-cemento 
Mezcla de suelo y cantidades medidas de cemento Portland y agua, compactada a alta 
densidad. (Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, s.f. p6) 
Limite liquido 
“El límite liquido se define como el contenido de humedad expresado en por ciento con 
respecto al peso seco de la muestra, con el cual el suelo cambia del estado líquido al plástico” 
(Crespo Villalaz, 2004, p. 70). 
Limite plástico 
Se refiere al contenido de agua, con respecto al peso de la muestra seca al horno, expresado 
en porcentaje, por ende, los suelos cohesivos pasan de un estado semisólido a un estado plástico. 
(Crespo Villalaz, 2004, p. 77). 
Metodología 
Tipo De Investigación 
El tipo de investigación en el cual se clasifica el presente proyecto se le define como el 
desarrollo de un proyecto investigatorio experimental en el que se realizaron briquetas compactadas 
a fin de probar la viabilidad mecánica y económica de reforzar un suelo arcillo limoso con fibras 
de hoja de caña en condiciones controladas y variables manipuladas a favor del estudio que se 
41 
quiere realizar (como el porcentaje de fibra de hoja de caña a ser utilizada) en relación al manejo 
de materiales y/o variables, con el propósito de estudiar los efectos y consecuencias que se 
presentan por el tratamiento del suelo con estos materiales, de modo que permitan evaluar el grado 
de mejoría de la resistencia a la compresión inconfinada con respecto al tratamiento con la adición 
de cal y sin ninguna adición al suelo, esto por medio de diferentes ensayos regidos por las 
especificaciones del INVIAS del año 2013; entidad encargada de las normativas en las obras viales 
en Colombia. Cabe puntualizar que no se pretende fijar una explicación completa sobre la causa – 
efecto de lo ocurrido en las muestras, solo se encomienda en aportar indicios sobre las posibles 
causas de un acontecimiento. 
Hipótesis 
En qué grado puede mejorar el uso de la hoja de caña de azúcar en la resistencia a la 
compresión inconfinada de un suelo reforzado con este material, para su uso en vías terciarias en 
relación con suelos tratados con cal y sin tratar. 
Variables 
Se realiza la investigación para un suelo clasificado Limo – Arcilloso debido al bajo valor 
de su límite líquido, por esta razón se busca ser reforzado con la adición de diferentes tamaños y 
diferentes porcentajes de hoja de caña de azúcar y también con cal hidratada, siendo variables 
independientes una de la otra, para realizar sus ensayos y comparar sus resultados. En la Tabla se 
evidencian las variables usadas en el proyecto. 
Tabla 3. Variables y convenciones. 
Nombre Convención Tipo de Variable 
Hoja de caña inalterada corta HIC INDEPENDIENTE 
Hoja de caña inalterada larga HIL INDEPENDIENTE 
42 
Hoja de caña seca corta HSC INDEPENDIENTE 
Hoja de caña seca larga HSL INDEPENDIENTE 
Cal hidratada CH INDEPENDIENTE 
Suelo de subrasante SS INDEPENDIENTE 
Límite líquido LL INDEPENDIENTE 
Límite plástico LP INDEPENDIENTE 
Gravedad específica GS INDEPENDIENTE 
Análisis granulométrico por tamizado GT INDEPENDIENTE 
Análisis granulométrico por hidrómetro GH INDEPENDIENTE 
Contenido orgánico MO INDEPENDIENTE 
Contenido óptimo de humedad ωo DEPENDIENTE 
Densidad seca máxima γd DEPENDIENTE 
Compresión inconfinada σ DEPENDIENTE 
Fuente: Elaboración propia. 
Métodos y Materiales 
Diseño exploratorio 
El material utilizado de afirmado y de las hojas de cañas de azúcar secas e inalterada fueron 
extraídos del Km 9 vía Güepsa - San Benito de Santander, vereda el Junko. (Figura 2) . Material 
que evidentemente estuvo expuesto al aire, a los cambios climáticos y al paso de animales, como 
fue necesario la extracción de los materiales en 2 ocasiones diferentes, es entendible que ambas 
variaran entre ellas, razón por la cual en el ensayo de compresión inconfinada las muestras de suelo 
presentan una humedad natural distinta a la de los ensayos de caracterización. 
43 
 
Figura 2. Km 9 vía Güepsa - San Benito de Santander, vereda el Junko. 
Fuente: Elaboración propia. 
Así también el servicio geológico colombiano demuestra que el subsuelo encontrado en el 
municipio de san Benito, está conformada principalmente por shales con yeso, cherts, calizas y 
arenitas, y su superficie está compuesto en su mayoría por material fino. 
44 
 
Figura 3. Unidades cronoestratigráficas. 
Fuente: S.G.C, 2015. 
Materiales 
Suelo subrasante 
Como se observar en la Figura 4 el suelo al ser de uso agrícola su composición es 
mayormente de tierra negra, rodeada por hojas ramas y raíces. Se pueden observar gránulos de 
diferentes tamaños, al igual que trozos que son fáciles de desmenuzarse cuando está en estado seco 
mientras que tienden a mantener un estado pegajoso cuando es alterada por agentes externos como 
lo es la lluvia, por lo que se puede concluir que es un material cohesivo. 
Se puede contemplar en la Figura 4 la comparación del estado del suelo en las 2 diferentes 
ocasiones en las que se recolecto el material, en la primera se observa seca y en la segunda mojada 
debido a una temporada de lluvias. 
45 
 
Figura 4. De izquierda a derecha: suelo seco y suelo húmedo respectivamente. 
Fuente: Elaboración propia. 
 
Hoja de Caña de azúcar natural 
Se extrajo de la zona de estudio un aproximado de dos (2) kilogramos de hojas, donde aún 
estuviera en su estado natural (verde), para esto fue necesario hacer su recolección tres (3) días 
antes de efectuar los ensayos estipulados para las fibras de esta hoja, almacenándolas en un lugar 
donde no se viera afectada por la climatología (Lluvia y sol). 
46 
 
Figura 5. Hoja de caña de azúcarnatural. 
Fuente: Elaboración propia. 
Hoja de caña de azúcar seca 
Esta hoja fue recolectada en la primera toma de muestras al municipio, con un aproximado 
de diez (10) meses antes de dar inicio con los laboratorios a esta hoja, con el propósito de dejarla 
secar en un espacio libre de lluvia, pero donde pudieran recibir luz solar durante este periodo de 
tiempo, para así realizar la comparación de efectividad entre las 2 hojas. 
47 
 
Figura 6. Hoja de caña de azúcar seca. 
Fuente: Elaboración propia. 
 
Métodos 
Fase 1: Recopilación de información 
Para la elaboración esta primer fase, se hizo una recopilación de información previa tanto 
del suelo del lugar, como de los procesos de estabilización y también del uso de residuos agrícolas 
y se ejecutaron de manera ordenada una sucesión de actos los cuales fueron: El estudio de la zona, 
determinación del residuo a ser usado, toma de muestras del suelos de la vereda el Junko vía Güepsa 
- San Benito de Santander en el kilómetro 9 a un aproximado de 1-2 metros de profundidad y por 
último la obtención de la hoja seca y la hoja inalterada. 
Fase 2: Estudio de suelos y del aditivo 
En la segunda fase se realizó los ensayos requeridos para la obtención de toda la 
información necesaria para la caracterización tanto física como química para los materiales 
principales (Suelo y Hoja de caña de azúcar). 
48 
Luego de completar con éxito la primera fase se llevó a cabo la caracterización del suelo 
con los siguientes ensayos físicos: Granulometría, límites de consistencia (límite líquido, limite 
plástico e índice de plasticidad), determinación del contenido de humedad y gravedad específica y 
humedad optima (Proctor). 
Por último, a la hoja de caña de azúcar se realizó un ensayo de resistencia. 
Fase 3: Evaluación de la estabilización por medio de hoja de caña 
En esta fase apoyándonos en antecedentes de estabilización de suelos con cal, se determinó 
usar las siguientes dosificaciones: Suelo, Suelo + 2% de CH, Suelo + 4% de CH, Suelo + 1% de 
HIC, Suelo + 0.5% de HIC, Suelo + 0.25% de HIC, Suelo + 1% de HSC, Suelo + 0.5% de HSC, 
Suelo + 0.25% de HSC, Suelo + 1% de HIL, Suelo + 0.5% de HIL, Suelo + 0.25% de HIL, Suelo 
+ 1% de HSL, Suelo + 0.5% de HSL, Suelo + 0.25% de HSL y para las 15 muestras mencionadas 
se les realizó el ensayo mecánico de resistencia a la compresión inconfinada. 
Tabla 4. Briquetas sometidas a la σ y porcentajes de cal y hoja según su peso. 
Muestra Cal HIC HIL HSC HSL 
M1 0% 1% 0% 0% 0% 
M2 0% 0.5% 0% 0% 0% 
M3 0% 0.25% 0% 0% 0% 
M4 0% 0% 1% 0% 0% 
M5 0% 0% 0.5% 0% 0% 
M6 0% 0% 0.25% 0% 0% 
M7 2% 0% 0% 0% 0% 
M8 4% 0% 0% 0% 0% 
M9 0% 0% 0% 0% 0% 
M10 0% 0% 0% 1% 0% 
M11 0% 0% 0% 0.5% 0% 
49 
M12 0% 0% 0% 0.25% 0% 
M13 0% 0% 0% 0% 1% 
M14 0% 0% 0% 0% 0.5% 
M15 0% 0% 0% 0% 0.25% 
Fuente: Elaboración propia. 
Una vez mezcladas y compactadas las muestras, la siguiente imagen (Figura 7) podemos 
observar la apariencia de algunas probetas ya compactadas. 
 
Figura 7. Briquetas compactadas. 
Fuente: Elaboración propia. 
Fase 4: Análisis y discusión de resultados. 
Finalmente se realizó un análisis de los resultados obtenidos, comparando estos datos, 
demostrando el nivel de mejoría, desventajas o inmutabilidad que presente el suelo estabilizado 
con hoja de caña y con cal. 
50 
Resultados 
Caracterización De La Muestra 
Determinación De Los Tamaños De Las Partículas Sólidas Del Suelo (INV E-123 - 13) 
Para la determinación de la distribución de tamaños del suelo, el ensayo se dividió en dos 
partes, realizando la separación de los tamaños mediante tamizado para la fracción retenida en 
2mm y mediante el ensayo de hidrometría para el suelo que pasa a través de dicho tamiz. 
Partículas retenidas en el tamiz No. 10 
Para el método, según lo descrito en la norma Invías ensayo 123 – 13, se prepararon 653g 
del material que es retenido en el tamiz No.10, los cuales luego se lavaron sobre el tamiz No. 200 
para quitar los finos adheridos a la fracción gruesa. El material restante, de apenas 19g, fue separado 
en distintas fracciones según su tamaño mediante tamizado. Los porcentajes de material retenido y 
pasante en cada tamiz, así como la serie de tamices usados se enseña a continuación (Tabla 5) así 
como la curva granulométrica hallada a partir de estos tres puntos (Figura 8): 
Tabla 5. Distribución granulométrica de la fracción retenida en el tamiz de 2mm (No. 10). 
Tamiz 
Material 
Retenido 
Material que 
pasa 
Masa que 
pasa 
ASTM mm (g) (%) (g) 
3/8" 9,5 0 100,0% 653,2 
No. 4 4,75 2,86 99,6% 650,34 
No. 10 2 16,34 97,1% 634 
Fuente: Elaboración propia. 
51 
 
Figura 8. Curva granulométrica de la fracción retenida en el tamiz de 2mm. 
Partículas que pasan el tamiz No. 10 
De las partículas que pasan el tamiz de 2mm, se usaron 54g de material seco al aire, pues 
el suelo demuestra ser predominantemente fino. Dispuesta la muestra dentro de un vaso 
precipitado de 250ml, se cubrió con hexametafosfato de sodio hasta la marca de 250ml del vaso 
de precipitación, mezclándolo con la varilla de vidrio hasta humedecer el suelo para 
seguidamente dejar saturando durante 16 horas. 
52 
 
Figura 9. Lechada del suelo y solución de hexametafosfato de sodio en el beaker. A la izquierda 
se muestra su estado un instante después de preparada la mezcla, a la derecha se muestra su 
estado una vez han pasado 16 horas. 
Fuente: Elaboración propia. 
Terminado dicho periodo, se dispersó la muestra haciendo uso del aparato agitador A, 
transfiriendo la lechada al recipiente lavando con agua cualquier residuo restante en el beaker, 
cubriendo con agua desairada hasta llenar el recipiente por encima de la mitad y agitando la mezcla 
por un minuto. luego, se transfirió la lechada suelo-agua al cilindro para sedimentación y, 
añadiendo agua destilada hasta cubrir un volumen total de 1L, se cubrió con un tapón y se agitó 
dándole vueltas al cilindro durante otro minuto, al cabo del cual, se le dejó reposar sobre una 
superficie plana para tomar las lecturas con el hidrómetro a 2, 5, 15, 30, 60, 250 y 1440 minutos, 
intervalos de tiempo que se miden desde el instante en que inicia la sedimentación y en los que 
también se tomó la temperatura de la mezcla. Los resultados obtenidos durante esta operación 
53 
pueden observarse en la Tabla 7. Es necesario resaltar que, con el fin de neutralizar el hidrómetro 
al cabo de cada lectura, este se dejaba en suspensión en agua destilada para evitar lecturas sesgadas. 
 
Figura 10. Inmersión del Hidrómetro dentro de la probeta sedimentada. 
Fuente: Elaboración propia. 
 Curva granulométrica 
Para el dibujo de la curva granulométrica, se calculó la masa de muestra total que es 
representada por la porción de suelo usada en el ensayo del hidrómetro (Ecuación 1). Esta masa 
luego es utilizada para el cálculo de los porcentajes de suelo en suspensión (P, calculado como se 
enseña en la Ecuación 2). 
𝑊 =
𝑀𝑠
%𝑃𝑆𝐻
∗ 100 
54 
Ecuación 1. Masa de suelo total representada por la masa de suelo usada en el ensayo 
del hidrómetro. 
Donde: 
W: Masa de suelo total que es representada por la masa de suelo utilizada en el ensayo, g. 
Ms: Masa de suelo seca que se utilizó en el ensayo del hidrómetro, g. 
%PSH: Porcentaje de suelo que pasa el tamiz de 2mm respecto al porcentaje real de suelo 
utilizado, %. 
𝑃 =
𝑎 ∗ 𝑅
𝑊
 
Ecuación 2 Porcentaje de suelo en suspensión. 
Donde: 
P: Porcentaje de suelo en suspensión, %. 
a: Factor de corrección del hidrómetro 152H. 
R: Lectura del Hidrómetro 152H 
En la Ecuación 2, el factor de corrección del hidrómetro 152H es una constante dependiente 
de la gravedad específica del suelo, y puede hallarse fácilmente mediante la Tabla 10 encontrada 
en la norma ensayo INV E – 123 – 13. 
Tabla 6. Valores del factor de corrección (a) para diferentes gravedades específicas de las 
partículas de suelo. 
Gravedad Específica 
(Gs) 
Factor