Análisis del comportamiento de base granular estabilizada con cem

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Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería
1-1-2016
Análisis del comportamiento de base granular
estabilizada con cemento sustituyendo con material
no biodegradable Tereftalato de Polietileno (PET)
en la fracción del agregado que pasa el tamiz #4 y se
retiene en el #16
Daniel Fernando Bustos Ortiz
Jhonatan Leonardo Sarmiento Salazar
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Citación recomendada
Bustos Ortiz, D. F., & Sarmiento Salazar, J. L. (2016). Análisis del comportamiento de base granular estabilizada con cemento
sustituyendo con material no biodegradable Tereftalato de Polietileno (PET) en la fracción del agregado que pasa el tamiz #4 y se
retiene en el #16. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/39
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ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE BASE GRANULAR ESTABILIZADA CON 
CEMENTO SUSTITUYENDO CON MATERIAL NO BIODEGRADABLE 
TEREFTALATO DE POLIETILENO (PET) EN LA FRACCIÓN DEL AGREGADO 
QUE PASA EL TAMIZ #4 Y SE RETIENE EN EL #16. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DANIEL FERNANDO BUSTOS ORTIZ 
JHONATAN LEONARDO SARMIENTO SALAZAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
2016 
 
ii 
 
Análisis del comportamiento de base granular estabilizada con cemento sustituyendo con material 
no biodegradable Tereftalato de Polietileno (PET) en la fracción del agregado que pasa el tamiz #4 y se 
retiene en el #16. 
 
 
 
 
 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil 
 
 
 
 
 
 
 
Director temático 
Msc. I.C. SANDRA ELODIA OSPINA LOZANO 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
2016 
 
iii 
 
Agradecimientos 
 
Los autores expresan su agradecimiento a: 
 
Al personal docente de toda la universidad, tanto los que permanecen, como los que ya no 
están presentes en las áreas de ciencias básicas, formación lasallista e ingeniería civil, fueron 
quienes nos enseñaron a lo largo de estos años a ser grandes personas y a adquirir los 
conocimientos necesarios para enfrentar esta profesión con dignidad, respeto, honor e integridad. 
Hacemos un agradecimiento especial para la directora de esta investigación, la ingeniera Sandra 
E. Ospina L. quien guió nuestros pasos a lo largo de este tiempo y fue fundamental para poder 
llevar a cabo esta investigación. Sus enseñanzas, su paciencia, su apoyo e inteligencia quedaron 
reflejados en su motivación permanente para desarrollar este proyecto. 
 
Agradecemos fraternalmente a Oscar Antonio Malagón por brindarnos todo el apoyo 
necesario para ejecutar correctamente los ensayos dispuestos para este proyecto, también a Luis 
Eduardo Borja y Camilo Gómez Martínez y a todos nuestros compañeros lasallistas, quienes 
formaron parte de este proceso y compartieron con nosotros en medio de situaciones agradables, 
difíciles, adversas y todo tipo de situaciones tanto dentro, como fuera de la universidad. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iv 
 
Dedicatoria 
 
 
 
 
 
Quiero agradecer este gran logro primeramente a Dios, que me ha llenado a lo largo de 
mi vida de grandes bendiciones y mucha sabiduría, permitiéndome cumplir cada meta que he 
dado a lo largo de toda mi vida. Este nuevo logro quiero dedicárselo a mi Madre Luz Stella 
Ortiz García, a mi Padre Fernando Bustos Ariza, a mi hermano David Alejandro Bustos Ortiz y 
a mi abuela Teresa Ariza de Bustos, que son el pilar de mi vida ya que con el apoyo de ellos he 
podido tener la confianza y la motivación para cumplir todas mis metas. A Kevin Giovanni 
Morales, Juan Diego Angarita y demás personas que me han apoyado incondicionalmente y han 
intervenido en la culminación de esta etapa. 
Por último, quiero agradecer a todos mis profesores e ingenieros lasallistas por llenarme 
de grandes conocimientos, instruirme como persona y por encaminarme hacia la meta de ser un 
gran Ingeniero Civil. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Daniel Fernando Bustos Ortiz. 
 
v 
 
Dedicatoria 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico este gran triunfo y este sentimiento inefable a Dios, mi padre, mi amigo y el maravilloso ser que 
ha estado conmigo desde siempre, brindándome el soporte para ser un mejor hombre cada día, 
enseñándome la importancia de vivir en el respeto, la caballerosidad, la honorabilidad y el sentido del 
deber por recorrer el camino de la rectitud. También a la razón de mi vida, mi madre, Gloria Salazar 
Franco, quien fue el estandarte del amor, la compresión y la fortaleza de mi ser, sin esperar nada a 
cambio y de quien puedo decir sin temor alguno, que es la mejor madre que cualquier hijo hubiese 
podido tener, a mis hermanos José Gerardo Sarmiento Salazar y Tito Alejandro Sarmiento Salazar por 
ser sangre de mi sangre y forjar también el deseo de ocupar un lugar en la historia de la ingeniería civil. 
 
También dedico este triunfo a mi amigo Sergio Andrés Mora Rueda, quien fue una persona clave durante 
esta etapa, por su comprensión y la capacidad que tuvo para escuchar, entender y aconsejar sobre todas 
las cosas buenas y malas de mi vida, a Klaus Andrés Guzmán Valbuena, por brindar una amistad basada 
en una confianza y lealtad sin precedentes y a Yessica Alejandra Vargas por ser la única amiga que 
apoyó todas las circunstancias, en medio de la dicha y el infortunio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Jhonatan Leonardo Sarmiento Salazar. 
 
vi 
 
TABLA DE CONTENIDO 
 
Aspectos Generales del Proyecto ............................................................................................ 1 
Planteamiento del Problema ........................................................................................... 1 
Formulación del Problema .............................................................................................. 3 
Delimitación .................................................................................................................... 3 
Justificación .................................................................................................................... 4 
Objetivos ......................................................................................................................... 5 
Objetivo general. ......................................................................................................... 5 
Antecedentes ................................................................................................................... 6 
Marco Teórico y Conceptual ........................................................................................ 12 
Marco Normativo .......................................................................................................... 22 
Normas establecidas en el artículo 351-13 de INVÍAS. ........................................... 23Plan de ensayos y repetición. .................................................................................... 24 
Requisitos de calidad de los agregados. .................................................................... 26 
Requisitos diseño base estabilizada con cemento y base estabilizada con cemento –
PET ....................................................................................................................................... 28 
Caracterización de Los Materiales ........................................................................................ 31 
Caracterización del Modificador (Tereftalato de Polietileno, PET). ............................ 31 
Cemento ........................................................................................................................ 33 
Agua .............................................................................................................................. 34 
Agregado Natural .......................................................................................................... 34 
Medición del contenido orgánico mediante ignición: I.N.V.E 121-13. .................... 35 
Humedad natural del material de base: I.N.V.E 122-13. .......................................... 36 
Límite liquido de los suelos I.N.V.E 125-13. ........................................................... 37 
 
vii 
 
Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos: I.N.V.E 213-13. ................. 38 
Equivalente de arena de suelos y agregados finos: I.N.V.E 133-13. ........................ 40 
Valor de azul de metileno en agregados finos: I.N.V. E – 235 – 13. ........................ 42 
Desgaste por medio de máquina de los ángeles: I.N.V. E – 218 – 13. ..................... 44 
Resistencia del agregado grueso a la abrasión utilizando el aparato Micro-Deval: 
I.N.V. E – 238 – 13. .............................................................................................................. 45 
Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato (sulfato de 
magnesio): I.N.V. E-220-13.................................................................................................. 46 
Terrones de arcilla y partículas deleznables en los agregados: I.N.V. E-211-13. .... 48 
Índices de aplanamiento y alargamiento de los agregados para carreteras: I.N.V. E-
230-13. .................................................................................................................................. 50 
Porcentaje de partículas fracturadas en un agregado grueso: I.N.V. E-227-13. ....... 52 
Relaciones humedad – peso unitario seco en los suelos (ensayo modificado de 
compactación): I.N.V. E-142-13. .......................................................................................... 54 
C.B.R para suelos compactados en laboratorio y muestras inalteradas. ................... 57 
Resumen de la Caracterización Física y Química del Material .................................... 61 
Diseño de Mezcla Base Estabilizada con Cemento-PET ...................................................... 62 
Sistema de Clasificación del Suelo de la AASTHO ..................................................... 63 
Método de la PCA ......................................................................................................... 64 
Relaciones de Humedad-Densidad de Mezclas Base Estabilizada con Cemento I.N.V.E 
611-13 ....................................................................................................................................... 64 
Resistencia a la Compresión de Cilindros Moldeados de Base Estabilizada con 
Cemento I.N.V.E 614-13 .......................................................................................................... 67 
Humedecimiento y Secado de Mezclas Compactadas de Base Estabilizada con 
Cemento I.N.V.E 612-13 .......................................................................................................... 76 
 
viii 
 
Resistencia a La Flexión de la Base Estabilizada con Cemento Usando una Viga 
Simplemente Apoyada en los Tercios de la Luz Libre I.N.V.E 616-13 ................................... 83 
Resistencia a la Compresión de la Base Estabilizada con Cemento Empleando 
Porciones de Vigas Rotas por Flexión (Método del Cubo Modificado) I.N.V.E 615-13 ......... 87 
Resumen Criterios para la Mezcla Base Estabilizada con Cemento-PET para Ítems de 
Resistencia. ............................................................................................................................... 89 
CONCLUSIONES ................................................................................................................ 91 
Recomendaciones ......................................................................................................... 92 
REFERENCIAS .................................................................................................................... 93 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ix 
 
LISTA DE TABLAS 
 
Tabla 1. Ensayos a realizar para caracterizar el material de base ..................................... 23 
Tabla 2. Normas para los diseños base estabilizada con cemento y base estabilizada con 
cemento-PET................................................................................................................................. 24 
Tabla 3. Número de ensayos en función de los porcentajes de sustitución de Tereftalato 
de Polietileno en la base estabilizada con cemento ...................................................................... 25 
Tabla 4. Número de probetas a fabricar en función de los porcentajes de sustitución de 
Tereftalato de polietileno en la base estabilizada con cemento .................................................... 26 
Tabla 5. Requisitos de los materiales para la construcción de la base estabilizada con 
cemento ......................................................................................................................................... 27 
Tabla 6. Requisitos granulométricos del material para la construcción base estabilizada 
con cemento. ................................................................................................................................. 28 
Tabla 7. Contenido de cemento aproximado para proyectar las mezclas base-cemento .. 30 
Tabla 8. Criterios de diseño para la mezcla base estabilizada con cemento ..................... 31 
Tabla 9. Requisitos del agua no potable para la construcción de base estabilizada con 
cemento. ........................................................................................................................................ 34 
Tabla 10. Resumen de la caracterización del material ...................................................... 61 
Tabla 11. Contenido de cemento aproximado para proyectar las mezclas base-cemento 72 
Tabla 12. Porcentaje de pérdida del espécimen 2 en la condición de secado ................... 80 
Tabla 13. Variación del esfuerzo cortante respecto a la cantidad de PET ........................ 87 
Tabla 14. Resumen criterios de diseños (Resistencia) para la mezcla de base estabilizada 
con cemento y PET ....................................................................................................................... 89 
Tabla 15. Resumen resultados de durabilidad para la mezcla de base estabilizada con 
cemento y PET .............................................................................................................................. 90 
Tabla 16. Resumen resultados de flexión y compresión para la mezcla de base 
estabilizada con cemento y PET ................................................................................................... 90 
 
 
 
 
x 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1. Estructura química del PET. .............................................................................. 18Figura 2. PET que pasa por la serie de tamices Pasa No 4 – Retiene No 16. ................... 32 
Figura 3. Curva granulométrica del PET obtenida en el laboratorio. ............................... 33 
Figura 4. Registro fotográfico del ensayo de contenido orgánico por ignición ................ 36 
Figura 5. Registro fotográfico del ensayo de límite líquido ............................................. 37 
Figura 6. Material de base granular que pasa por la serie de tamices desde el tamiz 1 ½ 
pulgada hasta el No 200. ............................................................................................................... 38 
Figura 7. Curva granulométrica del agregado natural para BTC-38 ................................ 39 
Figura 8. Preparación de las tres probetas para la ejecución del ensayo .......................... 41 
Figura 9. Preparación y registro del ensayo de azul de metileno y aro azul cuando se 
alcanza el punto............................................................................................................................. 43 
Figura 10. Gradación A para el material de base y la ejecución del desgaste en la máquina 
de Los Ángeles .............................................................................................................................. 44 
Figura 11. Proceso de abrasión del aparato Micro-Deval y aspecto del conjunto de 
material y esferas tras terminar la abrasión ................................................................................... 46 
Figura 12. Fracción gruesa y fina durante el ensayo con los cristales formados por la 
interacción material-sulfato .......................................................................................................... 47 
Figura 13. Fracción gruesa y fina durante la inmersión y proceso de verificación manual 
del contenido de terrones de arcilla y/o partículas deleznables .................................................... 49 
Figura 14. Proceso de verificación de las partículas que tanto pasa, como se retienen en el 
calibrador de aplanamiento ........................................................................................................... 51 
Figura 15. Proceso de verificación de las partículas que tanto pasa, como se retienen en el 
calibrador de longitudes ................................................................................................................ 52 
Figura 16. Proceso de análisis de las partículas que visualmente presentan caras 
fracturadas en sus respectivas franjas. .......................................................................................... 53 
Figura 17. Proceso de montaje, preparación y compactación del material de base. ......... 56 
Figura 18. Gráfica peso unitario seco vs humedad (el punto máximo en la gráfica indica 
el peso unitario seco máximo y la humedad óptima de compactación) ........................................ 56 
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xi 
 
Figura 19. Proceso de compactación, inmersión y montaje para la falla del material de 
base. .............................................................................................................................................. 58 
Figura 20. Curva esfuerzo vs penetración para el espécimen de 56 golpes con corrección 
en el origen (línea roja) ................................................................................................................. 59 
Figura 21. Curva esfuerzo vs penetración para el espécimen de 25 golpes con corrección 
en el origen (línea roja) ................................................................................................................. 59 
Figura 22. Curva esfuerzo vs penetración para el espécimen de 10 golpes con corrección 
en el origen (línea roja) ................................................................................................................. 60 
Figura 23. Curva peso unitario seco vs porcentaje de C.B.R (la línea verde muestra el 
100% de la compactación y la línea naranja el 95%, con ésta última se halla el porcentaje de 
C.B.R) ........................................................................................................................................... 60 
Figura 24. Preparación del material con reemplazo y proceso de compactación ............. 65 
Figura 25. Curva de compactación peso unitario seco vs humedad ................................. 66 
Figura 26. Curvas de humedad óptima de compactación para los porcentajes de cemento 
vs porcentaje de PET .................................................................................................................... 67 
Figura 27. Aspecto del material con PET y procesos de inmersión y falla de los 
especímenes .................................................................................................................................. 68 
Figura 28. Resistencia última para el 3%, 5% y 7% de cemento con el material sin 
modificador, se muestra la proyección del contenido de cemento óptimo para 3.5 MPa ............. 69 
Figura 29. Resistencia última para el 3%, 5% y 7% de cemento conel material y el PET, 
se muestran las proyecciones del contenido de cemento óptimo para 3.5 MPa ........................... 70 
Figura 30. Proyección del peso unitario seco para el 3%, 5% y 7% de cemento con el 
material sin modificador, hallado con el contenido óptimo de cemento ...................................... 70 
Figura 31. Proyección del peso unitario seco para el 3%, 5% y 7% de cemento con el 
material y el PET, hallado con el contenido óptimo de cemento .................................................. 71 
Figura 32. Comparación de gráficas de resistencia en función del porcentaje de cemento y 
del PET.......................................................................................................................................... 73 
Figura 33. Eficiencia del cemento vs porcentaje de PET ................................................. 73 
Figura 34. Curva de cemento óptimo para 3.5 MPa vs porcentaje de PET ...................... 74 
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xii 
 
Figura 35. Curva peso unitario seco para el contenido óptimo de cemento vs porcentaje 
de PET ........................................................................................................................................... 75 
Figura 36. Comparación de gráficas de peso unitario seco en función del porcentaje de 
cemento y del PET ........................................................................................................................ 76 
Figura 37. Proceso de medición de altura y diámetro junto con el proceso de abrasión por 
cepillado ........................................................................................................................................ 77 
Figura 38. Cambio volumétrico para el espécimen 1 con material sin modificador ........ 78 
Figura 39. Cambio volumétrico para el espécimen 1 para el material con PET ............... 79 
Figura 40. Curva porcentaje de pérdida para los especímenes 2 vs porcentaje PET ........ 81 
Figura 41. Curva porcentaje de variación volumétrica para los especímenes 1 vs 
porcentaje PET .............................................................................................................................. 82 
Figura 42. Procesos de compactación, compresión en la máquina Versa Tester y grieta de 
falla a flexión en las vigas de base estabilizada con cemento. ...................................................... 84 
Figura 43. Gráfica de resistencia última vs % de PET ..................................................... 85 
Figura 44. Gráfica de peso unitario seco vs % de PET ..................................................... 86 
Figura 45. Montaje y falla de un fragmento de viga ......................................................... 88 
Figura 46. Curva esfuerzo vs porcentaje de PET .............................................................. 88 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 1 
 
 
Aspectos Generales del Proyecto 
 
Planteamiento del Problema 
 
Actualmente, citando a (Instituto de Desarrollo Urbano, 2012) el proceso del reciclaje es 
un tema medio ambiental en auge gracias a la notoria preocupación que ha surgido frente a la 
cantidad de material plástico PET (Tereftalato de Polietileno) que se está acumulando de manera 
sistemática y producecuantiosas enfermedades y contaminación en muchos lugares de Bogotá y 
el país. Sin embargo, mediante esta investigación se busca con estos temas el aprovechamiento 
del reciclado del PET empleándolos en una mezcla granular con cemento; generando una posible 
solución al rápido agotamiento de las canteras, pues el reemplazar parte del agregado disminuirá 
el consumo de los agregados naturales, habiéndose planteado ya nuevas estrategias como los 
nuevos pliegos licitatorios establecen que, desde la etapa de estudios y diseños, se incluya la 
utilización de pavimento reciclado (RAP) no inferior a un 10% del total de metros cuadrados y, 
de mínimo, el 5% de grano de caucho reciclado (GCR). Los porcentajes se incrementarán 
anualmente en 5 puntos, hasta completar la meta del 25%. Como son porcentajes obligatorios, 
quien presente una propuesta con ellos no recibirá puntaje adicional. En cambio, quien sobrepase 
los mínimos establecidos será beneficiado con puntajes máximos, si es el producto de un proceso 
de transformación de las llantas recicladas en partículas para diferentes usos, entre ellos, el 
mejoramiento de las mezclas asfálticas. La implementación del GCR busca que los pavimentos 
duren más. Este es un aporte al uso responsable de las llantas de residuo que tanto daño le 
generan a la ciudad tras doce años de estudios conjuntos del IDU y la Universidad de los Andes 
sobre compatibilidad del GCR con el asfalto, se pudo determinar que resulta más resistente a la 
fatiga que una mezcla asfáltica convencional. Hasta ahora se han construido tramos 
experimentales en los distritos de conservación que rehabilitan y conservan la infraestructura del 
transporte urbano: vías, puentes, ciclo-vías, pasos peatonales y túneles. Con el GCR el 
mantenimiento o reparación de la vía solo sería necesario en el doble de tiempo, 
aproximadamente. Como mínimo utiliza el 20 por ciento de escombros en construcción nueva, 
mínimo utiliza el 40 por ciento de escombros en obras de mantenimiento y conservación y 
mínimo utiliza el 10 por ciento de llantas y neumáticos. El uso de nuevos materiales de 
 2 
 
 
construcción no solamente en la parte vial sino en las estructuras verticales y demás elementos 
afines con el concreto. 
 
Ahora bien, aunque parezca difícil de creer, la basura representa una oportunidad de 'oro' 
para el país. En primer lugar, porque su manejo adecuado evita la saturación de los rellenos 
sanitarios; en segundo lugar, porque es la fuente de empleo para 300.000 familias colombianas y 
tercero, porque genera negocios valorados en más de $354.000 millones al año, pues el reciclaje 
representa más del 50% de la materia prima que se utiliza en la producción industrial, de acuerdo 
con cifras de la Andi (Asociación de Empresarios de Colombia) y de la Asociación Nacional de 
Recicladores de Bogotá. Según el Ministerio de Ambiente, Colombia genera alrededor de 27.000 
toneladas de residuos diarios (810.000 al mes), de los cuales el 85 % se generan en los hogares y 
el 15% restante es producido conjuntamente por el comercio, la industria, las instituciones, las 
plazas de mercado y las vías públicas. Pero lo que se recicla en Colombia no es suficiente para 
satisfacer las necesidades de la industria. Según la Andi, el año pasado el país demandó cerca de 
750.000 toneladas de residuos reciclables, de las cuales solo se recuperaron 645.200, lo que 
indica que 104.800 se quedaron literalmente en la basura. (Dinero, 2009) 
 
La construcción sostenible es en sí misma una manera de modernizar las estructuras 
actuales, pero en cuanto a las vías y su estructura de soporte no se ha observado en detalle lo que 
puede suceder si se aplicase un material no biodegradable reciclable con el fin de tratar con un 
material que presenta bastantes problemas en términos de residuos sólidos y que es como tal un 
contribuyente de la constante contaminación tanto de suelos como del agua; presentando una 
innovadora posibilidad de poder manejarlo como material disipador de carga y de deformaciones 
en la base granular tratada con cemento. 
 
 
 
 
 
 3 
 
 
Formulación del Problema 
 
¿Es viable sustituir una fracción fina del material de agregado por PET, de tal manera que 
el material granular estabilizado con cemento cumpla con el artículo 351 de Invías versión 2013 
como una alternativa para la base granular? 
 
 
Delimitación 
 
Se trabajaron los ensayos que contempla la norma (Artículo 351-13 del Invías ) para base 
estabilizada con cemento. 
 
El método de diseño de la mezcla de base estabilizada con cemento se realizó mediante el 
diseño establecido por la Portland Cement Assosiation (PCA) 
 
El material a estabilizar con cemento portland provino de la empresa Recebera Vista 
Hermosa García Triana & CIA en la ciudad de Mosquera – Cundinamarca, del cual se compró 
un material triturado para base. 
 
El material para ser sustituido dentro de la fracción granulométrica del material para base, 
PET provino de la empresa PET & solo PET de la ciudad de Bogotá D.C., del cual se compró 
PET triturado con granulometría tamiz pasa #4 y retiene en el tamiz #16, granulometría 
determinada mediante ensayo de laboratorio (ver numeral 2.1 de este documento). 
Para el diseño de la mezcla se realizó mediante los ensayos de resistencia a la compresión 
ajustada (INV E-614-13) y humedecimiento y secado ajustado (INV E-612-13) debido a 
requerimientos exigidos por el artículo 351 de las especificaciones generales Invías 2013. La 
resistencia a la compresión mínima es de 3.5 MPa, hallada luego de siete días de curado húmedo. 
Para el desarrollo de los ensayos se debe tener en cuenta la disponibilidad de los 
laboratorios de la Universidad de La Salle, del espacio y el equipo encontrados allí mismo. 
 4 
 
 
Según el artículo 351 de Invías el agua utilizada para la estabilización deberá ser limpia y 
libre de materia orgánica, su pH deberá estar dentro de un rango de 5.5 y 8, y su contenido de 
sulfatos no debe superar el valor de 1 g/L. Si el agua es reconocida como potable, cumple con 
dichas características. 
El cemento para estabilización debe ser cemento Portland tipo 1. Si por algún motivo el 
cemento ha fraguado parcialmente o contiene terrones del producto endurecido, no podrá ser 
utilizado. 
Se aplicó el criterio de repetición para esta investigación. Se propuso realizar la 
repetición de los ensayos (3) en cualquiera de los porcentajes de sustitución de PET para los 
ensayos de resistencia, durabilidad y flexión. Las repeticiones realizadas para la caracterización 
del material incluyen solamente un ensayo de repetición asignado arbitrariamente para 
cualesquiera de los ensayos previamente mencionados. 
 
Justificación 
 
La presente investigación muestra una forma de crear un diseño con bases estabilizadas 
con cemento, con el fin de mostrar una iniciativa en la reutilización del material plástico, como 
uno de los tantos materiales reciclados que puede mostrar consecuencias positivas frente a los 
efectos mecánicos en el pavimento durante su vida útil en el periodo de diseño establecido. Esta 
investigación podría aportar considerablemente para solución de la temática ambiental en cuanto 
al reciclaje de material plástico con cierto beneficio social. Por ende, asegurando el reciclaje de 
esta clase de desechos y la posibilidad de crear vías con bases granulares estabilizadas con 
cemento y a su vez generar una nueva posibilidad de resguardar los materiales de cantera 
restantes que hoy se explotan de manera masiva para crear los agregados de múltiples obras de 
ingeniería civil. 
 
Para (Dinero, 2013) la demanda del mercado supone habilitar amplias áreas de 
explotación, pero en mejores condiciones de mitigación ambiental y sin poner en riesgo la salud 
 5 
 
 
de la población urbana. De hecho, la Personería de Bogotá calcula que unas 800.000 personas en 
la ciudad resultanafectadas por la polución y la contaminación ambiental que generan este tipo 
de explotaciones. 
 
Por otro lado, la ley dispone del PROYECTO DE ACUERDO 113 DE 2011 para el 
manejo de residuos sólidos en el que se establecen estadísticamente los siguientes parámetros: 
 
 En Bogotá diariamente se producen 6.763 toneladas de basura. 
 En Colombia diariamente se producen 48.320 toneladas de basura y al año 17’636.800 
toneladas. 
 Cada persona produce en promedio 1 kilo de basura diario. 
 Del 70% al 80% de la basura es reciclable. 
 En Colombia se recupera 10% de los residuos sólidos. 
 52% de recuperación de papel en Colombia, gracias a los recicladores. Estamos por encima 
de los Estados Unidos. 
 El 55% de los residuos sólidos en Colombia es material orgánico. 
 6.000 toneladas diarias de basura llegan al relleno "Doña Juana". Esto equivale a 1.000 
elefantes, o a un edificio de 17 pisos. 
 
Las anteriores cifras son dadas por el Programa de Reciclaje de las Instituciones de la 
Educación Superior PRIES para el año 2010. 
 
 
Objetivos 
 
Objetivo general. Analizar las características físico-mecánicas de una base estabilizada 
con cemento empleando plástico (PET), por medio de sustituciones progresivas en el material 
granular, con el fin de determinar si este nuevo material que pasa el tamiz #4 y se retiene en el 
#16 es viable o no para poder ser aplicado en la base estabilizada con cemento. 
 
 6 
 
 
Objetivos específicos. 
 
 Evaluar la resistencia y propiedades intrínsecas del material granular sin ningún tipo de 
modificación con material no biodegradable. 
 Analizar lo ocurrido con la cantidad de cemento para encontrar la resistencia máxima de 
3.5 MPa cuando aumentan las dosificaciones de material PET en el agregado. 
 Evaluar el desempeño del material PET en una base estabilizada con cemento, frente a las 
pruebas de resistencia a la compresión. 
 Evaluar el comportamiento a la flexión de la base estabilizada con cemento por medio de 
la falla de vigas al tercio de la luz junto con el método del cubo modificado. 
 
 
Antecedentes 
 
Para el estudio de antecedentes sobre la utilización de PET en la estabilización y 
mejoramiento de suelos, los resultados fueron satisfactorios, ya que se encontraron 
investigaciones que se han hecho en varios países, especialmente en México en donde llevan más 
de una década implementando el reciclado de materiales no biodegradables para la reducción de 
residuos en los rellenos sanitarios. 
 
En la Universidad Nacional Autónoma de México, se realizó una investigación sobre 
“estudio del uso de PET como material de restitución en suelos de baja capacidad de carga”, 
donde se presenta un análisis del comportamiento mediante pruebas de laboratorio que se 
llevaron a cabo a distintos envases de PET con el propósito de conocer la influencia que ejercen 
sobre dicho comportamiento la densidad del material, la velocidad de desplazamiento y las 
distintas configuraciones utilizadas en la conformación de un grupo de envases. El estudio se 
realizó en tres etapas. En una primera etapa, se realizaron pruebas a compresión estática no 
confinada a diversos tipos de envases para lograr una caracterización y luego poder seleccionar 
 7 
 
 
las 4 mejores opciones, teniendo en cuenta los parámetros: mejor relación peso-resistencia, 
mayor accesibilidad y menor deformación. Luego a los 4 envases seleccionados, se rellenaron 
con bolsas plásticas para después poder hacer pruebas a compresión simple y poder ser 
comparados con los ensayos realizados con los envases vacíos. En la segunda Etapa consistió en 
estudiar el comportamiento que tienen estos envases en conjunto, constituidos por 6 botellas 
como conjunto y con 3 configuraciones distintas. Por último, los resultados obtenidos fueron un 
material el cual tiene una zona elástico lineal, típico de todo tipo de material, luego presenta una 
zona plástica, pero con una característica única llamada aumento de resistencia por deformación, 
en la que hay un aumento y pérdida de resistencia varias veces, producido por la resistencia a la 
deformación que afronta el aire ante la carga aplicada y que varía dependiendo del tipo de botella 
por sus configuraciones geométricas como altura o espesor de la botella. Soportando cargas 
máximas de hasta 44,71 kg para las botellas de 2.5 L y 53,8 kg para una botella de 2 L pero con 
plástico adentro, lo que arrojó que es mejor usarlos vacíos que llenos de plástico debido al poco 
aumento en la resistencia que se genera y que la botella con plástico se deforma más por el poco 
aire que tiene adentro. Para la configuración de las botellas en conjunto, se decidió escoger una 
configuración como la más óptima, 6 botellas del mismo volumen de 2 L, que fue la de poner las 
botellas en un misma posición de sentido y en un orden cuadriculado para que hubiera una mejor 
distribución de la carga a lo largo del segmento de botellas, además de que el conjunto de 
botellas se encontraba confinada para mejor distribución de carga, logrando efectivamente que 
las botellas trabajaran en conjunto, soportando mayores cargas a la de una sola botella 
trabajando, pero solo bajo ciertos parámetros ideales como lo son la homogeneidad de los 
envases, la simetría en la configuración y la aplicación de una carga uniforme. Si esto no cumple, 
el conjunto de botellas no trabajaría correctamente logrando que no soporte la carga que podría 
llegar a soportar estando en condiciones óptimas y presente grandes deformaciones. Se propone 
al final, la aplicación del modelo, el diseño de una casa de interés social medio que busca 
ejemplificar las cargas resistidas por las botellas y las deformaciones que debido a ellas 
presentan, en la que se podría usar las botellas como un método de cimentación y se escogió la 
botella mineral de 1.75 L, queda pendiente por investigar el comportamiento que tendría esta 
cimentación ante la construcción de las casas con diferentes tipos de material. (Muñoz Pérez, 
2012) 
 8 
 
 
En la Universidad Veracruzana, Xalapa, México, de la Facultad de Ingeniería Civil. 
Realizó un estudio sobre “Uso de Materiales Reciclados para la Construcción”, en donde 
presentan una serie de aprovechamiento de materiales que producen contaminación, dentro de 
esos materiales está el PET que es usado este material para fabricar bloques y placas. El proceso 
consiste en lavar con agua fría las botellas de refresco, luego se trituran con una máquina para 
obtener partículas con dimensiones entre (2 – 7) mm x (2 – 7) mm con espesores entre 0.1 mm y 
0.2 mm, se mezcla el PET con cemento, arena gruesa para la fabricación de los bloques concreto 
con la máquina bloquera común. Para el caso de ladrillos, se aceita los moldes y se deja reposar 
durante 24 horas, una vez desmoldados, se dejan en curado y luego se dejan 28 días para poder 
ser utilizados para mampostería o placas de ladrillo. (Villegas Romero, 2012) 
 
En Colombia también se han realizado una serie de estudios relacionados con el PET y la 
aplicación en la Ingeniería Civil. 
 
En la Universidad de Industrial de Santander en Bucaramanga, se realizó un estudio sobre 
una “propuesta de un material compuesto con base al PET reciclado con aplicaciones en 
construcción”, en donde se evaluó la propiedad físico mecánica del material PET y materiales 
para reforzar con el PET, algunos ensayos fueron pruebas de flexión, tensión y comprensión del 
material con el fin de conocer su resistencia. El material PET tenía una granulometría de 2 mm y 
7 mm, y se propone dos opciones de transformación del material, por temperatura y por 
temperatura más presión para la elaboración de las probetas. El PET toma forma viscosa entre 
los 290 y 330°C, para la investigación primero se realizó en moldes de cerámica, pero al ser 
vertida sobre ella, se cristalizaba inmediatamente, dejando vacíos aleatorios. Así que se decidiópor fundirlos en moldes de acero de 2 pulgadas de diámetro y 5 pulgadas de alto para poder ser 
sometido al ensayo de compresión. De igual manera se hicieron las vigas para el ensayo de 
flexión con dimensiones de 19 cm x 5 cm x 3 cm las probetas y para probetas para ensayo de 
tensión de 19 cm x 2 cm x 2 cm. Luego de realizado los moldes se realizaron probetas también 
usando presión y temperatura con el fin de buscar reducción en el consumo energético que es 
alto para el proceso de las probetas con solo temperatura. Los resultados obtenidos de los 
ensayos fueron 7561,4 Kgf para el ensayo de compresión, 1009,1 Kgf para el ensayo de flexión y 
 9 
 
 
23,53 Kgf para el ensayo de tensión. Luego de conocer sus propiedades mecánicas, se establece 
el material más compatible con el PET para la propuesta del nuevo material, se miraron varios 
materiales como fibra de vidrio, PVC, polipropileno, entre otros, pero ninguno pudo ser útil 
debido a la alta temperatura del PET provocaba que el material a proponer se quemara o no 
lograra una mezcla homogénea. Al final se usó resina de poliéster que se asemejaba a las 
propiedades físicas y químicas del PET. El resultado que arrojó el nuevo material usando las dos 
propuestas, presenta una mayor resistencia a la compresión si el contenido de la resina es mayor 
al contenido del PET de granulometría baja, por tal razón se puede usar este material para la 
realización de mesones y pocetas para lavaplatos y lavamanos, hasta accesorios decorativos 
como zócalos y recubrimientos en madera. El objetivo de la investigación fue cumplido, que fue 
usar material residual para disminuir el impacto ambiental. (Ramirez Luna, 2011) 
 
En la Universidad de La Salle se han realizado una serie de estudios (trabajos de grado) 
relacionados con bases granulares estabilizados con cemento en los que se ha sustituido material 
de la base granular por algún material no biodegradable. 
 
El primer trabajo de grado que se ha realizado, fue un estudio sobre el “Comportamiento 
de una base estabilizada con cemento sustituyendo partículas de poliéster expandido en la 
fracción fina del agregado (tamiz #10 y #20)”, tiene como propósito evaluar el comportamiento 
de un suelo estabilizado con cemento implementando poli estireno expandido dentro de una 
fracción del material granular de la mezcla de suelo-cemento, teniendo en cuenta los parámetros 
y el diseño dado en el artículo 350-13 de Invías. Se realizó en cuatro fases, las cuales fueron: En 
la primera fase era experimental en el que se caracterizaban el material a utilizar, definiendo el 
tipo de suelo, el cual la clase de suelo cemento a trabajar fue la SC-R (criterio de diseño del 
artículo 350 de Invías en función de la durabilidad y resistencia), en donde debería de cumplir un 
porcentaje máximo de límite líquido corresponde a un 35%, el porcentaje máximo de límite 
plástico corresponde a un 15% y el porcentaje máximo de sulfatos del material combinado 
corresponde a un 1.0%, además de que el material debe cumplir que en el tamiz 4 debe ser entre 
el 40 y 80% del material pasante y un 2 a 35% de material pasante del tamiz No. 200. La 
segunda fase fue elaborar 48 briquetas, con ellas, se obtuvieron el contenido óptimo de humedad, 
 10 
 
 
densidad máxima y contenido óptimo de cemento, además de los ensayos a la compresión 
mínima para cumplir con la resistencia requerida en la mezcla de suelo-cemento. Para la 
sustitución del poli estireno expandido en la fracción de suelo correspondiente al 10% (material 
pasante en tamiz No. 10 y retenido en tamiz No. 20), se propusieron las sustituciones del 12.5%, 
25%, 37.5% y 50% (6,21g, 12,43g, 18,65g, 6,21g de poliestireno expandido respectivamente al 
porcentaje sustituido) dentro del mismo. Se adoptó como máximo porcentaje de sustitución el 
50% ya que desde este punto el volumen de poliestireno se hace muy elevado. La tercera fase 
fue, con los resultados obtenidos, se realizaron 12 probetas donde se midió la durabilidad de la 
mezcla suelo-cemento y finalmente se evaluó la viabilidad del poli estireno expandido como 
material alternativo para las mezclas de suelo-cemento. Los resultados obtenidos para un suelo 
cemento con 0% de poliestireno fue 4,8% de humedad óptima y 17045,6 Kg/m3 de densidad seca 
máxima, para las muestra de suelo cemento con un porcentaje del 12,5% de poliestireno 
expandido, se evidencia un incremento tanto de la humedad óptima como de la densidad seca 
máxima, con 15,2% de humedad óptima y 17618,5 Kg/m3 de densidad seca máxima, para los 
siguientes porcentajes 25%, 37,5% y 50% se obtuvo para la humedad optima de 15,65%, 16,5% 
y 16,48% respectivamente y de densidad seca máxima se obtuvo 17615,2 Kg/m3, 17253,2 
Kg/m3 y 16208,5 Kg/m3 respectivamente. La cantidad de cemento necesaria para adquirir la 
resistencia adecuada de 2,1 MPa para un porcentaje de poliestireno expandido de 0% fue del 
30%, para el 12,5% de poliestireno se necesita 33% de cemento, para 25% de poliestireno se 
necesita 35% de cemento, para un 37,5% se necesita 36% de cemento y para un 50% de 
poliestireno se necesita 35% de cemento. Por consiguiente, a mayor % de poliestireno sustituido 
en la base suelo cemento, mayor porcentaje en cemento se requiere para adquirir la resistencia de 
2,1 MPa. Se llega a la conclusión que a pesar de que el suelo a usar tenía unas condiciones muy 
malas para ser usado como base suelo cemento, el porcentaje óptimo de poliestireno para poder 
usado en la base es del 25 % ya que representa la fracción con la que más cumple los requisitos 
según la norma, tanto de porcentaje de cemento, como pérdidas de la mezcla y durabilidad, mas 
sin embargo queda abierto el estudio de poliestireno en base suelo cemento con un suelo de 
mejores condiciones. (Gonzales & Buitrago, 2015) 
 
 11 
 
 
El segundo trabajo de grado que se realizó, fue un estudio sobre “Base estabilizada con 
cemento modificada con grano de caucho de llanta” el cual consistió en diseñar una base 
estabilizada con cemento y caracterizarlo físico-mecánicamente. Este estudio tiene como 
objetivo aprovechar el caucho de las llantas vehiculares en bases estabilizadas con cemento, para 
ello tuvieron que triturar el caucho de las llantas por medio de una empresa de reciclaje “Mundo 
Limpio”, encargada de recolectar y reciclar este material. Las partículas de caucho tienen un 
tamaño de 0.6 mm y 2.3 mm, las cuales son utilizadas para adicionar porcentajes de caucho de 
5%, 25% y 50% en la base estabilizada con cemento según su peso. Este material modificado se 
le realiza diferentes ensayos de laboratorio para determinar la resistencia a la compresión y 
durabilidad al humedecimiento y secado según lo requiere el Art. 341 – 07 de Invías. Los 
resultados obtenidos en los ensayos realizados para la resistencia a la compresión fueron los 
siguientes: para el material modificado con el 5% de caucho alcanza una resistencia del 2.1 MPa 
con un porcentaje de cemento de 13%; para el material de 25% de caucho se obtuvo la misma 
resistencia, pero con un porcentaje de cemento del 20%; pero para el material con el 50% de 
caucho no se puedo realizar por la gran cantidad de material que se adiciona. Mientras que en los 
ensayos de durabilidad se obtuvieron resultados positivos para el material del 5% de caucho, con 
un porcentaje de pérdidas del 9.13% cumpliendo con la especificación, pero para la muestra del 
25% de caucho presenta unas pérdidas del 19.03%, pasando el límite del 14% permitido para 
bases estabilizadas suelo cemento. Como conclusiones del estudio realizado, se deduce que la 
humedad óptima de compactación no presenta alteración por la adición de caucho, con un rango 
de diferencia de 2% en cada uno de los materiales. La cantidad del cemento utilizado para los 
ensayos de resistencia, presentan resultados directamente proporcionales al contenido de caucho. 
Como recomendación, sugierela utilización del material, adicionándole el 5% de caucho 
triturado, debido que es el porcentaje donde menos se presenta cambios de las propiedades físico 
mecánicas del suelo natural, cumpliendo con los requisitos de la especificación de suelo cemento 
para una base estabilizante. (Valderrama, Ochoa, Ospina, & Lotero, 2012) 
El tercer trabajo de grado que se realizó, fue un estudio sobre la “Utilización de caucho 
pulverizado proveniente de llantas en bases estabilizadas con suelo cemento sustituyendo la 
franja granulométrica entre el tamiz No. 30 y No. 80” el cual consistió en realizar 3 mezclas 
semejantes en su granulometría, sustituyendo la fracción fina de suelo entre los tamices No.30 
 12 
 
 
(0.60mm) y el No. 80 (0.18mm) en las siguientes proporciones; 25%, 50%, 75% y 100% con 
caucho pulverizado, siguiendo una muestra control de suelo – cemento. El caucho pulverizado 
fue obtenido de la empresa Mundo Limpio en la ciudad de Medellín. Se sustituyó la fracción fina 
en una base estabilizada con cemento, buscando características de un material alternativo y 
determinar la posibilidad de emplearlo en la construcción de rellenos granulares; como una 
medida para disminuir el problema ambiental que generan los neumáticos usados y desechados. 
Al igual que con el estudio de suelo cemento sustituido con poliestireno expandido, este estudio 
presenta el mismo comportamiento en el que se requiere mayor cantidad de cemento cuando se 
sustituye una porción de la base con el material de caucho, por consiguiente, tiene la misma 
tendencia, queda abierta la posibilidad de seguir estudiando este material, pero con otro tipo de 
material granular. (Cruz & Díaz, 2015) 
 
 
Marco Teórico y Conceptual 
 
La ciudad de Bogotá presenta características geológicas muy particulares, ya que los 
agregados naturales que se encuentran en la mayoría de zonas de la misma (occidental, norte y 
sur) presentan deficiencias ante solicitaciones de capacidad portante, debido a la presencia de 
finos plásticos que bajo la acción de cargas perjudican la durabilidad ante el intemperismo y se 
ven afectados por las fuerzas que actúan dentro de una estructura de pavimento. Para estos casos, 
actualmente se dispone de diferentes metodologías de desarrollo en bases tratadas con cemento 
en busca de generar un tratamiento de los suelos que permita aumentar en los mismos los 
parámetros mecánicos anteriormente mencionados. 
 
En la actualidad, una de las metodologías para la estabilización y mejoramiento de 
suelos, más utilizada es la aplicación de materiales cementantes en la construcción, demostrando 
grandes ventajas relacionadas principalmente con el incremento de sus propiedades mecánicas y 
la reducida susceptibilidad a condiciones climáticas adversas. (Holcim, 2014) 
 
 13 
 
 
El PET es el material a utilizar dentro de la investigación, para poder determinar que 
propiedades varían en una base estabilizada con cemento, sustituyendo en diferentes porcentajes 
una sección de la granulometría por el material mencionado anteriormente. Dichas metodologías 
a la vez han permitido un mejor aprovechamiento de materiales disponibles en el entorno, lo cual 
genera un equilibrio entre los procesos de explotación y el medio ambiente. 
 
Con la realización de este proyecto, se busca involucrar un nuevo material dentro de la 
elaboración de una mezcla base estabilizada con cemento que cumpla con las especificaciones 
encontradas en el artículo 351 Invías del 2013 para la construcción de carreteras. 
 
Geología de la ciudad de Bogotá D.C. González y Buitrago (Citado en Decreto 523, 
2010) afirman que, en la zona del piedemonte al oriente de la ciudad, en los cerros de suba, en 
sectores del sur y suroccidente de la ciudad se presentan coluviones y complejos de cono 
aluviales, encontrando gravas arcillo-arenosas compactadas y gravas areno-arcillosas 
compactadas, siendo suelos de alta capacidad portante, pero presentando problemas en 
excavaciones a cielo abierto. El material allí encontrado es apto para la fabricación de productos 
comerciales como ladrillos y tejas. 
 
En la zona norte de la ciudad predomina la existencia de suelos lacustres muy blandos, 
compuestos por arcillas limosas muy blandas, Se presentan suelos de muy baja a mediana 
capacidad portante, muy compresibles. 
 
En la zona central de la ciudad arcillas encontramos suelos lacustres blandos y suelos 
lacustres aluviales, compuestos por arcillas limosas blandas y arcillas arenosas. Se presentan 
suelos de muy baja a mediana capacidad portante, muy compresibles. 
 
En la zona sur de la ciudad encontramos suelos aluviales gruesos a medios, compuestos 
por arenas arcillosas sueltas a compactadas. Se presentan suelos de mediana a alta capacidad 
portante, poco compresibles, susceptibles a licuación e inestables en excavaciones a cielo 
abierto. 
 14 
 
 
Ahora bien, teniendo presente la organización de todos los conceptos, se muestra a 
continuación alguna terminología clave que debe tenerse clara para el desarrollo de esta 
investigación. 
 
Estabilización del suelo con cemento. La acción estabilizadora del cemento consta de 
varias etapas, la primera es la acción de la naturaleza fibrosa del silicato de calcio que se forma 
cuando los granos del cemento entran en contacto con el agua. Debido a esta reacción se forman 
masas de fibras minúsculas que se traban fuertemente unas con otras y con otros cuerpos. La 
solución formada por la mezcla cemento y agua reacciona con las partículas del suelo, reacción 
en la que los iones de calcio tienden a formas grumos de las partículas de suelo cargadas 
negativamente produciéndose su floculación por acción de la gravedad. Por último, si se 
compacta la mezcla, se produce una reacción del calcio con la sílice y la alúmina de tamaños 
coloidales produciéndose complejos compuestos de silicatos y aluminatos que aumentan 
lentamente la resistencia de la mezcla con el tiempo. (Montejo Fonseca, 2002) 
 
Estabilidad volumétrica. Se refiere por lo general a los problemas relacionados con los 
suelos expansivos por cambios de humedad, relacionado esto con variaciones estacionales o con 
la actividad del ingeniero. La estabilización suele ofrecer una alternativa de tratamiento para 
estos suelos, diferente al uso de cargas, capas permeables, introducción de agua, etc. Se trata de 
transformar la masa de arcilla expansiva bien sea en una masa rígida o en una granulada, con sus 
partículas unidas por lazos suficientemente fuertes para resistir presiones internas de expansión. 
(Rico Rodríguez & Del Castillo, 1974) 
 
Resistencia. Es el mínimo esfuerzo compresivo necesario para romper una muestra no 
confinada de suelo. La propiedad de los suelos para soportar cargas y conservar su estabilidad, 
depende de la resistencia al corte de los suelos. Cualquier masa de suelo se rompe cuando esta 
resistencia es superada. La resistencia equivale, a su vez, a la suma de los valores de la cohesión 
y el ángulo de rozamiento de un suelo, que no son parámetros constantes del suelo, pero si 
coeficientes empíricos que pueden variar en largos intervalos para un mismo suelo según las 
condiciones de pre compresión, drenaje y otras variables. La resistencia friccional surge de la 
 15 
 
 
irregularidad de los contactos entre partículas y es proporcional a la fuerza perpendicular entre 
ellas. La cohesión, que es la resistencia máxima a la tensión de un suelo, es un resultado de las 
fuerzas de atracción que hay entre los gránulos en contacto íntimo y no depende de la presión 
normal, sin embargo, es muy raro encontrar esta cohesión verdadera, lo más común es que los 
suelos tengan cierta resistencia friccional. (Escalante Bourne, 2016) 
 
Permeabilidad. Permeabilidad es la propiedad que tiene el suelo de transmitir el agua y 
el aire, mientras más permeable sea el suelo, mayor será la filtración. Algunos suelosson tan 
permeables y la filtración tan intensa, que para construir en ellos cualquier tipo de estanque, por 
ejemplo, es preciso aplicar técnicas de construcción especiales. Muchos factores afectan a la 
permeabilidad del suelo, en ocasiones, se trata de factores en extremo localizados, como fisuras y 
cárcavas, y es difícil hallar valores representativos de la permeabilidad a partir de mediciones 
reales. Un estudio serio de los perfiles de suelo proporciona una indispensable comprobación de 
dichas mediciones. Las observaciones sobre la textura del suelo, su estructura, consistencia, color 
y manchas de color, la disposición por capas, los poros visibles y la profundidad de las capas 
impermeables como la roca madre y la capa de arcilla, constituyen la base para decidir si es 
probable que las mediciones de la permeabilidad sean representativas. (Grisales Simbasica, 
2014) 
 
Compresibilidad. La compactación es una forma rutinaria de estabilización que 
modifica fuertemente la compresibilidad de los suelos. Sin embargo, la compactación no es la 
única forma de estabilización que influye en la compresibilidad y de hecho, puede decirse que 
todos los métodos de estabilización que existen influyen significativamente en el desempeño del 
material analizado. (Rico Rodríguez & Del Castillo, 1974) 
 
Durabilidad. Suelen involucrarse en este concepto aquellos factores que se refieren a la 
resistencia al intemperismo, a la erosión o a la abrasión del tráfico; de esta manera, los problemas 
de durabilidad en las vías terrestres suelen estar muy asociados a suelos situados relativamente 
cerca de la superficie de rodamiento. En rigor, estos problemas pueden afectar tanto a suelos 
naturales como a los estabilizados, si bien en estos últimos los peores comportamientos suelen 
 16 
 
 
ser consecuencia de diseños inadecuados, tales como la mala elección del agente estabilizador o 
un serio en su uso, tal como podría ser el caso cuando se ignora la bien conocida susceptibilidad 
de los suelos arcillosos estabilizados con cemento a la presencia de sulfatos. 
 
En la práctica actual se echan de menos criterios de campo o de laboratorio que permitan 
establecer con seguridad cual va a ser la durabilidad de un suelo estabilizado y este es un motivo 
que contribuye poderosamente a que el concepto de durabilidad sea hoy de los más difíciles de 
analizar, por lo menos cuantitativamente. (Rico Rodríguez & Del Castillo, 1974) 
 
A continuación, según (Centro para el Desarrollo Agropecuario y Forestal, 2011) se 
definen los conceptos de las 3 erres: 
 
Reducir. Si se reduce el problema se disminuye el impacto en el medio ambiente. Los 
problemas de concientización habría que solucionarlos empezando por esta erre. La reducción 
puede realizarse en 2 niveles: reducción del consumo de bienes o de energía. De hecho, 
actualmente la producción de energía produce numerosos desechos (desechos nucleares, dióxido 
de carbono, etc.) 
 
Reutilizar. Segunda erre más importante, igualmente debido a que también reduce 
impacto en el medio ambiente, indirectamente. Ésta se basa en reutilizar un objeto para darle una 
segunda vida útil. Todos los materiales o bienes pueden tener más de una vida útil, bien sea 
reparándolos para un mismo uso o con imaginación para un uso diferente. 
 
Las botellas desechables se pueden convertir en ladrillos ecológicos, si en su interior se 
les ponen todas las bolsas de plástico que ya no se usan. Las cajitas o frascos de PVC, metal o 
plástico se pueden pintar o decorar con técnicas de decoupage y utilizarse nuevamente ahora para 
guardar distintos elementos. El papel usado se puede transformar en pulpa y crear nuevas hojas 
para escribir. 
 
 17 
 
 
Reciclar. Ésta es una de las erres más populares debido a que el sistema de consumo 
actual ha preferido usar envases de materiales reciclables (plásticos y bricks, sobre todo), pero no 
biodegradables. De esta forma se necesita el empleo en mayor forma personal y energía en el 
proceso. 
 
Biodegradación. Es el resultado de los procesos de digestión, asimilación y 
metabolización de un compuesto orgánico llevado a cabo por bacterias, hongos, protozoos y 
otros organismos. En principio, todo compuesto sintetizado biológicamente puede ser 
descompuesto biológicamente. Sin embargo, muchos compuestos biológicos (lignina, celulosa, 
etc.) son difícilmente degradados por los microorganismos debido a sus características químicas. 
La biodegradación es un proceso natural, ventajoso no sólo por permitir la eliminación de 
compuestos nocivos impidiendo su concentración, sino que además es indispensable para el 
reciclaje de los elementos en la biosfera, permitiendo la restitución de elementos esenciales en la 
formación y crecimiento de los organismos (carbohidratos, lípidos, proteínas). La 
descomposición puede llevarse a cabo en presencia de oxigeno (aeróbica) o en su ausencia 
(anaeróbica). La primera es más completa y libera energía, dióxido de carbono y agua, es la de 
mayor rendimiento energético. Los procesos anaeróbicos son oxidaciones incompletas y liberan 
menor energía. (De Cabo, 2015) 
 
Base estabilizada con cemento. En teoría, se logra la estabilización de un material 
cuando al adicionar el cemento, el agua y la energía de compactación dicho material aumenta sus 
propiedades de resistencia mecánica, de plasticidad y es estable ante los procesos de 
meteorización bajo las condiciones de clima a que está expuesto en el pavimento. Obviamente 
las cargas del tránsito inducirán un proceso de falla acorde con las leyes de fatiga que rigen estos 
materiales. El cemento se puede incorporar al material de base para mejorar propiedades como: 
la resistencia mecánica, la resistencia a las condiciones del clima (especialmente ante altos 
índices de saturación), los indicadores de plasticidad o la degradabilidad (meteorabilidad) de los 
agregados; además permite el reciclado de pavimentos existentes severamente deteriorados, así 
como el uso de materiales que no cumplen con las especificaciones técnicas para base granular. 
 18 
 
 
Esto es especialmente importante en zonas donde no se cuenta con buenas fuentes de agregados. 
(Arce, 2011) 
 
 
PET (Tereftalato de Polietileno). 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Formulación y Nomenclatura (La química del PET, 2016) 
 
Es un polímero lineal con un alto grado de cristalinidad y es termoplástico en su 
comportamiento, lo cual lo hace apto para ser transformado mediante procesos de: extrusión, 
inyección, inyección-soplado y termo-formado. Esta característica le confiere también su plena 
capacidad de reciclado en igualdad con otros materiales tradicionales: metales y vidrio. Se 
obtiene mediante el proceso de esterificación del ácido Tere ftálico y el mono etilenglicol en el 
que se obtiene un monómero que sometido a una poli condensación posterior en condiciones de 
alto vacío deriva en el polímero PET. (La Asociación Nacional del Envase de PET, 2015). 
 
 
Tipos de PET (resinas de poliésteres que se obtienen modificando la fórmula básica) 
 
APET (PET amorfo). El polímero PET se encuentra como cristalino cuando está en 
forma de pellets y se vuelve no cristalino o amorfo durante la extrusión. Estos pellets antes de la 
extrusión son opacos y durante el procesamiento, el material se vuelve transparente. Esto ocurre 
como resultado del calentamiento hasta su punto de fusión y el posterior enfriamiento rápido por 
Figura 1. Estructura química del PET. 
 19 
 
 
debajo de su temperatura de transición cristalina (cuando salen a través de la matriz y llegan a los 
cilindros de enfriamiento). 
 
Antes de su utilización los trozos de PET deben ser recristalizados para poder ser 
utilizados en aplicaciones que sean necesarias el mantenimiento de las propiedades mecánicas a 
temperaturas altas, ya que este material se reblandece a partir de la transición vítrea (80ºC).Dicho material no es válido para la fabricación de envases de calidad normal, ya que deben 
soportar temperaturas cercanas a 100ºC. 
 
RPET (PET reciclado). RPET sirve para denominar cualquier material reciclado. 
Actualmente la industria de la fibra es el principal cliente de estos materiales RPET, pero se 
están abriendo más mercados. Las aplicaciones incluyen botellas para cualquier producto 
líquido, packaging industrial, embalajes especiales y alimentos (esta última exige una carta de 
aprobación de Food and Drugs Administration (FDA). Generalmente el RPET puede ser 
adquirido en forma de pedacitos no cristalizados, pedacitos cristalizados y pellets cristalizados. 
 
CPET (PET cristalino). Se denomina CPET al polietilén tereftalato cristalino. Este 
material es opaco y en su estado natural es completamente blanco. Casi todo el CPET se usa para 
producir envases para microondas y de comidas preparadas. 
 
Propiedades y características del (PET). Las propiedades físicas del PET y su 
capacidad para cumplir diversas especificaciones técnicas han sido las razones por las que el 
material haya alcanzado un desarrollo relevante en la producción de fibras textiles y en la 
producción de una gran diversidad de envases, especialmente en la producción de botellas, 
bandejas, flejes o zunchos y láminas. 
 
Propiedades principales. 
 
- Cristalinidad y transparencia, aunque admite cargas de colorantes 
- Buen comportamiento frente a esfuerzos permanentes 
 20 
 
 
- Alta resistencia al desgaste 
- Buen coeficiente de deslizamiento 
- Buena resistencia química 
- Buenas propiedades térmicas 
- Buena barrera a CO2, aceptable barrera a O2 y humedad. 
- Compatible con otros materiales barrera que mejoran en su conjunto la calidad 
barrera de los envases y por lo tanto permiten su uso en marcados específicos. 
- Totalmente reciclable 
- Aprobado para su uso en productos que deban estar en contacto con productos 
alimentarios. 
- Alta rigidez y dureza. 
- Alta resistencia a los esfuerzos permanentes. 
- Superficie barnizable. 
- Gran indeformabilidad al calor. 
- Muy buenas características eléctricas y dieléctricas. 
- Alta resistencia a los agentes químicos y estabilidad a la intemperie. 
- Propiedades ignifugas en los tipos aditivados. 
- Alta resistencia al plegado y baja absorción de humedad que lo hacen muy 
adecuado para la fabricación de fibras. 
- Densidad aparente [g/cm3] aprox. = 0.85 
 
Repetibilidad. Indica el grado de acuerdo entre resultados mutuamente independientes 
de un ensayo, obtenidos utilizando el mismo método, en idénticos materiales, en el mismo 
laboratorio, por el mismo operador, usando el mismo equipo y en un corto intervalo de tiempo. 
La repetibilidad puede ser expresada cuantitativamente en términos de la dispersión 
característica de los resultados. (Ruiz Carreño & Montañez Gomez, 2011) 
 
 21 
 
 
 
 
Figura 2. Representación gráfica del concepto de repetibilidad. Fuente: (Validación de la repetibilidad y la reproducibilidad del 
ensayo bajo carga monotónica en mezclas asfálticas. (Ruiz Carreño & Montañez Gomez, 2011) 
 
Reproducibilidad. Para la definición se tiene resultados mutuamente independientes de 
un ensayo obtenidos con el mismo método, en idénticos materiales, en diferentes laboratorios, 
con diferentes operadores y utilizando distintos equipos. La reproducibilidad puede ser expresada 
cuantitativamente en términos de la dispersión característica de los resultados. 
 
 
Figura 3. Representación gráfica del concepto de reproducibilidad. Fuente: (Validación de la repetibilidad y la 
reproducibilidad del ensayo bajo carga monotónica en mezclas asfálticas. (Ruiz Carreño & Montañez Gomez, 2011) 
 
 Ahora que se diferenciaron los conceptos de repetibilidad y reproducibilidad, y para 
justificar un poco más las razones por las que se aplicó repetición y no repetibilidad en esta 
investigación se explica mediante un ejemplo en el cual (Johnson, 2016) define: 
 
El recubrimiento fotosensible se utiliza en la industria de la microelectrónica para grabar 
circuitos integrados de microprocesadores, memorias RAM, etc., en obleas de silicio. Es 
necesario evaluar el sistema de medición utilizado para medir el grosor de este 
 22 
 
 
recubrimiento. El grosor afecta el rendimiento de las obleas de silicio recubiertas que se 
emplean en la microelectrónica, de modo que es fundamental obtener mediciones 
exactas. 
 
 Después de haberse definido lo que se planea hacer en dicho ejemplo, se muestra 
luego de varios procesos los cuales incluyen la introducción de los datos, las variables a analizar 
y los cálculos realizados con un programa informático; se muestra una tabla de resultados, la cual 
nuevamente según el autor mencionado anteriormente, explica: 
 
También es importante (…) para determinar el número de grados de libertad (un 
indicador del número de mediciones repetidas) disponibles para estimar la repetibilidad 
del sistema de medición. Aquí vemos 57 grados de libertad, muy por encima de los 30 a 
45 grados recomendados por los estudios de simulación. 
 
 
 Lo anterior define por qué la cantidad de ensayos aquí propuestos para esta 
investigación son insuficientes para poder aplicar repetibilidad y/o reproducibilidad y todo lo que 
conllevaría aplicar dichos conceptos. Por ende, no existen las condiciones para poder hacer un 
análisis estadístico de desviación estándar. 
 
 
Marco Normativo 
 
En Colombia en la elaboración de Bases y Sub-bases estabilizadas se deben seguir acorde 
a los parámetros que determinan las normas del Invías del año 2013. A continuación se 
presentan las normas a seguir en este proyecto, además del plan de ensayos a realizar, los 
requisitos del artículo 351-13 que debe cumplir la caracterización del material granular y los 
respectivos diseños base granular estabilizada con cemento y el conjunto base estabilizada con 
cemento - PET. 
 
 
 
 
 23 
 
 
Normas establecidas en el artículo 351-13 de INVÍAS. 
 
Los ensayos descritos en el artículo 351-13 del Invías para para poder caracterizar el 
material granular se presentan a continuación en la tabla 1: 
 
Tabla 1. Ensayos a realizar para caracterizar el material de base 
Norma 
I.N.V-E 
Título 
121-13 Determinación del contenido orgánico de un suelo mediante el ensayo de pérdida por ignición 
122-13 
Determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) de suelo, roca y mezclas de suelo-
agregado. 
123-13 Determinación de los tamaños de partícula de los suelos 
125-13 Determinación del límite líquido de los suelos 
126-13 Límite plástico e índice de plasticidad 
133-13 Equivalente de arena de suelos y agregados 
142-13 Relaciones de humedad – Peso unitario seco en los suelos (ensayo modificado de compactación). 
148-13 CBR de los suelos compactados en el laboratorio y sobre muestra inalterada. 
211-13 Determinación de terrones de arcilla y partículas deleznables en los agregados. 
213-13 Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos. 
218-13 
Resistencia a la degradación de los agregados de tamaños menores de 37.5 mm (1½ pulgada) por medio 
de la máquina de los ángeles. 
220-13 Solidez 
224-13 Resistencia mecánica por el método del 10% de finos 
227-13 Porcentaje de partículas fracturadas en un agregado grueso. 
230-13 Índices de aplanamiento y de alargamiento de los agregados para carreteras. 
235-13 Valor de azul de metileno en agregados finos y en llenantes minerales. 
238-13 Degradación por abrasión en el equipo Micro-Deval 
Fuente: Autores 
 
 
Para poder determinar los factores de resistencia a la compresión, humedad óptima de 
compactación y variación volumétrica de especímenes elaborados y a su vez poder comprobar 
 24 
 
 
las diferentes propiedades físicas y mecánicas de la base estabilizada con cemento y base 
estabilizada con cemento - PET, se debe trabajar acorde a lo relacionado en el