Estabilização de Solos com Lignina

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Incremento de la capacidad de soporte de los suelos
inestables de la Av. Naranjal en San Martin de Porres-
Lima, mediante estabilización con biopolímero Lignina
Item Type info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
Authors Retuerto Vergara, Guido Armingol; Gonzales Jurado, Angel
Yosimar
Publisher Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)
Rights info:eu-repo/semantics/openAccess; Attribution-
NonCommercial-ShareAlike 4.0 International
Download date 28/04/2024 19:46:29
Item License http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Link to Item http://hdl.handle.net/10757/660232
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
http://hdl.handle.net/10757/660232
 
 
 
UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS 
FACULTAD DE INGENIERIA 
PROGRAMA ACADÉMICO DE INGENIERÍA CIVIL 
Incremento de la capacidad de soporte de los suelos inestables de la Av. 
Naranjal en San Martin de Porres-Lima, mediante estabilización con 
biopolímero Lignina 
TESIS 
Para optar el título profesional de Ingeniero Civil 
 
AUTOR(ES) 
Retuerto Vergara, Guido Armingol (0000-0001-5466-4257) 
Gonzales Jurado, Angel Yosimar (0000-0002-9111-274X) 
 
ASESOR 
 Vásquez Najarro, Jimmy Alexis (0000-0003-4699-9502) 
Lima, 28 de abril de 2022
I 
 
 
 
 
 
 
DEDICATORIA 
 
La presente es dedicada en especial a nuestros padres por todo su amor y apoyo 
incondicional recibido hasta ahora, a nuestros hermanos y familiares queridos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
II 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
Agradecemos a Dios por habernos guiado y permitido terminar nuestro proyecto de 
investigación, a nuestros padres por su apoyo incondicional, a nuestro asesor por la paciencia 
y orientación recibida, a nuestros hermanos por todo su apoyo y a todos aquellos que de una 
u otra forma hicieron posible nuestra presente tesis. 
 
III 
 
RESUMEN 
 
Se presenta una investigación experimental, para el incremento de la capacidad de soporte 
de los suelos inestables de la Av. Naranjal en San Martin de Porres-Lima, mediante la 
incorporación del biopolímero Lignina como estabilizante. Los materiales convencionales 
para el mejoramiento de suelos tienen varias deficiencias, especialmente desde el punto de 
vista ambiental, el biopolímero, es un material respetuoso con el medio ambiente. Se realizó 
una serie de ensayos de laboratorio que determinaron las características física-mecánicas de 
los suelos de la vía mencionada líneas arriba. Además, se elaboraron mezclas de suelo-
biopolímero (Lignina), se determinó la proporción del aditivo Lignina; variando la 
combinación de los porcentajes entre 0.75 %, 1.50% y 2.50% del peso seco de cada muestra, 
con el fin de observar y registrar las tendencias, sus características y así seleccionar el 
porcentaje óptimo del biopolímero Lignina que proporcionarán mejores condiciones para el 
incremento de capacidad de soporte del suelo estudiado. En el ensayo CBR como resultado 
se obtuvo una mezcla optima al 1.50% y 1.00% de biopolímero mezclado con el suelo natural 
que incrementó el valor del CBR desde 13.70% hasta 118.60% y 110.00%, logrando 
optimizar el comportamiento del suelo original en cuanto a sus propiedades de soporte y 
estabilidad, transformando un suelo inestable en uno adecuado para su utilización en la 
construcción de la capa sub-base en vías de pavimentos. 
 
 
Palabras clave: Lignina; incremento de la capacidad de soporte de los suelos Inestables; 
porcentaje de aditivo; Estabilización; Resistencia. 
 
IV 
 
Increase of the support capacity of the unstable soils of Av. Naranjal in San Martin de 
Porres-Lima, through stabilization with Lignin biopolymer 
 
ABSTRACT 
 
An experimental investigation is presented to increase the support capacity of the unstable 
soils of Av. Naranjal in San Martin de Porres-Lima, by incorporating the biopolymer Lignin 
as a stabilizer. Conventional materials for soil improvement have several shortcomings, 
especially from an environmental point of view, biopolymer is an environmentally friendly 
material. A series of laboratory tests were carried out that determined the physical-
mechanical characteristics of the soils of the road mentioned above. In addition, soil-
biopolymer mixtures (Lignin) were made, the proportion of the Lignin additive was 
determined; varying the combination of the percentages between 0.75%, 1.50% and 2.50% 
of the dry weight of each sample, in order to observe and record the trends, their 
characteristics and thus select the optimal percentage of the Lignin biopolymer that will 
provide better conditions for the increase bearing capacity of the studied soil. In the CBR 
test, as a result, an optimal mixture was obtained at 1.50% and 1.00% of biopolymer mixed 
with the natural soil that increased the value of CBR from 13.70% to 118.60% and 110.00%, 
managing to optimize the behavior of the original soil in terms of its support and stability 
properties, transforming an unstable soil into one suitable for use in the construction of the 
sub-base layer in road pavements. 
 
Keywords: Lignin; increase in the bearing capacity of Unstable soils; percentage of 
additive; stabilization; Resistance. 
V 
 
TABLA DE CONTENIDOS 
 
1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 1 
1.1. ANTECEDENTES .................................................................................................... 2 
1.2. REALIDAD PROBLEMÁTICA ............................................................................... 8 
1.3. HIPÓTESIS ............................................................................................................. 11 
1.4. OBJETIVO GENERAL .......................................................................................... 11 
1.5. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................. 13 
1.6. DESCRIPCIÓN DEL CONTENIDO ...................................................................... 13 
2. MARCO TEORICO .................................................................................................... 14 
2.1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS .............................................................................. 14 
2.1.1. BIOPOLÍMERO .................................................................................................. 14 
2.1.2. LIGNINA ............................................................................................................ 14 
2.1.2.1. PROCESO DE OBTENCIÓN DE BIOPOLÍMERO LIGNINA ........................ 15 
2.1.2.2. APLICACIONES DE LIGNINA ........................................................................ 15 
2.1.2.3. CARACTERÍSTICAS DE LA LIGNINA: ......................................................... 16 
2.1.3. COMPACTACIÓN ............................................................................................. 16 
2.1.4. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS ...................................................................... 17 
2.1.5. ESTABILIZADOR A BASE DE BIOPOLÍMEROS .......................................... 18 
2.1.6. CAPACIDAD DE SOPORTE DE CARGA: ...................................................... 18 
2.1.7. SUB-BASE .......................................................................................................... 18 
2.1.8. TRABAJABILIDAD: .......................................................................................... 19 
2.1.9. CAPA SUPERFICIAL O CARPETA DE RODADURA: .................................. 19 
2.1.10. TAMAÑO DE PARTÍCULAS POR TIPO SUELO ........................................... 19 
2.1.11. MEJORAMIENTO DE SUELOS ....................................................................... 20 
2.2. ENSAYOS DE LABORATORIO ........................................................................... 21 
VI 
 
2.2.1. CONTENIDO DE HUMEDAD ..........................................................................21 
2.2.2. GRAVEDAD ESPECÍFICA DE SOLIDOS ....................................................... 22 
2.2.3. LIMITE LÍQUIDO Y PLÁSTICO ...................................................................... 22 
2.2.4. LIMITE LÍQUIDO .............................................................................................. 23 
2.2.5. LIMITE PLÁSTICO ........................................................................................... 24 
2.2.6. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS .............................................. 26 
2.2.7. SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS .............................................. 27 
2.2.8. SISTEMA DE CLASIFICACIÓN SUCS ........................................................... 27 
2.2.9. SISTEMA DE CLASIFICACIÓN AASHTO ..................................................... 29 
2.2.10. ENSAYO PROCTOR MODIFICADO (ASTM D1557) .................................... 31 
2.2.11. ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA (CBR) ............. 34 
3. MATERIAL Y MÉTODOS ........................................................................................ 39 
3.1. MATERIAL: ........................................................................................................... 39 
3.1.1. POBLACIÓN ...................................................................................................... 39 
3.1.2. MUESTRA .......................................................................................................... 39 
3.1.3. BIOPOLÍMERO LIGNINA ................................................................................ 39 
3.1.4. ALCANCES DE LA ESTABILIZACIÓN DEL SUELO CON BIOPOLÍMERO
 40 
3.1.5. DOSIFICACIÓN ................................................................................................. 40 
3.1.5.1. BIOPOLÍMERO LIGNINA ................................................................................ 41 
3.1.5.2. SUELO ................................................................................................................ 41 
3.1.5.3. AGUA .................................................................................................................. 41 
3.2. MÉTODO ................................................................................................................ 42 
3.2.1. NIVEL DE INVESTIGACIÓN ........................................................................... 42 
3.2.2. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN ........................................................................ 42 
3.2.3. VARIABLES DE ESTUDIO .............................................................................. 42 
VII 
 
3.2.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS .............. 42 
3.2.5. TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS ..................... 43 
3.3. ENSAYO DE SUELO ESTABILIZADO CON BIOPOLÍMERO ......................... 44 
3.3.1. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO PROCTOR MODIFICADO DE SUELO 
CON BIOPOLÍMERO LIGNINA ....................................................................................... 44 
3.3.2. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO CBR DE SUELO CON LIGNINA .......... 49 
4. RESULTADOS ........................................................................................................... 55 
4.1. EXPLORACIÓN, EXTRACCIÓN Y ENSAYOS DE LAS MUESTRAS DE 
SUELOS .............................................................................................................................. 55 
5.1.1 EXCAVACIÓN DE CALICATAS PARA LA EXTRACCIÓN DE MUESTRAS 55 
5.1.2 RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO ......................................... 55 
4.2. CALIDAD DE LA AVENIDA NARANJAL ......................................................... 60 
4.3. ANALISIS DE RESULTADOS .............................................................................. 60 
4.3.1. SUELO NATURAL ............................................................................................ 60 
4.3.2. SUELO-BIOPOLÍMERO LIGNINA .................................................................. 61 
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................... 72 
5.1. CONCLUSIONES ................................................................................................... 72 
5.2. RECOMENDACIONES ......................................................................................... 75 
6. REFERENCIAS .......................................................................................................... 76 
 
 
 
 
 
 
 
VIII 
 
ÍNDICE DE TABLAS 
Tabla 1: Características de la Lignina. .............................................................................. 16 
Tabla 2: Clasificación por de Tamaño de Suelos Separados. ............................................. 20 
Tabla 3: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (S.U.C.S.) ASTM D2487-93. ....... 28 
Tabla 4: Cuadro de clasificación de suelos AASHTO-M 145-82. ...................................... 29 
Tabla 5: Penetración del pistón .......................................................................................... 37 
Tabla 6: CBR (Valor Relativo de Soporte) en una sub-base de carreteras. ....................... 38 
Tabla 7: Características físicas y químicas de la Lignina. ................................................. 40 
Tabla 8: Dosificación Lignina respecto al peso seco. ........................................................ 41 
Tabla 9: variables de estudio. ............................................................................................. 42 
Tabla 10: Ensayos a realizarse y normas actuales. ............................................................ 44 
Tabla 11: Resultados de Contenido de Humedad. .............................................................. 56 
Tabla 12: Resultados de Gravedad Específica ................................................................... 56 
Tabla 13: Resultados de Limites de Consistencia. .............................................................. 57 
Tabla 14: Resultados Clasificación de suelos. .................................................................... 57 
Tabla 15: Resultados del Ensayo Proctor Modificado suelo natural. ................................ 58 
Tabla 16: Resultados del Ensayo Proctor Modificado mezcla suelo-biopolímero Lignina 
para curado 8 días. .............................................................................................................. 58 
Tabla 17: Resultados del Ensayo Proctor Modificado con mezcla suelo-biopolímero Lignina 
para curado 16 días. ............................................................................................................ 59 
Tabla 18: Resultados del ensayo CBR con diferentes porcentajes mezcla suelo-biopolímero 
Lignina curado 8 días. ......................................................................................................... 59 
Tabla 19: Resultados del ensayo CBR con diferentes porcentajes mezcla suelo-biopolímero 
Lignina curado 16 días. ....................................................................................................... 60 
Tabla 20: Resultados del ensayo proctor modificado con diferentes porcentajes mezcla 
suelo-biopolímero Lignina. ................................................................................................. 64 
Tabla 21: Variación de resultados del ensayo CBR con diferentes porcentajes mezcla suelo-
biopolímero Lignina curados a 8 y 16 días. ........................................................................ 65 
Tabla 22: Variación de la expansión con mezcla suelo-biopolímero curado a 8 y 16 días.
 ............................................................................................................................................. 74 
 
 
 
IX 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Figura 1: Comportamineto de suelo estabilizado con biopolimero Lignina a nivel 
microestructural. ...................................................................................................................4 
Figura 2: Caracteristicas de suelo estabilizado con biopolimero Lignina a nivel 
microescopico. ....................................................................................................................... 6 
Figura 3: Estado actual de la Av. Naranjal. ....................................................................... 10 
Figura 4: Vista de planta Distrito de San Martin de Porres. ............................................. 12 
Figura 5: Tramo actual de la Av. Naranjal. ....................................................................... 12 
Figura 6: Sección típica de un pavimento. .......................................................................... 19 
Figura 7: Variación en el estado de suelo. ........................................................................ 23 
Figura 8: Copa de casa grande. .......................................................................................... 24 
Figura 9: Ensayo con Cuchara de Casagrande. ................................................................. 24 
Figura 10: Vidrio Poroso y Cilindros de 3mm.................................................................... 25 
Figura 11: Curva de Fluidez Contenido de Humedad vs Numero de golpes...................... 26 
Figura 12: Clasificación AASHTO con IP Y LL. ................................................................ 30 
Figura 13: Molde cilíndrico de 4 pulgadas......................................................................... 31 
Figura 14: Molde cilíndrico de 6 pulgadas......................................................................... 32 
Figura 15: mezcla agua y suelo natural. ............................................................................. 34 
Figura 16: Molde (1 a) y (1 b) trípode (1 c) placa de metal (1 d). ..................................... 35 
Figura 17: Muestra en el cilindro (2 a) Armado (2 b) Sumergido (2 c) Penetración (2 d).36 
Figura 18: Mezcla agua y suelo natural. ............................................................................ 38 
Figura 19: Calicata 1 km 00+000. ...................................................................................... 43 
Figura 20: Mezcla suelo, agua y 0.75 % de Lignina. ......................................................... 46 
Figura 21: Mezcla suelo, agua y 1.50 % de Lignina. ......................................................... 47 
Figura 22: Mezcla suelo, agua y 2.50 % de Lignina. ......................................................... 48 
Figura 23: Mezcla suelo, agua y 0.75 % de Lignina. ......................................................... 50 
Figura 24: Mezcla suelo, agua y 1.50 % de Lignina. ......................................................... 51 
Figura 25: Mezcla suelo, agua y 2.50 % de Lignina. ......................................................... 53 
Figura 26: Curado de especímenes de dosificación suelo+1.50 % de Lignina. ................. 54 
Figura 27: Excavación Calicatas. ....................................................................................... 55 
Figura 28: Variación del óptimo contenido de humedad y porcentaje de biopolímero 
Lignina. ................................................................................................................................ 61 
Figura 29: Variación de la MDS con mezcla suelo-biopolímero Lignina. ......................... 62 
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X 
 
Figura 30: Variación del óptimo contenido de humedad y el porcentaje de biopolímero 
Lignina. ................................................................................................................................ 63 
Figura 31: Variación de la MDS con mezcla suelo- biopolímero Lignina. ........................ 64 
Figura 32: Grafico de tendencia del % CBR frente a la dosificación mezcla suelo-
biopolímero Lignina curado 8 días. .................................................................................... 66 
Figura 33: Grafico de tendencia del % CBR frente a la dosificación mezcla suelo-
biopolímero Lignina curado 16 días. .................................................................................. 67 
Figura 34: Variación del CBR vs % biopolímero Lignina 8 y 16 días curado. .................. 68 
Figura 35: Variación de la expansión en la mezcla suelo-biopolímero Lignina curado 8 días.
 ............................................................................................................................................. 69 
Figura 36: Variación de la expansión en la mezcla suelo-biopolímero Lignina curado 16 
días. ..................................................................................................................................... 70 
Figura 37: Variación de la expansión respecto a los porcentajes de mezcla suelo-
biopolímero Lignina (Curado 8 y 16 días ........................................................................... 71 
 
1 
 
1. INTRODUCCIÓN 
Las propiedades mecánicas del suelo natural, en ciertas partes del Perú, son insuficientes 
en la mayoría de aplicaciones de ingeniería. Por lo tanto, la estabilización del suelo es a 
menudo empleado con el fin de mejorar la resistencia mecánica de los suelos. 
En general, la estabilización del suelo se puede clasificar en físico mecánico, enfoques 
químicos, biológicos, etc. Entre esos métodos, la estabilización química es la más antigua y 
el método más común, por el cual los compuestos químicos, tales como el cemento portland, 
la cal y el betún se agregan al suelo para así mejorar sus propiedades. Aunque estos métodos 
convencionales son sencillos de tratar al suelo, pero químicamente suelen ser dañinos al 
medio ambiente haciéndolos menos deseables con el paso del tiempo (Nader Hataf, Pooria 
Ghadir, Navid Ranjbar, 2017). 
 Como alternativa y dar un enfoque amigable con el medio ambiente se implicó el uso de 
materiales biológicos tal como es el biopolímero Lignina, mejorando así, las propiedades 
mecánicas del suelo, minimizando notablemente impactos ambientales en comparación con 
el uso de productos químicos convencionales. 
Los biopolímeros como método de estabilización son una gran opción para el 
mejoramiento de suelos inestables, como es el caso de los tipos de suelos como arcilla de 
baja plasticidad (CL) y de la misma forma en suelos limosos (ML), cuya presencia en obras 
de pavimento y en caminos no pavimentados generan, como se sabe, grandes problemas, 
como deformaciones, agrietamientos, baches, ondulaciones,estabilidad volumétrica, polvo, 
polución y baja capacidad de soporte, entre otros. La estabilización con los biopolímeros 
cambia considerablemente las características del suelo, ya que le aportan resistencia y 
estabilidad a largo plazo, permeabilidad, compresibilidad, trabajabilidad, reducción de la 
plasticidad y permanencia de las propiedades adquiridas. Con el diseño y las técnicas de 
construcción apropiadas, el tratamiento con biopolímeros transforma químicamente los 
2 
 
suelos susceptibles en materiales utilizables; adicionalmente, el soporte estructural de los 
suelos estabilizados con estos aditivos, puede ser aprovechado en el diseño de pavimentos. 
Siendo tan común encontrar suelos susceptibles como lo son los limos y las arcillas, en 
el suelo de soporte o sub rasantes presentes en la gran mayoría de proyectos de construcción 
de carreteras y que requieren ser intervenidos, es de gran importancia contar con un método 
que permita determinar una mezcla óptima de suelo-biopolímero Lignina, de acuerdo con 
las condiciones existentes para mejorar la composición mecánica y la capacidad de soporte 
de un suelo inestable. 
 
1.1. Antecedentes 
Durante el último siglo, las técnicas de mejoramiento del suelo, están aumentando 
rápidamente con el desarrollo de nuevas técnicas de ingeniería, para la utilización de suelos 
inestables o suaves, hoy en día muchos de ellos son ampliamente utilizados en proyectos de 
ingeniería geotécnica. 
Las técnicas de mejora del suelo continúan con progresos considerables, tanto cuantitativa 
como cualitativamente, esto no solo se debe al resultado de desarrollo tecnológico, sino 
también de una mayor conciencia ambiental y económica de los métodos modernos de 
mejora del suelo. El fundamento de los antecedentes de la investigación está en base a 
investigaciones que se presentaran a continuación: 
Tomando como referencia una investigación realizada en Irán, se resume que muchos 
aditivos químicos de suelo habituales (por ejemplo, cemento, cal, cenizas volantes y yeso) 
se utilizan generalmente para mejorar las propiedades mecánicas de los suelos. La 
aplicabilidad de la mayoría de estos estabilizadores tradicionales del suelo se limita a suelos 
particulares (cohesivos). Además, los suelos tradicionalmente estabilizados en algunos casos 
exhiben un alto comportamiento frágil, que a menudo es inapropiado para proyectos como 
3 
 
pistas de aterrizaje de aeropuertos y terraplenes de ferrocarriles. (Bahram Ta'negonbadi, 
Reza Noorzad, 2017). 
También, la mejora de los suelos con estas técnicas tradicionales produce efectos negativos 
al medio ambiente como la liberación de cantidades sustanciales de dióxido de carbono. 
Por otro lado, se ha hecho un estudio, realizando pruebas de laboratorio para investigar el 
efecto de la Lignina denominada lignosulfonato sobre la estabilización de la arcilla de alta 
plasticidad. Se evaluaron varias propiedades básicas de la arcilla de alta plasticidad, en los 
diferentes ensayos como, los límites de Atterberg, la compactación del Proctor, la resistencia 
a la compresión no confinada (UCS), el efecto del humedecimiento / secado cíclico sobre 
las propiedades de resistencia, el comportamiento de tensión-deformación y el módulo 
secante de elasticidad. Para aclarar el desarrollo de la fuerza de compresión debido al 
tratamiento con Lignina, la microscopía electrónica de barrido se realiza en arcilla tratada 
con Lignina y sin tratar. Los contenidos de Lignina fueron 0.50, 0.75, 1.00, 2.00, 3.00 y 
4.00% en peso del suelo seco y las muestras se curaron durante 0, 4, 7, 14 y 28 días. Los 
resultados mostraron que el tratamiento conduce a una reducción considerable en el índice 
de plasticidad del suelo. Además, el tratamiento de la arcilla de alta plasticidad con la 
Lignina da como resultado un aumento en el contenido óptimo de agua y una disminución 
en el peso unitario seco máximo. Esta estabilización aumento la rigidez y la UCS del suelo 
sin conducir a un comportamiento quebradizo considerable. El aumento en las propiedades 
de resistencia se atribuyó a la reacción química que ocurre entre la mezcla de agua, Lignina 
y partículas de suelo. A partir de los resultados de la prueba de compresión no confinada, se 
observó que al aumentar el porcentaje de Lignina de 0% a 0.75%, el esfuerzo axial pico 
aumentó de 276 kPa a 397 kPa (es decir, el incremento máximo relacionado fue de hasta 
44%). Sin embargo, este valor se redujo cuando los porcentajes de Lignina excedieron el 
contenido óptimo de 0,75%. La principal contribución a este aumento en UCS se atribuye a 
4 
 
la formación de grupos de granos en las muestras de suelo debido al tratamiento con Lignina. 
(Bahram Ta'negonbadi, Reza Noorzad, 2017). 
 
 
 
Fuente: (Bahram Ta'negonbadi, Reza Noorzad, 2017 “Estabilización del suelo arcilloso 
usando Lignosulfonato” - 2017). 
En la figura 1 se aprecia las imágenes microscópicas y el comportamiento del suelo arcilloso 
estabilizado con biopolímero Lignina: (a) arcilla natural y (b) suelo arcilloso más 0.75% de 
Lignina, se observa la intervención del aditivo que actúa como agente cementante para unir 
y recubrir las partículas del suelo, así llenar los poros del suelo y formar una estructura más 
fuerte. 
Se ha realizado una investigación experimental por la universidad del sureste e instituto de 
ingeniería geotécnica en China, sobre la aplicación de suelo limoso estabilizado a base de 
Lignina en la subrasante de carreteras, se llevó a cabo una prueba de campo para verificar la 
viabilidad del uso de suelo limoso estabilizado con Lignina como material del subsuelo de 
la carretera. El estabilizador de suelo tradicional, cal viva, se seleccionó como una mezcla 
química de control en el ensayo de campo para fines de comparación. Se presentaron los 
Figura 1: Comportamineto de suelo estabilizado con biopolimero Lignina a nivel microestructural. 
(a) (b) 
5 
 
procedimientos de construcción del suelo limoso, subrasante estabilizado por Lignina y cal 
viva en las secciones de campo. Una serie de pruebas de campo, como la prueba de relación 
de soporte California (CBR), la prueba del módulo elástico (Ep), la prueba de deflexión del 
haz de Benkelman y la prueba del penetrómetro de cono dinámico (DCP). Dichas pruebas 
se llevaron a cabo después de la construcción del subsuelo para investigar los efectos del 
tiempo de curado y contenido de aditivo en las propiedades mecánicas y la capacidad de 
carga del limo estabilizado. Además, se realizaron pruebas de contenido de humedad y grado 
de compactación para evaluar la calidad de los suelos compactados. Los resultados de la 
prueba indicaron que, en la zona inferior de las capas de suelo, rellenas con un 96% de grado 
de compactación, el 12% de limo estabilizado con Lignina exhibe un rendimiento mecánico 
superior (es decir, un mayor valor de CBR y Ep, y valores más bajos de deflexión elástica 
(Hr) e índice DCP) que el 8% de limo estabilizado con cal viva después de 15 días de curado. 
Bajo el mismo contenido de aditivos (es decir, 8%), la capacidad de carga del limo 
estabilizado con Lignina es menor en comparación con el estabilizado con cal viva. Cuando 
el tiempo de curado aumentó de 0 días a 15 días, los valores promedio de CBR aumentaron 
bruscamente del 50.6% al 124.0% para el limo estabilizado con Lignina al 12%, del 40.3% 
al 93.7% para el limo estabilizado con Lignina al 8% y del 43.7% a 107.4% para el 8% de 
limo estabilizado con cal viva, respectivamente. Los resultados de la prueba de campo 
revelan que, como estabilizador del suelo subterráneo, la Lignina tiene impactos ambientales 
insignificantes e induce bajos costos de construcción. El uso de Lignina como una mezcla 
química de estabilización para suelos limosos puede ser una de las respuestas viables a la 
reutilización de subproductos orgánicos de base biológica en la ingeniería civil. El resultadode este estudio es de gran importancia para el desarrollo de estabilizadores de suelo no 
tradicional, rentable y respetuoso con el medio ambiente en la tecnología de solidificación y 
estabilización. (Tao Zhang, Guojun Cai y Songyu Liu, 2016). 
6 
 
 
 
Fuente: (Tao Zhang, Yu ling Yang and Song Yu Liu “Aplicación de suelos estabilizados con 
Lignina subproducto de biomasa como geomateriales sostenibles: una revisión” - 2019). 
 
En la figura 2 se observa los resultados de la comparación de las características de la 
microestructura entre suelo natural limoso y suelo estabilizado con biopolímero Lignina: (a) 
suelo natural limoso (b) suelo limoso estabilizado con Lignina al 12%; (c) arena limosa 
natural; (d) arena limosa estabilizada con Lignina al 2%. 
Se hace alusión a un estudio experimental realizado en la universidad estatal de Iowa (USA), 
sobre evaluación de suelos estabilizados con subproductos a base de Lignina; En dicho 
estudio, se investigaron los co-productos de biocombustibles (BCP) que contienen Lignina 
derivada de la biomasa, para obtener una mayor comprensión de los efectos sobre la 
estabilización de los suelos de la calzada. Un tipo líquido y un tipo de polvo de BCP se 
mezclaron con cuatro tipos de suelos con diversos contenidos para determinar las 
propiedades mecánicas, de durabilidad y micro estructurales de los suelos estabilizados con 
Figura 2: Caracteristicas de suelo estabilizado con biopolimero Lignina a nivel microescopico. 
Material 
cementante 
Unión entre 
granos 
recubiertos 
de Lignina 
Aglomera
ción de 
granos 
7 
 
BCP. Los resultados indicaron que la adición de BCP aumentó significativamente la 
resistencia a la compresión del suelo, y tanto como BCP (A) y BCP (B). El BCP A, producido 
por pirolisis rápida de biomasa, tiene un contenido de Lignina del 25%. Este material es 
sensible a la temperatura porque está en fase líquida durante el calentamiento y cambia a 
fase sólida después de enfriarse a temperatura ambiente. El BCP B se obtiene de la 
producción de etanol a base de maíz y contiene un 5% de Lignina en peso. Ambos 
demostraron una mayor mejora de la resistencia en suelos, como el Suelo 4 clasificado como 
A-4 o ML. También, la durabilidad de congelación-descongelación y la susceptibilidad a la 
humedad de los suelos mejoraron debido a la adición de BCP, por otro lado, el suelo 1 se 
clasificó como A-6 o SC y el suelo 3 clasificado como A-4 o CL-ML obtuvo más beneficios 
para resistir la humedad de ese suelo. Los análisis microestructurales mediante microscopía 
electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (XRD) demostraron que los BCP son 
capaces de recubrir y unir partículas de suelo para formar estructuras de suelo fuertes. Los 
resultados de este estudio proporcionan una guía fundamental para los investigadores e 
ingenieros de pavimentos para usar BCP como un estabilizador de suelo efectivo. (Bo Yang, 
Yang Zhang, Halil Ceylan, Sunghwan Kim y Kasthurirangan Gopalakrishnan, 2018). 
Puppala sostiene que durante las últimas décadas los métodos de estabilización del suelo 
han tenido una creciente atención. Investigadores informaron que el uso de aditivos químicos 
aumentó la resistencia de los suelos. Puppala (2013). 
Los investigadores Chen y Yu indican que los estabilizantes químicos de suelos lo utilizan 
en autopistas, pistas de aeropuertos, para mejorar la capacidad de carga, reducir los 
asentamientos y la permeabilidad, a la vez, controlar el encogimiento / hinchamiento. Chen 
y Yu (2011). 
El Investigador Orts hace mención que los polímeros sintéticos y biopolímeros mejoran 
sustancialmente el comportamiento de los suelos con respecto a la erosión por el viento y el 
8 
 
agua. Validando el enfoque general de emplear biopolímeros para mejorar las propiedades 
del suelo. Orts (2007). 
El reglamento nacional de edificaciones, Norma CE020 (2012) indica que el aditivo 
estabilizador debe cumplir con las normas internacionales de certificación ISO, a la vez 
indica que el adictivo debe tener la capacidad de mezclarse homogéneamente con el suelo y 
curarse. Al final el producto terminado (suelo estabilizado), de suelo con el biopolímero 
deberá tener mejores resistencias para su uso. 
 
1.2. Realidad problemática 
Las carreteras pavimentadas y no pavimentadas en el Perú tanto en las redes viales 
nacionales, departamentales y sobre todo red vial vecinal, en los últimos años (2001-2019) 
su desarrollo no ha pasado desapercibido. Debido a que la inversión para pavimentar y 
mantener dichos caminos es costoso, esto se confirma con la información del Ministerio de 
Transportes y Comunicaciones (MTC), que de 8,523 kilómetros a 22,172 kilómetros de 
carreteras pavimentadas se emplearon más de 70, 000 millones de soles (memoria anual 
provias nacional, 2019) solo en la red vial nacional (RVN), mas no la red vial departamental 
(RVD) y la vecinal (RVV) que cuentan con la mayor longitud de kilómetros de caminos no 
pavimentados hasta la fecha. 
En el distrito de San Martin de Porres, la población está aumentando, tiene 700 177 
habitantes, tanto en las zonas urbanas como en las rurales (Municipalidad de San Martin de 
Porres, 2020). Es por ello que la municipalidad de San Martin de Porres se ve en la necesidad 
de generar más vías de acceso, con el fin de mejorar la calidad en el transporte para la 
población. 
9 
 
La elaboración de estas vías muchas veces no es factible ya que el presupuesto que 
demanda la construcción con los aditivos tradicionales (cemento y cal) es elevado para 
mejorar las características mecánicas de suelos arcillosos. Por lo que obliga a las entidades 
encargadas a establecer soluciones económicas y ver la manera en reducir el presupuesto, 
sin mencionar que la elaboración de dichas vías con los materiales tradicionales afecta al 
medio ambiente por las excesivas emisiones de gases invernaderos. 
Además, en zonas donde hay presencia de suelos arcillosos se encuentran problemas de 
inestabilidad, baja resistencia, asentamientos que generaran deterioro en la vía, estos suelos 
causan problemas en la estructura de un pavimento, por su baja capacidad de soporte y no 
cumplir los valores establecidos para construir una sub-base en la construcción de 
pavimentos. 
Los problemas mencionados en párrafos anteriores se ven reflejado en algunas zonas del 
distrito de San Martin de Porres, como la Av. Naranjal (ver figura 3). Dicha avenida es una 
vía principal de acceso a las diferentes urbanizaciones colindantes y comercio, que se 
encuentran a lo largo del transcurso de dicha avenida. 
Actualmente, la avenida mencionada no se encuentra en buenas condiciones y no se 
aprecia un adecuado tránsito vehicular y peatonal; También se observa un impacto negativo 
en el medio ambiente y en la población, por las partículas en suspensión y polución (tierra). 
Asimismo, por el movimiento de todo tipo de vehículos en la referida avenida las personas 
emanan polvo y tierra, afectando así la salud de la población, generándose problemas 
respiratorios, enfermedades en la vía respiratoria, problemas dérmicos y de visión. 
10 
 
El mal estado de la vía trae consecuencias como demoras y atrasos en el transporte a la 
vez, riesgos de accidentes causadas por los baches, ondulaciones y depresiones que se 
aprecian en la avenida; Por otro lado, causa el deterioro de los vehículos por el mal estado 
del camino, peligrosidad de la ruta, lentitud del transporte pesado, dificultades de 
adelantamiento, aumento de costo de operación de los vehículos por mayor tiempo en 
movimiento, etc. 
 
 Fuente: (Elaboración Propia). 
 
En la figura 3 Se puede apreciar la superficie identificada como arena-arcillosa, desniveles 
provocados por los vehículos pesados que pasan a diario, esto puede causar deslizamientos. 
También, se observan baches y ondulaciones generadas por la carga vehicular. 
 
Figura 3: Estado actual de la Av. Naranjal.11 
 
Formulación del Problema 
¿Cuál es el incremento de la capacidad de soporte de suelos inestables tipo CL de la Av. 
Naranjal en San Martin de Porres-Lima, mediante su estabilización con biopolímero 
Lignina? 
1.3. Hipótesis 
Estabilizando el suelo tipo CL con el biopolímero Lignina, hace que la capacidad de 
soporte se incremente en 200% en la sub-base del tramo de la Av. Naranjal a la vez el uso 
del aditivo es una opción viable para la sustitución de las técnicas de estabilización 
tradicionales. 
 
1.4. Objetivo General 
Realizar el estudio que permita incrementar la capacidad de soporte de la sub-base, en el 
tramo de la Av. Naranjal mediante la estabilización con biopolímero Lignina en el suelo 
arcilloso tipo CL. 
 
 
12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: (Google Maps 2020). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: (Google Maps 2020). 
 
INICIO 
FIN 
Figura 4: Vista de planta Distrito de San Martin de Porres. 
Figura 5: Tramo actual de la Av. Naranjal. 
13 
 
1.5. Objetivos Específicos 
 Determinar la máxima densidad seca y el óptimo contenido de humedad, de la 
muestra natural a la vez de la muestra adicionando el aditivo mediante el ensayo de 
Proctor Modificado. 
 Determinar los valores del CBR del suelo tipo CL para la muestra natural y para la 
muestra con porcentajes de Lignina (0.75%, 1.50% y 2.50%) mediante el ensayo 
CBR. 
 Determinar la variación de los valores del CBR para las muestras curadas añadiendo 
los porcentajes de Lignina. 
 Reconocer el comportamiento expansivo del suelo tipo CL para la muestra patrón y 
para las muestras con biopolímero Lignina, con porcentajes de Lignina (0.75%, 
1.50% y 2.50%). 
 Obtener el óptimo porcentaje de aditivo Lignina. 
 
1.6. Descripción del Contenido 
En el presente trabajo se ha estructurado 6 capítulos, en el primer capítulo se da a conocer 
la introducción. 
 En el segundo capítulo, el marco teórico donde se desarrollan las teorías fundamentales 
sobre los que se soporta el proyecto y la solución planteada. Seguidamente, en el tercer 
capítulo se desarrollan las descripciones sobre los materiales y métodos que abarca el 
presente proyecto. 
En el cuarto capítulo se presentan los resultados de la investigación; Seguidamente, se 
presentan los análisis de los resultados. 
14 
 
 En el quinto capítulo, se describen las conclusiones y recomendaciones resultantes del 
proyecto de investigación, por último, en el sexto capítulo se encuentran las referencias 
bibliográficas y anexos. 
 
2. MARCO TEORICO 
2.1. Fundamentos teóricos 
El fundamento teórico de la investigación está en base a conceptos que se presentaran a 
continuación: 
2.1.1. Biopolímero 
Son productos que están formados fundamentalmente por microorganismos para su 
propia defensa a la vez tener el entorno del ambiente más acogedor para la vida. También se 
denominan exopolímeros o también sustancias poliméricas extracelulares (EPS) 
(Sutherland, 2013). 
Las plantas son las principales fuentes de biopolímero, se pueden obtener de diversos 
tipos de árboles, también son producidos por las bacterias. En su mayoría los biopolímeros 
son polisacáridos conteniendo un alto peso molecular. Dichos polisacáridos comprenden 
grupos activos encontrándose con cargas eléctricas, estas cargas interactuar de forma activa 
en las arcillas minerales. 
2.1.2. Lignina 
La Lignina es un biopolímero de mayor abundancia que se encuentra en las plantas, está 
acompañada de la celulosa y hemicelulosa, estas conforman la pared celular de ellas mismas 
observadas a escala nano estructural, se da como resultado las redes de Lignina con hidratos 
de carbono. La formación de estos tres componentes en esas redes va a variar dependiendo 
del tipo de vegetal o planta. Por otro lado, en la composición de la madera, los rangos más 
15 
 
encontrados en general son: la Celulosa: 38-50%; la Hemicelulosa: 23-32% y la Lignina: 
15-25% (Sustainable Forestry for Bioenergy & Bio-based Products, 2007). 
 
La presencia de la Lignina lo encontramos en todas las plantas vasculares, igualmente en 
encontrándose en muchos componentes de la biomasa, se forman mediante las reacciones de 
la fotosíntesis. La Lignina está denominada como un recurso renovable accesible 
potencialmente de uso industrial, la estimación de su producción asciende a 500 millones de 
toneladas en el año (Gellerstedt & Henrinksson, 2008). 
 
2.1.2.1. Proceso de obtención de biopolímero Lignina 
La Lignina es separada del material lignocelulósico a través unos diversos métodos que 
involucran distintos procesos mecánicos o químicos. Dichos métodos se agrupan 
principalmente en dos tipos: El primero incorpora métodos en los que se liberan la celulosa 
y hemicelulosa por medio de la solubilización, esto deja a la Lignina como un residuo 
insoluble; en tanto que el segundo abarca métodos que involucran la disolución de la 
Lignina, esto deja como restos insolubles la celulosa y hemicelulosa, esto se da seguido de 
la recuperación de Lignina desde la fase líquida. (Chávez-Sifontes & Domine, 2013). 
 
2.1.2.2. Aplicaciones de Lignina 
La Lignina obtenida es empleada en diferentes aplicaciones como la producción de 
resinas, adhesivos, reactivos químicos, antioxidantes de refuerzo en el proceso del caucho y 
plastificantes en la producción de concreto en el sector de la construcción (Centro 
Tecnológico de Investigación Multisectorial (CETIM), 2016). 
 
 
 
16 
 
2.1.2.3. Características de la Lignina: 
 
 
Tabla 1: Características de la Lignina. 
 
 
 
Fuente: (Elaboración Propia). 
 
2.1.3. Compactación 
Es la densificación de capas de suelo de espesores de poca profundidad con equipos 
mecánicos (Briaud, 2013). 
17 
 
2.1.4. Estabilización de suelos 
La estabilización de los suelos no es más que dar estabilidad a un terreno, con óptimas 
humedades y densidades de esta manera garantizar su compactación. Principalmente, esta 
compactación del suelo es para la construcción de carreteras y caminos. De esta manera, 
cuando se estabiliza el suelo se obtiene una mejor resistencia, por otro lado, en algunos casos 
se estabilizan para controlar la erosión (Manual de Carretras, Suelos, Geologia, Geotecnia y 
Pavimentos, 2014). 
Para la mejora de suelos se hacen tres formas de estabilización: mecánica, física y 
química. 
 Estabilización Mecánica: 
Es ejecutada por medio del proceso de compactación utilizando equipos mecánicos de 
laboratorio y campo. Mejora las propiedades del suelo, primordialmente su densidad, 
incrementando su resistencia y capacidad de carga, de igual modo disminuye su 
compresibilidad (Manual de Carreteras, Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos, 2014). 
. 
 Estabilización Física: 
Esta estabilización incrementa la fricción, cohesión e impermeabilidad del suelo. Esto se 
da cuando el material se acopla en su granulometría por la adición de material, cambios a su 
banda granulométrica, esto genera que el material tenga una mayor fricción entre sus 
partículas aumentando su cohesión (Norma CE.020 Estabilización de suelos y taludes, 
2012). 
 
 
 
 
18 
 
 Estabilización Química: 
Se realiza por medio de una adición dosificada a la vez controlada de determinados 
compuestos químicos, como los biopolímeros, estos al mezclarse con el suelo, incrementan 
de modo significativo su estabilidad y resistencia. 
2.1.5. Estabilizador a base de biopolímeros 
Los biopolímeros son de origen natural que generan adherencias a las partículas de un 
suelo y este producto no contiene sustancias de orígenes químicos que dañen la naturaleza y 
el medio ambiente (Tao Zhang, Yu ling Yang, Song Yu Liu, 2019). 
Las propiedades elásticas y adhesivas cuando se combinan, originados por algunos 
polisacáridos, para estabilizar el suelo, esto califica como un agente apropiado para el control 
de polvo presentescalles transitadas y dañadas por el problema de la erosión. 
Cuando se aplican adecuadamente el biopolímero genera en los suelos capas muy 
resistentes que duran al paso de vehículos pesados y livianos (Tao Zhang, Yu ling Yang, 
Song Yu Liu, 2019). 
Cuando el agente estabilizador sea dosificado, mezclado con el suelo y compactado con 
el suelo, biopolímero y agua, las moléculas del biopolímero se pegan al suelo llenando así 
los espacios que se encuentran vacíos entre partículas, de esta manera endurecer y generar 
una capa firme. A medida que el suelo con aditivo se va secando, esta va tomando una mayor 
adherencia y resistencia. 
2.1.6. Capacidad de Soporte de carga: 
Es cuando se tiene una capacidad de fuerza o peso que puede tolerar o resistir el suelo 
estabilizado (Norma CE.020 Estabilización de suelos y taludes, 2012). 
2.1.7. Sub-base 
La capa de sub-base contribuye a la resistencia del pavimento luego de su compactación. 
(Nikolaides, 2015). 
19 
 
 
 
Fuente: (Papagiannakis and Masad “Diseño y materiales de pavimentos” - 2008) 
2.1.8. Trabajabilidad: 
En este caso es la facilidad para combinar el suelo, agua y biopolímero. Para luego 
ser compactados con los equipos y herramientas determinadas. 
2.1.9. Capa superficial o Carpeta de rodadura: 
Es la capa superior no necesariamente de un pavimento, también, caminos y 
carreteras de tierra, que recibe las cargas puntuales que genera los móviles que circulan sobre 
ella (Manual para el diseño de caminos no pavimentados de bajo volumen de tránsito, 2005). 
2.1.10. Tamaño de partículas por tipo suelo 
El tamaño de partícula se refiere básicamente al diámetro un grano. Por lo tanto, estas 
partículas de suelo cambian en su dimensión. Generalmente se le llaman grava, arena, limo 
o arcilla, van a depender del tamaño que predomina en las partículas dentro del suelo (Víctor 
N. Kaliakin, 2017). 
Las gravas son fracción de roca productos de la meteorización con partículas de cuarzo, 
feldespato y demás minerales. Las partículas de arena son ocasionadas por la meteorización 
ante todo están compuestas de feldespato y cuarzo, también se presentan en otros granos 
Figura 6: Sección típica de un pavimento. 
20 
 
minerales. Los limos son fragmentos de pequeños microscópicos de suelo que están 
conformados de granos finos de cuarzo y partículas a manera de escamas (placas) estas son 
producidas por la meteorización física y química de minerales (Braja M. Das, 2010). 
Las arcillas están formadas principalmente por partículas microscópicas en una figura 
parecida a escamas de mica, minerales compuestas de arcilla y demás minerales. Estas 
arcillas también son el resultado de la desintegración de las rocas sedimentarias. 
Por el mayor tamaño a las gravas y arenas se los llama grano grueso. En cambio, a las 
arcillas y limos se los llama grano fino (Braja M. Das, 2010). 
La tabla 2 muestra y separa los suelos por su tamaño de acuerdo a organizaciones que han 
clasificado su tamaño tales como la Asociación Americana de Funcionarios de Carreteras 
Estatales y del Transporte (AASTHO), el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU., y 
la Oficina de Recuperación de EE. UU. 
Tabla 2: Clasificación por de Tamaño de Suelos Separados. 
Fuente: (Braja M. Das "Principios de Ingeniería geotécnica" -2010). 
2.1.11. Mejoramiento de Suelos 
Para tener un suelo apto para construcción se le realiza la compactación y queda 
disponible para diversos tipos de uso y construcción que se estime. 
Organización Tamaño de grano (mm) 
Grava Arena Limo Arcilla 
Asociación Americana de 
Funcionarios de Carreteras 
Estatales y del Transporte 
(AASTHO) 
76.2 a 
2.0 
2.0 a 
0.075 
0.075 
a 0.002 
<0.002 
Sistema Unificado de 
Clasificación de suelos (SUCS) (U.S. 
Army Corps of Engineers; U.S. 
Bureau of Reclamation; American 
Society for Testing and Materials) 
76.2 a 
4.75 
4.75 a 
0.075 
Suelos finos 
(limos y arcillas) 
<0.05 
21 
 
Por otro lado, se debe mejorar el suelo si estos no están listos para la construcción, porque 
los suelos que presentan inestabilidad no pueden soportar las cargas y presiones que se 
generan cuando se construye. 
Cuando se mejora el suelo original en estudio, a este hecho, se le conoce como 
estabilización, ya sea por medio de aditivos naturales o desarrollados en industrias. Las 
maneras de mejoramiento que se someten a los suelos que presentan inestabilidad son para 
obtener y aprovechar al máximo sus mejores propiedades y así tengan una buena capacidad 
de soportar cargas. 
 
2.2. ENSAYOS DE LABORATORIO 
2.2.1. Contenido de humedad 
El contenido de agua del suelo se obtiene a partir de una muestra que se pesa en una 
balanza luego se seca en horno a 110 ± 5 ° C por 24 horas hasta que el agua absorbida sea 
expulsada (Muni Budhu, 2015). 
El contenido de humedad del suelo es la relación, expresada en porcentaje, del peso del 
agua en una masa definida de suelo, al peso de las partículas sólidas. 
 
Formula: 
𝑤 = 
𝑊𝑤
𝑊𝑠
∗ 100 (%) 
 
Donde: 
w: contenido de humedad (%) 
Ww: Peso agua (g) 
Ws: Peso seco de la muestra (g) 
22 
 
2.2.2. Gravedad específica de solidos 
La gravedad específica de solidos se define como el peso específico del material dividido 
por el peso unitario del agua esta a su vez tiene que ser destilada a 4 °C. La gravedad 
específica está representada por Gs, además es posible calcular si se consideran los 
volúmenes iguales de agua y materiales, por ende, es válido calcular usando la relación. 
El resultado es una magnitud adimensional. 
Procedimiento de cálculo: 
 
𝐺𝑠 = 
𝛾𝑠
𝛾𝑤
= 
𝑊𝑠
𝑉𝑠 𝛾𝑤
 
Donde: 
Gs = como la gravedad especifica de los sólidos. 
γs = como el peso unitario o específico del material. 
γw = como el peso unitario o especifico de agua. 
Ws = como el peso del suelo seco. 
Vs = como el volumen del suelo. 
 
2.2.3. Limite líquido y plástico 
El objetivo es determinar por lo menos 2 de los 6 límites de consistencia como límite 
líquido y plástico de las muestras de suelos que se obtuvieron de la exploración de la Av. 
Naranjal. 
 
 
 
23 
 
 
 
 
Fuente: (Elaboración Propia). 
 
En la figura 7 se aprecia que el suelo cambia de estado después de los límites de 
contracción (LC), plástico (LP) y líquido (LL), estos cambios se en función al contenido de 
humedad y volumen del suelo. 
2.2.4. Limite Líquido 
Este ensayo se basa en obtener el contenido de agua del suelo con el equipo la copa de 
Casagrande (ver figura 8) se ensaya 3 ciclos con diferentes humedades, luego de obtener el 
contenido de agua con el número de golpes se elabora la gráfica línea de fluidez luego con 
los 25 golpes se interceptará la línea y eso será el limite liquido obtenido del suelo. Para el 
ensayo es necesario tener los equipos calibrados para obtener una buena confiabilidad en los 
ensayos. 
Figura 7: Variación en el estado de suelo. 
24 
 
Figura 8: Copa de casa grande. 
 
Fuente: (Elaboración Propia). 
 
Figura 9: Ensayo con Cuchara de Casagrande. 
 
Fuente: (Elaboración Propia). 
 
2.2.5. Limite Plástico 
Este ensayo se hace en una superficie de vidrio esmerilada frotando el suelo con la palma 
de la mano sin desmoronar las barras delgadas formadas. Es denominado limite plástico (LP) 
porque se ensaya con un contenido de agua muy bajo con la finalidad de formar los cilindros 
de suelo con diámetros de 3.2 mm. 
25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: (Elaboración Propia). 
 
Formula: 
𝑊 (%) = −𝐹𝑤 𝑙𝑜𝑔𝑁 + 𝐶 
Dónde: 
W (%) =como contenido de agua. 
Fw = como el índice de fluidez (pendiente). 
N =como el número de golpes. 
C = como la constante. 
 
En un papel semilogarítmico se grafica con sus escalas logarítmicas el valor de N (número 
de golpes) en función de W (contenido de humedad) (ver figura 11). Luego se trazar una 
recta llamada curva de fluidez, esta curva se intercepta con la línea vertical de 25 golpesluego se traza desde el punto de la intersección una línea horizontal para obtener el límite 
líquido. 
 
Figura 10: Vidrio Poroso y Cilindros de 3mm. 
26 
 
 
 
Fuente: (Isao Ishibashi and Hemanta Hazarika "Fundamentos y Aplicaciones de la 
Mecánica del suelo" - 2015). 
 
Con la siguiente ecuación se puede también hallar el valor del límite líquido desde un 
ensayo único: 
𝑤𝐿 = 𝑤𝑁 ∗ (
𝑁
25
)
tan 𝛽
 
Dónde: 
WN = como contenido de agua en un número de golpes N. 
β = como la pendiente de la recta. 
 
2.2.6. Análisis granulométrico de suelos 
Este análisis determina los rangos de tamaños de las partículas que se presentan en 
determinado suelo, se expresan en porcentajes de la masa total de suelo, principalmente se 
usan dos métodos para extraer las distribuciones de los tamaños de granos del suelo, el 
primero es el análisis de tamices que se emplea para trabajar con diámetros mayores a 0.075 
mm. El segundo es el análisis del hidrómetro para sedimentar las partículas del suelo muy 
pequeñas menos a 0.075 mm (Braja M. Das, 2015). 
Figura 11: Curva de Fluidez Contenido de Humedad vs Numero de golpes. 
 
27 
 
2.2.7. Sistemas de clasificación de suelos 
Los suelos dependiendo de su origen los ingenieros entienden sus características con 
aproximación sin hacer loa ensayos de laboratorio reales la cual se llama proceso de 
clasificación preliminar en una etapa de diseño de un problema geotécnico; en los trabajos 
de ingeniería geotécnica principalmente se emplean dos sistemas de clasificación de suelos, 
el método del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) y la Asociación 
Americana de Agencias de Carreteras y Transporte (AASHTO) (Isao Ishibashi and Hemanta 
Hazarika, 2015). 
 
2.2.8. Sistema de clasificación SUCS 
Este sistema utiliza símbolos para grupos de tamaño de las partículas. Las 
representaciones y significado de símbolos son: G = grava, S = arena, M = limo y C = arcilla. 
Cuando se combina con otros símbolos expresan sus características de gradación 
denominándose, W= suelo bien graduado y P= suelo mal graduado y características de 
plasticidad que es H=Alta plasticidad y L= baja plasticidad, y el símbolo O que significa la 
presencia de marial orgánico. Por otro lado, una clasificación de CL significa que es un suelo 
arcilloso que tiene baja plasticidad, en tanto SP significa una arena que está mal graduada 
(Muni Budhu, 2015). 
28 
 
 
 
 Fuente: (Julio Ricaldoni: Tablas y Ábacos - 2008). 
Tabla 3: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (S.U.C.S.) ASTM D2487-93. 
29 
 
2.2.9. Sistema de clasificación AASHTO 
Este sistema de clasificación de suelos AASHTO es utilizado mayormente en carreteras. 
Consiste en clasificar el suelo con la simbología y numeración de A-1 a A-8, donde A-1 es 
denominado un mejor suelo y A-8 es conocido como un suelo malo o suelo orgánico. No es 
recomendable usar el tipo A-8 para trabajos de ingeniería (M. Rashad Islam and Rafiqul A. 
Tarefder, 2020) 
 
La tabla 4 muestra la clasificación de suelos AASHTO 
 
 
Fuente: (M. Rashad Islam and Rafiqul A. Tarefder "Diseño de pavimentos: 
Materiales, análisis y carreteras" - 2020). 
 
 
Tabla 4: Cuadro de clasificación de suelos AASHTO-M 145-82. 
30 
 
El sistema AASHTO identifica y clasifica en siete grupos los suelos, A–1 a A–7. Los tres 
primeros grupos de A–1 a A–3, se denominan suelos granulares (granos gruesos), los últimos 
cuatro desde A–4 a A–7, son llamados suelos limo-arcillosos (granos finos). 
En la figura 12 los suelos limosos y arcillosos se ubican en la tabla de plasticidad. 
 
 
 
Fuente: (Muni Budhu “Fundamentos de la Mecánica del Suelo” – 2015). 
 
El valor de los suelos finos también se reconoce por su del índice de grupo (IG) se agrega 
al grupo principal para dar a conocer una un resultado de la calidad del suelo como material 
de sub-base en carreteras. Se conoce la F como el porcentaje que pasa el tamiz N° 200. El 
índice IG se coloca al número entero más cercano tal como se aprecia en la siguiente 
ecuación: 
 
𝐼𝐺 = (𝐹 − 35) ∗ [0.2 + 0.005 ∗ (𝐿𝐿 − 40)] + 0.01 ∗ (𝐹 − 15) ∗ (𝐼𝑃 − 10) 
Figura 12: Clasificación AASHTO con IP Y LL. 
31 
 
2.2.10. Ensayo Proctor Modificado (ASTM D1557) 
En este ensayo se realiza los procedimientos de compactación en laboratorio puesto que 
se usa para obtener las relaciones entre el contenido de agua y el peso seco del suelo (curva 
de compactación) compactada en un molde estándar de diámetro de 4 o 6 pulgadas (101.6 o 
152.4 mm) con un pisón de 10-lbf (44.5-N) que cae a una altura de 18 pulgadas (457 mm) 
produciendo un esfuerzo de compactación de 56,000 pie-lbf/pie3 (2,700 kN-m/m3). 
Gracias a este método podemos tener un medio para determinar la densidad máxima y 
humedad optima del suelo en estudio. 
 
 
 
Figura 13: Molde cilíndrico de 4 pulgadas. 
Fuente: (Ministerio de Transporte y Comunicaciones 2016). 
 
32 
 
 
Figura 14: Molde cilíndrico de 6 pulgadas. 
Fuente: (Ministerio de Transporte y Comunicaciones 2016). 
 
Calculo del peso unitario: 
 
 
Donde: 
ρm = Densidad Húmeda del espécimen compactado (Mg/m3) 
Mt = Masa del espécimen húmedo y molde (kg) 
Mmd = Masa del molde de compactación (kg) 
V = Volumen del molde de compactación (m3) 
 
 
 
33 
 
Donde: 
pd = Densidad seca del espécimen compactado (Mg/m3) 
w = contenido de agua (%) 
yd = 62,43 ρd en lbf/pie3 
yd = 9,807 ρd en kN/m3 
Donde: 
Yd = peso unitario seco del espécimen compactado. 
 
Calculo de la curva de 100% de saturación: 
 
Donde: 
Wsat = Contenido de agua para una saturación completa (%). 
Yw = Peso unitario del agua 9,807kN/m3 ó (62,43 lbf/ pie3). 
Yd = Peso unitario seco del suelo. 
Gs = Gravedad específica del suelo. 
34 
 
 
Figura 15: mezcla agua y suelo natural. 
Fuente: (Elaboración Propia). 
 
2.2.11. Ensayo de Relación de soporte de California (CBR) 
Este ensayo determina el índice de resistencia de los suelos denominado valor de la 
relación de soporte, que se le conoce como CBR (California Bearing Ratio) por sus iniciales 
en inglés. Dicho ensayo se realiza normalmente utilizando un suelo inalterado (insitu) o 
alterado (laboratorio) con precio conocimiento de densidad y humedad optimo del suelo en 
estudio. 
El índice C.B.R. es una relación, expresada en porcentaje, entre una presión realizada para 
tratar de penetrar un pistón de 50 mm de diámetro sobre un suelo compactado que está en 
un molde cilíndrico, realizada a una velocidad de 1,27 mm/min, produciendo deformaciones 
desde 0.63 a 12,7 mm requiriéndose para hacer las deformaciones mencionadas en un 
material chancado normalizado, atribuyéndole un valor de 100%. 
35 
 
El valor de la relación de soporte de un suelo es la carga unitaria que corresponde a 0.1” o 
0.2” de penetración, se expresa en porcentaje. También, mide la resistencia al corte de un 
suelo en condiciones húmedas y con una densidad controlada por un especialista. 
La capacidad de soporte (CBR) de un suelo determina con la formula siguiente: 
 
𝐶. 𝐵. 𝑅. (%) = (
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑈𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝐸𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑈𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑃𝑎𝑡𝑟𝑜𝑛
)*100 
 
 
 
Figura 16: Molde (1 a) y (1 b) trípode (1 c) placa de metal (1 d). 
Fuente: (Ministerio de Transporte y Comunicaciones 2016). 
36 
 
 
 Se utiliza para hacer el diseño de pavimentos y evaluación de la resistencia al corte 
de un suelo o material para pavimentar. 
 Con el índice del CBR podemos evaluar y analizar la capacidad de soporte de los 
suelos de las capas de subrasante, base, sub-base y afirmado para construir caminos. 
 
 
Figura 17: Muestra en el cilindro (2 a) Armado (2 b) Sumergido (2 c) Penetración (2 d). 
Fuente: (Ministerio de Transporte y Comunicaciones 2016). 
 
 
 
37 
 
Tabla 5: Penetración del pistón 
Penetración 
Milímetros Pulgadas 
0.63 0.025 
1.27 0.050 
1.9 0.075 
2.54 0.100 
3.17 0.1253.81 0.150 
5.08 0.200 
7.62 0.300 
10.16 0.400 
12.70 0.500 
 
Fuente: (Ministerio de Transporte y Comunicaciones 2016). 
 Cuando se termina la penetración con el pistón, se toma la muestra de suelo en estado 
húmedo para obtener su contenido de agua después de estar saturado. 
Calculo del porcentaje de agua que hay que añadir: 
% de agua a añadir = (
𝐻 − ℎ
100 + ℎ
) x100 
Donde: 
H = Humedad prefijada 
h = Humedad natural 
Cálculo de la expansión: 
% Expansión = (
𝐿2 − 𝐿1
127
) x100 
 
Donde: 
38 
 
L1 = Lectura inicial en mm. 
L2 = Lectura final en mm. 
Tabla 6: CBR (Valor Relativo de Soporte) en una sub-base de carreteras. 
 
Fuente: (Manual de Carreteras: Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos 2014). 
 
 
Figura 18: Mezcla agua y suelo natural. 
Fuente: (Elaboración propia). 
 
 
39 
 
3. MATERIAL Y MÉTODOS 
3.1. Material: 
3.1.1. Población 
Esta investigación está referida principalmente a dar solución al problema de la vía de la 
Av. Naranjal del distrito San Martin de Porres, por otro lado, también es un aporte para la 
ingeniería Geotécnica de pavimentos y para las diferentes áreas que desarrollen, ejecuten y 
supervisen proyectos de carreteras, a la vez, a instituciones, estudiantes y lectores. 
3.1.2. Muestra 
Los estudios y la aplicación de los instrumentos metodológicos serán llevados a cabo en 
la Av. Naranjal San Martin de Porres – Lima –Perú. 
Para realizar la investigación se van a utilizar muestras de suelo de la Av. Naranjal a la 
vez, el biopolímero Lignina. 
 
3.1.3. Biopolímero Lignina 
Es un producto que se encuentra en estudios de laboratorio con la finalidad de mejorar las 
carreteras. 
El biopolímero Lignina se diferencia de otros aditivos convencionales por el hecho de 
que incrementa en la compactación la resistencia, esto se menciona en investigaciones 
realizados por profesor de la universidad de California en Estados Unidos Alex Visse (2010). 
Este biopolímero tiene propiedades elastoméricas, generan que la base del camino adquiera 
unas propiedades elásticas del módulo sin precedentes, proporcionando que la superficie de 
del camino luego de la tensión de carga, mejore su perfil. Esto hace que la Lignina sea un 
biopolímero con una solución extraordinario para las sobrecargas o áreas no pavimentadas. 
En Tabla 7 se aprecian las características físicas y químicas de la Lignina. 
40 
 
Tabla 7: Características físicas y químicas de la Lignina. 
Estado Físico Polvo 
Color Marrón 
Solubilidad en agua Si 
 
Fuente: (Elaboración propia). 
 
 
 Adhesión: la Lignina es esparcido y mezclado con el suelo natural y agua. Se realiza 
la compactación para que las moléculas del biopolímero se junten entre ellas. Cuando 
se utiliza la carretera estabilizada, las partículas del biopolímero cuando el agua va 
desapareciendo tienden a unirse más, así la carretera se transforma en más fuerte y 
densa. 
3.1.4. Alcances de la estabilización del suelo con biopolímero 
 Incrementar la Capacidad de Soporte del suelo y analizar mediante ensayo (CBR). 
 Elaborar una estructura compacta y aglomerada en la superficie. 
 Eliminar los baches y ondulaciones en la superficie de rodadura. 
 Minimizar el mantenimiento de la vía. 
 Reducir las partículas en suspensión (polvo). 
 Aumentar la resistencia del suelo. 
3.1.5. Dosificación 
La cantidad de Biopolímero a usar es la que se muestra a continuación de acuerdo al tipo 
de biopolímero que se utilice. Además, la dosificación dependerá del tipo de suelo. 
 
41 
 
3.1.5.1. Biopolímero Lignina 
 Tabla 8: Dosificación Lignina respecto al peso seco. 
Zona Porcentaje de Lignina (%) 
Avenida Naranjal 0.75 
1.50 
2.50 
Fuente: (Elaboración propia). 
 
De la dosificación mostrada está el porcentaje de biopolímero a mezclar con la muestra 
del suelo natural. La dosificación de biopolímero se determinará mediante el ensayo Proctor 
Modificado, este ensayo permitirá obtener el óptimo contenido de agua y biopolímero para 
llegar a la capacidad de soporte deseada para el camino. 
En la tabla 8 se muestran los porcentajes de dosificaciones de biopolímero que se 
aplicaran a los ensayos Proctor y CBR. Con estas dosificaciones obtendremos el porcentaje 
óptimo. 
3.1.5.2. Suelo 
Este material es procedente de un suelo natural extraídas de las excavaciones. Esta 
muestra no debe tener ni estar combinadas con materias orgánicas y elementos que impidan 
mezclarse con el aditivo (biopolímero). 
3.1.5.3. Agua 
El agua utilizada para la compactación del suelo-biopolímero mezclado debe ser limpia, 
no debe tener impurezas, ya sea de sales o algunos residuos químicos que dificulten el 
mezclado. 
42 
 
3.2. Método 
El método que se utilizó es el experimental; es decir, se tomaron anotaciones de acuerdo 
a los ensayos en laboratorio, teniendo en cuenta las normal AASTHO Y SUCS, luego los 
resultados obtenidos son sometidos a un análisis, conclusiones y recomendaciones. 
3.2.1. Nivel de Investigación 
El nivel de la presente investigación es exploratorio. 
3.2.2. Diseño de Investigación 
La estrategia para el diseño de la investigación es experimental y estadístico, para ello se 
va realizar ensayos de laboratorios (ver tabla 9), para poder obtener las características físico-
mecánica del suelo natural y de las mezclas con suelo-biopolímero. 
3.2.3. Variables de estudio 
Tabla 9: variables de estudio. 
Variable Dimensión Indicador Unidad de 
medida 
Instrumento de 
Investigación 
Independiente Cantidad de 
biopolímero a 
usar 
Optimo 
porcentaje de 
aditivo 
 Porcentaje de 
la máxima 
densidad seca 
 Ensayo 
Proctor 
modificado 
Biopolímero 
Lignina 
Dependiente 
capacidad de 
soporte del suelo 
Cantidad de 
carga 
admisible 
Aumento de 
la capacidad 
soporte 
Esfuerzo a 
soportar del 
suelo 
Ensayo CBR 
Fuente: (Elaboración propia). 
3.2.4. Técnicas e instrumentos de recolección de datos 
La técnica que se aplico fue la de exploratoria, ubicándose en el tramo de la Av. Naranjal 
para obtener los datos en campo y luego llevar la muestra al laboratorio de suelos para poder 
estudiar sus propiedades físicas, mecánicas y el comportamiento al mezclarlo con el 
biopolímero. 
43 
 
Se ejecutaron 6 calicatas a cielo abierto (ver figura 19) a una profundidad aproximada de 
1.50 m, asignándole desde C-01 a C-06 los cuales fueron ubicados a cada 500 m 
convenientemente en la vía. Se realizó una clasificación de campo de forma manual con 
notas de campo y de observación de cada uno de los estratos registrados en cada calicata, en 
los que se indican las diferentes características de los estratos subyacentes, tales como tipo 
de suelo, espesor del estrato, color, humedad, compacidad y consistencia. 
Luego se realizó el perfil estratigráfico del área de estudio. De acuerdo con los 
procedimientos del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, se hizo la extracción de 
muestras alteradas representativas de los suelos típicos, las cuales debidamente protegidas e 
identificadas fueron remitidas al laboratorio para su verificación y análisis tal como se puede 
observar en el registro estratigráfico y fotos (ver anexos). 
Figura 19: Calicata 1 km 00+000. 
 
Fuente: (Elaboración propia). 
 
3.2.5. Técnicas de Procesamiento y Análisis de datos 
Para estimar el comportamiento del biopolímero aplicado al suelo natural, se realizarán 
las técnicas de ensayos de laboratorio que permitirán obtener las propiedades mecánicas y 
los comportamientos que resulten tanto del suelo natural y suelo con biopolímero, por medio 
de muestras representativas obtenidas en campo. 
44 
 
Tabla 10: Ensayos a realizarse y normas actuales. 
Ensayos de laboratorio Normas actuales 
Contenido de humedad ASTM D- 2216, MTC E 108 
Gravedad especifica de los suelos ASTM D- 854, MTC E 113Limites plástico y liquido ASTM D-4318, MTC E 111, MTC E 110 
Análisis granulométrico ASTM D- 422, MTC E 107 
Clasificación AASHTO M-145 
Proctor modificado ASTM D- 1557, MTC E 115 
Relación de soporte de california (CBR) ASTM D- 1883, MTC E 132 
 
Fuente: (Elaboración propia). 
 
3.3. ENSAYO DE SUELO ESTABILIZADO CON BIOPOLÍMERO 
3.3.1. Procedimiento del ensayo Proctor Modificado de suelo con biopolímero Lignina 
Se usó 3 tipos de porcentajes (%) para la mezcla suelo-Lignina: 0.75 %, 1.50 % y 2.50 
%. 
Se optó por el procedimiento C para ensayo de los tres porcentajes, puesto que es la misma 
muestra de suelo natural que se usó. 
Se tomó las muestras de la calicata C-1 con el tipo de suelo CL, porque son las que más 
predominan en el tramo del proyecto, para los ensayos de Proctor modificado y CBR. 
Se realizó las dosificaciones de cada uno de los porcentajes mencionados, para hallar el 
óptimo contenido de humedad y aditivo Lignina (OCH) y la máxima densidad seca (MDS) 
de cada uno. 
A) Ensayo Proctor modificado de suelo (CL) + 0.75% de Lignina 
Dosificación: 0.75 % de Lignina 
45 
 
Se combinó 0.75 % de Lignina con la muestra de suelo, para ello se pesó 5500 g de 
muestra de suelo, a la vez se obtuvo su contenido de humedad de campo. Luego se realizó 
el cálculo de la cantidad de cm3 de agua faltante de acuerdo al peso de la muestra, para llegar 
al contenido de agua que requiere en cada punto que se va a ensayar. 
Para los cálculos de la dosificación se usaron las siguientes formulas: 
 
W =
𝑊𝑤
𝑊𝑠
 
 
 Wsw=Ww+Ws 
 
Donde: 
W: contenido de agua de campo (%) 
Ww: peso del agua (g) 
Ws: peso de la muestra solida (g) 
Wsw: peso de suelo (g) 
 
Relacionando las formulas se obtuvo el Ws, luego se multiplico por 0.75 % al Ws para 
obtener la cantidad de Lignina en (g) para la mezcla suelo-biopolímero. 
Posterior a ello se obtuvo el Ww, relacionado las 2 formulas mencionadas, para poder 
agregar o desagregar la cantidad de agua requerida en cada punto que va a ensayar (ver figura 
20). 
46 
 
 
Figura 20: Mezcla suelo, agua y 0.75 % de Lignina. 
Fuente: (Elaboración propia). 
 
Teniendo los cálculos de la cantidad de Lignina y agua, se procede a mezclar el suelo- 
biopolímero y se procede a la compactación de 4 puntos en los moldes, usando las 
herramientas y equipos de acuerdo al procedimiento y descripción mencionados en el 
manual de ensayos de materiales del MTC. 
 
B) Ensayo Proctor modificado de suelo (CL) + 1.50% de Lignina 
Dosificación: 1.50 % de Lignina 
Se combinó 1.50 % de Lignina con la muestra de suelo, para ello se pesó 5500 g de 
muestra de suelo, a la vez se obtuvo su contenido de humedad de campo. Luego se realizó 
el cálculo de la cantidad de cm3 de agua faltante de acuerdo al peso de la muestra, para llegar 
al contenido de agua que requiere en cada punto que se va a ensayar. 
Relacionando las formulas se obtuvo el Ws, luego se multiplico por 1.50 % al Ws para 
obtener la cantidad de Lignina en (g) para la mezcla suelo-biopolímero. 
47 
 
Posterior a ello se obtuvo el Ww, relacionado las 2 formulas mencionadas, para poder 
agregar o desagregar la cantidad de agua requerida en cada punto que va a ensayar (ver figura 
21). 
 
Figura 21: Mezcla suelo, agua y 1.50 % de Lignina. 
Fuente: (Elaboración propia). 
 
Teniendo los cálculos de la cantidad de Lignina y agua, se procede a mezclar el suelo- 
biopolímero y se procede a la compactación de 4 puntos en los moldes, usando las 
herramientas y equipos de acuerdo al procedimiento y descripción mencionados en el 
manual de ensayos de materiales del MTC. 
 
C) Ensayo Proctor modificado de suelo (CL) + 2.50% de Lignina 
Dosificación: 2.50 % de Lignina 
Se combinó 2.50 % de Lignina con la muestra de suelo, para ello se pesó 5500 g de 
muestra de suelo, a la vez se obtuvo su contenido de humedad de campo. Luego se realizó 
el cálculo de la cantidad de cm3 de agua faltante de acuerdo al peso de la muestra, para llegar 
al contenido de agua que requiere en cada punto que se va a ensayar. 
48 
 
Relacionando las formulas se obtuvo el Ws, luego se multiplico por 2.50 % al Ws para 
obtener la cantidad de Lignina en (g) para la mezcla suelo-biopolímero. 
Posterior a ello se obtuvo el Ww, relacionado las 2 formulas mencionadas, para poder 
agregar o desagregar la cantidad de agua requerida en cada punto que va a ensayar (ver figura 
22). 
 
Figura 22: Mezcla suelo, agua y 2.50 % de Lignina. 
Fuente: (Elaboración propia). 
 
Teniendo los cálculos de la cantidad de Lignina y agua, se procede a mezclar el suelo- 
biopolímero y se procede a la compactación de 4 puntos en los moldes, usando las 
herramientas y equipos de acuerdo al procedimiento y descripción mencionados en el 
manual de ensayos de materiales del MTC. 
 
 
49 
 
3.3.2. Procedimiento del ensayo CBR de suelo con Lignina 
Luego de obtener con el ensayo proctor modificado, el óptimo contenido de humedad 
(OCH), la máxima densidad seca (MDS) y el óptimo porcentaje de Lignina, para los 
porcentajes de 0.75 %, 1.50 % y 2.50 % se procedió con los ensayos CBR de cada porcentaje 
mencionado combinando suelo-biopolímero. 
 
A) Ensayo CBR de suelo (CL) + 0.75% de Lignina 
Ensayo CBR de 0.75 % de Lignina 
Se combinó 0.75 % de Lignina con la muestra de suelo, para ello se pesó 5500 g de 
muestra de suelo, a la vez se obtuvo su contenido de humedad de campo. Luego se realizó 
el cálculo de la cantidad de cm3 de agua faltante de acuerdo al peso de la muestra, para llegar 
al OCH según el proctor modificado, que requiere en cada punto que se va a ensayar. 
Para los cálculos de la dosificación se usaron las siguientes formulas: 
W =
𝑊𝑤
𝑊𝑠
 
 Wsw= Ww+Ws 
Donde: 
W: contenido de agua de campo (%) 
Ww: peso del agua (g) 
Ws: peso de la muestra solida (g) 
Wsw: peso de suelo (g) 
 
Relacionando las formulas se obtuvo el Ws, luego se multiplico por 0.75 % al Ws para 
obtener la cantidad de Lignina en (g) para la mezcla suelo-biopolímero. 
50 
 
Posterior a ello se obtuvo el Ww, relacionado las 2 formulas mencionadas, para poder 
agregar o desagregar la cantidad de agua requerida en cada punto que va a ensayar (ver figura 
23). 
 
Figura 23: Mezcla suelo, agua y 0.75 % de Lignina. 
Fuente: (Elaboración propia). 
Teniendo los cálculos de la cantidad de Lignina y agua, se procede a mezclar el suelo- 
biopolímero seguidamente, se procede a la compactación en los 3 moldes de CBR, usando 
las herramientas y equipos de acuerdo al procedimiento y recomendaciones que se describen 
en el manual de ensayos de materiales del MTC. 
 Terminando de compactar cada molde, se procedió a pesar en la balanza para extraer los 
especímenes de la mezcla biopolímero-suelo compactado de cada molde para luego ponerlos 
a curar los especímenes a la intemperie por 8 días. Luego del curado, se procedió a preparar 
y colocar el trípode a la vez el extensómetro sobre los moldes para luego marcar la lectura 
para la expansión a cada espécimen y prepararlos para su inmersión en el agua por 48 horas. 
 
 
51 
 
B) Ensayo CBR de suelo (CL) + 1.50% de Lignina 
Ensayo CBR de 1.50 % de Lignina 
Se combinó 1.50 % de Lignina con la muestra de suelo, para ello se pesó 5000 g de 
muestra de suelo, a la vez se obtuvo su contenido de humedad de campo. Luego se realizó 
el cálculo de la cantidad de cm3 de agua faltante de acuerdo al peso de la muestra, para llegar 
al OCH que requiere en cada punto que se va a ensayar. 
Relacionando las formulas se obtuvo el Ws, luego se multiplico por 1.50 % al Ws para 
obtener la cantidad de Lignina en (g) para la mezcla suelo-biopolímero. 
Posterior a ello se obtuvo el Ww, relacionado las 2 formulas mencionadas, para poder 
agregar o desagregar la cantidad de agua requerida en cada punto que va a ensayar (ver figura 
24). 
 
Figura 24: Mezcla suelo, agua y 1.50 % de Lignina. 
Fuente: (Elaboración