UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL: INGENIERÍA CIVIL Tesis Efecto del polímero Sika Dust Seal pe en las propiedades mecánicas del afirmado, en la calle principal del sector Illanya, Abancay 2023 Asesor: Vásquez Ramírez, Abbon Alex Autor Pérez Puga, Jessica Diana Para optar el título profesional de: Ingeniero civil Abancay - Apurímac - Perú 2025 ii Acta de sustentación iii Reporte de similitud iv Metadatos Datos del Autor Apellidos y nombres : Bach. Pérez Puga, Jessica Diana Tipo de Documento de Identidad : DNI Número de Documento de Identidad : 74943450 URL ORCID : https://orcid.org/0009-0005-4340-339X Datos del Autor Apellidos y nombres : Ph. D. Vásquez Ramírez Abbon Alex Tipo de Documento de Identidad : DNI Número de Documento de Identidad : 06532658 URL ORCID : https://orcid.org/0000-0001-7299-5367 Datos de la Investigación Facultad Ingeniería Escuela Profesional Ingeniería Civil Línea de Investigación Gestión de la infraestructura para el desarrollo sostenible Rango de años en que se realizó- la investigación 2023-2024 Fuente de financiamiento Fondos propios Porcentaje de similitud 23% URL de OCDE : https://purl.org/pe-repo/ocde/ford# 2.01.01 v Dedicatoria Dedico estas palabras a quien es luz celestial en mi camino y a mi madre, padre, hermana y hermano, quienes constituyen el más preciado obsequio que la vida me ha otorgado, pues su afecto, orientaciones, consejos y fortaleza me inspiran y fortalecen cada día, siendo portadores de una bondad y nobleza que llenan mi vida de gratitud y aprecio, por ello guardo un reconocimiento eterno hacia el respaldo que siempre me han ofrecido y la confianza depositada en mí, a mis hermanos les agradezco por impulsarme con determinación a concretar la meta de mi titulación y por mostrarme nuevas maneras de comprender el mundo, y a ti querido, te valoro profundamente por acompañarme en todo este trayecto, sosteniéndome con tu apoyo, estímulo y presencia constante: Jessica Diana Pérez Puga vi Agradecimientos Mi gratitud más profunda se dirige en primer lugar a Jehová, quien con su infinita bondad me ha concedido innumerables bendiciones y ha sido la fuerza que me impulsa a creer que todo es posible, extiendo también mi reconocimiento a todos los docentes de la carrera de Ingeniería Civil por haber compartido con generosidad sus conocimientos, experiencias y valores que enriquecieron mi formación, agradezco de manera especial a mi asesor por su orientación constante, paciencia y comprensión que guiaron cada paso hasta la consecución de los objetivos propuestos, y valoro sinceramente el aporte de los jurados de esta tesis, quienes con su interés, críticas constructivas, observaciones y apoyo han contribuido de forma significativa al desarrollo de este trabajo y a mi crecimiento académico y personal, dejándome enseñanzas que perdurarán más allá de esta etapa. vii Resumen El mantenimiento y la mejora de las vías no pavimentadas constituyen un desafío constante en las zonas rurales, principalmente debido a fenómenos como el desprendimiento de partículas, la erosión superficial y la deficiente compactación de los afirmados. En este marco, la presente investigación tuvo como propósito analizar la influencia del polímero Sika Dust Seal PE sobre las propiedades mecánicas del material afirmado empleado en la calle principal del sector Illanya, en la ciudad de Abancay, con el fin de comprobar su efecto en el incremento del Índice de Soporte California (CBR). La investigación se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo y adoptó un diseño experimental, orientado a evaluar el comportamiento del afirmado ante la incorporación de distintas dosificaciones del polímero Sika Dust Seal PE. Para ello, se realizaron ensayos de laboratorio y pruebas de campo, incluyendo el análisis granulométrico, la determinación de los límites de consistencia, el ensayo Proctor modificado, las pruebas CBR (California Bearing Ratio) y la medición de la resistencia a la erosión. Los resultados obtenidos evidenciaron que la adición del polímero Sika Dust Seal PE mejora significativamente la compactación del afirmado, disminuye la emisión de polvo y aumenta su capacidad portante, lo cual repercute positivamente en la durabilidad y vida útil de la vía. En consecuencia, se concluye que el uso de este aditivo constituye una alternativa técnica y económicamente viable para la estabilización de afirmados en carreteras rurales, representando una solución sostenible frente a los problemas habituales de mantenimiento vial en este tipo de zonas. Palabras clave: Biopolímero, afirmado, resistencia, compactación, estabilización. viii Abstract The maintenance and improvement of unpaved roads represent a constant challenge in rural areas, mainly due to phenomena such as particle detachment, surface erosion, and inadequate compaction of the subgrade material. Within this context, the present research aimed to analyze the influence of the polymer Sika Dust Seal PE on the mechanical properties of the subgrade material used on the main street of the Illanya sector in the city of Abancay, in order to verify its effect on the increase of the California Bearing Ratio (CBR). The study followed a quantitative approach and adopted an experimental design, focused on evaluating the behavior of the subgrade material when incorporating different dosages of the Sika Dust Seal PE polymer. Laboratory and field tests were conducted, including grain size analysis, consistency limit determination, Modified Proctor compaction tests, CBR (California Bearing Ratio) tests, and erosion resistance measurements. The results showed that the addition of Sika Dust Seal PE significantly improves the compaction of the subgrade, reduces dust emissions, and increases its bearing capacity, which positively impacts the road’s durability and service life. Consequently, it is concluded that the use of this additive constitutes a technically and economically viable alternative for the stabilization of unpaved rural roads, representing a sustainable solution to the common maintenance problems in such areas. Key words: Biopolymer, Road base, Strength, Compaction, Stabilization. ix Índice General Portada .................................................................................................................................. i Acta de sustentación ............................................................................................................ ii Reporte de similitud ........................................................................................................... iii Metadatos ............................................................................................................................ iv Dedicatoria ........................................................................................................................... v Agradecimientos ................................................................................................................. vi Resumen ............................................................................................................................. vii Abstract ............................................................................................................................. viii Índice ………………………………………………………………………………………ix Índice de tablas ................................................................................................................... xi Índice de figuras ............................................................................................................... xiii Índice de anexos ................................................................................................................ xiv I. Introducción ............................................................................................................. 15 II. Planteamiento del problema.................................................................................... 17 2.1 Descripción y formulación del problema ...................................................... 17 2.2 Objetivos. ....................................................................................................... 21 2.2.1 Objetivo general ............................................................................................. 21 2.2.2 Objetivos específicos. ..................................................................................... 21 2.3 Justificación e importancia ............................................................................ 21 2.4 Hipótesis ........................................................................................................ 24 2.4.1 Hipótesis General ........................................................................................... 24 2.4.2 Hipótesis Especificas ...................................................................................... 24 2.5 Variables ........................................................................................................ 25 III. Marco teórico ............................................................................................................ 46 3.1 Antecedentes .................................................................................................. 46 3.2 Bases Teóricas ............................................................................................... 51 3.2.1 Afirmado ....................................................................................................... 51 3.2.1 Propiedades físicas del afirmado .................................................................... 53 3.2.2 Propiedades mecánicas del afirmado ............................................................. 57 x 3.2.3 Propiedades que se pueden mejorar en el afirmado ....................................... 61 3.2.4 Polímero Natural ............................................................................................ 63 3.3 Definición de Términos ................................................................................. 67 IV. Metodología .............................................................................................................. 71 4.1 Tipo y nivel de investigación......................................................................... 71 4.2 Ámbito Temporal y espacial.......................................................................... 72 4.3 Población y muestra ...................................................................................... 72 4.4 Instrumentos .................................................................................................. 73 4.5 Procedimientos .............................................................................................. 74 Recolección de información .................................................................................... 74 4.6 Análisis de Datos ........................................................................................... 75 4.7 Consideraciones Éticas .................................................................................. 76 V. Resultados y Discusión ............................................................................................. 77 5.1 Descripción de los trabajos de campo ........................................................... 77 5.1.1 Registro de la Excavación de Calicatas .......................................................... 78 5.2 Resultados de los Ensayos ............................................................................. 82 5.2.1 Ensayos a las muestras del grupo Patrón ....................................................... 82 5.2.2 Ensayos realizados adicionando el aditivo Sika dust Pe ................................ 92 5.2.3 Resultados de ensayo con adición de 0.80 lt/m² ............................................ 99 5.2.4 Resultados de ensayo con adición de 1.20 lt/m2 .......................................... 101 5.2.5 Resultados de ensayo con adición de 1.60 lt/m2 .......................................... 102 5.3 Discusión de Resultados .............................................................................. 105 5.4 Prueba de Hipótesis ..................................................................................... 109 5.4.1 Hipótesis General ......................................................................................... 109 5.4.2 Hipótesis Especifica 1 .................................................................................. 111 VI. Conclusiones ........................................................................................................... 120 VII. Recomendaciones ................................................................................................... 124 VIII. Referencias .............................................................................................................. 126 IX. Anexos ..................................................................................................................... 134 xi Índice de tablas Tabla 1 Matriz de operacionalización de variables .................................................... 26 Tabla 2 Niveles básicos de transitabilidad del Afirmado ............................................ 52 Tabla 3 Franjas de Análisis Granulométrico ............................................................. 53 Tabla 4 Tolerancias y exigencias de calidad de materiales para afirmado .................... 54 Tabla 5 Clasificación del suelo según el valor de CBR .............................................. 54 Tabla 6 Características de la muestra patrón ............................................................. 59 Tabla 7 Clasificación del suelo y la supresión del polvo ............................................ 65 Tabla 8 Instrumentos utilizados para los ensayos de laboratorio ................................. 74 Tabla 9 Coordenadas UTM de las calicatas C-01, C-02 y la C-03 ............................... 78 Tabla 10 Análisis granulométrico de la muestra C – 01 ............................................. 82 Tabla 11 Análisis granulométrico de la muestra C - 02 .............................................. 83 Tabla 12 Análisis granulométrico de la muestra C - 03 .............................................. 84 Tabla 13 Resultados de la clasificación de los suelos del grupo patrón ........................ 85 Tabla 14 Resultados del límite de consistencia, MDS, COA y CBR del grupo patrón ... 86 Tabla 15 Ensayo Proctor sin aditivo ........................................................................ 87 Tabla 16 Ensayo de Proctor modificado con aditivo .................................................. 90 Tabla 17 Ensayo de CBR del suelo natural ............................................................... 91 Tabla 18 Resumen de dosificación de agua y aditivo Sika Dust Pe para el ensayo CBR 93 Tabla 19 Resultados del valor CBR de suelos muestra adicionada con Sika Dust Pe ..... 94 Tabla 20 Resumen de CBR al 95% y al 100% suelos adicionando con Sika Dust Pe ... 104 Tabla 21 Prueba de normalidad para las propiedades COA, MDS y CBR según adición de Sika Dust Pe ......................................................................................................... 109 Tabla 22 Prueba de Levene para la homogeneidad de varianzas en las propiedades COA, MDS y CBR según adición de Sika Dust Pe ............................................................ 111 Tabla 23 Prueba ANOVA de un factor para la influencia de la adición de Sika Dust Pe en el COA del suelo .................................................................................................. 111 Tabla 24 Prueba post hoc de Tukey para las diferencias de COA según aditivo de polímero ........................................................................................................................... 113 xii Tabla 25 Prueba ANOVA de un factor para la influencia de la adición de Sika Dust Pe en el MDS del suelo .................................................................................................. 114 Tabla 26 Prueba post hoc de Tukey para las diferencias de MDS según aditivo de polímero ........................................................................................................................... 115 Tabla 27 Prueba ANOVA de un factor para la influencia de la adición de Sika Dust Pe en el CBR del suelo ................................................................................................... 117 Tabla 28 Prueba post hoc de Tukey para las diferencias de CBR según aditivo de polímero ........................................................................................................................... 118 xiii Índice de figuras Figura 1 Curva de cálculo del índice de CBR ........................................................... 61 Figura 2 Ubicación referencial de las calicatas C-01, C-02 y la C-03 ........................... 77 Figura 3 Ubicación referencial y perfil estratigráfico de la Calicata C - 01 .................. 79 Figura 4 Ubicación referencial y perfil estratigráfico de la Calicata C - 02 .................. 80 Figura 5 Ubicación referencial y perfil estratigráfico de la Calicata C - 03 .................. 81 Figura 6 Ensayo Proctor del suelo natural ................................................................ 88 Figura 7 Ensayo Proctor del suelo natural ................................................................. 89 Figura 8 Relación del CBR en la compactación ......................................................... 92 Figura 9 Ensayos CBR más adiciones C-01 ............................................................. 95 Figura 10 Ensayo CBR más adiciones C-01 ............................................................. 95 Figura 11 Ensayo CBR más adiciones C-02 .............................................................. 96 Figura 12 Ensayo CBR más adiciones C-02 .............................................................. 97 Figura 13 Ensayo CBR más adiciones C-03 .............................................................. 98 Figura 14 Ensayo CBR más adiciones C-03 .............................................................. 98 Figura 15 CBR suelo natural vs CBR más adición 0.80 lt/m2 ..................................... 99 Figura 16 CBR suelo natural vs CBR más adición 0.80 lt/m2 ................................... 100 Figura 17 CBR suelo natural vs CBR más adición 1.20 lt/m2 ................................... 101 Figura 18 CBR suelo natural vs CBR más adición 1.20 lt/m2 ................................... 101 Figura 19 CBR suelo natural vs CBR más adición 1.60 lt/m2 ................................... 102 Figura 20 CBR suelo natural vs CBR más adición 1.60 lt/m2 ................................... 103 Figura 21 Distribución de probabilidad F asociada a la prueba ANOVA de un factor para la influencia de la adición de Sika Dust Pe en el COA del suelo ................................. 112 Figura 22 Distribución de probabilidad F asociada a la prueba ANOVA de un factor para la influencia de la adición de Sika Dust Pe en la MDS del suelo .................................... 114 Figura 23 Distribución de probabilidad F asociada a la prueba ANOVA de un factor para la influencia de la adición de Sika Dust Pe en la CBR del suelo ..................................... 117 xiv Índice de anexos Anexo 01. Matriz de consistência............................................................................. 118 Anexo 02. Matriz de operacionalización de variable………………………………119 Anexo 03. Panel fotográfico...................................................................................... 120 Anexo 04. Cálculo de las proporciones del aditivo Sika Dust Seal………………...125 15 I. Introducción En el Perú, una gran proporción de vías no pavimentadas presenta condiciones inadecuadas de transitabilidad, lo que repercute negativamente en la calidad de vida de la población y limita el desarrollo económico de diversas regiones. Esta situación es especialmente crítica en áreas rurales y periferias urbanas, donde la capa de afirmado, formada por materiales granulares esto constituye la única estructura de rodadura disponible. No obstante, a pesar de que estos materiales son seleccionados por su resistencia y dureza, suelen experimentar un deterioro acelerado debido al tránsito vehicular, la humedad y la constante emisión de polvo. Ante las limitaciones que presentan las vías no pavimentadas, se han desarrollado diversas alternativas tecnológicas orientadas a optimizar la durabilidad y estabilidad de los afirmados, destacando entre ellas el uso de polímeros estabilizantes. Uno de estos compuestos es el Sika Dust Seal PE, un aditivo formulado para mejorar las propiedades mecánicas del material de afirmado, disminuir la erosión superficial, controlar la emisión de polvo y prolongar la vida útil de las vías rurales sin pavimentar. La presente investigación, titulada “Efecto del polímero Sika Dust Seal PE en las propiedades mecánicas del afirmado, en la calle principal del sector Illanya, Abancay 2023”, tiene como propósito principal evaluar la incidencia del polímero Sika Dust Seal PE en parámetros esenciales del afirmado, tales como su resistencia, cohesión y comportamiento frente a la humedad. El estudio busca determinar de manera experimental cómo este aditivo influye en la mejora del desempeño estructural del suelo tratado, considerando su aplicación como una estrategia de estabilización eficiente y sostenible. A través de este análisis, se pretende contribuir al desarrollo de soluciones técnicas innovadoras que favorezcan el mantenimiento y mejoramiento vial en contextos rurales con condiciones geotécnicas adversas, promoviendo el uso de materiales que reduzcan los costos 16 de conservación y fortalezcan la sostenibilidad de las infraestructuras. En síntesis, el trabajo se orienta a demostrar que la incorporación del Sika Dust Seal PE constituye una alternativa viable para optimizar la calidad y durabilidad de las vías no pavimentadas en entornos similares. La estructura de la presente tesis contiene 9 apartados: I. Introducción II. El planteamiento del problema III. Marco teórico IV. Metodología V. Resultados y discusiones VI. Conclusiones VII. Recomendaciones VIII. Referencias IX. Anexos 17 II. Planteamiento del problema 2.1 Descripción y formulación del problema En el contexto internacional actual se evidencia un notable incremento en la población, especialmente en regiones como América Latina y el Caribe, lo que conlleva a una demanda creciente por infraestructuras viales que estén en condiciones óptimas, ya que estas vías no solo cumplen una función de comunicación entre comunidades, sino que además representan una herramienta clave para dinamizar las actividades económicas de las poblaciones que las utilizan como corredores para el comercio y el transporte de productos locales, sin embargo, muchas de estas rutas rurales se encuentran únicamente en estado de apertura, lo que significa que atraviesan terrenos naturales sin acondicionamiento técnico, situación que impide el tránsito vehicular continuo y seguro durante todo el año, por ello se hace necesario ejecutar procesos de mejora que consisten en la colocación de capas de afirmado, las cuales son diseñadas técnicamente para cumplir con criterios de resistencia y estabilidad, respetando parámetros físicos y mecánicos establecidos por las entidades responsables del desarrollo vial en cada país, de esta forma se busca garantizar que dichas intervenciones cumplan con los estándares mínimos requeridos para asegurar una adecuada transitabilidad en zonas rurales de creciente demanda territorial (Turra, y otros, 2021). El mantenimiento de las vías no asfaltadas representa una problemática esencial en el ámbito del desarrollo de infraestructura vial en aquellas naciones que se encuentran en la categoría de ingresos medios y bajos, debido a que estas carreteras constituyen la principal conexión entre las comunidades rurales y los centros urbanos, por lo tanto, su deterioro genera barreras significativas para la movilidad y el acceso equitativo a los recursos, en ese sentido, la Organización de las Naciones Unidas señala que el mal estado de estas rutas provoca una reducción en el acceso a servicios fundamentales como salud y educación, al mismo tiempo que incrementa considerablemente los costos logísticos para el transporte de 18 bienes y personas, lo que repercute negativamente en el crecimiento económico de las regiones más alejadas y vulnerables, especialmente en zonas rurales donde la red vial es el único medio de conexión con el resto del país (ONU, 2020) En el contexto mundial contemporáneo, el deterioro progresivo de las vías no pavimentadas continúa siendo un obstáculo relevante para garantizar una movilidad eficiente y un desarrollo socioeconómico equitativo, sobre todo en áreas rurales y periferias urbanas donde el acceso a servicios esenciales depende directamente de la calidad de estas infraestructuras. En esta línea, la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) señala que más del 60 % de la red vial en los países en vías de desarrollo está constituida por carreteras afirmadas; no obstante, una parte considerable de ellas se encuentra en condiciones deficientes debido a factores como la baja compactación del suelo, la pérdida continua de partículas finas y la erosión provocada por agentes climáticos, los cuales afectan la superficie del camino y reducen su capacidad de soporte y vida útil. Frente a esta problemática, se han desarrollado tecnologías innovadoras destinadas a mejorar el comportamiento estructural y funcional de dichas vías, destacando entre ellas el uso de polímeros estabilizantes. Dentro de estas alternativas, el Sika Dust Seal PE ha evidenciado una eficacia significativa, al favorecer una mayor cohesión entre las partículas del suelo y disminuir de forma notable la emisión de polvo en suspensión. Estas propiedades contribuyen a mejorar las condiciones de transitabilidad, incrementar la durabilidad del afirmado y generar beneficios económicos y ambientales, al reducir la frecuencia de las intervenciones de mantenimiento requeridas a lo largo del tiempo (Bera y Ghosh, 2021) En el ámbito nacional el Perú atraviesa una situación comparable respecto al deterioro de las vías no pavimentadas especialmente en aquellas regiones rurales y de difícil acceso donde predomina el uso de caminos sin asfaltar como principal medio de conexión 19 entre localidades por lo cual según estimaciones, se señala que más del setenta por ciento de la red vial del país está conformada por este tipo de infraestructura vial lo que implica una alta exposición a problemas de transitabilidad que se agravan durante las temporadas de lluvias intensas o por el desgaste constante causado por el tránsito vehicular y las condiciones climáticas adversas generando dificultades para la circulación segura de personas y mercancías situación que se ve intensificada por la limitada capacidad portante de los suelos y la escasa ejecución de labores de mantenimiento periódico que resultan en un incremento de los riesgos en la seguridad vial así como en mayores costos logísticos para los transportistas ante lo cual resulta fundamental considerar la aplicación de soluciones tecnológicas como el empleo de polímeros estabilizantes los cuales tienen la capacidad de fortalecer la estructura del afirmado y optimizar su desempeño mecánico permitiendo extender su durabilidad y garantizar una transitabilidad más segura y sostenible en el tiempo (MTC, 2021) En el ámbito regional el departamento de Apurímac presenta una realidad compleja en cuanto a infraestructura vial debido a su geografía agreste que representa un reto constante para la planificación y ejecución de obras de transporte además de contar con una red vial que aún se encuentra en proceso de consolidación según el Gobierno Regional de Apurímac más del ochenta por ciento de sus vías no cuenta con pavimentación lo que las hace altamente vulnerables al deterioro causado por factores como la baja resistencia mecánica de los materiales utilizados en el afirmado la ausencia de mecanismos eficaces para el control del polvo y el tránsito vehicular frecuente que se intensifica en zonas urbanas que vienen experimentando un crecimiento acelerado como la ciudad de Abancay donde la demanda por infraestructura adecuada supera ampliamente la capacidad actual de respuesta ante esta situación las condiciones deficientes de las vías repercuten de manera directa en la conectividad regional generando demoras significativas en los desplazamientos cotidianos 20 de la población así como restricciones en el acceso oportuno a servicios esenciales como salud educación y comercio lo cual limita las oportunidades de desarrollo económico y social de las comunidades más alejadas y vulnerables (Gobierno Regional de Apurímac, 2022) En el nivel local la situación que enfrenta la calle principal del sector Illanya ubicada en el distrito de Abancay constituye un ejemplo representativo de las dificultades que presentan las vías no pavimentadas ya que esta arteria vial evidencia un afirmado con notorias deficiencias en su comportamiento mecánico entre las cuales destacan una limitada capacidad de soporte estructural una pérdida continua del material superficial y una elevada emisión de polvo durante las temporadas secas lo cual repercute negativamente tanto en la calidad de vida de los pobladores como en la eficiencia del sistema de transporte urbano que recorre dicha zona a pesar de que se han implementado algunas medidas de mantenimiento orientadas a conservar la transitabilidad estas han demostrado ser poco efectivas a mediano y largo plazo debido a su carácter provisional y al uso de técnicas convencionales que no logran contrarrestar los efectos del tránsito y las condiciones climáticas por ello resulta necesario considerar la aplicación de soluciones innovadoras como la utilización del polímero Sika Dust Seal PE cuyo propósito es mejorar las propiedades mecánicas del afirmado mediante el aumento de la cohesión entre partículas y la reducción de polvo lo cual permitiría incrementar la resistencia y prolongar la vida útil de esta vía de manera más sostenible y eficiente en el tiempo 2.1.1 Problema general • ¿Cuál es el efecto del polímero Sika Dust Seal PE en las propiedades mecánicas del afirmado, en la calle principal del sector Illanya, Abancay, 2023? 2.1.2 Problemas específicos • ¿Qué efecto tiene la adición del polímero Sika Dust Seal PE en el contenido de humedad del afirmado, en la calle principal del sector Illanya, Abancay 2023? 21 • ¿Cuál es el efecto de la adición del polímero Sika Dust Seal PE en la máxima densidad seca del afirmado, en la calle principal del sector Illanya, Abancay 2023? • ¿Qué efecto tiene el polímero Sika Dust Seal PE sobre la capacidad portante del afirmado medida mediante el ensayo de soporte de California (CBR) en la calle principal del sector Illanya, Abancay 2023? 2.2 Objetivos. 2.2.1 Objetivo general Determinar el efecto del polímero Sika Dust Seal PE en las propiedades mecánicas del afirmado, en la calle principal del sector Illanya, Abancay, 2023. 2.2.2 Objetivos específicos. • Evaluar el efecto de la adición del polímero Sika Dust Seal PE en el contenido de humedad del afirmado, en la calle principal del sector Illanya, Abancay 2023. • Analizar el efecto de la adición del polímero Sika Dust Seal PE en la máxima densidad seca del afirmado, en la calle principal del sector Illanya, Abancay 2023. • Determinar el efecto del polímero Sika Dust Seal PE sobre la capacidad portante del afirmado, medida mediante el ensayo de soporte de California (CBR), en la calle principal del sector Illanya, Abancay 2023 2.3 Justificación e importancia La justificación teórica se sustenta en las condiciones climáticas particulares que presenta la ciudad de Abancay donde se distinguen dos estaciones bien definidas caracterizadas por periodos de lluvias intensas y tiempos prolongados de sequía lo cual genera que las vías con afirmado permanezcan expuestas durante gran parte del año a niveles elevados de saturación hídrica situación que afecta considerablemente su comportamiento estructural debido a que al tratarse de suelos granulares mixtos estos presentan una capacidad de soporte y resistencia a la compresión muy reducida además la acumulación constante de 22 partículas finas y polvo sobre la superficie de estas vías constituye un problema relevante no solo en términos de deterioro vial sino también por su impacto negativo en la salud humana la calidad del aire y el entorno ambiental ya que el tránsito vehicular y las actividades de construcción y mantenimiento contribuyen a la emisión de este material particulado en respuesta a ello se plantea como alternativa técnica la mejora de las propiedades del afirmado mediante la sustitución de los vacíos saturados por polímero y la formación de una capa superficial repelente al agua que se genera gracias a una reacción de intercambio aniónico y catiónico entre el polímero y las partículas más finas del suelo lo cual permite optimizar el desempeño del afirmado frente a condiciones climáticas adversas La justificación metodológica se basa en que al analizar detalladamente las características técnicas que presentan los afirmados se observa que muchas veces solo se consideran parámetros mínimos establecidos en los manuales vigentes entre los cuales se incluyen el índice CBR del material el desgaste por abrasión la distribución granulométrica y los límites de Atterberg los cuales han sido tradicionalmente aceptados bajo el argumento de que las solicitaciones a las que están sometidas estas vías son reducidas sin embargo en la práctica se evidencia una realidad distinta ya que estas rutas no solo soportan cargas superiores a las contempladas en su diseño sino que también cumplen un rol fundamental para las comunidades locales debido a que constituyen su principal vía de acceso y conexión con el entorno urbano y rural motivo por el cual se hace necesario llevar a cabo investigaciones que permitan evaluar y optimizar el comportamiento estructural de estos afirmados con el objetivo de mejorar sus propiedades mecánicas garantizando de esta manera su resistencia funcional y durabilidad a lo largo del tiempo lo cual se traduce en una mejor calidad de vida para los habitantes y una gestión más eficiente de la infraestructura vial en zonas con alta demanda de tránsito y limitada capacidad estructural 23 La justificación práctica de la presente investigación se fundamenta en el beneficio directo que su desarrollo aporta a los pobladores que utilizan de manera constante la vía objeto de estudio. La aplicación del producto estabilizante propuesto constituye una alternativa técnica viable para mejorar las condiciones de transitabilidad, mitigando los impactos negativos que actualmente se evidencian, como la erosión progresiva del suelo, la emisión continua de polvo durante las temporadas secas y la formación de baches que dificultan el desplazamiento, afectando la salud, seguridad y bienestar de la población usuaria. En este contexto, el estudio busca dar respuesta a una problemática específica que incide directamente en la calidad de vida de los habitantes del área intervenida. Asimismo, pretende fomentar un proceso de transferencia de conocimientos y promover una mayor conciencia colectiva sobre la necesidad de controlar el material particulado liberado en las vías afirmadas, debido a sus implicancias tanto ambientales como sociales. Los resultados obtenidos servirán como base técnica y referencial para que las instituciones responsables de la planificación urbana, el mantenimiento vial y la gestión ambiental puedan diseñar e implementar estrategias de mitigación más eficientes. De igual modo, se espera que esta investigación contribuya a la adopción de prácticas sostenibles y al uso responsable de tecnologías innovadoras, orientadas a mejorar la infraestructura vial y a reducir los efectos negativos asociados a su deterioro en el tiempo. El objetivo principal de la presente investigación consiste en evaluar el efecto que genera la aplicación del polímero Sika Dust Seal PE sobre las propiedades mecánicas del afirmado empleado en la vía principal del sector Illanya, ubicada en la ciudad de Abancay. Esta zona presenta condiciones particulares de tránsito y clima que inciden directamente en el comportamiento estructural de la vía, motivo por el cual el estudio adquiere especial relevancia, al orientarse a mejorar la resistencia, durabilidad y estabilidad del afirmado frente 24 a factores externos como el tránsito vehicular constante y la variabilidad climática característica de la región. En este contexto, la incorporación de polímeros estabilizantes, específicamente del Sika Dust Seal PE, se plantea como una alternativa técnica viable y ambientalmente sostenible, capaz de mitigar el deterioro prematuro del afirmado, reducir la emisión de polvo en suspensión y optimizar las labores de mantenimiento a largo plazo. Los resultados obtenidos en este estudio se constituirán en una base referencial sólida para la formulación de estrategias orientadas al mejoramiento de caminos no pavimentados, aportando conocimiento técnico aplicable en proyectos de infraestructura vial similares. Asimismo, contribuirán de manera directa al bienestar de la población usuaria, al promover mejores condiciones de transitabilidad, y fomentarán la implementación de soluciones innovadoras en el campo de la ingeniería civil, con un enfoque sostenible y de desarrollo regional. 2.4 Hipótesis 2.4.1 Hipótesis general • La adición del polímero Sika Dust Seal PE tiene un efecto significativo en las propiedades mecánicas del afirmado, mejorando sus condiciones físicas y estructurales en la calle principal del sector Illanya, Abancay, 2023. 2.4.2 Hipótesis especificas • La adición del polímero Sika Dust Seal PE reduce significativamente el contenido de humedad óptimo del afirmado en la calle principal del sector Illanya, Abancay, 2023. • La adición del polímero Sika Dust Seal PE incrementa significativamente la máxima densidad seca del afirmado en la calle principal del sector Illanya, Abancay, 2023. 25 • La aplicación del polímero Sika Dust Seal PE mejora significativamente la capacidad portante del afirmado, medida mediante el ensayo CBR, en la calle principal del sector Illanya, Abancay, 2023. 2.5 Variables Variable 1: VI Polímero Sika Dust Seal PE. Variable 2: VD Propiedades mecánicas del afirmado. Tabla 1 Matriz de operacionalización de variables Variables Definición Conceptual Definición operacional Dimensiones Indicadores Instrumentos Polímero Sika Dust Seal PE Según (SIKA, 2020) “Se describe como un compuesto elaborado con biopolímeros de origen natural que presenta notables cualidades aglomerantes, empleado principalmente para disminuir el polvo en caminos no asfaltados”. “El aditivo químico polímero Sika Dust Seal PE se incrementará en proporciones 0.80 lt/m², 1.20 lt/m², 1.60 lt/m², para evaluar cuál es la dosificación optima, sin cambiar significativamente las características físicas del suelo”. Dosificación optima Suelo sin adición Fichas técnicas de recolección de datos e información Suelo + 0.80 lt/m² Suelo + 1.20 lt/m² Suelo + 1.60 lt/m² Propiedades mecánicas del afirmado Según el Ministerio de Transportes y Comunicaciones MTC (2013) “mediante las EG2013 la capa de afirmado es la formación de una o varias capas que constituyen la superficie de rodadura en vías sin pavimento con propiedades de dureza y resistencia” “Se deberá conocer las características del afirmado actual del terreno, tendrán aporte en las características físicas, como el contenido de humedad, Proctor modificado, CBR, resistencia a compresión del suelo” Relación de soporte de california CBR Resistencia a la penetración (%) Se realizarán ensayos bajo el Manual de ensayo de materiales para carreteras, del Ministerio de Transporte y comunicaciones y fichas técnicas de recolección de datos e información Máxima densidad seca Proctor modificado g/cm³ Contenido óptimo de agua Ensayo de contenido de humedad % Nota. Según la tabla 1, se observa la operacionalización de variables. III. Marco teórico 3.1 Antecedentes Sulla de la Cruz (2018) “La presente investigación tuvo como propósito analizar el impacto de la aplicación del polímero Sika Dust Seal PE en vías no pavimentadas, específicamente en la intersección de la avenida San Luis con la cuadra 1 del sector Palian, en la ciudad de Huancayo, durante el año 2017. Se adoptó una metodología de tipo aplicada, con un nivel explicativo y enfoque correlacional, desarrollada bajo un diseño experimental. La selección de la muestra se realizó mediante un procedimiento no probabilístico o por criterio intencionado. Los resultados evidenciaron que, en ausencia del aditivo, el Índice de Soporte California (CBR) alcanzó un valor de 30,92 %, mientras que, al aplicar una dosificación de 20 L/m³ del polímero, se obtuvo un valor máximo de 44,83 %, superando el umbral del 40 % establecido como requisito para la capa de afirmado. Este incremento representa una mejora del 13,9 % respecto al valor inicial sin aditivo. En consecuencia, se determinó que la incorporación del polímero Sika Dust Seal PE guarda una relación positiva y directa con la preservación de las vías sin pavimentar, al incrementar la capacidad portante, la densidad seca máxima, la durabilidad y la cohesión del material, además de disminuir el deterioro por erosión ocasionado por las precipitaciones pluviales” Mansour y Abu-Farsakh (2019), “En su investigación titulada “Performance of polymer-treated soils in unpaved road applications”, “tuvieron como objetivo evaluar el rendimiento de suelos tratados con polímeros sintéticos, entre ellos el Sika Dust Seal PE, en caminos no pavimentados sometidos a cargas variables. Emplearon una metodología experimental con suelos arcillosos y limosos, aplicando ensayos Proctor, CBR y de resistencia al corte. Como resultado, se obtuvo una reducción del contenido de humedad óptimo, un aumento del 12 % en la densidad seca máxima y una mejora del 30 % en el 47 índice CBR. Concluyeron que los polímeros estabilizantes mejoran significativamente la capacidad portante y la estabilidad estructural del afirmado, siendo adecuados para condiciones climáticas variables” Blas y Paredes (2021) “El objetivo central de la presente investigación fue determinar el porcentaje óptimo de estabilización en la carretera vecinal AN-1068, tramo Yaután–Calpoc, empleando tanto material convencional como material tratado con aditivos poliméricos. Para alcanzar este propósito, se desarrolló un estudio de tipo aplicado con un diseño cuasi experimental. La población estuvo conformada por la totalidad de la vía situada en el distrito de Yaután, provincia de Casma, departamento de Áncash, con una extensión total de cinco kilómetros. Los resultados obtenidos revelaron que, al comparar los valores del Índice de Soporte California (CBR) al 95 % y al 100 % para las mezclas correspondientes al afirmado patrón, al afirmado con polímero en proporción 1:3 y al afirmado con polímero en proporción 1:5, la mayor resistencia se alcanzó en la dosificación 1:5. Este resultado superó al de la dosificación 1:3, la cual, pese a contener una mayor cantidad de aditivo, mostró un valor inferior. No obstante, ambas mezclas tratadas con polímero presentaron una resistencia superior al afirmado convencional, cumpliendo con los parámetros técnicos establecidos para su aplicación en capas de afirmado, subbase y base. En conclusión, se determinó que la incorporación del estabilizador polimérico incrementa significativamente el esfuerzo de penetración a 0,1 pulgadas en el ensayo CBR en comparación con el material tradicional. En términos cuantitativos, se registró un aumento del 11,5 % para la dosificación 1:3 y del 36,5 % para la dosificación 1:5, lo que confirma la eficacia del uso de aditivos poliméricos en la mejora de las propiedades mecánicas de los materiales empleados en la construcción de carreteras”. 48 Bera y Ghosh (2021) desarrollaron el estudio “Application of polymer stabilizers to improve mechanical behavior of subgrade soils”, “cuyo objetivo fue analizar los efectos de estabilizantes poliméricos en las propiedades de subrasantes utilizadas en caminos rurales. Se aplicaron tratamientos con distintos porcentajes de polímero (2 %, 4 % y 6 %), incluyendo el Sika Dust Seal PE, y se realizaron ensayos de compactación, humedad y CBR. Los resultados mostraron un aumento del 8 % en la densidad seca máxima y una reducción del 10 % en la humedad óptima, así como mejoras notables en la cohesión del suelo. Los autores concluyen que el uso de polímeros favorece una mayor compactación, resistencia y durabilidad del afirmado”. Guerrero (2022) “La tesis desarrollada tuvo como propósito principal analizar el comportamiento del suelo cohesivo mediante la incorporación del aditivo Sika Dust Seal- 340 en dicha vía. Para alcanzar este objetivo, se aplicó una metodología de tipo experimental, que incluyó la excavación de cinco calicatas destinadas a la extracción del material necesario para la ejecución de los análisis correspondientes. En este proceso, se evaluaron las propiedades físicas y mecánicas del suelo arcilloso con el propósito de determinar los efectos del aditivo en su estabilización. La intervención consistió en la incorporación del Sika Dust Seal-340 en proporciones de 2 %, 8 %, 14 % y 20 %, con la finalidad de mejorar las características del suelo. Los resultados obtenidos indicaron que, según las clasificaciones SUCS y AASHTO, el material se caracteriza por presentar un alto índice de plasticidad y una marcada susceptibilidad a cambios volumétricos. Los ensayos de CBR realizados para cada dosificación evidenciaron un incremento progresivo en la resistencia del suelo cohesivo, siendo la proporción del 20 % la que mostró los resultados más favorables. Esta concentración produjo una mejora significativa en las propiedades mecánicas, reflejada en el aumento de la capacidad portante, la reducción de la plasticidad y una mayor estabilidad estructural. En consecuencia, se confirmó la 49 eficacia del aditivo Sika Dust Seal-340 como estabilizador en suelos cohesivos empleados en vías carrozables, demostrando su potencial para optimizar la calidad y durabilidad de las superficies de tránsito no pavimentadas”. Meregildo y Ramírez (2022) “La investigación enfocada en analizar la influencia del estabilizador Z con polímeros en la mejora estructural de la carretera que conecta la playa El Alambre con El Brujo se desarrolló bajo una metodología de tipo aplicada y un diseño experimental puro. El estudio contempló la excavación de ocho calicatas, distribuidas a razón de una por kilómetro, conforme a los lineamientos establecidos por la normativa vigente. En una primera etapa, se efectuaron ensayos de caracterización con el propósito de identificar las propiedades físicas y determinar el tipo de suelo existente. Posteriormente, se realizaron pruebas de compactación e índices CBR para cada una de las calicatas, complementadas con ensayos Proctor y CBR en mezclas de suelo tratadas con estabilizador Z en proporciones de 1 %, 3 % y 5 %. Los resultados obtenidos del ensayo CBR al 95 % evidenciaron un incremento progresivo de los valores conforme aumentaba la dosificación del estabilizador, tendencia que también se observó en el CBR al 100 %. Este comportamiento indicó una mejora significativa en la densidad seca máxima, alcanzando un valor de 1,73 g/cm³, así como un notable incremento en la capacidad portante de los suelos arenosos. El mayor valor registrado de CBR fue de 30,06 % al 100 % de la densidad seca máxima, lo que demuestra que la adición del estabilizador Z con polímeros mejora de manera sustancial las propiedades mecánicas del suelo, favoreciendo la estabilidad y la durabilidad de la infraestructura vial”. Damiano y Pérez (2022) “La investigación destinada a determinar la incidencia de la estabilización química con polímeros en el mejoramiento del camino vecinal que conecta el empalme AP-670 con el AP-659, en la localidad de Lliupapuquio, tuvo como objetivo identificar las mejoras alcanzadas tanto en las propiedades físicas y mecánicas 50 del suelo como en la servicialidad percibida por los usuarios del área de influencia del proyecto. La metodología adoptada se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo, correspondiendo a un estudio de tipo aplicado, de nivel explicativo y con un diseño cuasi experimental de corte transeccional. Para la recolección de datos se emplearon como instrumentos la observación directa y la ejecución de ensayos de laboratorio. Los resultados obtenidos evidenciaron que el uso del estabilizador Z con polímeros produjo un incremento del 32,10 % en el valor del CBR al 100 %, además de una mejora significativa en los demás parámetros mecánicos evaluados. Desde una perspectiva económica, se observó que el costo de esta alternativa supera en más del 50 % al del afirmado convencional; sin embargo, continúa siendo considerablemente menor que el requerido para soluciones con pavimento de concreto o asfalto. En síntesis, se concluyó que la estabilización con polímeros Z constituye una alternativa técnica eficiente y económicamente viable para el mejoramiento de caminos vecinales, recomendándose su implementación en diversas regiones de la sierra peruana debido a su capacidad para incrementar la resistencia, la durabilidad y el desempeño estructural del suelo”. Ponce y Segundo (2023) “El presente estudio tuvo como finalidad evaluar el efecto de la incorporación del aditivo Sika Dust Seal en la estabilización de suelos empleados en caminos no pavimentados. La metodología adoptada correspondió a una investigación de tipo aplicada, con un alcance experimental, estructurada en función de los objetivos propuestos y de la relación causa efecto entre las variables analizadas. El trabajo experimental se desarrolló conforme a los lineamientos establecidos en el Manual de Carreteras: Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos, específicamente en su sección “Suelos y Pavimentos” (MTC, 2013). Los resultados obtenidos evidenciaron que el material sin aditivo registró un Índice de Soporte California (CBR) de 36,68 %, valor inferior al mínimo exigido de 40 % para la capa superficial. Este requerimiento fue 51 alcanzado mediante la aplicación de una dosificación de 5 L/m³ del aditivo, logrando un CBR de 41,03 %, lo que representa una mejora del 4,35 %. Asimismo, al emplear la dosificación óptima de 10 L/m³, se obtuvo un incremento del 23,55 % respecto al valor inicial. El análisis comparativo mostró que la capacidad portante del suelo, expresada mediante el CBR al 95 % de la densidad seca máxima para una penetración de 0,1 pulgadas, presentó incrementos significativos en las calicatas 01, 04, 07 y 10, con valores de 88,96 %, 118,97 %, 37,80 % y 94,55 %, respectivamente. Estos resultados confirman que la adición del Sika Dust Seal constituye una alternativa técnica eficaz para mejorar el comportamiento mecánico de los suelos empleados en vías no pavimentadas, optimizando su resistencia y desempeño estructural”. 3.2 Bases Teóricas 3.2.1 Afirmado “El afirmado corresponde a la superficie que resulta después de ejecutar la remoción de tierra y efectuar la compactación del terreno, está conformado por suelos cuyas propiedades son apropiadas para cumplir su función y que se disponen en capas compactadas para garantizar un soporte sólido, las características de este material son decisivas para determinar el diseño estructural y el espesor de las capas superiores, además tienen un impacto directo en la capacidad de soporte de la vía en condiciones reales de operación, por lo que su correcta conformación y compactación resultan aspectos esenciales para asegurar la resistencia y el buen desempeño del pavimento” (MTC, 2014). En la siguiente tabla se muestra los niveles básicos de transitabilidad para la superficie de rodadura y los tipos de afirmados: 52 Tabla 2 Niveles básicos de transitabilidad del Afirmado Transitabilidad Simbología Detalles Bueno B La superficie del pavimento muestra un estado óptimo que facilita el tránsito seguro y confortable de los usuarios, la señalización vial cumple con las especificaciones técnicas y proporciona la información necesaria para orientar a los conductores, el sistema de drenaje opera correctamente evitando encharcamientos y preservando la integridad estructural de la vía, estos factores en conjunto cumplen con los estándares y requisitos establecidos para la infraestructura vial, garantizando que el flujo vehicular se desarrolle sin contratiempos Regular R La infraestructura vial presenta imperfecciones menores como pequeños baches, deformaciones y deficiencias en la señalización, factores que podrían afectar ligeramente la seguridad y el confort de los vehículos en tránsito, por tal motivo es recomendable ejecutar trabajos de mantenimiento de forma periódica con el fin de subsanar estas deficiencias y conservar las condiciones óptimas de la vía para un desplazamiento seguro y cómodo para los usuarios. Deficiente D La infraestructura vial presenta deterioros significativos entre los que destacan el pavimento en malas condiciones, la ausencia de señalización suficiente, deficiencias en el drenaje y otros daños que afectan de forma importante la seguridad y comodidad del tránsito, lo que hace indispensable llevar a cabo labores de rehabilitación o reconstrucción con el fin de restituir su estado óptimo de transitabilidad y garantizar un desplazamiento seguro y confortable para quienes la utilizan. No apto N La infraestructura vial se encuentra en estado crítico o cerrada al paso de vehículos a causa de serios deterioros en el pavimento, deficiencias importantes en el drenaje u otros daños que afectan su funcionalidad, por ello no reúne las condiciones mínimas para su uso y se requiere llevar a cabo labores urgentes de reparación o reconstrucción que permitan restituir su operatividad y asegurar la seguridad y eficiencia en la circulación vehicular. Nota. Según la tabla 2, nos muestra los niveles de transitabilidad. Tomado del MTC (2015) 53 3.2.1 Propiedades físicas del afirmado El Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC, 2013) establece que “la capa de afirmado está compuesta por una o más capas de materiales granulares empleados como superficie de rodadura en caminos no pavimentados. Dichos materiales, extraídos de fuentes naturales o canteras seleccionadas, deben satisfacer criterios de dureza y resistencia, y estar libres de materia orgánica, así como de partículas planas o de baja consistencia”. Asimismo, el MTC recomienda que el material granular utilizado cumpla con los parámetros de calidad y gradación establecidos en la tabla correspondiente, garantizando así las condiciones técnicas necesarias para su adecuada aplicación en la conformación de capas de afirmado Tabla 3 Franjas de Análisis Granulométrico Tamiz Porcentaje que pasa A-1 A-2 C D E F 50 mm (2”) 100 - 37.5 mm (1 ½”) 100 - 25 mm (1”) 90-100 100 100 100 100 100 19 mm (3/4”) 65-100 80-100 9.5 mm (3/8”) 45-80 65-100 50-85 60-100 4.75 mm (Nº 4) 30-65 50-85 35-65 50-85 55-100 70-100 2.00 mm (Nº 10) 22-52 33-67 25-50 40-70 40-100 55-100 425 µm (Nº 40) 15-35 20-45 15-30 25-45 20-50 30-70 75 µm (Nº 200) 5-20 5-20 5-15 5-20 6-20 8-25 Nota. Según la tabla 3, se presenta franjas de análisis granulométrico de afirmado (Manual de carreteras, 2013). El MTC (2013), “Se indica igualmente que las canteras destinadas a la extracción del material que será utilizado en la construcción de afirmados deben satisfacer ciertos 54 criterios de calidad previamente establecidos, con el fin de asegurar que el material obtenido cuente con las propiedades necesarias para su adecuada compactación y resistencia, garantizando que la estructura vial tenga un soporte estable y duradero que responda de manera eficiente a las exigencias de carga y a las condiciones de servicio previstas”. Tabla 4 Tolerancias y exigencias de calidad de materiales para afirmado Requisito de calidad Valores permisibles Normativa Desgaste de los ángeles 50% max MTC E 207 Limite Liquido 35% max MTC E 110 Indice de plasticidad 4 – 9 % MTC E 111 CBR1 40% min MTC E 132 Nota. Según la tabla 4, se presenta exigencia de calidad para afirmado (Manual de carreteras, 2013) Tabla 5 Clasificación del suelo según el valor de CBR CBR (%) CLASIFICACIÓN 0 – 5 Subrasante muy mala 5 - 10 Subrasante mala 10 - 20 Subrasante de regular a buena 20 - 30 Subrasante muy buena 30 - 50 Sub base buena 50 - 80 Base buena 80 - 100 Base muy buena Nota. Según la tabla 5, se presenta la clasificación de suelo según el CBR (Mecánica de suelos y cimentaciones, Carlos Crespo Villalaz, 2004) 55 A. Análisis Granulométrico por tamizado El propósito de este ensayo es determinar, de manera cuantitativa, la distribución de los tamaños de las partículas que componen el suelo, mediante el cálculo de los porcentajes de material que atraviesan los diferentes tamices con aberturas cuadradas. Este procedimiento permite identificar la granulometría del suelo y analizar sus características de comportamiento, aspecto fundamental para evaluar su aptitud en procesos constructivos y en la conformación de capas estructurales dentro de proyectos de ingeniería civil (MTC, 2016). Se calcula el porcentaje de material que pasa el tamiz de 0,074 mm (N°200): % Pasa0,074 = Peso Total − Peso retenido en el tamiz de0,074 Peso Total x100% Se calcula el porcentaje retenido sobre cada tamiz: % Retenido = Peso Retenido en el tamiz Peso Total x100% Se calcula el porcentaje más fino: % Pasa = 100% − % Retenido acumulado B. Determinación del límite líquido y limite plástico de los suelos “El límite líquido se define como el contenido de humedad, expresado en porcentaje, que indica el punto de transición del suelo entre los estados líquido y plástico. Su determinación se realiza de forma convencional, tomando como referencia la cantidad de agua en la que una ranura, trazada para dividir en dos mitades una pasta de suelo, se cierra en el fondo a lo largo de una distancia de 13 mm (equivalente a media pulgada). Este cierre ocurre cuando la copa del dispositivo de ensayo se deja caer 25 veces desde una altura de 1 cm, a una frecuencia aproximada de dos caídas por segundo. Este 56 procedimiento resulta fundamental para evaluar las propiedades de consistencia del suelo y establecer su clasificación geotécnica” (MTC, 2016). “El límite plástico (LP) se define como el menor contenido de humedad con el cual es posible moldear cilindros de suelo de aproximadamente 3,2 mm de diámetro, equivalente a un octavo de pulgada. El procedimiento consiste en tomar una muestra de suelo y hacerla rodar entre la palma de la mano y una superficie lisa generalmente de vidrio esmerilado hasta alcanzar el grosor especificado. El valor correspondiente al límite plástico se determina cuando las hebras o barritas formadas conservan su integridad sin desintegrarse. Este parámetro reviste especial importancia en la clasificación de suelos, ya que marca la transición del estado plástico al semisólido y proporciona información fundamental para comprender su comportamiento ante variaciones en el contenido de humedad” (MTC, 2016). Se determina el límite plástico de la siguiente forma: Limite Plastico = Peso del agua Peso de suelo secado al horno x100% C. Determinación del contenido de humedad de un suelo “El contenido de humedad de un suelo se define como la relación porcentual entre el peso del agua presente en una muestra y el peso de sus partículas sólidas. Su determinación se realiza mediante el secado de la muestra húmeda hasta alcanzar un peso constante, utilizando un horno calibrado a una temperatura de 110 ± 5 °C. El peso obtenido después del secado corresponde al de las partículas sólidas, mientras que la pérdida de masa refleja la cantidad de agua evaporada. Este parámetro constituye un factor esencial en la mecánica de suelos, dado que influye de manera directa en su resistencia al esfuerzo, su compresibilidad y su capacidad portante ante variaciones en el contenido de humedad” (MTC, 2016). 57 Se determina el contenido de humedad de la siguiente forma: W = Peso del agua Peso de suelo secado al horno x100% 3.2.2 Propiedades mecánicas del afirmado “Las propiedades mecánicas del suelo se refieren a su respuesta ante la aplicación de fuerzas o cargas externas. Dicho comportamiento se evalúa mediante ensayos especializados que permiten determinar su resistencia y capacidad portante. La densidad seca obtenida a través del ensayo Proctor modificado asegura que el suelo alcance un grado de compactación adecuado para soportar cargas estructurales, conforme a lo establecido por el INDOT (2019). Según González y Pérez (2023), estas propiedades describen la manera en que las masas de suelo reaccionan frente a distintos tipos de esfuerzos, estando condicionadas por factores como la naturaleza y morfología de las partículas, el nivel de tensiones internas, el contenido de humedad y la densidad. En conjunto, estos elementos determinan el comportamiento y desempeño del suelo en obras de ingeniería”. A. Compactación de suelos en laboratorio (Proctor Modificado) “El presente método tiene como objetivo establecer el procedimiento para la compactación de suelos en laboratorio, aplicando una energía modificada de 2700 kN·m/m³, equivalente a 56 000 pie·lbf/pie³. El ensayo comprende las operaciones necesarias para determinar la relación entre el contenido de humedad y el peso unitario seco del suelo, permitiendo así la elaboración de la correspondiente curva de compactación. El proceso consiste en introducir el material dentro de un molde con un diámetro de 101,6 mm o 152,4 mm (equivalentes a 4 o 6 pulgadas, respectivamente) y compactarlo mediante un pisón de 44,5 N (10 lbf), el cual se deja caer desde una altura de 457 mm (18 pulgadas). Esta configuración garantiza la aplicación de la energía de 58 compactación establecida. Dicho procedimiento resulta esencial para definir los parámetros óptimos de humedad y densidad, aspectos fundamentales en el diseño y ejecución de obras de ingeniería civil” (MTC, 2016). Se determina la densidad humedad de la siguiente forma: ρhumeda( gr cm3 ) = (peso del molde + suelo compactado) − peso del molde volumen del molde B. California Bearing Ratio (CBR) de suelos en Laboratorio “Este procedimiento de ensayo se emplea para evaluar la resistencia potencial de los materiales utilizados en las capas de subrasante, subbase y base, incluyendo aquellos reciclados destinados a la construcción de pavimentos en carreteras y pistas de aterrizaje. El valor de CBR obtenido constituye un parámetro esencial en los diferentes métodos de diseño de pavimentos flexibles. El método establece las pautas para determinar un índice de resistencia del suelo conocido como California Bearing Ratio (CBR) o relación de soporte de California. Generalmente, esta prueba se realiza con muestras de suelo preparadas en laboratorio bajo condiciones controladas de humedad y densidad; sin embargo, también puede aplicarse a muestras inalteradas extraídas directamente del terreno. De este modo, el ensayo permite evaluar la capacidad portante del material y determinar su idoneidad para ser empleado en obras viales y aeroportuarias” (MTC, 2016). Expansión: La expansión se calcula según el (MTC, 2016) “La determinación de este valor se realiza a partir de la diferencia entre las lecturas del deformímetro registradas antes y después del proceso de inmersión. El resultado se expresa en porcentaje respecto a la altura inicial de la muestra contenida en el molde, la cual corresponde a 127 mm (equivalente a cinco pulgadas). Este parámetro reviste importancia técnica, ya que 59 permite identificar las variaciones dimensionales del material provocadas por la acción de la humedad y estimar su comportamiento estructural bajo condiciones reales de servicio”. Es decir: % 𝐸𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛: 𝐿2 − 𝐿1 127 𝑥100 Donde L1 = Lectura inicial en mm. L2 = Lectura final en mm. Según el (MTC, 2016) “El valor de la relación de soporte, conocido como índice de resistencia CBR, se define como el porcentaje de presión que ejerce el pistón sobre el suelo para una penetración específica, en comparación con la presión registrada para la misma penetración en una muestra patrón. Dicha muestra posee características estandarizadas que sirven como referencia para evaluar la resistencia del suelo y determinar su idoneidad para ser empleado en las capas estructurales de los pavimentos” Tabla 6 Características de la muestra patrón Penetración Presión mm Pulgadas MN/m2 kgf/cm2 lb/plg2 2.54 0.1 6.90 70.31 1000 5.08 0.2 10.35 105.46 1500 Nota. De la tabla 6, se muestra la altura de penetración en el ensayo de CBR (MTC, 2016) Para calcular el índice CBR se procede como sigue: • “Para la interpretación de los datos obtenidos se procede a graficar una curva donde en el eje vertical se ubican las presiones registradas y en el eje horizontal 60 las penetraciones correspondientes, una vez elaborada la gráfica se analiza si existe un punto de inflexión, en caso de no encontrarse este punto se toman directamente los valores de presión para las penetraciones de 2,54 mm equivalentes a 0,1 pulgadas y de 5,08 mm equivalentes a 0,2 pulgadas, si por el contrario se identifica un punto de inflexión se dibuja una línea tangente en dicho punto la cual intercepta el eje horizontal en una posición distinta al origen conocida como origen corregido, a partir de este nuevo punto de referencia se determinan las presiones asociadas a las penetraciones mencionadas, este ajuste permite corregir posibles desviaciones generadas por la respuesta inicial del material bajo carga, logrando que los valores utilizados en el cálculo del índice CBR sean más representativos y fiables, lo que contribuye a una evaluación más precisa de la capacidad de soporte del suelo ensayado en condiciones controladas” • “Una vez obtenida la curva corregida, se seleccionan los valores de esfuerzo correspondientes a las penetraciones de 2,54 mm (equivalentes a 0,1 pulgadas) y 5,08 mm (equivalentes a 0,2 pulgadas). A partir de dichos valores, se determina la relación de soporte dividiendo el esfuerzo corregido entre los esfuerzos de referencia, que son 6,9 MPa (equivalentes a 1000 lb/plg²) y 10,3 MPa (equivalentes a 1500 lb/plg²), respectivamente. El resultado se multiplica por 100 para expresarlo en porcentaje. En la mayoría de los casos, el valor reportado del suelo corresponde a la penetración de 2,54 mm; no obstante, si el valor obtenido a 5,08 mm resulta mayor, se repite el ensayo con el propósito de verificar su consistencia. Si la segunda prueba confirma un resultado similar, se adopta como valor definitivo el correspondiente a la penetración de 5,08 mm. Este procedimiento asegura que el índice CBR empleado en el diseño de pavimentos y otras estructuras viales refleje con precisión la capacidad portante del suelo y 61 cumpla con las especificaciones técnicas establecidas en la normativa vigente”. Curva de cálculo del índice de CBR Figura 1 Curva de cálculo del índice de CBR Nota. De la figura 1, se muestra la curva de cálculo del índice de CBR (MTC, 2016) 3.2.3 Propiedades que se pueden mejorar en el afirmado Resistencia: La resistencia de los suelos, con algunas excepciones, es en general más baja cuanto mayor sea su contenido de humedad. “En los suelos de naturaleza arcillosa, el proceso de secado progresivo puede generar incrementos significativos en su resistencia, efecto que se encuentra estrechamente relacionado con el contenido de humedad y la energía de compactación aplicada. Estas condiciones influyen directamente en la variabilidad de las propiedades 62 mecánicas del material. Cuando la compactación se realiza en el tramo seco de la curva de compactación, con un contenido de humedad moderado, el suelo presenta un comportamiento predominantemente elástico y una resistencia relativamente elevada. Por el contrario, si la compactación se ejecuta con un alto contenido de humedad, aunque se alcance un peso volumétrico seco considerable, la resistencia obtenida será menor y el suelo exhibirá un comportamiento plástico o incluso viscoso. Este fenómeno se explica porque, bajo condiciones de alta humedad, las partículas de arcilla experimentan fuerzas de repulsión electrostática que reducen la cohesión interna; en cambio, cuando el contenido de humedad es bajo, predominan las fuerzas de atracción entre partículas, lo que incrementa la cohesión y, por ende, la resistencia del material. Por estas razones, la determinación precisa del contenido de humedad y el control adecuado de la energía de compactación son factores determinantes para asegurar el desempeño óptimo de los suelos arcillosos en obras de ingeniería civil”. (Montejo, 2002) Permeabilidad “Lambe y Whitman, en su obra Mecánica de Suelos, definen la permeabilidad como la capacidad de un material para permitir el paso de un fluido a través de su masa sin alterar su estructura interna. Un suelo se considera permeable cuando posibilita el tránsito de un volumen significativo de fluido en un periodo de tiempo determinado. Esta propiedad tiene una influencia directa en diversos procesos geotécnicos, tales como el drenaje, el control de la presión de poros y la estabilidad de las estructuras. Cabe resaltar que la permeabilidad de un suelo puede modificarse mediante la aplicación de diferentes técnicas. Entre las más comunes se encuentra la compactación, que disminuye el tamaño y la interconexión de los poros; asimismo, las inyecciones de sellado contribuyen a cerrar los vacíos internos y limitar el paso del fluido. También se emplean procedimientos como la adición de agentes químicos o la colocación de barreras impermeables para regular esta 63 propiedad. El control adecuado de la permeabilidad resulta fundamental para prevenir fenómenos como filtraciones, erosión interna o licuación, garantizando que las estructuras de ingeniería civil conserven su funcionalidad y estabilidad frente a las condiciones de flujo que puedan presentarse a lo largo de su vida útil”. 3.2.4 Polímero Natural “Aunque las hojas técnicas del producto no especifican el tipo exacto de biopolímero utilizado, es común en la industria emplear biopolímeros como la lignina, derivados de almidón o celulosa, debido a sus propiedades aglomerantes y su origen renovable. Estos compuestos son apreciados por su capacidad para unir partículas de polvo y mejorar la cohesión del suelo, además de ser biodegradables y respetuosos con el medio ambiente”. (Hermida, 2011) Polimero Sika Dust Seal Según (SIKA, 2020) indica que “Este material está compuesto por biopolímeros de origen natural que ofrecen sobresalientes propiedades aglomerantes, lo que lo convierte en una solución efectiva para el control del polvo en caminos sin pavimentar y en distintas áreas expuestas a la emisión de material particulado, su funcionamiento contribuye a disminuir la dispersión de partículas finas generadas por el tránsito o por factores ambientales, mejorando las condiciones de operación y reduciendo impactos negativos en el entorno, adicionalmente el producto Sika Dust Seal presenta cualidades que le permiten actuar como agente estabilizador de suelos, formando capas superficiales de alta resistencia y durabilidad que optimizan el comportamiento estructural frente a cargas repetidas, su aplicación resulta igualmente efectiva en la protección de taludes y en el control de la erosión en zonas rurales o desérticas, donde las condiciones climáticas y la acción del viento aceleran la degradación del terreno, su uso adecuado permite mejorar la estabilidad del suelo, prolongar la vida útil de las vías y minimizar la necesidad 64 de intervenciones de mantenimiento, constituyéndose en una alternativa técnica versátil y sostenible para el mejoramiento de suelos y la preservación de áreas susceptibles a procesos erosivos”. (SIKA , 2020) Aplicación Según (SIKA, 2020) “Se señala que el aditivo presenta múltiples posibilidades de uso destacando su función como aglomerante de polvo en diferentes escenarios, puede aplicarse en caminos de tierra y de grava, así como en el mejoramiento de vías no pavimentadas tanto en áreas rurales con suelos variables como en ambientes desérticos compuestos por arenas, de igual manera es adecuado para el tratamiento y protección de taludes frente a la erosión y para el control de polvo en pilas de almacenamiento de materiales, también se emplea en el transporte de carga a granel por camiones o ferrocarril, logrando reducir la emisión de partículas y mejorando las condiciones operativas y ambientales en diversos proyectos de infraestructura y actividades industriales”. Dosificación “La proporción necesaria del aditivo Sika Dust Seal varía según la naturaleza del suelo y el uso previsto en la aplicación, estos aspectos son determinantes para establecer la cantidad óptima que garantice un buen desempeño, asegurando que el tratamiento proporcione estabilidad y control de polvo de forma efectiva y que se mantenga su eficiencia en el tiempo bajo las condiciones específicas del proyecto (SIKA , 2020) La siguiente tabla es una guía general” 65 Tabla 7 Clasificación del suelo y la supresión del polvo Clasificación del suelo Primera aplicación (L/m2) Aplicación de mantención (L/m2) Supresión de polvo 0.25 – 0.50 0.15 – 0.25 Supresión de polvo levemente 0.50 – 0.80 0.25 – 0.40 Principalmente estabilización de suelo 0.80 – 1.60 0.30 – 0.50 Nota. Según la Tabla 6, La dosificación del aditivo Sika Dust Seal (Ficha técnica Sika, 2020) Lo que se busca en este proyecto de investigación principalmente es la estabilización de suelo con una primera aplicación usando 0.80, 1.20 y 160 L/m2, y demostrar cuál de las proporciones tiene una incidencia en las propiedades mecánicas del suelo en todo el tramo de la vía en estudio. Modo de aplicación El modo de aplicación del aditivo Sika Dust Seal es de la siguiente manera: 1- “El procedimiento consiste en corregir las irregularidades y baches de la superficie vial ajustando el material a la profundidad que se necesite para una adecuada penetración, en ciertos casos se recomienda realizar una aplicación anticipada del aditivo Sika Dust Seal antes de la primera nivelación, ya que con ello se optimizan las condiciones de la vía, se mejora la compactación y se incrementa la estabilidad del terreno para soportar el uso y las cargas posteriores” (SIKA , 2020) 2- “Se emplea una motoniveladora para retirar la mayor parte del material suelto acumulado en la vía, formando hileras a ambos lados de la carretera con el propósito de evitar el desperdicio del aditivo Sika Dust Seal, de esta manera se garantiza que la aplicación del producto logre una penetración uniforme en toda 66 la superficie, lo que contribuye a mejorar la estabilización del suelo y a optimizar el rendimiento del tratamiento aplicado sobre el camino para asegurar su durabilidad y resistencia ante el tránsito vehicular” (SIKA , 2020) 3- “Una vez concluidas las etapas previas del proceso, se procede a la aplicación del aditivo Sika Dust Seal, utilizando un camión cisterna especialmente acondicionado para garantizar su correcta operación. Durante esta fase, se regula la velocidad de aplicación, ya sea mediante el control del sistema de bombeo o ajustando la velocidad del vehículo a través de un mecanismo de alimentación por gravedad. Este control permite asegurar que el producto se distribuya de manera uniforme sobre el material superficial de la vía, logrando la estabilización de los 70 a 80 mm superiores. La aplicación se ejecuta siguiendo una secuencia técnica específica que garantiza una integración óptima y homogénea del aditivo con el suelo, incrementando su resistencia y durabilidad” (SIKA, 2020). a) Se debe realizar el rociado del Sika Dust Seal aplicando entre un tercio (1/3) y la mitad (1/2) del volumen total del producto entre las hileras. b) Posteriormente, el material debe ser transportado hacia el centro de la vía y expandido de forma uniforme. “Una vez concluida la nivelación, se aplica nuevamente el Sika Dust Seal con el fin de recubrir completamente la superficie de contacto. En caso de que el terreno presente humedad, se recomienda ajustar la cantidad del aditivo aplicado para evitar el desarrollo de una superficie plástica, asegurando así un acabado estable y duradero” (SIKA , 2020) 67 3.3 Definición de Términos • Aditivo El Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC, 2013) define el aditivo como un producto de naturaleza química o mineral capaz de alterar una o más propiedades de un material o de una combinación de ellos. • Biopolímero “Los biopolímeros son macromoléculas que provienen de organismos vivos o se obtienen a partir de fuentes biológicas como polisacáridos y proteínas los cuales poseen la capacidad de actuar como estabilizantes del suelo ya que interactúan con las partículas que lo componen favoreciendo la formación de una estructura más unida y resistente lo que contribuye a incrementar la capacidad de soporte y mejorar el desempeño del terreno en obras de infraestructura” (Chang., 2016) • Carretera “Un camino se define como la infraestructura vial destinada al tránsito de vehículos motorizados con un mínimo de dos ejes, cuyas dimensiones y características geométricas se establecen de acuerdo con las normas técnicas vigentes emitidas por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC). Su diseño y ejecución deben responder a criterios de seguridad, funcionalidad y eficiencia, con el propósito de garantizar un desplazamiento adecuado y seguro de los usuarios.” (MTC, 2013) • Carretera afirmada “Una carretera se conceptualiza como una vía cuya superficie de rodadura está constituida por una o más capas de afirmado, compactadas bajo condiciones controladas, con el propósito de conformar una estructura sólida y resistente capaz de soportar de manera eficiente el tránsito vehicular. Su diseño y ejecución buscan garantizar la estabilidad, la durabilidad y el adecuado desempeño de la superficie, en cumplimiento 68 con los criterios técnicos y normativos establecidos por las entidades competentes” (MTC, 2013) • Carretera sin afirmar “Se denomina carretera a nivel de subrasante cuando la superficie de rodadura ha perdido por completo su capa de afirmado, ya sea como consecuencia del tránsito vehicular constante o por la acción de factores climáticos. Esta condición deja expuesto el suelo de soporte principal, ocasionando una disminución significativa en la resistencia y funcionalidad de la vía. Ante esta situación, resulta indispensable implementar procedimientos de rehabilitación y mantenimiento conforme a las disposiciones técnicas y normativas establecidas por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC)” (MTC, 2013) • CBR (California Bearing Ratio) “El valor relativo de soporte de un suelo o material representa la medida de su capacidad para resistir la penetración de una carga aplicada sobre una masa compactada bajo condiciones específicas de humedad y densidad. Este parámetro constituye un indicador fundamental en el dimensionamiento y la evaluación de las capas que conforman una estructura vial, ya que permite prever el comportamiento del terreno frente a las cargas vehiculares, garantizando su desempeño estructural y su durabilidad a lo largo del tiempo” (MTC, 2013) • Estabilización de suelos “Este procedimiento permite optimizar la estabilidad volumétrica del suelo logrando un aumento en su resistencia y en el módulo esfuerzo deformación al mismo tiempo que favorece su permeabilidad y durabilidad y disminuye la vulnerabilidad ante la acción del agua para ello resulta imprescindible efectuar ensayos en laboratorio junto con pruebas de campo que permitan comprobar con exactitud el comportamiento de la 69 técnica y asegurar que las mejoras introducidas garanticen un desempeño óptimo y prolonguen la vida útil de la infraestructura bajo condiciones reales de operación” (Yepez, 2014) • Mantenimiento vial “Las labores de mantenimiento vial comprenden un conjunto organizado de procedimientos técnicos que se ejecutan de manera continua y planificada con el propósito de mantener en óptimas condiciones la infraestructura de las vías asegurando así un servicio seguro y eficiente para los usuarios estas actividades pueden clasificarse como rutinarias cuando se desarrollan con regularidad para prevenir daños o como periódicas cuando se llevan a cabo en plazos determinados con el fin de restaurar el nivel de servicio y prolongar la vida útil de la carretera manteniendo su operatividad de forma sostenible” (MTC, 2013) • Mantenimiento periódico “El mantenimiento periódico de las carreteras comprende la ejecución planificada de actividades orientadas a preservar las condiciones de servicio y seguridad de la vía. Estas intervenciones incluyen la reposición de las capas de rodadura, la aplicación de capas nivelantes y sellos, así como la reparación localizada de las capas inferiores y de las estructuras viales, tales como túneles, muros de contención, sistemas de drenaje y elementos de señalización. Asimismo, el mantenimiento abarca la atención de la plataforma y de los componentes estructurales de los puentes tanto de la superestructura como de la subestructura, empleando métodos manuales o mecánicos según las características y necesidades de cada caso” (MTC, 2013) • Tratamiento superficial “Este procedimiento se lleva a cabo mediante la colocación de una o varias capas compuestas por riegos asfálticos, los cuales pueden incluir aditivos y agregados con 70 propiedades específicas definidas en las respectivas especificaciones técnicas. Generalmente, estas capas se aplican en uno, dos o tres niveles, conocidos como monocapa y bicapa, según corresponda. La selección del tipo de tratamiento se basa en los requerimientos de servicio y en la resistencia estructural del pavimento, con el propósito de optimizar su comportamiento frente a las cargas vehiculares y las condiciones ambientales, asegurando así su desempeño adecuado y durabilidad a lo largo del tiempo.” (MTC, 2013) 71 IV. Metodología 4.1 Tipo y nivel de investigación La presente tesis se clasifica como de Tipo Aplicada, según Hernández Sampieri, Fernández Collado y Baptista Lucio (2014), “La investigación aplicada se desarrolla con el propósito de generar conocimientos que permitan actuar de forma directa para ejecutar acciones específicas elaborar soluciones o realizar modificaciones en una situación determinada siendo por ello reconocida por su carácter utilitario ya que busca dar respuesta a problemas concretos y bien delimitados aportando información y métodos que facilitan la toma de decisiones y la aplicación de cambios efectivos en distintos escenarios garantizando que sus resultados tengan un uso inmediato y un beneficio real en el contexto de intervención” (p. 7). El nivel de investigación es explicativo, según Hernández Sampieri, Fernández Collado y Baptista Lucio (2014), este tipo de estudio “Este tipo de estudio tiene como propósito indagar en las causas que generan ciertos sucesos de índole física o social, analizando las circunstancias en las que ocurren y los motivos por los que dos o más variables pueden estar vinculadas, de este modo se pretende construir una explicación que relacione de manera lógica los elementos que conforman el fenómeno, facilitando así la interpretación de su origen y desarrollo y permitiendo comprender las interacciones que lo caracterizan dentro de un contexto determinado” (p. 92). La presente tesis tiene un diseño experimental, indica Hernández Sampieri, Fernández Collado y Baptista Lucio (2014), “En un experimento, el investigador lleva a cabo la alteración deliberada de una o más variables independientes consideradas como las causas, con el fin de evaluar los efectos que esta acción produce sobre una o más variables dependientes, desarrollando el proceso en un contexto controlado que le facilite supervisar las condiciones bajo las cuales se produce el fenómeno y asegurando que los 72 resultados obtenidos respondan exclusivamente a la manipulación realizada sobre las variables planteadas” (p. 147). 4.2 Ámbito Temporal y espacial La presente tesis se desarrolló entre el periodo del año 2023 En la calle principal del sector de Illanya el cual se encuentra ubicado en la ciudad de Abancay. 4.3 Población y muestra La población se define como el conjunto completo de elementos o individuos que comparten una característica específica y son objeto de estudio. Este conjunto establece el marco general del cual se busca obtener conclusiones y generalizaciones; sin embargo, debido a limitaciones de tiempo y recursos, es común seleccionar una muestra representativa para realizar observaciones y recopilar datos (Sampieri et al., 2018). Siendo la población finita el afirmado desde el km 0+00 al km 0 + 800 m en la calle principal del sector Illanya de la ciudad de Abancay. Una muestra de estudio se define como un grupo reducido y específico que forma parte de una población más amplia y que es seleccionado de forma estratégica para obtener información representativa, de manera que los datos recogidos de este subconjunto permitan realizar inferencias o estimaciones sobre las características y comportamientos generales de toda la población, asegurando que el análisis realizado mantenga validez y pueda aplicarse a la totalidad del conjunto (Borja, 2016, p. 30). En base al RNE CE.010 Pavimentos Urbanos (2018), Siguiendo los lineamientos técnicos se considera adecuado disponer de al menos tres puntos de investigación que sirvan como base para un estudio fiable de las condiciones del terreno, en este trabajo se identificaron tres puntos de muestreo situados en la vía afirmada de la calle principal del sector Illanya en la ciudad de Abancay, denominados C-01, C-02 y C-03, los cuales 73 fueron extraídos de zonas estratégicamente determinadas con el fin de lograr una representación exacta de las propiedades y condiciones del suelo analizado. Para la presente tesis, se realizó los ensayos de laboratorio con las muestras de afirmado de la calle principal del sector Illanya; y el aditivo Sika Dust Seal. La cantidad de muestra se estableció en base a los ensayos planificados a ejecutar, en referencia al manual de ensayos de materiales, y procedimientos específicos detallados a continuación. 4.4 Instrumentos Los instrumentos que utiliza el investigador son elementos creados para recopilar de manera estructurada y confiable los datos o la información relacionada con las variables que forman parte del estudio, estos medios permiten obtener registros claros y precisos que representen de forma adecuada las características del fenómeno analizado, facilitando así el desarrollo de un análisis posterior que responda a los objetivos y requerimientos establecidos en la investigación (Hernández & Baptista, 2014). En la presente tesis, “El procedimiento de recolección de datos incluyó el uso de formatos específicos para ensayos de laboratorio junto con herramientas como Microsoft Excel y Microsoft Word que permitieron organizar y procesar la información de manera eficiente, también se efectuó un registro fotográfico de cada etapa del trabajo para confirmar la correcta ejecución de las actividades y asegurar un soporte visual del proceso, durante las pruebas en laboratorio se hicieron uso de instrumentos y formatos característicos de los ensayos de mecánica de suelos que se detallan a continuación” 74 Tabla 8 Instrumentos utilizados para los ensayos de laboratorio DESCRIPCIÓN NORMA Análisis granulométrico de suelos por tamizado MTC E 107 Determinación del contenido de humedad de un suelo MTC E 108 Determinación del límite liquido de los suelos MTC E 110 Determinación del límite plástico de los suelos MTC E 111 Compactación de suelos utilizando una energía modificada (Proctor) MTC E 115 CBR de suelos (laboratorio) MTC E 132 Nota. En la tabla 8, se muestra los instrumento y normas empleadas en los ensayos de laboratorio. (MTC, 2016) 4.5 Procedimientos Recolección de información “La recolección de datos se llevó a cabo mediante calicatas a cielo abierto, estratégicamente ubicadas a lo largo de la calle principal del sector Illanya, de las cuales se obtuvieron muestras representativas. Posteriormente, dichas muestras fueron trasladadas al laboratorio de suelos, concreto y asfalto CONCHIPA E.I.R.L. (RUC: 20601715431), ubicado en Prolongación Arica N.º 720, en la ciudad de Abancay. En este laboratorio se realizaron los ensayos correspondientes siguiendo las metodologías establecidas en las normas técnicas y manuales de laboratorio vigentes, asegurando la validez y confiabilidad de los resultados obtenidos” • Norma E.060 Suelos y cimentaciones del RNE. • Norma C.010 Pavimentos Urbanos del RNE. 75 • Manual de Ensayo de Materiales del Ministerio de Transportes y Comunicaciones. • Norma Técnica Peruana (NTP) 4.6 Análisis de Datos El análisis de datos en la presente investigación se desarrollará a partir de los resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio realizados sobre las muestras de suelo de afirmado, considerando tanto las muestras sin tratamiento (grupo de control) como aquellas tratadas con el polímero Sika Dust Seal PE. Las propiedades analizadas incluirán el contenido de humedad óptimo, la densidad seca máxima (según el ensayo Proctor modificado) y el Índice de Soporte California (CBR). El procedimiento consistirá en comparar los valores promedio obtenidos en cada ensayo para ambas condiciones con y sin aditivo con el propósito de identificar el efecto del tratamiento en las propiedades mecánicas del material afirmado. Para ello, se aplicará un análisis de carácter cuantitativo que comprenderá las siguientes etapas: a) Tabulación de datos: “Los resultados experimentales se organizarán en tablas comparativas, diferenciando claramente los valores correspondientes al grupo de control y al grupo tratado con polímero” b) Cálculo de estadísticas descriptivas: “Se determinarán medidas como la media aritmética, la desviación estándar y el porcentaje de variación para cada parámetro evaluado. Estos indicadores permitirán identificar tendencias, así como establecer posibles mejoras o disminuciones en el desempeño del material tras la aplicación del tratamiento” Análisis comparativo: Se aplicará una prueba de hipótesis para comparación de medias, utilizando el software estadístico Excel, dependiendo del tipo y distribución de los datos. 76 Determinación del efecto del polímero: “A través de las diferencias estadísticas significativas (p < 0.05), se determinará si el uso del Sika Dust Seal PE genera mejoras en las propiedades mecánicas del afirmado. Se complementará con gráficos de barras para visualizar comparaciones”. Interpretación técnica: Finalmente, los resultados serán interpretados desde el punto de vista de la ingeniería civil, relacionando los efectos observados con la mejora en el comportamiento del afirmado para fines de tránsito vehicular 4.7 Consideraciones Éticas La presente investigación, titulada “Efecto del polímero Sika Dust Seal PE en las propiedades mecánicas del afirmado en la calle principal del sector Illanya, Abancay 2023”, “se sustenta en los principios éticos fundamentales que orientan la práctica científica, garantizando el respeto, la transparencia, la integridad académica y la responsabilidad social en todas sus etapas”. “Desde la perspectiva de la integridad científica, la recolección de datos se ha realizado de manera rigurosa, objetiva y transparente, asegurando que no exista ningún tipo de manipulación. Los resultados serán presentados con veracidad, evitando cualquier forma de omisión o distorsión de la información. Asimismo, se ha cumplido con los principios de respeto a los derechos de autor y a la propiedad intelectual, citando de forma correcta todas las fuentes consultadas, conforme a los lineamientos establecidos por las normas del estilo APA” (7.ª edición) Finalmente, “se deja constancia de que esta investigación no tiene fines comerciales ni lucrativos, y que el producto utilizado” (Sika Dust Seal PE) fue empleado con fines estrictamente académicos y experimentales. Se garantiza que los resultados serán puestos al servicio del conocimiento y del desarrollo de soluciones sostenibles en el ámbito de la ingeniería civil. 77 V. Resultados y Discusión 5.1 Descripción de los trabajos de campo “Para la recolección de muestras, se procedió inicialmente con el reconocimiento del terreno y la delimitación de la calle principal del sector Illanya. Posteriormente, se extrajeron muestras alteradas representativas cada 300 metros a lo largo de una vía de 800 metros de longitud, obteniéndose así un total de tres calicatas, excavadas hasta una profundidad mínima de 1,50 metros. Estas muestras fueron utilizadas para la ejecución de los ensayos correspondientes, con el propósito de determinar las propiedades mecánicas y la capacidad de carga (CBR) del material de afirmado”. Las calicatas se ubicaron estratégicamente en el terreno, manteniendo una distribución equidistante, tal como se muestra a continuación: Figura 2 Ubicación referencial de las calicatas C-01, C-02 y la C-03 Nota. Se visualiza la ubicación de las calicatas en el terreno. C-01 C-02 C-03 78 5.1.1 Registro de la Excavación de Calicatas “Para el desarrollo de la investigación se efectuaron tres calicatas o excavaciones manuales a cielo abierto empleando herramientas como pico, pala y barreta, estas fueron ubicadas en puntos clave de todo el tramo en estudio alcanzando una profundidad aproximada de 1,50 metros, esta actividad tuvo como finalidad determinar las características del afirmado existente y obtener un perfil estratigráfico del suelo que proporcione información clara sobre su estructura y las capas que lo conforman. “Teniendo el siguiente cuadro de ubicación en coordenadas UTM (Zona 18L) de las tres calicatas de la calle principal del sector Illanya, el cual es una vía de importancia ya que sirve de desvió de ingreso a la ciudad de Abancay y de ingreso al Santuario del Sr. De Illanya por ende su importancia en el mantenimiento y conservación de esta vía”. Tabla 9 Coordenadas UTM de las calicatas C-01, C-02 y la C-03 N° Calicata Este Norte Altitud C - 01 727128.00 m E 8489916.00 m S 2147 msnm C - 02 726962.00 m E 8489885.00 m S 2142 msnm C - 03 726722.00 m E 8489813.00 m S 2124 msnm Nota. Se visualiza las coordenadas Este y Norte de las calicatas. 79 Figura 3 Ubicación referencial y perfil estratigráfico de la Calicata C - 01 Nota. En la Figura 3 se muestra el perfil estratigráfico de la C – 01 y recolección de muestras 0 .00 TIPO DE SUELO: Grava limosa con arena GM PARTICULAS DEL SUELO % FINOS: 23.32 % ARENAS: 28.83 % GRAVAS: 47.84 LIMITES DE ATTERBERG LIMITE LIQUIDO: 26.50 LIMITE PLASTICO: 24.29 INDICE DE PLASTICIDAD: 2.21 COLOR C-01 Tipo de excavación: Manual Prof. de excavación: 1.50 m Nivel Freático: -No presenta a la fecha diciembre del 2023 -Se observa boloneria de 30 cm de diametro -0 .10 -1.50 Material De Relleno 0 .1 0 m 0 .8 0 m G M PERFIL ESTRATIGRAFICO EFECTO DEL POLIMERO SIKA DUST SEAL PE EN LAS PROPIEDADES MECANICAS DEL AFIRMADO EN LA CALLE PRINCIPAL ILLANYA - ABANCAY 2023 PROF. (m) SUCS E S P E S O R SIMBOLO DESCRIPCION DE LA MUESTRA OBSERVACIONES 80 Figura 4 Ubicación referencial