El estudio de los materiales de construcción, difundidos en gran medida como lo es la albañilería de arcilla, cobra vital importancia, ya que este permite ampliar el conocimiento de su comportamiento ante solicitaciones que puedan generar su inestabilidad. Sin embargo, la mampostería es un material que presenta complejidad cuando se trata de predecir su comportamiento mecánico y sus propiedades. Por ello, en el afán de buscar nuevas maneras que permitan caracterizar el comportamiento de este material y, con ello, predecir con mayor precisión su respuesta ante diferentes situaciones de cargas, se presenta la aplicación del método de modelación numérica. La presente tesis tiene como objetivo principal ampliar el conocimiento de la modelación numérica como herramienta de estudio de la mampostería de arcilla. Por ello, se planteó realizar modelos numéricos que simularan los ensayos cuasi-estáticos de este material. Primeramente, en el proceso de esta investigación se desarrollaron ensayos de compresión uni-axial, para las pilas, y de compresión diagonal, para los muretes, en el Laboratorio de Estructuras PUCP. Luego de los ensayos, se realizó el procesamiento de los resultados experimentales para obtener los parámetros mecánicos de la albañilería que serían empleados en la modelación. Cabe resaltar que para el desarrollo del modelo se requirieron parámetros que se extrajeron de la base teórica. Los modelos numéricos se desarrollaron con el método de elementos finitos en el programa especializado DIANA. Asimismo, para el desarrollo del trabajo se consideró a la albañilería como un material homogéneo y los elementos utilizados fueron sólidos, hexaedros. Por otro lado, se empleó el criterio de fractura “Total Strain Crak model” para el agrietamiento del material y se procedió a realizar la calibración del modelo. Finalmente, se pudieron realizar las simulaciones de los ensayos de compresión uni-axial y compresión diagonal en el programa computacional para obtener los resultados. A partir de los resultados obtenidos se podrá realizar análisis de estructuras de albañilería de manera más práctica. Asimismo, utilizando las potentes herramientas computacionales que existen hoy en día se podrá generar fuentes información sobre el comportamiento de este material que contribuyan a desarrollar nuevas estrategias de estudio, y que a largo plazo permitan depender en menor medida de los costosos ensayos de laboratorio.

El proyecto de investigación se realizó un análisis comparativo de las propiedades mecánicas del suelo con incorporación de cloruro de calcio y aditivo polycom para estabilización de subrasantes arcillosas en carreteras, se procedió a extraer cuatro muestras de suelo que luego fueron llevadas a un laboratorio para sus respectivos ensayos, mediante la adición se busca mejorar la MDS y CBR del suelo, de las cuatro muestras las tercera fue descartada debido a que el CBR tuvo un valor de 14.70% al 95% de energía, el cual fue mayor a las otras muestras, y no necesitaba de un mejoramiento, a su vez la clasificación SUCS indicaba ser del tipo GC grava arcillosa con arena, ahora bien se realizaron ensayos de CBR y Proctor modificado con dosificación de 1%, 1.5% y 2% de aditivo polycom y cloruro de calcio por separado, de acuerdo con los resultados obtenidos se logró una dosificación óptima de 1.5% respecto al CBR de la muestra 01 con el polycom, 1.5% para la muestra 02 y 04, y con una dosificación de 1.5% se logró mejorar la máxima densidad seca para la muestra 04, mientras tanto para la adición de cloruro de calcio al 1.5% se mejoró el CBR para la muestra 01 de 13.50% a 14.20%, para la muestra 02 con una dosificación de 2% se obtuvo un CBR de 15.20%, y finalmente en la muestra 04 se logró mejorar el CBR de 18.90% a 22.90% con una dosificación del 1.5% a una energía del 100%.

Esta investigación surge debido a la inadecuada calidad de los suelos arcillosos puesto que son el principal problema para mantener las vías de transporte en buen estado. La urbanización la primavera no es ajena a ello, pues se considera la calidad del suelo como la causa del deterioro en el pavimento, es por eso, que la presente tesis tiene el objetivo principal de analizar la influencia de su adición junto al cemento portland tipo I en el mejoramiento de las propiedades físicas y mecánicas de la subrasante arcillosa en la urbanización La Primavera. En este estudio, se caracterizan las muestras naturales de suelo y se clasifican los agregados de ceniza de Gallinaza. Luego, se lleva a cabo la adición de diferentes porcentajes de ceniza de Gallinaza (2%, 4% y 6%) con un 1% de cemento Portland tipo I. El estudio incluye la comparativa de los cambios producidos en las muestras sin mejorar y en las muestras con mejora mediante ensayos como Granulometría por tamizado, Proctor modificado, límites de Atterberg y CBR, que están descritos en el Manual de Ensayo de Materiales. Los resultados obtenidos muestran un incremento significativo en la capacidad de soporte logrando que el porcentaje de adición óptima fuese de 4% + 1% alcanzando un incremento significativo de CBR y categorizándose como Subrasante Excelente. Este hallazgo indica que el uso de estos materiales puede mejorar las propiedades físicas y mecánicas del suelo, lo que contribuye al mejoramiento de la infraestructura vial en la urbanización La Primavera.

El presente proyecto fue desarrollado con el objetivo de proponer una alternativa de unidad de albañilería artesanal, con la utilización de viruta de acero como un componente dentro de su fabricación tradicional en la ciudad de Chiclayo. Iniciando se obtuvo las materias primas como la tierra arcillosa, arena fina y la viruta propiamente dicha, que son residuos de tornos y talleres, para poder determinar sus propiedades físico-químicas. Posteriormente se desarrolló un diseño de mezclas para unidades tradicionales y unidades adicionadas con viruta de acero al 8%, 10% y 12% que nos permite poder elaborar unidades de albañilería adicionados de viruta de acero. A continuación, se procedió a realizar los ensayos a las unidades de albañilería, pilas y muretes. Los ensayos fueron realizados de acuerdo a la Norma E0.70 de Albañilería y mediante la NTP 399.613 se demostró que las propiedades de absorción, variación dimensional, alabeo, peso por unidad de área y eflorescencia son aceptables en unidades de albañilería adicionadas con viruta de acero al 10%, así mismo su resistencia a la compresión fue superior a la muestra patrón con un valor de 127.12kg/cm2, por lo anteriormente mencionado esta unidad sería clasificado como un ladrillo Tipo IV según el RNE. En ensayos realizados a prismas y muretes siguiendo las recomendaciones de la NTP 399.605 y NTP 399.621, superaron la resistencia mínima para muros portantes. En conclusión, la unidad de albañilería con adición de 10% de viruta de acero sería una solución económica y con resistencias aceptables por la Norma E0.70 de Perú. / This project was developed with the aim of proposing an alternative craft masonry unit, with the use of steel shavings as a component within its traditional manufacture in the city of Chiclayo. Initially, raw materials such as clay earth, fine sand and shavings were obtained, which are residues of lathes and workshops, in order to determine their physicochemical properties. Subsequently, a blend design was developed for traditional units and units added with 8%, 10% and 12% steel chip, which allows us to produce masonry units added with steel chip. Tests were then carried out on the masonry units, batteries and bricks. The tests were carried out according to the Masonry Standard E0. 70 and by means of the NTP 399. 613 it was demonstrated that the properties of absorption, dimensional variation, bending, weight per unit area and efflorescence are acceptable in masonry units added with 10% steel chip, as well as their compressive strength was superior to the sample. with a value of 127. 12kg/cm2, therefore this unit would be classified as a Type IV brick according to the RNE. In tests carried out on prisms and bricks following the recommendations of NTP 399. 605 and NTP 399. 621, they exceeded the minimum strength for load-bearing walls. In conclusion, the masonry unit with the addition of 10% of steel chip would be an economical solution and with acceptable strengths according to the Peruvian Standard E0. 70.

El objetivo de estudio de la presente tesis fue validar la hipótesis que plantea el mejoramiento de las propiedades físico-mecánicas de suelos arcillosos, incorporando agregados provenientes de los residuos calcáreos de las siguientes combinaciones: 20%RC+80%S, 30%RC+70%S, 40%RC+60%S y 50%RC+50%S. Para ello, se experimentó dichos porcentajes en tres muestras: C-01, C-02 y C-03, clasificándose como: CL (Arcillas de baja plasticidad) respectivamente. Así mismo, en base a los ensayos de laboratorio, se determinó como contenido óptimo de los estabilizantes, el 40%RC+60S%, pues estos generan un IP de 19.00%, 20.00% y 19.00% según sea la muestra de suelo, alterándolo en 0.1 a 2.00 veces su valor natural, a su vez, la MDS resultó de 1.98, 1.96 y 1.93 g/cm3 correspondientemente, aumentándola en 0.37 hasta 0.25 veces su valor natural, en tanto, el CBR(95%) obtuvo los valores de 10.12%, 9.52% y 11.52% respectivamente, incrementándose en 1.14 a 2.84 veces su valor inicial. Recategorizándose las tres muestras de subrasantes de pobre a buena.

En esta investigación se enfoca en los problemas que tienen los suelos arcillosos en las subrasantes. Por lo que se tiene como objetivo principal en mejorar las propiedades mecánicas de subrasantes en suelos arcillosos con diferentes índices de plasticidad usando escorias siderúrgicas en porcentajes de 5%, 15% y 25% en función del peso de suelo. De acuerdo con los ensayos elaborados a las muestras patrón bajo los parámetros de la normativa del MTC, se pudo clasificar mediante el sistema SUCS y AASHTO las muestras obtenidas como arcillas de baja y alta plasticidad. Para poder cumplir con el objetivo principal y demostrar la hipótesis se realizaron ensayos de laboratorio como es el Proctor modificado y CBR de suelos. Los resultados obtenidos evidenciaron una mejora en las propiedades mecánicas de las mezclas de Escorias de Horno de Arco Eléctrico (EAF) con suelos arcillosos. Se pudo observar que a mayor porcentaje de adición de escoria EAF, y la MDS y los valores de la capacidad de resistencia a la penetración CBR del suelo arcilloso aumentaba. Es por ello, el contenido óptimo de adición de Escorias EAF para esta investigación es la del 25% en función al peso del suelo. Con el análisis costo-beneficio se concluye que el uso de escorias EAF en los porcentajes establecidos en esta investigación para mejorar las propiedades mecánicas de subrasantes en suelos arcillosos resulta ser beneficioso desde el punto de vista económico en comparación con el uso de Cal Viva y Cemento Portland. Además, se propuso las especificaciones técnicas para utilizar escorias EAF en el mejoramiento de suelos arcillosos.

La hibridación de minerales arcillosos con polímeros conductores recibe gran interés por diferentes aplicaciones potenciales, incluida la remediación ambiental. Esta tesis contiene tres partes del estudio, en primer lugar, estudia y compara las propiedades electroquímicas de dos arcillas diferentes, montmorillonita (Mont) y diatomita (Diat), y sus respectivos materiales híbridos arcilla/PEDOT-PSS en medio H2SO4. Los materiales híbridos se prepararon por electropolimerización de EDOT en presencia de PSS. Se analizaron las propiedades físico-químicas y electroquímicas de ambas arcillas mediante diferentes técnicas, y se investigó la influencia de las propiedades de la arcilla en la electropolimerización y la electroactividad de los híbridos arcilla/PEDOT-PSS resultantes. En concreto, la sonda redox Fe2+/Fe3+ y la oxidación de diclofenaco, como contaminante emergente farmacéutico modelo, se utilizaron para probar la capacidad de transferencia de electrones y la respuesta oxidativa, respectivamente, de los híbridos arcilla/PEDOT-PSS. Los resultados demuestran que, a pesar de su baja conductividad eléctrica, el Mont es un material electroactivo en sí mismo con una buena capacidad de transferencia de electrones. Por el contrario, el Diat no muestra electroactividad. La hibridación con PEDOT generalmente mejora la electroactividad de las arcillas, pero las propiedades de la arcilla afectan la eficiencia de electropolimerización y la electroactividad de los híbridos, por lo que Mont/PEDOT muestra propiedades electroquímicas mejoradas. Se demuestra que los híbridos de arcilla/PEDOT-PSS exhiben capacidad de oxidación de diclofenaco y sensibilidad a la concentración de diclofenaco. Se sintetizaron diferentes materiales híbridos a base de arcilla en un solo paso mediante polimerización química de EDOT en presencia de la arcilla sin o con nanofibras de carbono (CNF). Estos materiales fueron caracterizados con diferentes técnicas y estudiados por su potencial aplicación en la remoción de diclofenac y Radium, contaminantes emergentes modelo, del agua. Para ello se analizó la termodinámica y cinética de adsorción de diclofenaco y radio sobre los diferentes materiales. En el caso del Diclofenaco, los resultados obtenidos indican que el método de síntesis propuesto permite producir fácilmente los materiales híbridos con rendimientos del 80 - 90 %. La caracterización de estos materiales muestra que la estructura mesoporosa y alta área superficial (ca. 250 m2/g) de la arcilla no se ve afectada de forma notable por su combinación con PEDOT y/o los CNFs. La termogravimetría indica que se han obtenido materiales híbridos con alrededor del 10 % en peso de PEDOT sin y con 4 y 8 % en peso de CNF. La combinación de SEM con XPS y FTIR señala que PEDOT se ha cultivado con éxito alrededor de partículas de arcilla. La comparación de las isotermas de adsorción de diclofenaco indica que la hibridación con PEDOT mejora en gran medida la capacidad de adsorción de la arcilla. La adsorción de la isoterma resultante muestra la adsorción más alta con CNF y Clay/PEDOT con 340 mg/g y 220 mg/g respectivamente. Los datos de equilibrio se aplicaron a dos modelos de isoterma, y los resultados obtenidos sugirieron que la adsorción se siguió mejor con el modelo de Langmuir para Clay/PEDOT y Clay, con una capacidad máxima de adsorción de monocapa de 227,01 mg/g y 20,44 mg/g respectivamente. Por el contrario, fueron mejor ajustados por el modelo de Freundlich para el resto de los materiales, indicando adsorción heterogénea y la posibilidad de formación de multicapas en estos casos. Los datos cinéticos obtenidos para la adsorción se ajustaron mejor a una ecuación de velocidad de pseudo segundo orden para todos los materiales, con una capacidad máxima de adsorción en equilibrio de 18,24 mg/g para Clay/PEDOT. Este hallazgo sugiere que la adsorción se estaba produciendo a través del mecanismo químico. En el caso del Radio, se sintetizaron diferentes materiales híbridos a base de arcilla en un solo paso mediante polimerización química de EDOT y anilina en presencia de arcilla sin o con nanofibras de carbono (CNF). Estos materiales fueron caracterizados con diferentes técnicas y estudiados por su potencial aplicación en la remoción de radio del agua. Para este propósito, se utilizó una muestra de salmuera, recolectada de la salida de la mina subterránea, para probar la remoción de radio. El estudio que se realizó y se detalla en el documento muestra una gran eficacia en la eliminación de radio de las muestras de agua. La característica de los materiales se realizó mediante XRD, TG, FE-SEM, fluorescencia de rayos X y análisis de adsorción-desorción de N2. Los experimentos demostraron que arcilla/PEDOT, arcilla/PEDOT/10 % CNF y arcilla/PANI tienen una eficiencia de eliminación de radio significativamente menor. El uso de arcilla y arcilla que ha sido alterada químicamente por polímeros y nanofibras de carbono es una forma potencial de eliminar el radio del agua. El uso de un material híbrido a base de arcilla es una opción potencial para eliminar el radio del agua. El estudio realizado y detallado en el documento examinó una variedad de nanofibras de carbono y polímeros a base de arcilla (PEDOT, PANI), ya que algunos de ellos muestran una gran eficacia para eliminar el radio de las muestras de agua. La característica de los materiales se realizó mediante XRD, TG, FE-SEM, fluorescencia de rayos X y análisis de adsorción-desorción de N2. Para las pruebas de remoción de radio, se utilizó una muestra de salmuera, recolectada de la salida de una mina subterránea. Los experimentos demostraron que arcilla/PEDOT, arcilla/PEDOT/10 % CNF y arcilla/PANI tienen una eficiencia de eliminación de radio significativamente menor.

Este estudio busca establecer dos correlaciones entre ensayos de penetración y el grado de compactación. El objetivo general es realizar el estudio sobre la correlación de los resultados en los ensayos SPT, DPL; DPL y el grado de compactación en suelos arcillosos. Los objetivos específicos son: Identificar la ubicación de los puntos en donde se va a realizar la investigación; clasificar el tipo de suelo en cada punto de sondeo; realizar el ensayo SPT (05 puntos) a una profundidad de 3m; realizar el ensayo DPL (05 puntos) a una profundidad de 3m; realizar el ensayo DPL (10 puntos) a una profundidad de 0.5m y realizar el ensayo Cono de Arena(10 puntos) a una profundidad de 0.2m; determinar los resultados del ensayo SPT; determinar los resultados del ensayo DPL en ambas profundidades; determinar los resultados del ensayo Cono de Arena; hallar la correlación lineal entre los resultados de los ensayos SPT y DPL; hallar la correlación lineal entre los resultados de los ensayos DPL y Cono de Arena. En la metodología, he sondeado 30 puntos de ensayos (5SPT y 5DPL, 10DPL y 10Cono de Arena) teniendo en cuenta la variabilidad del nivel freático y el nivel de relleno en la zona que haya presente. La correlación final para el suelo CL entre el ensayo SPT y DPL es Nspt=0.4403Ndpl+11.995, con un coeficiente de determinación R2=0.8594 y entre los ensayos DPL y Cono De Arena es Ndpl=0.4406(%Comp.) + 83.201, con un coeficiente de determinación R2=0.6907.

En la presente investigación se estudia el efecto estabilizador del vidrio en polvo sobre las propiedades geotécnicas del suelo arcilloso de la Urbanización Ciudad del Chofer de Chiclayo. El objetivo principal de este estudio es determinar el contenido y tamaño óptimo de vidrio molido para estabilizar subrasantes con fines de pavimentación urbana. Para ello se evalúan contenidos de vidrio del 3, 6, 9 y 14% en peso seco del suelo, en granulometrías de 75 y 300 µm. El suelo en estado natural se clasificó de acuerdo a SUCS y AASHTO, y las combinaciones de suelo y vidrio se ensayaron de acuerdo a la normativa vigente del Ministerio de Transportes y Comunicaciones. Los ensayos de laboratorio más importantes que se llevaron a cabo fueron: granulometría por tamizado, granulometría mediante el hidrómetro, límites de Atterberg, proctor modificado, CBR. Los resultados de los ensayos mostraron una mejora en las propiedades físicas y mecánicas del suelo arcilloso debido a la presencia de vidrio en polvo. Los incrementos más altos de la capacidad de soporte CBR y la máxima densidad seca del suelo se obtuvieron con un 14% de vidrio. Sin embargo, las mejores propiedades de consistencia del suelo se obtuvieron para un 9% de vidrio. De acuerdo con ello, el contenido óptimo de vidrio triturado está en la cercanía al 9% y el tamaño más adecuado es la granulometría de tamaño 300 – 75 µm. Del estudio económico se concluye que estabilizar con vidrio resulta más económico que hacerlo con cemento portland o cal viva.

Los suelos arcillosos blandos son un problema para la industria de la construcción debido a su alta plasticidad y baja capacidad portante. Para mejorar estas condiciones existen diversas metodologías de carácter mecánico y químico. Estas últimas logran incrementar la resistencia, trabajabilidad y durabilidad del suelo empleando aditivos durante el proceso de estabilización. Para el caso del estudio escogido, carretera Canta Huayllay Km 57 – 59, el expediente técnico del proyecto propone un mejoramiento de subrasantes por el método de sustitución de suelos. Dicha alternativa pretende ser evaluada en la presente tesis comparándola con una propuesta de estabilización química con cal de obra, debido a que experiencias previas demuestran una mejora significativa en el comportamiento físico-mecánico de arcillas blandas mezcladas con cal. Por tal motivo, el objetivo de la presente tesis es estudiar el comportamiento de la mezcla suelo-cal de obra para ser empleada como subrasante de pavimento flexible, considerando la metodología de la National Lime Association (NLA). También, se analizan los cambios en los parámetros de consistencia y resistencia de la mezcla suelo-cal de obra con respecto al suelo natural. Por otro lado, se diseña un pavimento flexible empleando mejoramiento de subrasante por sustitución y por adición de cal de obra para un posterior análisis de espesores de las capas del pavimento. Se demuestra que se obtienen mejores resultados en todos los parámetros mencionados tras la adición de cal de obra a suelos arcillosos blandos en comparación de una estabilización mecánica por sustitución.