1 métodos de estabilización de subrasante

8/10/2019 1 Mtodos de Estabilizacin de Subrasante

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Universidad Nacional del AltiplanoFacultad de I ngeniera Civil

y Arquitectura

MTODOS DE ESTABILIZACIN DE SUBRASANTE

ASIGNATURA : PAVIMENTOS ESPECIALES DOCENTE : ING. GLENY ZOILA DELA RIVA TAPIA

PRESENTADOPOR :oBRAYANCUTIPA QUISPE 073981oPAUCARCUROELVIS FRANKLIN 105690oCARY LUQUEWILY ARTURO 103273oCUTIPA QUISPERAI HEMVER 105555oLENCINAS VALERIANOFREDDCRISTIAN 083689

PUNO, octubre DEL 2014.


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MTODOS DE ESTABILIZACIN DE SUBRASANTE

INTRODUCCIN:

Todas las propiedades, condiciones y caractersticas que posee un suelo, son diferentes,

por esto se emplean ensayos para modificarlos y luego emplearlos para la construccin de

toda obra, logrando la estabilidad apropiada y exigida por la norma que segn su uso sea

necesario emplear, y as, poder estabilizar el suelo para cualquiera de sus componentes.

Beneficios de una estabilizacin de Sub-Rasante

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Conocer los diferentes mtodos utilizados en la estabilizacin de sub-rasantes.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Establecer la diferencia que existe entre las clasificaciones fsicas y qumicas.

Demostrar que mtodos de estabilizacin de sub-rasantes son los ms comnmente

utilizados.

Comprender la importancia de estos mtodos para mejorar los suelos naturales.


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I. BENEFICIOS DE UNA ESTABILIZACIN DE SUB-RASANTE:

Las tcnicas de estabilizacin, permiten mejorar en forma total o parcial las propiedades de

un suelo, por medio de un conjunto de tratamientos y tcnicas implementadas en la

ejecucin de la va. Sin embargo, una estabilizacin podra verse afectada por una gran

variedad de suelos y composiciones de calle en calle, haciendo que cada mtodo seaaplicable a un nmero limitado de ellos, pero en cualquier caso, es recomendable que el

procedimiento a aplicar sea econmico y compatible con el suelo a tratar.

Toda estabilizacin de suelos, al mejorar sus propiedades, permite obtener los siguientes

beneficios o ventajas:

Mejoramiento de materiales marginales, es decir, materiales que no son utilizados por sus

bajas propiedades de resistencia y cohesin.

Mejoramiento de la resistencia del suelo.

Aumento de la durabilidad. Control de las deformaciones volumtricas del suelo.

Aumento de la trabajabilidad del suelo.

Reduccin de los requerimientos de espesor de los pavimentos.

Aumento de la impermeabilidad del suelo.

Reduccin de polvo.


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II. MECANISMOS PARA LA ESTABILIZACIN DE SUELOS:

Existen varios medios para mejorar la condicin de un suelo que ha de ser utilizado para en

este tipo de construcciones. Estos se dividen en tres grupos.

A. PROCEDIMIENTOS MECNICOS (COMPACTACIN) :

Amasado (rodillos pata de cabra)

Producen este tipo de compactacin aquellos equipos que concentran

todo su peso sobre la pequea superficie de un conjunto de patas de forma

variada, ejerciendo elevadas presiones en los puntos en que dichas patas

penetran en el suelo.

El rodillo llamado pata de cabra es el dispositivo de campo mas popular

que produce este tipo de compactacin.

Impactos de carga (pisones)

Implica la aplicacin repetida de esfuerzos de corta duracin a intervalos

de tiempo pequeos. Entre estos tipos de equipos, se encuentran todos los

pisones, as como algunos rodillos similares, a los pata de cabra llamado

tmper por lo que producen el efecto de impacto a medida que compactan.


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Presin esttica (rodillos lisos y neumticos)

Los rodillos lisos se emplean en la compactacin de materiales como:

grava, arenas, piedra triturada y otros materiales donde se requieren una

accin de trituracin.

Los rodillos neumticos tienen ruedas de caucho en vez de ruedas o

rodillos de acero, generalmente poseen dos ejes tndem, con tres o cuatro

ruedas en el eje delantero y cuatro o cinco en el eje trasero. Las ruedas se

mueven independientemente hacia arriba y abajo.

Vibracin (rodillos vibratorios)

Las compactadoras vibratorias proporcionan la fuerza

compactadora mediante una combinacin de peso y la vibracin de sus

rodillos (tambores) de acero.

Las compactadoras usadas para el concreto asfltico son

automotrices y varan en peso desde los 7 hasta las 17 ton.

Mtodos mixtos (combinacin de los mtodos anteriores).

Uno de los dispositivos ms empleados es el rodillo liso con una unidad de

vibracin acoplada, siendo su eficiencia mxima en suelos granulares.


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Tambin se acoplan unidades de vibracin a rodillos neumticos, los cuales

encuentran su mejor aplicacin en suelos arenosos bien gradados, arenas limosas e

incluso arcillosas.

El rodillo para de cabra con aditamento de vibracin es empleado en la

compactacin de suelos arcillosos en capas un poco mayores a las normales.

B. PROCEDIMIENTOS QUMICOS (ESTABILIZACIONES):

Proceso para el mejoramiento de la resistencia del suelo mediante la reduccin

de su susceptibilidad a la influencia del agua y condiciones del trnsito en un periodo

de tiempo razonable.

Los estabilizadores qumicos generalmente caen dentro de una de tres

categoras:

1. Pueden utilizarse para cubrir e impermeabilizar los granos del suelo y proveer fuerza

cohesiva.

2. Un segundo grupo se usa para formar una adhesin cementante entre las partculas

del suelo, proporcionando fuerza y durabilidad.

3. Un tercer grupo realmente interacta con suelos tipo arcilla para alterar la naturaleza

del sistema agua arcilla, baja la plasticidad, el potencial de cambio de volumen,

forma uniones cementantes y aumenta la resistencia

MATERIALES PARA PROCEDIMIENTOS QUIMICOS

1.- ESTABILIZACION CON CAL

La cal tiene un espectro de aplicacin que se extiende mucho ms hacia losmateriales ms arcillosos que el cemento.

La forma ms usual de la cal empleada en las estabilizaciones es la hidratada, xidoso hidrxidos de calcio. La cal viva se utiliza con frecuencia en pre-tratamientos consuelos hmedos.

La cal tiene su mximo efecto en las gravas arcillosas; su utilizacin en arcillasplsticas las hace ms trabajables y fciles de compactar.


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El efecto de la cal en las arcillas es ms rpido en las montmorilonticas a las que lashace resistentes y disminuye su plasticidad.

De pruebas de laboratorio se observa que la resistencia aumenta hasta contenidosde cal del 8% en peso; para materiales ms arcillosos inclusive es hasta el 10% oan mayores.

Se ha observado que a medida que el tiempo pasa, las mezclas con cal requierenms agua para su compactacin.

Un buen criterio para preparar muestras para estudio en laboratorio es dar al suelo1% de cal por cada 10% de fraccin fina que contenga.

PROCEDIMIENTOS CONTRUCTIVOS

Los pasos constructivos para la estabilizacin de capas de pavimento con cal son lossiguientes: Escarificacin del material de apoyo. Pulverizacin del suelo.

Regado de la cal, en sacos o a mquina. Mezclado, a mano, con equipo o con mquinas mezcladoras.

Incorporacin de agua, si es necesaria para dar a la mezcla su humedad ptima decompactacin.

Compactacin y conformacin. Curado mnimo 5 das y colocacin de una superficie protectora.


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2.- CEMENTO PORTLAND

La reaccin favorable suelo cemento se ve muy impedida cuando hay materia orgnica, elcual no debe sobrepasar de 1 a 2% en peso.

Suele decirse que el suelo tratado con cemento no debe tener partculas de ms de 8cm ode un tercio del espesor de la capa tratada, que no tenga ms de un 50% pasando la mallaNro. 200, que su LL


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PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO

Las operaciones constructivas de una capa suelo-cemento constan de las siguientes

etapas: Escarificacin, pulverizacin y pre-humedecimiento del suelo, si fuera necesario.

Dosificacin y aspersin del cemento. Mezclado de los materiales. Aplicacin del agua. Compactacin y acabado. (En un tiempo mximo de dos horas).

Curado.

Existen un sin nmero de mtodos para tender y mezclar al suelo-cemento, los ms

eficientes son las plantas mezcladoras. La planta dosificadora constituye, el mejorsistema para el mezclado del cemento-suelo-agua. Es necesario aadir agua en 2% msal contenido ptimo.

La capa tendida y compactada de suelo-cemento requiere que su contenido de agua nose pierda durante un cierto tiempo para que el cemento se hidrate, para ello es comncubrirla con algn material que impida la prdida de humedad.


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3.- CENIZA VOLANTE


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Pulverizado usualmente asociado con plantas generadoras de energa elctrica. Es un polvode grano fino, compuesto principalmente de silicio, aluminio y varios xidos y lcalis.

Pulverizado usualmente asociado con plantas generadoras de energa elctrica. Es un polvode grano fino, compuesto principalmente de silicio, aluminio y varios xidos y lcalis.

Dependiendo del tipo de carbn, las cenizas volantes se clasifican dentro de 2 categoras:

Cenizas con bajo contenido de calcio derivadas de carbn bituminoso y antracitasdenominadas cenizas volantes clase F.

Cenizas volantes con alto contenido de calcio, las cuales se derivan de carbonesligniticos y sub-bituminosos y se denominan clase C.

La ceniza volante ha sido utilizada principalmente en la estabilizacin de sueloscomo un suplemento o remplazo de la cal o cemento en suelos que muestran pobres

propiedades puzolnicas con el fin de aumentar la reaccin cal slice. La ceniza volante y los suelos estabilizados en bases y sub-rasantes con ceniza

volante y cal desarrollan el mismo tipo de mejoras que los suelos estabilizados concal y cemento. Estas mejoras incluyen cambios en las propiedades fsicas, talescomo la reduccin en la plasticidad y potencial de hinchamiento.

4.-ASFALTOS

El mejoramiento de las propiedades de los suelos con el aadido de asfalto y productosasflticos es una tcnica socorrida y frecuentemente muy efectiva. Son tres los tipos deproducto que se han usado para este fin.

Productos bituminosos, que son sistemas anhdridos de hidrocarburos totalmentesolubles en bisulfato de carbono.


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Productos asfalticos, procedentes de la destilacin y refinamiento del petrleo o asfaltosnaturales.

Productos residuo de la destilacin destructiva de materiales orgnicos, tales como elcarbn, ciertos aceites, lignitos, turbas y madera (alquitranes).

5.- OTROS

MEZCLAS DE CAL-PUZOLANAS PARA SUELOS CON CANTIDADES BAJAS DEARCILLA

La cal por s misma puede reaccionar con suelos que contienen tan poca arcilla como 7%e ndices de Plasticidad tan bajos como 10.

La cal por s misma puede reaccionar con suelos que contienen tan poca arcilla como 7%e ndices de Plasticidad tan bajos como 10. Si el suelo no es suficientemente reactivo, lacal puede ser combinada con una fuente adicional de slice y almina. Tales puzolanasincluyen la ceniza volante y la escoria de alto horno. El slice y almina adicional de laspuzolanas reaccionan con la cal para formar la fuerte matriz cementante que caracteriza

a una capa estabilizada con cal. Las mezclas correctamente proporcionadas de cal ypuzolanas pueden modificar o estabilizar casi cualquier suelo, pero comnmente se usanpara suelos con plasticidad de baja a media.

La ceniza volante es la puzolana ms comnmente usada. Esta es el residuo fino que esresultado de la combustin de carbn pulverizado en calderas de centrales elctricas,que es transportado de la cmara de combustin a la chimenea de los gases.

El empleo de ceniza o polvo de horno de cal (LKD por sus siglas en ingls) es unaalternativa cada vez ms popular. El LKD es el residuo fino que resulta de la combustinde carbn y el tratamiento de caliza en un horno, para procesar la piedra en cal y que es

removido de los gases de escape del horno. El LKD por lo general contiene una cantidadsignificativa de cal, aluminio y silicio -es en esencia una premezcla de puzolana y cal-. Lacantidad de cal, silicio y aluminio en el LKD vara, principalmente dependiendo de lacaliza, el combustible y el tipo de operaciones del horno usadas durante el proceso defabricacin de cal.

ESTABILIZACIN CON SALES


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La sal como estabilizante es apropiada en todos los suelos, salvo aquellos que contienenmateria orgnica. La sal puede agregarse al suelo seco, en cristales o en forma desalmuera y produce una capa con superficie lisa y uniforme. Aunque no se conocecompletamente el mecanismo por medio del cual se produce la estabilizacin, se creeque se producen reacciones coloidales a travs de las cuales el ion sodio del aditivodesplaza los iones naturales de los minerales arcillosos del suelo. La principal

desventaja que se presenta es la solubilidad de la sal, lo que hace que pueda serfcilmente lavada por el agua de percolacin, lo que se traduce la escasa durabilidad dela capa estabilizada. Un estudio realizado en el antiguo MOPT con una arcilla de bajacompresibilidad de Manaure ndico que la adicin de sal produce modificaciones deescasa importancia en los lmites lquido y plstico, aumentos en la humedad optima decompactacin y disminuciones en la densidad mxima y, curiosamente en la resistenciaa la compresin inconfinada.

ESTABILIZACIN CON CLORURO DE CALCIO (CACL2)

El cloruro de calcio se obtiene como un subproducto en forma de salmuera en algunos

procesos industriales, aunque tambin se puede obtener de algunos arroyos y pozosnaturales siendo la fuente ms comn el obtenido en la elaboracin de carbonato desodio mediante procedimientos qumicos.

La adicin de cloruro de calcio disminuye las fuerzas de repulsin entre las arcillas. Adicionandocloruro de calcio se puede llegar a incrementar hasta un 11 % del peso volumtrico segn eltipo de suelo. El cloruro de calcio ayuda a mantener constante la humedad del suelo.

ESTABILIZACIN DE SUELOS CON SILICATO DE SODIO (NA2SIO3)

El silicato de sodio pertenece al grupo de compuestos qumicos que poseen un ampliointervalo en sus propiedades fsicas y qumicas. Se le ha empleado como adhesivo,cementante, detergente, defloculante, catalizador, etc., en solucin es incoloro e inodoroy acta en trminos generales, como un jabn fuerte, y causa serios daos a los ojos sise llega a introducir en ellos.

Tiene mayor xito su aplicacin en suelos arenosos. Adicionar silicato de sodio al suelo incrementa lapermanencia del agua de compactacin, aumenta la resistencia al disgregado y abate el ndice plstico.

PROCEDIMIENTOS FSICOS

Mezcla (suelo con suelo)

Confinamiento (suelos friccionantes) Consolidacin previa (suelos finos arcillosos)

Vibro flotacin

TCNICAS DE ESTABILIZACIN DE LA SUB-RASANTE


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La estabilizacin, es un proceso mediante el cual se trata de modificar un suelo o unagregado procesando para hacerlo apto o mejorar su comportamiento como materialconstitutivo de un pavimento.

Es necesario:

No presencia de arcillas expansivas.

Aumentar la capacidad portante del material

Hacer el material menos sensible a la accin del agua.

III. ALGUNOS CRITERIOS PARA EL MEJORAMIENTO DE SUELOS PARAPAVIMENTOS

Dentro de los criterios para la estabilizacin de suelos se encuentran los usados por laFuerza Area de los Estados Unidos de Norte Amrica para estabilizar suelos.

De los factores que se consideran en la seleccin del estabilizante, el ms importante es eltipo de suelo que se va a estabilizar. Para el cual hay ms de un estabilizante que se puedeaplicar con xito, la Fuerza Area, utiliza guas o lneas basados sobre todo en lagranulometra, plasticidad y textura del suelo.

La seleccin de estabilizantes se hace usando la tabla que se muestra.

El tringulo de la granulometra del suelo en la Figura est basado en las caractersticas dela granulometra de los suelos y en las caractersticas de pulverizacin. El proceso deseleccin del estabilizante se contina con la Tabla como indica para cada rea mostradaen la Figura.

FIGURA. TRIANGULO DE LA GRANULOMETRIA


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TABLA:


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Las restricciones se basan en la granulometra y en el ndice de plasticidad, (IP) se usa lasegunda columna de la Tabla, en sta, se enlistan los smbolos para la clasificacin desuelos que se aplica para cada rea determinada por la Figura .

Esto se hace para verificar que el rea seleccionada es la apropiada. Debido a ello, ladistribucin granulomtrica y los lmites de Atterberg son usados para iniciar el proceso deseleccin.

Los datos que se requieren para entrar a la Figura son:


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Porcentaje de material que pasa la malla No. 200

Porcentaje de material que pasa la malla No. 4 pero que se retiene en la No. 200.

Al tringulo se entra con estos dos valores y en donde se intercepten esa es el rea (1A,2A, 3, etc.)

CONCLUSIONES:

Los materiales disponibles en procedimientos qumicos para carreteras pueden serprocesados mediante estabilizacin y entonces ser utilizados en la construccin decaminos de bajos costos.

El mejoramiento de suelos con cemento para mejorar sus caractersticas y permitir suaprovechamiento es una tcnica moderna, econmica y sostenible.

La cal utilizada como estabilizante mejora significativamente el comportamiento delos suelos, convirtindose en una alternativa econmica para la construccin depavimentos en el pas.

Una estructura de pavimento conformada por una base estabilizada con cal, poseemayor modulo resiliente que una estructura de pavimento de mayor espesor y sinestabilizacin de la base.

El conocimiento de los diferentes tipos de mejoramiento que deben de realizarce parala sub base en una carretera es indispensable para la formacin del estudiante deIngeniera Civil.

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