2.2 estabilizaciòn de suelos 2015

2. TEMA. SUBRASANTE

De los suelos de subrasante de su resistencia, depende el espesor de laestructura, para soportar determinado trnsito por lo tanto se debe teneren cuenta:

-Tipos de suelo de la subrasante Durante la construccin como

- Resistencia (densidad-humedad) durante su servicio

Compactacin (Incrementar su resistencia)

TEMAS:

1. Clasificacin de suelos

2. Fases del suelo

3. Estudios de suelos para el diseo de pavimentos

4. Compactacin de suelos

5. Estabilizacin de suelos.

El estabilizar un suelo permite de una forma ingenieril,mejorar las propiedades fsicas y mecnicas del suelo,permitiendo un mejor comportamiento durante suconstruccin y en su vida til.

La estabilizacin de un suelo se puede llevar dediferentes formas, no solamente se entiende comoconcepto la adicin o modificacin de un suelo por unaditivo, sino existen otros mtodos de estabilizacin.

Que encontramos en el terreno?

Que decisin tomar?

Aceptar el material. (Terreno-ensayos)

Sustitucin de material Eliminacin de materialinadecuado

Modificacin del material existente para mejorar suspropiedades

Al modificar el material existente existen diversas formas o procedimientos.

PROCEDIMIENTO CARACTERISTICAS

Estabilizacion por Medios mecnicos Deformabilidad

Estabilizacin por Drenaje Baja resistencia

Estabilizacin por Medios electricos Expansividad

Estabilizacin Por medios quimicos Sensitividad

ARCILLOSOS BLANDOS

COMPRESIBLESSUELOS ORGANICOS SUELOS VOLCANICOS SUELOS EXPANSIVOS

Se ubican en zonas de alta

precipitacin

Comuestos

principalmente de tejidos

vegetales

Problemas: alto contenido de

humedad

Cambio volumtrico bajo

presencia de agua

*Deficiencias en drenjae

naturalBajos pesos unitarios

*Alto contenido de agua Son muy consolidables elevada relacin de vaciosComunes en zonas semiaridas

(Cali, Barranquilla,entre otras..)

Suelos sensibles remoldeo

(variaciones)Identificiacin: se utiliza ensayos

de consolidacin unidimensional

*Ensayo de agregtacin Tecnicas de ensayo:

la>2.0 suelo moderada *Mtodo indirecto

la>12.0 altamente variable *Metodo directo

*Sensitividad (St) *Metodos combinados

St>4.0 suelos sensitivos

Evaluar las condiciones in-situ

Empalizados

Geotextiles

Obras de Drenaje

ESTABILIZACION DE SUELOS

SUELOS MAS COMUNES EN COLOMBIA

IDENTIFICARLOS

LL>100%

IL> 1.0

RC < 0.25 KG/CM 2

SOLUCION


Propiedades del Suelo

1. Estabilidad Volumtrica: Suelos expansivos

1. Introducir humedad

2. Membrana impermeable

3. Agentes o medios qumicos o externos



2. Resistencia: Humedad

a. Suelos arcillosos

b. Incrementar EL peso volumtrico de un suelo



2. Resistencia: Humedad

b. Incrementar el peso volumtrico


COMPACTACIN(Amasado, vibracin o impacto)

PRECARGASe emplea parasuelos cohesivos . Carga externa

sobre elterreno.

Requiereperiodos muylargos

VIBROFLOTACION Reacomodacin de

partculas Agua + vibrado-

Licuacin de arenareacomodndolo

DRENAJE Reducir la

cantidad deagua y/opresin de aguaintersticial


ADICION DE AGENTE Transforman el suelo fino

Cemento-Cal Cambios volumtricos



3. Permeabilidad: Fcil modificacin?

1. Arcillas (Hidrxido de cal)

2. Presiones excesivas

3. Suelos

%W

Alta permeabilidad

Mayores vacos



4. Compresibilidad: Al disminuir el volumen del suelobajo efecto de una carga, se modifica la resistencia delsuelo.

No permite drenaje Esfuerzos asume el

agua

Permitir el drenaje ----- Consolidacin



5. Durabilidad:

Resistencia al intemperismo, erosin y abrasin deltrfico.

Estabilizados= Mal agente estabilizador.


1. Estabilizacin Mecnica

Aplicacin de energa mecnica basada en peso yvibracin, llevando el terreno a su mxima densidad.


2. Estabilizacin por Drenaje

Problemas

Incremento de la presin de poros,disminucin de la resistencia al cortede los suelos

Suelos expansivos Bombeo (Pav. rgidos) Seguridad vial Perdida del ligante (Pav. asfalticos)


Fuente: Juan Fernando Sabogal


DRENAJE SUPERFICIAL DRENAJE INTERNO


*GENERALEl sistema de drenaje debe minimizar la influencia estructural yfuncional del agua sobre la carretera

Tres tipos de flujo: Difuso: Taludes, plataformas Concentrado: (Desage superficial)Cuentas. De paso En medio poroso: (Drenaje subterraneo)Zanjas drenantes



*RIESGOS Y DAOS PRODUCIDOS POR EL AGUA

A. Para la circulacinB. A la infraestructuraC. SuperestructuraD. Propias obras de drenajeE. Terceros



* TIPOS DE MEZCLAS PARA EL DRENAJE SUPERFICIAL

A. Microaglomerados en calienteSuperficie macrorugosa, permitiendo el drenaje superficial .Agregado ptreo entre 8 y 10mm

B. Mezclas drenantesCapa de rodadura con alto contenido de vacios


Cunetas

DRENAJE INTERNODRENAJE SUPERFICIAL

DRENAJE INTERNOCUENTAS

Bordillos

Ayudan a larecoleccinlateral de aguaproveniente delas calzadas

De acuerdo a sufuncionamientose debe sustituirpor cunetas

Sumideros

Bajantes

1. Bajantesprefabricada

2. Bajante decuenta

3. Bajante depiedra


*GENERALGarantizar el adecuado funcionamiento de la estructura

Situacin menos adecuada: saturacin de las capas

El drenaje subterrneo solamente ha de utilizarse en el lugarimprescindible

El drenaje superficial no debe permitir la acumulacin de agua Siempre asegurar la IMPERMEBAILIDAD del pavimento Eliminar aguas que se infiltren a travs del pavimento


1. Filtracin vertical producida por grietas, juntas, entre otrosfactores.

2. Filtracin lateral a travs de cunetas3. Elevacin del nivel fretico4. Capilaridad de humedades en las capas superiores5. Condensacin en determinadas condiciones atmosfricas

*POSIBLES ORIGENES DEL AGUA QUE LLEGA A LA SUBRASANTE



* CAPA PERMEABLE

Es colocada bajo lasuperficie del pavimento

La capa puede sergranular o tratada conligantes o con cemento

Funciones estructurales ydrenantes



1. Estabilizacin por

Drenaje

DRENAJE INTERNO

Su base se logra a travs de la trabazn de agregadosPERMEABILIDAD DE LA SUBBASE



* CAPA SEPARADORA

Se coloca bajo la base permeable para evitar que sea contaminada por losfinos de la subbase subrasante

Condiciones estabilizada subbase? No requiere C.S La separacin puede ser proporcionada por una capa material granular o

por un GEOTEXTIL




GOTEXTIL

REQUISITOS

Debe permitir que el agua fluya El geotextil debe tener suficiente cantidad de aberturas para caso

de cualquier obstruccin el flujo no se vea restringido



GEOTEXTIL

Son laminas sintticas, flexibles, de poco peso yespesor

Su empleo general es en carreteras yaeropuertos

GEOALTROPOSGEOMALLAS: Armado, RefuerzoGEOMEMBRANAS: Impermeabilizacin, proteccinGEOTEXTILES: Drenante, anticontaminante


*Materiales:Fibras sintticas obtenidas por Hilado y estirado depolmeros fundidosPolipropileno, polister, poliamida

-Tejidos: Hilos y cintas poco deformables-No tejidos: Fibras (Continuas o cortadas)-Otros : mallas, entrecruzados,etc


GEOTEXTIL

CARACTERISTICAS GENERALES:Naturaleza Espesor (Precio) DurabilidadPropiedades mecnicas Resistencia a la traccin Resistencia ante perforacin dinmicaPropiedades Hidrulicas Permeabilidad


GEOTEXTIL

CARACTERISTICAS GENERALES:Naturaleza Espesor (Precio) DurabilidadPropiedades mecnicas Resistencia a la traccin Resistencia ante perforacin dinmicaPropiedades Hidrulicas Permeabilidad Dimetro eficaz


GEOTEXTIL

A. PERMEABILIDAD

C. OBSTRUCCIN

B. RETENCIN


A. PERMEABILIDAD

REQUISITOS

El geotextil, su permeabilidad debe sermucho mayor a la de un suelo desubrasante


B. RETENCIN

REQUISITOS

En cuanto a retencin se evala a travs deltamao aparente (TAA). Tamao queidentifica el tamao de las mayoresaberturas de geotextil.


C.OBSTRUCCIN

REQUISITOS

Se debe estudiar la interaccin entre elsuelo y el geotextil.

Para medir la obstruccin del geotextil sedebe medir con de acuerdo a la normaASTM D5101

FUENTE: www.gemia.com.


SUBDRENES LONGITUDINALES


Encauzar el agua que ingrese al pavimento por filtraciones a

travs de la superficie Rebajar el nivel fretico


SUBDRENES LONGITUDINALES

Fuente: Juan Fernando SabogalDRENAJE SUPERFICIAL DRENAJE INTERNO

Modificacin del material existente para mejorar sus propiedades

3. Estabilizacin por Medios Elctricos

Electrsmosis: procedimientos de impermeabilizacin y estabilizacin inica alos suelos afectados por el ascenso capilar del agua fretica.

*Extraccin de agua acumulada.El agua capilar que se acumula en los postes degrava se extrae con una bomba, aparte de inserta untubo de acero en el tubo gua y es introducido en elsuelo. Al realizar la instalacin completa, despus seunen la instalacin de todos los pilotes con cables,con el fin de crear el campo elctrico . Al tenercorriente entre los pilotes se produce un campoelctrico por el cual el agua capilar libre es removidasubiendo entre los pilotes, denominado (Alturaelectro-osmtica)


4. Estabilizacin por medios qumicos

Cemento

Cal

Asfalto

Otros

ESTABILIZACION DE SUELOS

5.1 CAL*Objetivo: material de fundacin satisfactoria. Aumento de la capacidad para resistir

efectos del transito. (esfuerzos de corte)* Utilizar: IP>15 y % No 200 >25

* Consecuencias: reduce la plasticidad (proceso de mezcla y compactado. 2 hrselimina la susceptibilidad al agua de los suelos cohesivosayuda a reducir el espesor de las bases granulares

* Materiales: Todos tipos de suelos son susceptibles a estabilizarCal: es un producto obtenido de la descomposicin de rocas calizas por

el calor*Influencia : Suelos. Variables (Cantidad- periodo de tiempo de curado clases de

suelo.Constantes fsicas del suelos: LL LP IP. Modifica la plasticidadDensidad seca: incrementa la resistencia de un sueloResistencia de los suelos: efecto aparece al cierto tiempo (iniciar el

fraguado)

5. ESTABILIZACION DE SUELOS

Combinacin de estabilizantes

La cal corrige las caractersticas plsticas de los suelos cohesivos, pero se puede mejorar con otro estabilizante como el asfalto.

La cal se puede tratar en un suelo que sea estabilizado con cemento, al incorporarse previamente ayudando al tratamiento de suelos plsticos.

*Disminuye plasticidad

*Pulverizacin del suelo

*Reduce cantidades de material estabilizante.

Tipo de suelo Cantidad de cemento Cantidad de agua Compactacin mezcla Curado de la mezcla compactada

Particulas de suelo < 7.5cm

IP < 18

Ll < 40

*Ensayo de durabilidad:

valores son de acuerdo al

tipo de suelo

Diseo de suelo-cemento

Proctor normal (W)

*Compactacin adecuada

para una excelente mezcla

*Tiempo

Tiempo de curado influye en la

resistencia a la compresin

*Ensayo de compresibilidad

Rango: 17.5 Kg/cm2

21 Kg/cm2

Limite es de 56 Kg/cm2

FACTORES QUE AFECTAN LA MEZCLA SUELO-CEMENTO

5. ESTABILIZACION DE SUELOS

5.2. CEMENTO*Objetivo: material de fundacin satisfactoria. Aumento de la capacidad para

resistir efectos del transito.

* Contenido de materia orgnica en un suelo < 1 a 2% en peso.

* Utilizar: IP

Procedimiento

1. Perfilar el camino transversal y longitudinalmente

2. Escarificar el suelo.

3. Distribuir el cemento portland sobre el suelo . La distribucin se hace deacuerdo al ensayo de laboratorio. (Camiones o por medio de bolsas,separaciones adecuadas)

4. Mezcla del suelo con cemento y se aplica la cantidad de agua adecuada parauna excelente compactacin y para la adecuada hidratacin del cemento.

Mezcladora en trnsito de paso sencillo

5. Compactacin del suelo. 98% mxima prueba Prctor estndar

6. Perfilar la superficie con motoniveladora y se compacta final con un rodilloneumtico

7. Curado de la capa compactada, para que se conserve la humedad adecuadapara la hidratacin del cemento. (Emulsin asfltica 0,4 lts/m2)

5.3 ASFALTO (Asfaltos lquidos, emulsiones asflticas, etc). INV-E 340

El terreno a estabilizar se puede llevar a cabo de tres formas:* Escarificar el terreno* Adicionar una capa de suelo* Mezcla de ambos

Cemento AsflticoAsfalto lquidoEmulsiones asflticas

Esta estabilizacin es apta para cualquier tipo de suelo aunque los resultadosms ptimos provienen de suelos arenosos y de gravas arenosas. Laspropiedades se ven mejoradas cuando en suelos no plsticos o arenosos evita lasdeformaciones y a los cohesivos les brinda un grado de impermeabilizacin

*Objetivo: Suelos no plsticos o arenosos . El ligante evite las deformacionesSuelos cohesivos. Impermeabiliza el suelo

*Mejor para arenas y gravas arenosas (Cohesin e impermeabilidad)Granulometra: Mas del 50% del material debe pasar el tamiz de 4.76mm y masdel 35 el de 0.425mm.Entre 10 y 15% debe pasar el tamiz de 0.074mm

Diseo de la mezcla:

Suelos sin Cohesin: Contenido ptimo del asfalto Ensayos (Estabilidad,Marshall, penetrmetro de cono)

Suelo Cohesivo: Pretende es estabilidad AGUA. Ensayos ( absorcin de agua)

* Utilizar: Ll fraccin fina < 40 y IP < 18

* Propiedades del suelo con asfaltos: Propiedades mecnicas mejoran (aumentode la resistencia y disminucin de la capa de absorcin de agua)

* Objetivo: El asfalto brinde al suelo estabilidad ante el agua.

MATERIALES

Suelos granulares: lo que se pretende en un suelo donde se tieneaporte friccional es Impermeabilizar y Adhesin

* Grava natural, trituracin piedra de cantera. Materialesexentos de materia orgnica, terrones de arcilla.

Suelos Finos: Su funcin principal es la de impermeabilizar. El sueloya posee cohesin.

* Estos tipos de suelos deben estar exentos de materiaorgnica. (Pulverizables)

Suelos Finos: Este tipo de suelos depende de suplasticidad y de la cantidad de material que pase eltamiz N 200

Requisitos INV-E 340 Gradacin de suelos parabases estabilizadas con Emulsin asfltica

TAMIZ % PASA

#4 100

# 200 5-25

Suelos Grano grueso: INV- E 340. Gradacin deagregados para bases estabilizadas con Emulsinasfltica

TENER EN CUENTA estabiliza con asfalto.

1. Contenido optimo de agua:a. Material por parte del ligante,b. Humedad optima de compactacin. Ensayo

modificado de compactacin

2. Agregados ptreos: Diseo de la mezcla INV E-7383. Agregados Finos: Diseo de la mezcla INV E-812

ENSAYO DE EXTRUCCINENSAYO DE INMERSIN -

COMPRESIN

DISEO DE LA MEZCLA

Indicar el diseo de la mezcla:1. Identificacin y proporcin del material granular

2. Granulometra de cada fraccin del material granular3. El porcentaje de agua para mezcla y compactacin

4. El porcentaje optimo del ligante y emulsin5. Resistencia del diseo

5.4 ACIDO FOSFRICO

Los porcentajes requeridos para estabilizar un suelo son muy parecidas a laestabilizacin con cemento y cal. Sin embargo el costo es mucho mayor

Ventaja: rpida accin cementante

Cantidades: A-7-6 (14) IP=22 2%

A-7-5 (20) IP=46 4%

5.5 CLORURO DE SODIO

Apropiada par todo tipo de suelos, exceptuando aquellos que contienenmateria orgnica

Desventaja: solubilidad ----- poca durabilidad de la capa estabilizada

5.6 SODA CUSTICA

Hidrxido de calcio estabiliza tipos de suelos latertico, facilitando sucompactacin.

Desventajas: Costos, efecto caustico, carbonatacin rpida.

5.7 POLIMEROS Y RESINAS

Su utilizacin se lleva a cabo en cantidades pequeas (1 al 2%)

Desventajas: Costo, dificultad en cuanto a la mezcla con el suelo en tanpequea cantidad, no producen en los suelos aumento de resistencia

Arcillas Finas Arcillas Gruesas Limos finos Limos gruesos Arenas finas Arenas gruesas

APLICABILIDAD DE METODOS DE ESTABILIZACION

Ingeniera de Pavimentos cap. 4

Ingeniera de Pavimentos cap. 4

RESUMEN

VERIFICAR :

1. Identificar tipo de suelo, para establecer tipo de estabilizacin

2. Mtodo de estabilizacin

3. Factores a tener en cuenta: (Clima ----- Lluvia (Sal)

(Aguas acidas ---- anula efecto estabilizante

de un aditivo alcalino)

Temperatura: Reaccin qumica. Definir pocas del ao. Velocidad.

RESUMEN

Cal : Para suelos arcillosos

Cemento: Para arenas o gravas finas

Productos asfalticos: Material triturado sin cohesin

Cloruro de sodio y cloruro de calcio: para arcillas y limos(impermeabilizan)

Escorias de fundicin: Carpetas asflticas, aumentando laresistencia

Polmero: carpetas asflticas. Aumenta la resistencia eimpermeabilizan

RESUMEN

CENIZAS VOLANTES: Las Cenizas volantes estn compuestas por partculas, quedebido a su pequeo tamao son arrastradas por el flujo de gases que segeneran durante la combustin del carbn

CLORURO DE SODIO: Es una sal la cual se forma en la la la neutralizacin de uncido con una base. El cloruro de sodio se produce mediante 3 mtodos, el msantiguo consiste en el empleo de calor solar para producir la evaporacin delagua salada, con lo que se obtienen los residuos de sal. Otro mtodo consiste enla extraccin directa de las minas de sal y el mtodo ms reciente consiste en laevaporacin del agua de mar mediante el empleo de hornos.

STASOIL: Es una mezcla de sales solubles en agua que producen diferentesefectos en el suelo.

ESTUDIOS REALIZADOS

Ensayos realizados para Estabilizacin de suelos

Ensayo Marshall.

Resistencia a la compresin

Resistencia a la flexin

Resistencia a la inmersin

Mdulo de elasticidad

Traccin indirecta

Expansin

ndice de expansin

Ensayo Triaxial UU

Proctor modificado CBR

Permeabilidad

Absorcin

ESTUDIOS REALIZADOS BOGOT D.C.


CENIZA VOLANTE :

*Los estudios presentan que el tipo de cenizas volantes influye en los resultadosobtenidos en laboratorio .

*La combinacin de cenizas volantes con asfalto, presentan mezclas con bajopeso unitario.

CENIZA VOLANTE VS POLIMERO --------------- ARCILLA



ESTERILES DE CARBN --------------- ARCILLA

1, 3, 5, 10 Y 15% Adicin

Ricaurte: humedad optima de 19%

Timiza: humedad optima de 29%



CEMENTO PORTLAND --------------- ARCILLA

1, 3, 5, 10% Adicin

Ricaurte: humedad optima de 17,8%

Timiza: humedad optima de 26,2%

Disminuye la plasticidad, aumenta la resistencia a la compresin, cohesin entrepartculas y modulo elstico

2.2 estabilizaciòn de suelos 2015

Documents