normativa y ejecuciÓn de los suelos...

Introducción al uso del cemento en explanadas y capas de firme Zaragoza, 19 de mayo de 2006

NORMATIVA Y EJECUCIÓN DE LOS SUELOS ESTABILIZADOS IN SITU

Sergio Carrascón Ortiz Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones, IECA. Delegación Cataluña

1

EJECUCIÓN DE LOS SUELOS ESTABILIZADOS IN SITU

Índice

Pág.

1.- Introducción 2.- Breve reseña histórica. La experiencia española

2 2

3.- Normativa 5 4.- Etapas de una estabilización 9 4.1.- Etapas previas a la ejecución 10 4.2.- Etapas durante la ejecución 12 4.2.1.- Preparación del suelo 13 4.2.2.- Distribución del conglomerante 18 4.2.3.- Mezclado 23 4.2.4.- Compactación 28 4.2.5.- Refino 32 4.2.6.- Curado y protección superficial 33 5.- Tramo de prueba 34 6.- Tolerancias de la superficie acabada 35 7.- Limitaciones a la ejecución 36 7.1.- Ejecución en época calurosa 36 7.2.- Ejecución en época fría 37 7.3.- Ejecución en tiempo lluvioso 37 7.4.- Ejecución con viento fuerte 38 8.- Control de calidad 38 8.1.- Controles durante la ejecución 38 8.1.1.- Materiales 39 8.1.2.- Equipos 41 8.1.3.- Homogeneidad de la mezcla 41 8.1.4.- Profundidad del tratamiento 42 8.1.5.- Densidad 43 8.2.- Controles sobre la capa terminada 44 8.2.1.- Espesor del material estabilizado 44 8.2.2.- Capacidad de soporte 44 8.2.3.- Resistencias mecánicas 45 8.2.4.- Aspectos geométricos 46 9.- Problemas mas comunes 46 9.1.- Humedad-compactación 46 9.2.- Dosificación del conglomerante 48 9.3.- Varios 48 9.4.- Control 50

Introducción al uso del cemento en explanadas y capas de firme (Zaragoza, 19 de mayo de 2006)

2

1.- INTRODUCCIÓN

Varias son las razones por las que la estabilización de explanadas ha tenido y

tiene en la mayor parte de España una amplia difusión. Entre ellas, cabe

destacar la consecución mediante esta técnica de una buena plataforma de

apoyo que colabora estructuralmente con el resto del firme, el permitir circular

por terrenos intransitables, reducir la sensibilidad al agua de la explanada y en

general una mejora de la durabilidad de todo el firme, incrementándose la

resistencia a la fatiga, a la erosión y a los agentes climáticos de todo el

conjunto.

A todo ello se suman importantes ventajas medioambientales al permitir el

aprovechamiento de los suelos existentes en la traza, aunque estos sean

suelos marginales o inadecuados, evitando también la creación de vertederos.

2.- BREVE RESEÑA HISTÓRICA. LA EXPERIENCIA ESPAÑOLA

Los esfuerzos del hombre para convertir el suelo en una estructura resistente,

estable y duradera se remontan a las civilizaciones más primitivas. Incluso

algunas tradiciones que perduran en nuestros días son también ejemplo de

estos procesos, como el adobe o bloque de tierra arcillosa mezclada con paja

al que se incorpora algo de cemento en algunas zonas de Castilla, o los

pavimentos de los típicos patios andaluces construidos con mezclas de arcilla y

cal.

Sin embargo, en España puede considerarse el inicio de las estabilizaciones en

el concepto moderno de la mejora in situ de un suelo mediante la incorporación

de cemento o cal, como productos industriales para lograr una explanada de

buena capacidad de soporte, en el amplio programa de construcción de

caminos en las zonas regables, iniciado en el año 1963, por parte del Instituto


3

Nacional de Colonización (posteriormente IRYDA), y que afectó a más de 250

km de caminos.

Tabla 1. Superficie (m2) de explanadas estabilizadas en España

720.

000

40.0

00

962.

400

1.42

7.00

091

5.00

0

3.41

4.00

0

18.0

00

1.62

5.00

0

689.

000

901.

700

4.639.000

3.27

5.00

0

3.00

2.50

0

4.936.000

5.726.000

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

5.000.000

6.000.000

< 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002Estabilización Cemento Estabilización Cal

Año Estabilización con cemento

Estabilización con cal

Superficie anual (m2)

1974 400.000 400.0001985 320.000 320.0001992 40.000 40.0001996 962.400 962.4001997 1.427.000 915.000 2.342.0001998 3.414.000 18.000 3.432.0001999 1.625.000 689.000 2.314.0002000 901.700 4.639.000 5.540.7002001 3.275.000 3.002.500 6.277.5002002 4.936.000 5.726.000 10.662.000Suma 17.261.100 15.029.500 32.290.600

Así, en dicho año 1963 se estabilizan los primeros 13,5 km de caminos en la

zona regable de El Rosarito, en las provincias de Toledo y Cáceres (55.000

m2), con tan buenos resultados que la técnica se extiende progresivamente a

otras zonas: en Laguna de Antela en Orense se estabilizan 6 km (35.900 m2)

en 1965; en Villagonzalo (Salamanca) otros 47 km en los años 1969-70 que

suman una superficie total de 205.000 m2; y así sucesivamente en Granada,

Cádiz, Ciudad Real, etc; con actuaciones tan importantes como las realizadas

en Babilafuente (Salamanca) donde se estabilizan 41,7 km en el año 1972 y

40,2 km en el año siguiente (318.350 m2 en total) o en los Pedroches

(Córdoba) donde ese mismo año se construyen 61,8 km (247.360 m2).

En todos estos casos de estabilización o mejora del suelo in situ con cemento,

el espesor del firme tratado es de 15 cm, profundidad máxima eficaz de los

equipos utilizados, formados por rotoarados agrícolas de varias fresas

verticales o bien mezcladoras autopropulsadas rotativas.

En 1974, en la construcción de la autopista de Navarra, se realiza también la


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estabilización de la explanada sobre la que se apoya el firme en una longitud

aproximada de 20 km, y a pesar de utilizarse en algunas otras obras diversas,

no se ha podido recopilar documentación hasta el año 85 en el que se

estabilizan 15 km de la N-I, entre Cerezo y Boceguillas. No obstante, es a partir

del año 1996, cuando la estabilización de los suelos existentes en la traza

empieza a ser una alternativa seriamente considerada frente a la opción de

sustituir dichos suelos por otros de mayor calidad, que en muchas regiones de

España no se pueden encontrar a una distancia aceptable. Además de resultar

una opción más económica, en dichos casos se consigue una mejor superficie

de apoyo, y es una solución más respetuosa con el medio ambiente, al evitarse

extracciones de suelos (prestamos), y el vertido de los suelos marginales que

aparecen en la traza.

9.403.000 m2

77,3%444.000 m2

3,6%

20.000 m2

0,2%

362.900 m2

3,0%

320.000 m2

2,6%

250.000 m2

2,1%

655.000 m2

5,4%166.000 m2

1,4%150.000 m2

1,2%

400.000 m2

3,3% 2.182.500 m2

15,8%

3.548.000 m2

25,6%

16.000 m2

0,1%

5.887.200 m2

42,6%

35.000 m2

0,3%

6.000 m2

0,0%

2.001.700 m2

14,5%60.000 m2

0,4%97.000 m2

0,7%
Figura 1. Superficie (m2) de explanadas Figura 2. Superficie (m2) de explanadas estabilizadas con cemento en España (08/2001) estabilizadas con cal en España (08/2001)
Así, en el año 1996 se realiza la estabilización de la explanada de varios

tramos de la Autovía León-Burgos (Autovía del Camino de Santiago), con una

superficie total próxima al millón de metros cuadrados, a los que se suman

otros tres millones y medio en tramos construidos posteriormente. En los años

siguientes se estabilizan los terrenos de apoyo de varios tramos de autovía,

como son la Autovía del Noroeste (Madrid – La Coruña) en la provincia de

León, 1.510.000 m2; la Autovía de las Rías Bajas (Madrid – Vigo), 1.400.000

m2, también a su paso por la provincia de León; la Autovía de Castilla N-620,


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1.880.000 m2 en la provincia de Salamanca; la Autovía de la Plata, 2.800.000

m2 en Badajoz, o la Autovía A-381 Jerez-Los Barrios, con 2.200.000 m2 de

suelo estabilizado.

A estas vías principales incluidas en el Plan de Autovías, se suman otro gran

número de actuaciones en carreteras autonómicas o provinciales que suman

hasta el año 2002 una superficie total de más de 32 millones de metros

cuadrados estabilizados, de los que el 53% aproximadamente se han realizado

con cemento y el otro 47%, con cal.

3.- NORMATIVA

La tabla de clasificación de explanadas utilizada en España hasta septiembre

del año 2002 que se publica la O.C. 10/2002 (ratificada posteriormente en

Orden FOM/3460/2003), databa de inicios de los años 70, y fue publicada en la

Norma 6.1-IC de la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento

en el año 1976. Era evidente la necesidad de esta actualización al encontrarse

infradimensionada en lo referente a espesores, que fijaba para todas las

estabilizaciones en 15 cm (valor mínimo), claramente insuficientes en muchos

casos, pero comprensible en esa época en la que la maquinaria existente no

podía asegurar la correcta ejecución de espesores mayores. No obstante hay

que destacar la importancia que esta tabla ha tenido al resolver de manera

sencilla para proyectistas y constructores el problema de definir una explanada

y caracterizar su capacidad soporte para el firme de una carretera.

En esta actualización del año 2002 se modifican los criterios de clasificación de

las explanadas (cuyas 3 categorías se siguen manteniendo), definiéndose por

el modulo de compresibilidad en el segundo ciclo de carga EV2 del ensayo de

Placa de carga (norma NLT-357), diferenciándose: explanada E1 si EV2 > 60,

explanada E2 si EV2 > 120 y explanada E3 si EV2 > 300. Respecto a la

subdivisión de suelos estabilizados, se mantienen los que las instrucciones


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anteriores incorporaban, distinguiendo entre tres diferentes que quedan

claramente definidos en el Pliego General (cap 512):

Tabla 2. Tipos de suelos estabilizados (O.C. 10/2002 Ministerio de

Fomento)

CONGLOMERANTE A 7 días TIPO % CBR Rcompresión

% Dmáx P.M.

S-EST 1 cemento o cal ≥ 2 ≥ 6 - 97%(1)

S-EST 2 cemento o cal ≥ 3 ≥ 12 - 97% S-EST 3 Cemento ≥ 3 - ≥ 1,5 Mpa 98%

(1) 95% si no es capa de coronación de explanada

- S-EST 1 y S-EST 2 ó “suelos mejorados con cemento o cal”, en los que se

mejoran considerablemente las propiedades del suelo con un pequeño

porcentaje del aditiv

7

)

Tabla 3. M

PEQSobre posibilid30 cm dtolerablcaso decaso enestabilizS-EST 2E2 Sobre tde sueseleccioadecuael casoeste cahay que

E1

Sobre s70 cm d2. Si mea 100 también45 cm.

Por su par

Introducció

Figura 3. Formación de la explanada (Norma 6.1-IC

odificaciones en la tabla de explanadas (Junta de Castilla y León)

UEÑAS INCOMPATIBILIDADES SOLUCIÓN suelo inadecuado o marginal, una ad es colocar 70 cm de tolerable (0) y e S-EST2. Aumentando los 70 cm de

e a un metro o más, estaríamos en el apoyo sobre suelo tolerable. En este vez de estabilizar 30 cm, hay que ar 50 (25 cm de S-EST 1 y 25 cm de ), a pesar de ser una solución mejor.

Se sustituye sobre suelo tolerable 0 la solución de 25 + 25 S-EST por 30 cm de S-EST 2 y se incrementa el espesor de suelo 0 sobre inadecuado de 70 a 80 cm.

olerable (0), se pueden colocar 50 cm lo adecuado (1) y 40 cm de nado (2). Aumentando los 50 cm de

do a un metro o más, estaríamos en de apoyo sobre suelo adecuado. En so en vez de 40 cm de seleccionado, poner 55 cm de seleccionado.

Se suprime la solución de 50 cm suelo 1 + 40 cm suelo 2, porque al incrementar el espesor de suelo 2 se aproxima bastante a la solución existente de 75 cm de suelo 2 sobre suelo tolerable. Se reduce el espesor de 55 cm de suelo 2 sobre 1 a 50 cm (como estaba en las Recomendaciones).

uelo inadecuado se pueden colocar e tolerable 0 y 35 cm de seleccionado joramos la solución e incrementamos cm el suelo 0 hay que aumentar el espesor de suelo seleccionado a

Se modifica la sección de 70 cm suelo tolerable 0 + 35 cm suelo seleccionado 2 sobre suelo inadecuado a 50 cm suelo tolerable 0 + 50 cm suelo seleccionado 2.

te las Recomendaciones de Proyecto y Construcción de Firmes y

n al uso del cemento en explanadas y capas de firme (Zaragoza, 19 de mayo de 2006)

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Tabla 4. PG-3 Art. 512. Estabilización in situ CAL: Cumplirá art. 200 PG-3 CEMENTO: Cumplirá art. 202 PG-3

- Usar normalmente 32,5 N (o 22,5 con EXP-VI-1) - Si SO3 suelo > 0,5% el cemento será SR - Inicio de fraguado

SUELO: S-EST 1 S-EST 2 S-EST 3 NORMA

Tamaño máximo 80 mm CAL (Pase 63 µm) ≥ 15

(Pase 63 µm) < 50 < 35

GR

AN

U-

LOM

ET.

CEMENTO (Pase 2 mm) > 20

CAL (IP) ≥ 12 ≥ 12 y <40 -- UNE 103104(LL) - ≤ 40 UNE 103103

PLA

STI

-C

IDA

D

CEMENTO (IP) ≤ 15 UNE 103104

% Materia Orgánica < 2 < 1 UNE 103204% Sulfatos Solubles < 1 UNE 103201

PLAZO DE TRABAJABILIDAD (UNE 41240)

- Ancho completo > 2 horas - Por franjas > 3 horas

EQUIPOS: - Trafico T00 a T2 o S>70.000 m2: Equipos tipo Wirtgen - Dosificación en forma de lechada salvo S< 70.000 m2 o si se quiere reducir humedad - Compactador vibratorio (P > 15 t y carga estática > 300 N/cm) - Compactador de neumáticos (P > 35 t, carga/rueda > 5 t, Presión inflado > 0,8 MPa)

4.- ETAPAS DE UNA ESTABILIZACIÓN

La estabilización de un suelo para obtener una explanada de calidad requiere

realizar previamente los estudios de laboratorio oportunos para cada caso en

particular. Las características del suelo (tipo, clasificación, grado de humedad,

etc.) y la maquinaria disponible (actualmente hay en España un elevado

número de equipos de ultima generación) son dos parámetros básicos que

definen la forma de estabilizar y el material y cantidad de estabilizante más

apropiado para conseguir las óptimas condiciones técnicas y económicas.

Así se pueden diferenciar las siguientes fases en una estabilización:


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4.1.- Etapas previas a la ejecución

• Clasificación del suelo

El primer paso, antes incluso de la decisión final de estabilizar (aunque

lógicamente cuando ya se tenga en mente como mejor solución), consiste en

realizar los ensayos previos para caracterizar correctamente el suelo. Para ello,

se toman muestras suficientemente representativas del suelo (se excava en las

zonas de desmonte hasta la cota de explanada, se cogen de los materiales de

aportación de los terraplenes, etc.) y se realizan los ensayos de identificación

que al menos definan la granulometría, plasticidad (límites de Atterberg),

hinchamiento, humedad natural, y el contenido de materia orgánica y de otros

componentes perniciosos, tales como sulfuros (piritas), sulfatos (yesos) o

cloruros (sal gema) que puedan perturbar o incluso impedir el fraguado del

cemento. Por último se realizan los ensayos de comportamiento para obtener el

índice CBR de capacidad soporte.

• Elección y dosificación del conglomerante

De acuerdo con las características del suelo se selecciona el tipo de

conglomerante más apropiado para conseguir la coexistencia o resistencia

solicitada.

El efecto de la cal sobre el suelo conlleva una floculación de las partículas de

arcilla por intercambio catiónico formando silicatos y aluminatos de calcio

hidratados, produciéndose una reacción puzolánica que aumenta con el tiempo

la capacidad de soporte y la impermeabilidad del suelo. De aquí que la cal

tenga un efecto muy beneficioso sobre los suelos muy finos (mas del 50% de

pase por 60 µm) y suelos muy plásticos o siempre que se quiera secar un

suelo.

Por su parte el cemento es mucho más aprovechable en suelos algo más

gruesos lográndose las resistencias y capacidad de soporte que la cal no


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consigue. Así, en suelos finos cohesivos, la hidratación del cemento crea

enlaces entre los diversos minerales del suelo formando un esqueleto de

cemento y arcilla que crea una estructura celular que aumenta la resistencia del

suelo, reduciéndose su plasticidad, pero es sin duda en los suelos granulares

donde se logra el óptimo aprovechamiento de este conglomerante,

consiguiendo una cementación similar a la de un hormigón pero sin rellenar

todos los huecos de la estructura del suelo sino realizando uniones puntuales

entre las partículas.

En la figura 5 se incluye un pequeño gráfico orientativo sobre cuando usar cal o

cemento, pues aunque esta posibilidad puede quedar determinada en la

normativa (tabla 4) hay veces que aunque los parámetros indiquen más

apropiado el empleo de la cal que del cemento, si se desea una explanada de

categoría E2 y se necesitan resistencias, siempre se debe realizar ensayos

comparativos con ambos conglomerantes (en algunas ocasiones de suelos

muy plásticos el cemento se comporta mejor ante la presencia de carbonatos).

IP >40 estabilizar con cal en 2 etapas F = fuera de pliego

E2 E1F CEMENTO

CAL

12 15 20 40ÍNDICE PLASTICIDAD

15 35 50

TMÁX = 80 mm

GRANULOMETRÍA % pasa por 63 µ m

CEMENTOCAL

E3 F

Figura 5. Estabilización con cemento/cal

Otra opción que no hay que descartar a veces es la estabilización mixta con cal

y cemento, bien porque el suelo tenga mucha humedad y requiera previamente

un secado, o bien porque sean finos muy plásticos sobre los que no se consiga

obtener resistencias con la acción del cemento. Con un 1-2% de cal se reduce

la plasticidad, aumentando la humedad optima de compactación y reduciendo

la densidad máxima del suelo y tras un período de maduración de 24-48 horas

(en el caso de secado este se ha reducido a veces a 6-10 horas), un 3-4% de


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cemento puede lograr una explanada de categoría E2 – E3 incluso.

Definido el conglomerante, se realizan los ensayos de dosificación necesarios

para conocer la cantidad del mismo necesaria. Para ello se realiza el ensayo

Proctor Modificado, con cada contenido de cemento, que nos facilita la

humedad óptima y la densidad máxima, obteniéndose el valor del índice CBR

y, en el caso de explanada E3 en la que se exige una resistencia de 1,5 MPa a

la edad de 7 días, se confeccionan probetas para romper a la edad exigida.

Conviene indicar que la dosificación seleccionada debe tener suficiente margen

de seguridad para absorber las dispersiones existentes en obra y en cualquier

caso, el porcentaje superar el mínimo necesario para asegurar una correcta

homogeneización con la maquinaria disponible (no inferior al 2% para

explanada E1, ni al 3% para explanada E2 según el Pliego General). Según mi

opinión este mínimo no debería nunca ser inferior al 2,5%.

Lo que se persigue con estos ensayos es definir la fórmula de trabajo en la que

habrá que indicar la dosificación de cemento, la humedad del suelo para la

mezcla y compactación y el valor mínimo de la densidad a obtener.

4.2.- Etapas durante la ejecución

La estabilización de un suelo puede realizarse in situ o en central. Dado que

este último proceso es similar al de otras unidades de obra como el

suelocemento y solo conozco dos obras en España en las que la estabilización

se ha realizado en central aprovechando la planta instalada para el

suelocemento (más caro), únicamente se hará referencia a la estabilización in

situ.

Las operaciones a realizar en general en la estabilización son las siguientes:

- preparación del suelo


13

- distribución del conglomerante

- mezclado

- Compactación inicial

- Refino o nivelación

- Compactación final

- Curado y/o protección superficial.

De acuerdo con los equipos disponibles, algunas de las operaciones anteriores

pueden agruparse o realizarse conjuntamente.

4.2.1.- Preparación del suelo

La preparación del suelo tiene como objetivo fundamental homogeneizar la

fracción a estabilizar que puede ser muy variable según los suelos existentes,

facilitando además la acción de los equipos de mezclado.

Antes de iniciar las operaciones propias de preparación del suelo, es necesario

tener disponible el mismo. Para ello, si se trata de la estabilización del suelo

existente y existe materia orgánica en superficie, debe retirarse previamente a

la nivelación y operaciones de escarificado posteriormente descritas. Por otro

lado en las zonas en terraplén se deberá proceder a la aportación del material,

procedente de algún desmonte de la traza o bien de préstamos. En este último

caso el suelo probablemente será mucho más homogéneo y de mejores

características por lo que la dosificación de conglomerante a emplear será

inferior al de otras zonas de la traza.

Así, la obra debe tramificarse, de acuerdo a los materiales disponibles, en

zonas homogéneas lo suficientemente grandes para optimizar el proceso sin

llegar a confundir a los operarios. En realidad lo único que cambiará será la

dosificación del conglomerante, reduciéndose en las zonas construidas con

materiales de prestamos, ya que estos siempre resultan de mejor calidad (para


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lógicamente economizar).

Si además el suelo se va a tratar en dos capas, habrá que retirar el espesor de

material que forma la capa superior y acordonarla en caballones a uno o los

dos lados de la inferior, mientras esta es tratada.

Una vez dispuesta la superficie a tratar, las operaciones que incluye la

preparación del suelo son:

- Escarificado y disgregación

- La aireación o humectación para lograr la humedad óptima

- La nivelación.

La operación de escarificado y disgregación se realiza hasta la profundidad

necesaria para eliminar los terrones mayores de 80 mm con el fin de optimizar

la acción del conglomerante que posteriormente se extenderá. Con esta fase

se consigue eliminar los elementos gruesos, a la vez que se disgregan o

ahuecan los terrenos cohesivos.

Se pretende pues reducir el número de terrones y grumos arcillosos, logrando

pulverizar el suelo si es muy cohesivo, y buscando en todos los casos una

curva granulométrica uniforme, sin excesivos gruesos, y lo más homogénea

posible. Es incluso interesante para una mejor operación de mezclado que el

tamaño máximo se redujera por debajo de los 50 mm.


15

En el caso de suelos cohesivos citados es muy importante la pulverización,

deshaciendo los terrones arcillosos para que el conglomerante pueda actuar

eficazmente.

De acuerdo con las prescripciones definidas en el Pliego General, el

escarificado o disgregación del suelo se deberá realizar hasta que la

granulometría del suelo cumpla las siguientes especificaciones indicadas en la

tabla 4:

- No deberá contener elementos de tamaño superior a 80 mm.

- El cernido ponderal por el tamiz UNE 2 mm será superior al 20% (suelos

estabilizados con cemento).

- El cernido ponderal por el tamiz UNE 63 µm será:

• Superior al 15% para suelos estabilizados con cal.

• Inferior al 50% para S-EST 1 y S-EST 2 estabilizados con

cemento.

• Inferior al 35% para S-EST 3 estabilizados con cemento.

- La eficacia de disgregación no sea inferior al 100% para el tamiz UNE 25

mm, ni al 80% (S-EST 3 y S-EST 2) o 60% (S-EST 1) para el tamiz UNE 4

mm, entendiendo como eficacia de disgregación a la razón entre el cernido

en obra del material húmedo y el cernido en laboratorio de ese mismo

material desecado y desmenuzado por el tamiz indicado.

Evidentemente esto es complicado de controlar intensamente en obra y

casi siempre, al ser la estabilización una unidad de obra en la que se

persiguen los mayores rendimientos para no condicionar a los equipos de

construcción de firmes, se realiza de manera visual. Pero si hay que

destacar la gran importancia que una buena disgregación tiene en el

resultado final para que, con el mínimo contenido de conglomerante

distribuido homogéneamente, se obtengan buenos resultados,

economizándose en el mismo. No olvidar nunca que el coste de asegurar

las buenas características granulométricas con la maquinaria de ripado


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(motoniveladoras con riper, gradas de discos, etc.) suele ser mucho más

económico que las derivadas de soluciones posteriores, como la de

incrementar el contenido del conglomerante porque los resultados son

dispares o son bajos al tomarse las muestras de zonas de grumos o mal

graduadas.

En líneas generales los suelos granulares como arenas o zahorras naturales no

plásticas necesitan muy poco esfuerzo para la disgregación, pero otros como

las arcillas necesitan un tratamiento mucho más intensivo.

El escarificado puede realizarse con un riper de varios dientes montado sobre

tractor o motoniveladora (en posición central normalmente para arenas

arcillosas poco cohesivas, o posterior para arcillas muy cohesivas) aunque la

tendencia actual es realizarlo junto con el mezclado con equipos

estabilizadores de alta potencia. Cuando es necesario eliminar previamente

elementos gruesos pueden emplearse rastrillos extractores de piedras

formados por un bastidor horizontal con dientes o púas curvas arrastrado por

un tractor. En algunos casos pueden emplearse dos equipos, con un a mayor

distancia entre dientes el primero para retirar los elementos más gruesos

mayores de 100 mm y otro posterior, con las púas más juntas, para los bolos

intermedios.

Si el suelo está muy húmedo hay que proceder a airearlo para favorecer su

desecación, solución válida en la mayoría de los casos salvo con suelos muy

finos y muy plásticos, que retienen mucho la humedad y en los que hay que

utilizar cal para lograr reducir la humedad y aglutinar los finos.

Esta aireación o desecación se realiza hasta conseguir en el suelo una

humedad próxima a la óptima obtenida en el ensayo Proctor modificado. En el

caso de emplearse dosificadoras de conglomerante en forma de lechada, habrá

que tener en cuenta el mínimo contenido de agua que se puede aplicar con el


17

sistema, y desecar hasta una humedad similar a la óptima Proctor menos la

aportada con el conglomerante.

La aireación se suele hacer coincidir con la operación de escarificado y

homogeneización del suelo.

En el caso contrario de suelos muy secos habrá que aportar el agua necesaria

para logra la humedad óptima de mezclado que facilite la máxima densidad en

la compactación, e incluso a veces y, aunque dicha humedad se aporte en los

equipos de estabilización, puede resultar interesante regar previamente el

suelo para facilitar el proceso de escarificado si este se realiza independiente.

Si los equipos de mezclado disponen de barra regadora, la humectación se

realiza a través de ellos desde camiones cisterna acoplados o dosificadoras de

lechada. En caso contrario hay que realizarlo previamente con cisternas

dotadas de barra regadora, pero esta solución resulta menos homogénea en

sus resultados.

Una vez finalizadas las tareas anteriores conviene nivelar el terreno de

acuerdo con la rasante de la explanada, dejándolo preparado para el extendido

y mezclado con el conglomerante.

Todo este proceso de preparación del terreno puede simplificarse claramente al

utilizar equipos de estabilización tipos pulvimixer o estabilizadoras, formados

por un rotor con uno o varios ejes de paletas situados en una carcasa, con los

que normalmente no es necesario realizar el escarificado y disgregación dado

que realizan ellas mismas el escarificado y el mezclado conjuntamente. Si

además se emplean los equipos dosificadores de conglomerante en forma de

lechada (vía húmeda) se reduce también la operación de humectación del

terreno. Aunque con estos equipos se logran una mayor homogeneidad y

mejores resultados, necesitan que el suelo esté mucho más seco de la


18

humedad óptima, dada la aportación de agua que realizan (1,5-2% mínimo).

4.2.2.- Distribución del conglomerante

El objetivo de esta etapa es dosificar lo más preciso posible la cantidad de

conglomerante necesario, de acuerdo con la fórmula de trabajo y el espesor

definido a estabilizar.

Para obras muy pequeñas, de reducida superficie a estabilizar, o en zonas

irregulares no accesibles a los equipos mecánicos, la distribución del

conglomerante se puede realizar de forma manual.

Para ello se colocan los sacos del conglomerante sobre el suelo formando una

cuadrícula de lados aproximadamente iguales, de acuerdo con la dosificación

aprobada y, una vez abiertos, se distribuye rápidamente y lo más uniforme

posible mediante rastrillos manuales o rastras de púas remolcadas. Así, si por

ejemplo se está realizando la estabilización en un espesor de 25 cm y la

dosificación de la fórmula de trabajo es del 3%, habrá que extender unos 14 kg

por metro cuadrado, lo que significa que habrá que disponer un saco de 50 kg

cada 3,57 m2 y por tanto formar cuadrículas con los sacos de unos 1,9 m de

lado (la distancia entre cada dos sacos debe ser 3,8 m).


19

En el resto de los casos es conveniente utilizar equipos mecánicos. Según

sean estos se distinguen entre la ejecución por vía seca o por vía húmeda.

En el primero de los casos, en el que se extiende el conglomerante en polvo es

muy importante que haya una buena sincronización entre estos equipos y los

de mezclado, de manera que la longitud de cemento extendido por delante del

equipo de mezclado sea lo más reducida posible con el fin de evitar pérdidas

de conglomerante provocadas por el viento y sobre todo las molestias que ello

origina tanto para el personal de obra como por los pequeños daños colaterales

que puede originar.

Aunque los diferentes equipos de dosificación existentes no se comentarán, si

conviene indicar que la distribución del conglomerante debe realizarse lo más

uniforme posible sobre la superficie que se va a estabilizar y con la dosificación

apropiada, por lo que es mucho más adecuado utilizar equipos que dosifiquen

de forma ponderal y siempre con dosificación ligada a la velocidad de avance

(tipo camiones-silo o tanques remolcados con compuerta regulable).

Normalmente estos equipos ya están muy experimentados y suelen funcionar

bien sin excesivas averías, cumpliendo con todos los requisitos de la

legislación ambiental y de seguridad y salud, como la protección con faldones

de la descarga hasta menos de 10 cm del suelo para la distribución del

conglomerante. En cualquier caso deben estar en correcto estado para evitar

perdidas de combustibles, aceites u otros productos sobre el terreno.


20

La extensión del cemento se efectúa por bandas adyacentes paralelas, borde

contra borde, sobre toda la superficie a tratar de acuerdo con la planificación

realizada para el equipo de mezclado.

En el manual de la PCA, Soil-Cement construction Handbook, se incluyen unos

gráficos muy sencillos como el adjunto para calcular la cantidad de

conglomerante necesario o consumido para un ancho, espesor y dosificación

de cemento definidos. Esto permite saber la longitud a estabilizar con cada

cuba o cisterna de conglomerante, ayudando a planificar la obra.

Figura 6. Consumo de cemento por unidad de longitud para una

profundidad y ancho dados (Soil-cement Construction Handbook, PCA).


21

Así, en el ejemplo adjunto se determina la distancia en la que se podrá trabajar

con una cisterna conocida, siendo los datos:

Dosificación 110 kg/m3 (6,9 lb/cubic foot)

Espesor de estabilización 15 cm (6 in)

Ancho de trabajo 2,4 m (8 ft)

Contenido cemento cisterna 6.990 kg (15,4 lb)

El resultado como se vé en la gráfica es 41,1 kg/m (27,6 lb per foot) y por tanto

la distancia a estabilizar será:

(558ft) 170m41,1

6.990=

En la segunda opción, la vía húmeda, los equipos de dosificación pueden

distribuir la lechada mediante elementos de regado (cisternas dotadas de

paletas en el interior para mantener la suspensión por agitación utilizadas en la

distribución), aunque actualmente los equipos utilizados dosifican la lechada a

través de unos inyectores a la carcasa del equipo donde se realiza el

mezclado. Normalmente constan de un mezclador con alimentación

volumétrica de agua y dosificación ponderal del conglomerante y una bomba de

caudal variable que envía la lechada a la barra de inyección, con control

automático programable de dosificación que permite además la dosificación

prevista según la profundidad de trabajo y la velocidad de avance del equipo.

Aunque esto equipos aseguran una mayor precisión en la dosificación, no hay

que reducir excesivamente la dosificación mínima pues se corre el riesgo de no

asegurar una correcta distribución y homogeneización en la mezcla. Así, si se

dispone de un suelo granular poco plástico pero que no tiene las características

de explanada E1 y esta se consigue, según los ensayos de laboratorio, con una

dosificación de cemento del 1,5% no se debe dosificar en obra menos del 2%;

o de otra manera, se pueden realizar los ensayos oportunos para, dosificando


22

valores mayores, obtener una explanada de calidad superior (E2 o E3) con el

consiguiente ahorro en el paquete de firme correspondiente.

En cualquier caso hay que asegurar siempre que se está dosificando la

cantidad de conglomerante necesaria por lo que los controles en obra deben

ser continuos y cuidadosos, comprobándose que los inyectores funcionan

correctamente (lo cual resulta difícil). Al final de la jornada, y en muchas

ocasiones incluso a mediodía, se debe proceder a la limpieza de los mismos y

del conjunto del equipo.

Es muy importante además prever en la organización de la obra el número de

paradas necesario para alimentar estos equipos dosificadores. La descarga de

una cuba de cemento puede durar casi media hora contabilizando todas las

operaciones necesarias y una estabilización de una gran superficie como

puede ser la explanada de una autovía en la que se obtienen rendimientos de

trabajo grandes al disponer por delante de suficiente terreno despejado (≈

10.000 m2/día) esta pérdida de tiempo necesaria puede llegar a suponer 3-4

horas de la jornada sin estabilizar (6-8 cubas de 25-27 t).

A este problema se añade también las quejas del suministrador de cemento por

el tiempo que están retenidas las cubas de transporte esperando a que la

dosificadora se descargue y el tiempo invertido en la descarga, o los retrasos

generados por los errores de planificación en la petición del cemento que hace


23

que a veces se quede la obra sin conglomerante y se paralice el tajo.

Para evitar todo esto una buena solución es tener en obra una cuba nodriza de

mucho más volumen sobre la que descargan las del transportista. Esta

posteriormente alimenta a la dosificadora de cemento.

Otra solución es utilizar cisternas de transporte del cemento con dos motores

para que se pueden desplazar mientras descargan sobre la máquina

dosificadora, pero estas son difíciles de encontrar en el mercado.

4.2.3.- Mezclado

Si la distribución precisa del conglomerante es importante, también lo es en la

misma medida un adecuado proceso de mezclado con la humedad apropiada,

que asegure una buena homogeneidad del producto en la profundidad

requerida y por tanto el aprovechamiento óptimo del gasto realizado en el

conglomerante.

Para ello suelen emplearse equipos mezcladores rotatorios, constituidos

normalmente por un único rotor de eje horizontal provisto de paletas,

recubierto por una carcasa arrastrada (tipo pulvimixer) o suspendida del

bastidor en posición frontal o central (estabilizadora).

Hay no obstante otras maquinas disponibles pero que no suelen emplearse en


24

estabilizaciones por su coste, como las mezcladoras de varios rotores o las

plantas móviles.

Respecto a los equipos utilizados, el primer planteamiento a realizar es la

organización de esta unidad de obra. Una vez programada correctamente la

alimentación del conglomerante, el mezclado es sin duda la fase del proceso

que limita el rendimiento de la operación.

La anchura de trabajo no es mayor de los 2,5 m para facilitar el transporte de la

maquinaria evitando necesitar la señalización de transporte especial. Esto

obliga a un planteamiento de construcción por calles, que no podrán ser de

excesiva longitud (suelen ser de unos 500 m como máximo) para evitar la

formación de juntas frías entre franjas.

Así, el proceso en una explanada amplia como puede resultar la de un tramo

de autovía (con un ancho de 12-13 m) se puede realizar de dos formas

distintas:

- Por calles adjuntas de cierta longitud (unos 500 m), empezando por un

borde y nivelando cada calle con la estabilizada previamente situada junto a

esta. En este caso siempre se suele trabajar en la dirección de avance,

retrocediendo la maquina de mezclado marcha atrás, para iniciar la franja

colindante por la zona de inicio de la franja previa, que es la que más

tiempo lleva estabilizada y por tanto más próxima a finalizar el plazo de

trabajabilidad. A medida que se van haciendo calles se van compactando y

terminando.

- Por calles de corta longitud (unos 100-150 m), sobre las que se extiende el

conglomerante y se realiza el mezclado solapando con las franjas

colindantes, hasta finalizar todo el ancho de la explanada. Mientras se

finaliza el mezclado de todo el ancho y se pasa al siguiente tramo de 100 m,


25

en este se procede a la nivelación con la motoniveladora y a la

compactación posterior de todo el ancho en la longitud tratada, realizándose

todas las operaciones dentro del plazo de trabajabilidad del material.

En ambos casos, las bandas se deberán solapar suficientemente (15-20 cm)

para no dejar materiales en los bordes sin mezclar.

En el caso de cajeo y ensanche de una carretera, lógicamente solo se

dispondrá de una calle para estabilizar pero en este caso hay que prever un

pequeño sobreancho de seguridad para la maquinaria, dado que si se limita

esta anchura a los 2,5 m necesarios, en las zonas de terraplén o en las

cunetas, se corre el riesgo de caída o vuelco de los equipos.

En este caso de ensanche hay que programar muy bien los trabajos para que

se abra la caja y se estabilice lo más rápido posible, extendiendo a las pocas

horas el material de base que enrasa con la carretera existente, con el objetivo

de no dejar un tramo peligroso de escalón durante las noches. El período

necesario para poder extender el material de base encima de la explanada

estabilizada vendrá dado por la capacidad para obtener las densidades

exigidas en esta capa (si la estabilización no ha logrado la capacidad soporte

necesaria difícilmente se podrá obtener la densidad prevista en la capa de

material que se apoye sobre esta).

La homogeneidad de la mezcla y el rendimiento obtenidos dependen de


27

gruesos máximos del orden de 80 mm, provocaba un desgaste diario de la

mitad de las picas del tambor. Sin embargo en otras obras como la autovía de

las Rías Bajas (tramo Benavente - Camarzana), el terreno obligaba en algunas

zonas a sustituir picas en la estabilizadora Wirtgen WR2500 cada 2 horas,

mientras que en otras se podía avanzar cambiando picas solamente una vez al

mediodía y otra la final de la jornada.

Es pues importante observar cuidadosamente el estado de las picas, que en la

estabilización a diferencia del reciclado teóricamente deben ser palas o puntas

trituradoras rectas o en forma de L, para asegurar el correcto mezclado.

Cuando el árido es muy duro conviene colocar las puntas rectas, pues las

patillas en forma de L sufren mucho desgaste, pero estas son muy apropiadas

en terrenos más finos y blandos, porque aseguran un mejor mezclado. La

realidad es que el tambor empleado en las estabilizaciones es normalmente el

de puntas rectas pues son los mismos equipos que se utilizan en los

reciclados.

Aunque estos equipos de estabilización suelen lograr buenos resultados de

homogeneidad en sentido vertical, no lo logran en sentido horizontal al no

producirse apenas mezclado y distribución en dicho eje (salvo algunos

modelos, más bien mezcladoras, que tienen incluso tornillos sin fin de reparto

a la salida). Por ello, es importante que el cemento y la humedad estén bien

repartidos y que todas las picas del tambor tengan un desgaste similar,

debiendo ser sustituidas las que se observen más desgastadas.

Respecto a la profundidad de trabajo, se dispone de equipos que llegan a

trabajar en un espesor efectivo de 40 cm (50 cm según el fabricante), con

buenos resultados de homogeneidad. Dado que es difícil controlar el espesor

real, es necesario la apertura de catas, para su comprobación tras el mezclado

y antes de la compactación.


28

A este respecto conviene indicar que cuando se abren las catas y se mide el

espesor sobre el que la estabilizadora ha actuado hay que considerar el factor

de compresibilidad del material. Es decir, hay que tener en cuenta los

centímetros que el espesor del material se reducirá tras la compactación para

obtener el espesor final definido en los planos, o medir referenciandolo con

respecto a la calle sin estabilizar.

Como lógicamente no se puede ir abriendo catas constantemente, estas se

realizan al inicio, controlándose posteriormente que el equipo sigue trabajando

en similares características (tiene una regleta que indica la profundidad de

trabajo) y realizando alguna que otra cata de comprobación.

4.2.4.- Compactación

La importancia de la correcta compactación de la explanada en la calidad

final de todo el firme es clara y bien conocida por todos. La necesidad de

obtener una compacidad elevada se refleja no solo en la obtención de una

buena resistencia en esta capa, sino en lograr una buena superficie de apoyo

que colabore a aligerar de tensiones a la capa situada inmediatamente encima,

asegurando una mayor resistencia a fatiga de la totalidad del firme.

La densidad mínima exigida a obtener es el 97% de la densidad máxima

obtenida en el ensayo Proctor Modificado. Aunque este valor es de densidad

media de la capa, es interesante asegurar dicho valor en el fondo de la capa,

intentando lograr valores medios mayores.

Dado que el material se debe compactar en una sola tongada, aunque a veces

se tratan grandes espesores de estabilización, se debe disponer del equipo de

compactación capaz de conseguir la densidad señalada en el plazo adecuado

con la calidad de acabado necesaria.


29

Considerando únicamente las dimensiones o espesores que se trabajan, lo

ideal suele ser un compactador pesado de 20-25 t de peso con una carga

estática sobre generatriz de 50 kp/cm o superior, para capas de 25-40 cm y

algo menos pesados, con carga estática del orden de 35 kp/cm, para capas

entre 15 y 25 cm.

Ambos compactadores se pueden utilizar conjuntamente disponiendo el más

pesado tras el equipo de estabilización y el segundo (normalmente del orden

de 15-17 t) terminando la compactación tras el refino de la motoniveladora.

Además de este rodillo es conveniente utilizar un compactador de neumáticos

con el objetivo de densificar y cerrar la superficie mediante compactación

estática. Hay que indicar que el rodillo prescrito en el PG-3 que suele usarse en

algunas obras, de carga superior a las 35 t, carga por rueda superior a 5 t, y

presión de inflado mayor de 0,8 MPa, actúa mas en la mitad del espesor de la

capa que en el tercio superior.

Es muy importante también disponer de algún control o registro del número de

pasadas, y mentalizar adecuadamente al maquinista de la importancia del

trabajo, pues la monotonía del mismo puede reducir el número de pasadas y la

compactación de algunas zonas. Esto en obras importantes no suele suceder

por el control continuo y rápido de la densidad con aparatos como el gamma

densímetro o sonda nuclear, pero si sucede en obras de inferior categoría, en


30

los que no se justifica un control constante, sino de comprobación.

Así, una vez fijadas las condiciones de empleo de los equipos en el tramo de

ensayo, se deben respetar escrupulosamente, dando instrucciones claras y

precisas a los conductores de los compactadores que deberán conocer:

- El momento en el que deben intervenir

- La velocidad de trabajo de su compactador

- Los parámetros de trabajo (frecuencia y amplitud de la vibración y presión

de inflado)

- El número de pasadas que debe dar

La ejecución se suele iniciar mediante una pasada doble de rodillo liso vibrando

a efectos de alisar y planchar la capa sin producir desplazamientos. Después,

tras la nivelación con motoniveladora se continúa con varias pasadas vibrando

hasta alcanzar la densidad especificada (de 3 a 5 pasadas dobles según el

material), y por último el compactador de neumáticos (3 a 5 pasadas dobles)

hasta que se observe la superficie bien cerrada. Normalmente es suficiente con

un equipo de cada compactador dado el alto rendimiento de los mismos. El

número de pasadas se deberá determinar en el tramo de ensayo a la vista de

los resultados, pues depende del tanto de la maquinaria empleada como de las

características intrínsecas del material.

Aunque no es usual en las explanadas tener lugares de difícil acceso, en estos

casos pueden resultar útiles los rodillos lisos pequeños vibratorios de uso

manual.

La compactación debe realizarse con la menor demora posible tras el

mezclado por un doble motivo:

- Para no dejar expuestos a la intemperie los materiales sueltos, con la

consiguiente pérdida de humedad. Para ello conviene tener en el tajo algún


31

equipo para compensar la evaporación superficial excesiva.

- Porque los plazos de trabajabilidad de los materiales estabilizados suelen

ser relativamente cortos (en condiciones favorables nunca más de 2-3

horas, dependiendo del tipo de cemento empleado y de la temperatura

ambiente), salvo que se utilicen retardadores de fraguado. El empleo de

estos últimos, así como de cementos con un contenido elevado de

adiciones activas, es aconsejable en cualquier caso, sobre todo teniendo en

cuenta que en las obras de este tipo es muy importante que unas bandas

suelden con las otras. Para ello es esencial que el conglomerante de una

banda no haya empezado a fraguar antes de finalizar la compactación de la

extendida inmediatamente anexa.

Un problema que surge durante los días calurosos o de viento es la desecación

de la superficie de forma muy rápida durante la compactación, situación que se

observa claramente de forma visual, adquiriendo las mezclas un color más

terroso y seco. En estos casos es imprescindible pulverizar agua (no regar, ni

encharcar), siendo aconsejable disponer de un camión cisterna con boquillas

de jardinería o bien simples sulfatadoras de mano con agua, en las obras más

reducidas. Esta solución es más adecuada que el empleo del agua de los

depósitos de los compactadores de neumáticos, ya que esta humedece de

forma más local y a veces hace que se adhiera el material a las ruedas.

Durante la compactación se debe efectuar un control continuo de la

densidad alcanzada mediante el uso de equipos rápidos como la sonda

nuclear. De esta forma se pueden detectar anomalías en el proceso y corregir

sus causas.

Por último hay que indicar la conveniencia de realizar un tramo de ensayo para

definir con precisión el sistema de compactación (equipos y número de

pasadas), que además permite evaluar la eficacia del mezclado, ajustar la

humedad adecuada, etc.


32

4.2.5.- Refino

Dado que los defectos de regularidad se deben suplir con la capa superior,

mucho más cara y cuyo espesor medio se verá incrementado al aumentar las

irregularidades de la explanada para conservar en cualquier punto el espesor

mínimo definido en proyecto, se debe realizar un refino con motoniveladora.

Para ello, tras una primera compactación inicial, con una compacidad del orden

del 90-92% de la densidad máxima Proctor modificado, se procede a la

nivelación de la capa, eliminando preferentemente el material en vez de

compensar las partes bajas aportando material de las altas. Esto debe

considerarse durante el proceso de estabilización del suelo, para tratar un

pequeño sobreespesor de capa (algún centímetro) con el fin de compensar lo

eliminado en la operación final de nivelado.

El refino debe realizarse de forma rápida y siempre dentro del plazo de

trabajabilidad del material estabilizado. Aunque las prescripciones suelen ser

aceptables (el Pliego General admite hasta 20 mm por defecto en coronación de

explanada, aunque nunca por exceso), el obtener buenos resultados de

regularidad superficial supone un claro ahorro por lo anteriormente comentado.

Al ser esta una operación que depende de la habilidad del maquinista, para


33

lograr buenos resultados son interesantes las motoniveladoras dotadas de

equipos auxiliares de nivelación tipo 3D, guiadas desde una estación total por

radio. Otras opciones como láser o infrarrojos resultan menos adecuados en

carreteras.

Una vez llevado a cabo el refino, se prosigue la compactación hasta alcanzar la

densidad requerida, pero ya sobre una superficie cuya regularidad superficial se

ha corregido y en la que, al tener ya una compactación elevada, las

deformaciones originadas por el paso de los rodillos son reducidas.

4.2.6.- Curado y protección superficial

Las capas estabilizadas deben tratarse para evitar la evaporación del agua y

mantener su nivel hídrico durante al menos un período inicial de una semana.

Para ello la práctica más habitual es el curado con agua, aunque en obras

importantes (en todas según el PG-3) se debe proceder a un riego de curado

con una emulsión bituminosa de rotura rápida y baja viscosidad con una

dotación mínima de betún residual de 600 gr/m2. Aunque debería emplearse

una emulsión aniónica con un pH mayor de 5 (EAR-1) para que no reaccione

con el cemento (también básico), se emplean muchas veces emulsiones

catiónicas (ECR-1) sin problemas.

Independientemente del curado posterior, siempre que se produzca desecación

superficial por altas temperaturas, sol o viento, se debe humedecer la superficie

mediante la pulverización de agua como ya se ha comentado.


34

En el caso de tener que abrir esta capa al tráfico de obra, no se permitirá el

paso de vehículos ligeros durante los tres primeros días, ni pesados en los

siete primeros. Para ello, se debe proteger el riego de curado mediante el

extendido de un árido 3-6 de protección con una dotación de 2-4 l/m2, que se

deberá retirar y limpiar bien antes del extendido de la capa superior. Además

se debe comprobar que el tráfico circulante no provoca un deterioro superficial

importante en la capa estabilizada.

5.- TRAMO DE PRUEBA

Antes de iniciar la obra como tal, o bien como una parte más de la misma, se

debe realizar un tramo de prueba para la fórmula de trabajo seleccionada, con

el fin de corroborar su facilidad de puesta en obra y compactación y para

verificar, mediante tomas de muestras del material, la conformidad con las

condiciones especificadas de humedad, profundidad de capa estabilizada,

granulometría de material disgregado, dosificación de cemento y uniformidad

en la dosificación, así como todos los demás requisitos exigidos.

En este tramo de prueba se debe definir la composición y forma de actuación

de los equipos de compactación, fijando:

- El modo de empleo de cada rodillo

- El número de pasadas


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- Los recorridos de los rodillos

- El orden de intervención de los mismos

Además se debe establecer las relaciones entre el número de pasadas y la

densidad alcanzada para cada compactador y para el conjunto del equipo de

compactación. También puede servir para establecer la correlación entre los

métodos de control de la humedad y densidad in situ establecidos en el Pliego

y otros métodos rápidos de control que se pudieran emplear, como la sonda

nuclear.

La longitud del tramo de ensayo no debe ser inferior a 100 m, siendo

conveniente longitudes superiores. Se debe realizar con suficiente antelación al

inicio de la extensión de la capa con el fin de poder verificar correctamente

todos los puntos mencionados, entre los que se destaca:

- Capacidad de los medios disponibles para una correcta puesta en obra

- Control de humedad in situ

- Obtención de la densidad prescrita

- Control de capacidad soporte y/o resistencias a 7 días

- Adecuado curado del material

El Director de obra, a la vista de los resultado obtenidos, debe aprobar o

rechazar la fórmula de trabajo y el equipo de trabajo a emplear.

6.- TOLERANCIAS DE LA SUPERFICIE ACABADA

Según el Pliego General, la superficie acabada no debe rebasar a la teórica en

ningún punto, ni quedar por debajo de la misma en más de 20 mm en coronación

de explanadas (30 mm en otras estabilizaciones). La anchura extendida no debe

ser en ningún punto inferior a la teórica, ni rebasarla en más de 10 cm.


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Las zonas en que no se cumplan las tolerancias antedichas, o que retengan

agua sobre la superficie, deben corregirse recortando y recompactando la zona

si estamos dentro del período de trabajabilidad. En caso contrario, habrá que

reconstruir totalmente la zona afectada. Si el problema se debe únicamente a

puntos altos, estos pueden eliminarse por abrasión (aunque el resultado no

termina siendo muy bueno).

No se debe permitir el recrecimiento en capa delgada pues resulta imposible

asegurar su correcta adherencia. Si la rasante de la capa queda por debajo de

la teórica en más de las tolerancias admitidas, se debe incrementar el espesor

de la capa superior o reconstruir la zona afectada.

Además el PG-3 exige unos valores mínimos de IRI para el caso muy particular

de tráfico T0 y T00 y explanada E3 (<3/4/5 en el 50/80/100% de los

hectómetros).

7.- LIMITACIONES A LA EJECUCIÓN

El reducido contenido en agua de estos materiales les hace especialmente

sensibles a los procesos de ejecución y a los agentes climáticos externos.

Diferenciaremos las distintas posibilidades:

7.1.- Ejecución en época calurosa

No se debe estabilizar cuando la temperatura ambiente, a la sombra, sea

superior a 35ºC. En épocas calurosas, las altas temperaturas producen una

desecación del material que altera desfavorablemente las relaciones de

hidratación de la pasta de cemento.

Algunas de las medidas que se pueden emplear para reducir estos problemas

cuando se extiende a altas temperaturas son:


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- Empleo de cementos con alto contenido en adiciones (Tipo IV, V o ESP VI y

resistencia 32,5 N) que disipan un menor calor de hidratación, lo que se

traduce en una inferior fisuración.

- Empleo de retardador de fraguado para incrementar el plazo de

trabajabilidad que en estos casos de calor se ve reducido.

- Mezclado con agua fría, incrementando el volumen de agua para prever la

evaporación que se producirá durante el proceso.

- Pulverización de agua durante la compactación.

- Extensión del riego de curado inmediatamente.

7.2.- Ejecución en época fría

No se debe extender el material cuando la temperatura ambiente descienda por

debajo de 5ºC y exista fundado temor de heladas, ya que la ganancia de

resistencia es muy débil y prácticamente inexistente por debajo de dicha

temperatura. En caso de que la temperatura tienda a aumentar, se puede fijar

este límite en 2ºC.

Una solución puede ser realizar la mezcla con agua caliente. En este caso se

deberán emplear cementos con un contenido muy reducido de adiciones (tipo II

y resistencia 42,5 N).

7.3.- Ejecución en tiempo lluvioso

Aunque en caso de lluvia no se pueden continuar los trabajos por la

imposibilidad de poder compactar el material al incrementar considerablemente

la humedad por encima de la óptima, y debido al lavado de la superficie que se

puede producir, si es aceptable estabilizar el material cuando haya una fina y

ligera lluvia, calabobos, orballo o chirimiri, que tienda a desaparecer, sin riesgos

de incrementar.


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7.4.- Ejecución con viento fuerte

En caso de dosificarse el cemento en polvo, no se podrá extender cuando haga

viento fuerte (velocidad por encima de 35 km/h). Además aunque se esté en un

ambiente marítimo de alto porcentaje de humedad, la capacidad del viento o

brisa en este caso para desecar rápidamente la superficie del material es

increíblemente alta, tanto durante el escarificado, como durante el mezclado o

la compactación.

Por ello se debe cuidar siempre disponer de los equipos necesarios para poder

pulverizar continuamente una fina película de agua, hasta que se extienda el

riego de curado.

8.- CONTROL DE CALIDAD

El objetivo del control de calidad es asegurar y comprobar que las previsiones

establecidas en el proyecto se cumplen en la ejecución de la obra para todas las

unidades que lo componen, tanto cualitativa como cuantitativamente. Este

control se lleva tanto durante la ejecución de la obra, como al terminar para

comprobar que el resultado final cumple con las exigencias.

Así, igual que en cualquier otra unidad de obra podemos diferenciar:

8.1.- Controles durante la ejecución

Se distingue entre un control de procedencia de los materiales y otro de

producción, además del control de los equipos, la homogeneidad de la mezcla, la

profundidad del tratamiento y la densidad obtenida.


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8.1.1.- Materiales

• Control de procedencia:

Una vez retirada la capa vegetal y antes de iniciar la estabilización, hay que

identificar el suelo que realmente se va a tratar, diferenciando los diversos tipos

que claramente se puedan encontrar (si el terreno varía mucho las

características en diversos tramos, o si hay material de aportación en los

terraplenes diferente del existente en desmontes, etc). Así sobre cada muestra

hay que realizar al menos ensayos de granulometría, plasticidad (límites

líquidos e índice de plasticidad), contenido de materia orgánica y de sulfatos u

otros elementos perjudiciales para la correcta hidratación del cemento (1

muestra cada 5.000 m3 con un mínimo de 4 según el PG-3).

Del cemento se siguen las indicaciones de la Instrucción para la Recepción de

Cementos sobre los ensayos de recepción. Estos no se realizan si el material

tiene un distintivo de calidad, guardándose una muestra preventiva.

El agua no suele controlarse al utilizarse normalmente aguas potables que ya

han sido sancionadas por la experiencia como aceptables para el curado y

amasado de hormigones.

• Control de producción-ejecución:

Dado que el suelo es el existente y no un material nuevo aportado (salvo en

terraplenes, pero ya están preparados antes de la estabilización) el control de

procedencia coincide con el de producción.

No es así con el conglomerante, del que habrá que controlar por ejemplo la

dotación de mismo.

Para ello, cuando el cemento se extiende en polvo, su dotación se controla

mediante una lona o bandeja de superficie y peso conocidos, que se coloca


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antes del extendido y se pesa con posterioridad a él. De esta manera, se puede

calcular la cantidad de cemento distribuido por unidad de superficie. Para

determinar su dotación por m3 es preciso conocer el espesor estabilizado y la

densidad del material compactado en el punto en que se haya llevado a cabo la

medida. Esta operación se debe realizar comprobando si el dosificador

distribuye el cemento uniformemente en todo el ancho, pues incluso en los

equipos más modernos, en mediciones realizadas no se ha llegado a obtener la

misma dosificación en el centro que en los extremos de los sinfines (importante

que esta variación sea aceptable).

Cuando el cemento se incorpora directamente al tambor de la estabilizadora en

forma de lechada, es necesario controlar el buen funcionamiento de las toberas

de inyección (actuación complicada) y de los paneles indicadores, y

contrastarlos diariamente con el consumo efectivo del cemento. Además se

debe ir comprobando que cada cuba de cemento se consume

aproximadamente en la longitud prevista según la anchura de calzada y la

dotación de la fórmula de trabajo. Estos controles deben realizarse al menos

una vez por la mañana y otra por la tarde.

La simple observación de la superficie antes y después de la estabilización,

junto con la apertura de catas, permite una evaluación general de la

uniformidad de extendido.

Respecto a la dosificación o contenido de agua hay que indicar que la

humedad del material a estabilizar es una de las características más

importantes a controlar, ya que de ella dependerá en gran medida la

compactación que se pueda obtener y en consecuencia las resistencias

mecánicas. Por ello, la adición de agua debe controlarse con el caudalímetro

del equipo dosificador hasta obtener en cada tramo la humedad deseada, y

comprobarse periódicamente con equipos rápidos tipo sonda nuclear. Es

necesario mantener la humedad próxima a la óptima de compactación durante


41

la puesta en obra.

8.1.2.- Equipos

Hay que comprobar que los equipos de estabilizar se encuentran en correcto

estado, que dosifican adecuadamente la dotación prevista según se indicó

anteriormente, que el tambor de la recicladora tiene las palas o picas en buen

estado o proceder a su sustitución para asegurar el correcto mezclado del

material, etc. Al menos hay que comprobar:

- Que los inyectores funcionan correctamente (a mediodía y al final de la

jornada deben limpiarse pues a veces es complicado comprobar su correcto

funcionamiento).

- Que realizan una eficaz disgregación del suelo, avanzando sin dosificar

conglomerante y tomando muestras del material para obtener la relación

entre el cernido en obra del suelo húmedo y el cernido en laboratorio del

material seco por los tamices indicados en la tabla 4.

Respecto a los equipos de compactación hay que comprobar que actúan según

los parámetros previstos en el tramo de prueba: el lastre y peso total, la presión

de inflado en los de neumáticos, la frecuencia y amplitud de los vibratorios y el

número de pasadas de cada equipo (plan de trabajo).

8.1.3.- Homogeneidad de la mezcla

No basta con dosificar el conglomerante apropiado sino que además es muy

importante obtener tras el amasado un material suficientemente homogéneo.

La comprobación se hace visualmente tras la apertura de catas y tomando

muestras aleatorias en sentido longitudinal y en sentido transversal, en que suele

ser más difícil de conseguir un buen mezclado. La homogeneidad, a parte de la


42

calidad del suelo (granulometría, ...), viene condicionada por la velocidad de

avance de la maquinaria y el estado general de la misma (velocidad del rotor,

estado de las palas o picas, ...).

8.1.4.- Profundidad del tratamiento

Es necesario asegurar el espesor mínimo proyectado para la estabilización de

la explanada con el fin de asegurar un buen comportamiento del resto del firme,

por lo que se debe controlar el espesor de la capa tratada. Éste viene

condicionado por la profundidad de escarificado, pero se ve ligeramente

modificado por los materiales aportados (cemento y, en su caso, áridos), así

como por el paso de los rodillos y las operaciones de refino. La única medida

directa posible es a través de testigos extraídos después de realizar la

compactación, pero estos son prácticamente imposibles de extraer por el

tiempo que es necesario esperar para permitir su extracción. Aunque a veces

resulta difícil apreciar el límite entre las zonas tratadas y sin tratar, la única

solución factible es realizar periódicamente la apertura de algunas catas de

comprobación del material estabilizado, antes de iniciar la compactación y

medir la profundidad de material tratado, refiriéndolo a una banda sin tratar,

controlando después el correcto funcionamiento del equipo.

En alguna obra con el fin de comprobar que la profundidad de trabajo coincide

con la marcada con la regleta de la maquina, se han colocado varias estacas


43

clavadas previamente con la cabeza a diferentes profundidades, de forma que

tras estabilizar, se abre la capa para comprobar hasta que profundidad el rotor

ha actuado. Posteriormente basta con controlar la regleta indicadora de

profundidad de trabajo de la maquina estabilizadora.

Además, se comprobará que la superficie terminada reúne las condiciones

geométricas requeridas, presentando un aspecto uniforme, con ausencia de

segregaciones y con las pendientes y dimensiones especificadas. No hay que

olvidar que los defectos geométricos se resuelven con un sobreespesor de la

capa superior, mucho más costosa.

8.1.5. Densidad

A la vez que se obtiene información sobre la humedad del material, se debe

comprobar mediante sonda nuclear que se obtiene una densidad seca mínima

en cualquier punto del 97% de la máxima Proctor modificado. (UNE 103501,

NLT-108, o de la obtenida con martillo Kango según norma NLT-310), que

debería ser del 98% para S-EST 3.

Hay que hacer hincapié sobre la importancia que tiene un control continuo de

este parámetro (que el Pliego PG-3 fija en 7 mediciones por lote de 500 m, 3.500

m2 o fracción diaria) dada la importante reducción de resistencia que supone un

pequeño descenso en la densidad, problema que normalmente se resuelve

fácilmente con un reducido coste dando alguna pasada más de rodillo (salvo con

suelos de difícil compactación, problema que se cita posteriormente).

Para corroborar los valores obtenidos de densidad máxima y humedad óptima,

se debe realizar un ensayo Proctor Modificado en el tramo de prueba y otro cada

semana de trabajo (o 10.000 m2 según el PG-3), ya que las condiciones pueden

cambiar y se tendrá como referencia una densidad máxima imposible de

alcanzar.


44

8.2.- Controles sobre la capa terminada

Para realizar los controles sobre la capa terminada se establecen lotes, que

normalmente son de una dimensión máxima no superior a 3.500 m2, a 500 m de

longitud medidos en el eje o a la superficie construida en un día, a los que se

aplicarán unos criterios de aceptación o rechazo. Se controlan los siguientes

puntos

8.2.1.- Espesor del material estabilizado

En el apartado anterior ya se ha indicado la imposibilidad práctica de extraer

testigos de la explanada estabilizada por lo que el único control posible además

del realizado durante la ejecución sobre la profundidad de escarificado de la

máquina, consiste en la apertura de catas.

El espesor estabilizado no debe ser inferior al previsto en los planos. Según el

PG-3, en caso de falta de espesor en la capa estabilizada, la merma se debe

compensar con un sobreespesor de la capa a disponer encima o mediante

reconstrucción del tramo si el espesor es inferior al 80% del previsto (sanción

difícil de identificar por la dificultad de obtener los testigos enteros y si se

controla durante la ejecución con catas, la merma se corrige inmediatamente

bajando más el rotor).

8.2.2.- Capacidad de soporte

En caso de realizar la estabilización para obtener una explanada clasificada

como E1 o E2, el único requerimiento mecánico es el de comprobar la

capacidad de soporte, sin necesidad de realizar ensayos de resistencia.

Así, se debe realizar en cada lote, con material tomado en el tajo, la fabricación

de probetas (normalmente 5) para la obtención a los 7 días de la capacidad


45

soporte según el índice CBR (California Bearing Ratio) de acuerdo con la

norma NLT 111/78.

Este ensayo que a continuación se describe brevemente por su interés tubo su

origen en California, después de 1930. En esencia consiste en hacer que un

pistón de acero colocado en una prensa (o mediante un gato) penetre

verticalmente en una muestra de suelo saturada de agua que previamente ha

sido compactada en un molde de acero. La muestra así compactada se somete

a una sobrecarga equivalente a la estructura del pavimento. Se determina la

curva carga/penetración para una velocidad de penetración de 1,27 mm/min

(0,05 pulgadas/minuto). De esa curva se obtienen las presiones que han sido

necesarias para que las penetraciones sean de 2,54 y 5,08 mm (0,1 y 0,2

pulgadas), y los resultados se refieren en porcentaje a los obtenidos con una

muestra patrón de piedra machacada realizados en California, tomándose el

mayor de ellos.

8.2.3.- Resistencias mecánicas

En el caso de estabilizar para obtener una explanada tipo E3, es necesario

comprobar que la resistencia a compresión simple a los 7 días es como mínimo

1,5 MPa. Por ello, durante la ejecución se fabrican probetas de material

estabilizado con la maza Proctor o con ayuda del martillo vibrante, según las

Normas UNE 103501 o NLT-310, procurando que la densidad de compactación

sea lo más parecida posible a la obtenida en obra. Estas probetas de 15 cm de

diámetro y 18 cm de altura se fabrican eliminando el material retenido en el tamiz

40 UNE y se rompen en compresión simple a los 7 días de acuerdo con la norma

NLT 305.

Según el PG-3 una reducción del 10% del valor medio del índice CBR o de la

resistencia supone una penalización económica del 10%, obligando a levantar y

reconstruir la capa si la reducción es mayor.


46

8.2.4.- Aspectos geométricos

Se controla o comprueba que las condiciones de nivelación anchura y

regularidad superficial de la capa estabilizada cumplen las exigencias

requeridas.

9.- PROBLEMAS MÁS COMUNES

9.1.- Humedad-compactación

Como se ha comentado a lo largo de todo el capítulo el problema más

importante o el que requiere mayor atención es el de conseguir la mezcla

homogénea del suelo con la dosificación precisa de cemento y con la humedad

óptima del ensayo Proctor modificado que permita obtener la mayor densidad y

por tanto la mayor vida útil del firme.

Todos los materiales tratados con cemento son excesivamente sensibles a las

variaciones de humedad. Si el material está seco, se generan problemas por

carencia de mortero para envolver todo el árido y cerrar adecuadamente la

superficie con la compactación. No hay que olvidar además que pequeñas

reducciones en la humedad pueden suponer importantes descensos de la

densidad máxima y por tanto de la capacidad soporte y resistencia obtenida con

el material (curvas humedad-densidad y humedad-resistencia con forma de

campana). En estos casos se debe humedecer el material, pulverizando agua o

incrementar la dosificación de agua en el equipo.

Por otro lado, si el material está excesivamente húmedo, los problemas surgen

durante la compactación, ante la imposibilidad de lograr con los equipos la

densidad adecuada al producirse un continuo colchoneo o desplazamiento del

material que se ondula escapando del rodillo. Si el exceso de humedad se da en

zonas localizadas de reducido tamaño, la solución de dejar airear temporalmente


47

el material con el fin de reducir su humedad hasta hacerlo compactable, debe ser

seriamente controlada y realizarse la compactación lo antes posible. A veces, al

seguir avanzando el tajo, ante la monotonía del trabajo de los compactadores, no

se vuelve a estas zonas "abandonadas" hasta que están excesivamente secas, y

ya resulta tarde para resolver el problema.

Cuando el problema de exceso de humedad es generalizado, es decir el suelo

tiene una humedad superior a la óptima del Proctor Modificado (o a esta menos

la necesaria para dosificar si se hace en lechada), la solución consiste en orear

todo el suelo o bien realizar un mezclado previo con cal, procediéndose a las 24

h al estabilizado final con cemento.

A veces la aparición de arrollamientos como el comentado, huellas o marcas

superficiales suele deberse a pequeñas variaciones de la fórmula de trabajo

(principalmente de la humedad), no presentándose problemas con equipos

adecuados de compactación para alcanzar las densidades especificadas con

una ejecución correcta.

Asimismo, hay que mentalizar al maquinista de la importancia de su trabajo y

controlar especialmente la correcta realización y compactación de los tramos

realizados al final del día, ya que estos se realizan a última hora, a veces de

noche, con el personal cansado, y con ganas de terminar.

Si durante el inicio de las obras se comprueba que no es posible alcanzar la

densidad mínima fijada, ni cambiando la energía de compactación o los mismos

rodillos, problema que sucede con algunos suelos (no hay que olvidar que la

densidad máxima se obtiene en el laboratorio con una muestra de material

confinada en el molde de la probeta), la solución consiste en incrementar

ligeramente la dosificación del conglomerante y realizar las probetas con la

misma densidad obtenida en la obra para que sean representativas de lo

realizado in situ.


48

9.2.- Dosificación del conglomerante

Un problema originado con los equipos de extendido del conglomerante en

polvo, es la perdida del material provocadas por el viento. Aunque esta perdida

es normalmente reducida y puede no afectar a la calidad final de la explanada

obtenida, en los días de viento sí origina problemas para el personal del tajo,

sobre todo por afección a los ojos y zonas descubiertas de piel, tales como

brazos y manos. Además, aunque estos se protejan adecuadamente, hay un

claro efecto negativo sobre el medio ambiente. No es del todo extraño ver los

taludes laterales de los desmontes de color ligeramente grisáceo en una

estabilización con cemento realizada en un día de fuerte viento y esto afecta al

ecosistema existente junto a la carretera, incluso aunque visualmente pueda

no apreciarse.

La única solución en estos casos, si no se dispone de un equipo de dosificación

en forma de lechada que permita la inyección directa del conglomerante sobre

la carcasa de mezclado del segundo equipo, consiste en la buena

sincronización de ambos equipos de dosificación y mezclado, de forma que la

longitud de cemento extendido delante del equipo de mezclado sea lo más

reducida posible y nunca superior a 20 m. La casa Wirtgen está poniendo a

prueba una tolva dosificadora en polvo que vierte el conglomerante sobre el

equipo de mezclado evitando estos problemas.

9.3.- Varios

Conviene indicar que antes de decidir el conglomerante a emplear en una

estabilización in situ, y aunque los parámetros teóricos indiquen que resultará

más apropiado uno u otro, es interesante realizar en el laboratorio ensayos

previos para comprobar su comportamiento. En algún suelo con algunos finos y

bastante plasticidad (I.P. ≈ 15), la presencia de carbonatos ha provocado un

mejor comportamiento del cemento que de la cal, obteniéndose además buenas


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resistencias.

Si el I.P. es superior a 40, en una estabilización con cal es aconsejable realizar el

proceso en dos etapas. En este caso hay que dosificar la mitad de la cal en cada

etapa y realizar todo el proceso de ejecución (escarificado, etc.) dos veces.

Normalmente no suele ser necesario, salvo que por las características del suelo

sea necesaria una estabilización primero con cal (para reducir la humedad o

aglutinar los finos) y posteriormente con cemento (para obtener resistencias). En

este caso se suele realizar la primera estabilización compactando ligeramente y

tras 24 horas se repite el proceso.

Cuando el I.P. es superior a 40 en una estabilización con cal, o el límite líquido

superior a 40 en una estabilización con cemento, no puede definirse la

explanada como E2 o E3 (solo con cemento en el último caso de E3) según el

PG-3, aunque los resultados obtenidos sean los correspondientes a este tipo de

explanadas. Una solución para salvar este problema es la aportación de un suelo

de menor plasticidad que se mezcle con el existente para reducir así la

plasticidad del conjunto (estabilización mecánica).

Por supuesto hay que cumplir las prescripciones indicadas en los Pliegos en

cuanto a materiales, limitaciones a la ejecución, etc. En la foto adjunta se

observa el daño provocado por la helada en una explanada estabilizada no

protegida durante el invierno. En este caso en el que se realizó la explanada en

los meses previos al invierno y no se continuó con la capa superior hasta el año


50

siguiente, la explanada debería haberse curado con una emulsión y protegido

con arena. Ante el daño ocasionado, la solución adoptada consistió en

determinar el espesor de capa dañada mediante la retirada del suelo débil con la

motoniveladora y en los tramos con secciones con suficiente espesor útil

estabilizado se incrementó en 2 cm la capa superior de suelocemento. En los

tramos con reducida sección útil se volvió a estabilizar de nuevo.

9.4.- Control

Hay que tener en cuenta que los equipos de estabilización de explanadas tienen

un gran rendimiento. En una hora de trabajo un equipo puede llegar a avanzar

más de 1.000 m2, llegando a ejecutar aproximadamente tres lotes de control al

día, sobre los que es preciso comprobar granulometrías, proctor de referencia,

densidad y humedad in situ, fabricar probetas para comprobar la capacidad

soporte, etc.

Todo esto además puede dase en situaciones en las que pueden estar

modificándose las condiciones o características del material, como es por

ejemplo cuando se pasa de un desmonte a un terraplén con material de

aportación, o cuando hay altas temperaturas y el período de trabajabilidad se

reduce, debiéndose adoptar decisiones como aumentar la humedad del material,

el empleo de retardadores de fraguado, etc.

Con esto se expone que esta unidad de obra requiere tener resultados rápidos

de los parámetros que definen el material por lo que los ensayos de control se

deben precisar a los necesarios para obtener criterios de aceptación o que

permitan tomar las decisiones adecuadas para modificar dichos parámetros a

los valores correctos. No hay que olvidar tampoco la dispersión de resultados

que normalmente se obtiene dado que aunque el proceso se ha tecnificado y

mejorado considerablemente con los equipos actuales, las características del

suelo pueden resultar muy variables.


normativa y ejecuciÓn de los suelos...

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