Jesús Díaz Minguela jdiaz@ieca.es

Rafael Rueda Arriete iecalevante@ieca.es

IECA

1. Definición. Ventajas

2. Clasificación de los suelos

3. Requerimientos. Tipología

4. Efecto cal y cemento sobre el suelo

5. Formula de Trabajo

6. Equipos - Construcción

7. Campos de aplicación

8. Conclusiones

IECA

Índice

TECNICA CUYO FIN ES MODIFICAR LAS

CARACTERISTICAS DE UN SUELO,

al incorporar un conglomerante, para su

aprovechamiento

IECA

ESTABILIZADO DE SUELOS

MUY LIGADA AL

CONCEPTO DE SOSTENIBILIDAD

1

• PERMITE EL USO DE SUELOS DE LA ZONA

• LOGRAN PLATAFORMA DE APOYO ESTABLE

• REDUCE TENSIONES TRANSMITIDAS Y COLABORA

CON EL RESTO DE LAS CAPAS: MAYOR CAPACIDAD

DE SOPORTE, MAYOR RIGIDEZ Y MENORES ASIENTOS

• SENSIBILIDAD AL AGUA,

• RESISTENCIA A LA

EROSION (Y HELADA).

• PERMITE CIRCULACIÓN

• DURABILIDAD

IECA

VENTAJAS TECNICAS

DICHO MASSAI

LA TIERRA NO LA HEREDAMOS DE NUESTROS PADRES

SINO QUE LA TOMAMOS PRESTADAPARA NUESTROS HIJOS

IECA

• USO DE LOS SUELOS EXISTENTES

• NO SE NECESITAN VERTEDEROS

• NO ES NECESARIO DISPONER CENTRAL

• NO REQUIERE TRANSPORTE:

• NO HAY DAÑOS A OTROS CAMINOS

• NI EMISIONES de CO2, VERTIDO de COMBUSTIBLES, ACEITES,

POLVOS, EROSIONES, …

• TAMPOCO HAY IMPACTOS COLATERALES (FLORA-FAUNA)

• TECNICAS QUE USAN CEMENTOS CON ADICIONES (V-LL):

CUMPLEN COMPROMISOS DESARROLLO SOSTENIBLE

• TECNICA EN FRIO (CONSUME POCA ENERGIA)

IECA

VENTAJAS MEDIOAMBIENALES

• REDUCCION DE COSTES AL USAR LOS SUELOS

EXISTENTES (evitar vertederos)

• ECONOMÍA AL SUPRIMIR TRANSPORTE Y CENTRAL

• EMPLEO EQUIPOS ALTO RENDIMIENTO

• SE REDUCEN LOS COSTES DE CONSERVACION DE

ESTAS CAPAS

• ECONOMÍA DERIVADA DE LA DURABILIDAD

• Y DE LAS VENTAJAS TECNICAS Y ECOLOGICAS

IECA

VENTAJAS ECONOMICAS

LIMITACIONES

SUELOS CON MUCHOS SULFATOS ó MATERIA ORGANICA

1962 = PRIMEROS CAMINOS

ESTABILIZADOS: INSTITUTO NACIONAL DE COLONIZACION

1975 = PUBLICACION OFICEMEN

IECA

pirámides de Shaanxi hace 5.000 años

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000<

19

95

19

96

19

97

19

98

19

99

20

00

20

01

20

02

03

/04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

720

962

1.42

7 3.41

4

1.62

5

902 3.

275 4.93

6

28.289

33.302

26.2

55

25.7

94

16.7

66

18.3

81

23.5

19

40 915

18

689

4.63

9

3.00

3 5.72

6

25.0

82

21.3

11

27.8

31

15.5

14

21.7

22

19.1

53

16.4

55

miles m2SUPERF. (m2) ESTABILIZADA CON CEMENTO

SUPERF. (m2) ESTABILIZADA CON CAL

Normas JCyL

Normas M FOM

año

IECA

Normas Andalucía

IECA

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS EN EL FFCC

• TÉCNICA QUE SE HA IMPUESTO EN OTROS ÁMBITOS

• POR SU SOSTENIBILIDAD…

• NECESIDAD DE NORMALIZACIÓN

• LAS CAPAS TRATADAS CON CEMENTO

NO SON DESCONOCIDAS EN EL FFCC

CUÑAS DE TRANSICIÓN G0113

OTROS USOS: SOLUCIÓN DE UN PROBLEMA

IECA

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS EN EL FFCC

G0104 RELLENOS

G0106 CAPA DE FORMA

IECA

G0104 RELLENOS

• APTOS: cimiento y núcleo

• ESPECIALES: en núcleo encapsulados o tratados con cal

• NO UTILIZABLES: A vertedero

SE CLASIFICAN LOS SUELOS EN:

Suelos APTOS

CLASIFICACION DE SUELOS2

IECA

G0104 RELLENOS

•

• ESPECIALES: en núcleo encapsulados o tratados con cal

•

SE CLASIFICAN LOS SUELOS EN:

> 5 m

> 1 m

Cal o cemento

Cal y cemento

Cal y cemento

IECA

G0104 RELLENOS

•

•

• NO UTILIZABLES: ¿caminos de servicio?

SE CLASIFICAN LOS SUELOS EN:

¿Estabilización mixta?

Cal + Cemento

N II GERONA

IECA

- SECAR - TRATAR

- SUELOS FINOS MUY PLASTICOS

- 1 - 2 % de Cal reduce plasticidad

% HOPT y DMAX

- > 6 horas de reposo

- 3 - 4 % de Cemento RESISTENCIAS

ESTABILIZACIÓN MIXTA

IECA

G0104 RELLENOS

• SUELO APTO +

• Mayores exigencias granulométricas +

• LL < 40 +

• CBR ≥ 10

• Placa de carga Ev2 ≥ 60 MPa

PARA LA CORONACIÓN SE EXIGE:

Fácilmente conseguible

con un suelo no muy

bueno

El CBR de un suelo tratado con

cemento evoluciona con el tiempo

S-EST1 CBR ≥ 6 a 7 días

S-EST2 CBR ≥ 12 a 7 días

REQUERIMIENTOS. TIPOLOGIA3

IECA

G0106 CAPA DE FORMA

PARA LA CAPA DE FORMA SE EXIGE:

CBR ≥ 15

Placa de carga Ev2 ≥ 80 MPa

Si conseguimos esta

capacidad de soporte en la

capa de coronación no sería

necesario disponer la capa

de forma

0

S-EST2

Capa de forma

Terraplén

Sub-balasto

Movimiento de tierras

balasto

Tipología de Tratamiento

Después deltratamiento

Suelo tratado con cemento (estabilizado)

(SUB-BALASTO)

Mejora - Estabilización(TERRAPLEN + CAPA DE FORMA) )

Antes deltratamiento

IECA

Solución experimentalMeirama

TIPOS DE SUELOS TRATADOS CON CEMENTO

SUELOS MEJORADOS - ESTABILIZADOS CON CEMENTO:

• material no suelto pero de reducida rigidez después del fraguado

del cemento

• cantidad de cemento relativamente baja

• mejora de algunas de sus características (por ejemplo,

su susceptibilidad a los cambios de humedad)

• no se exige resistencia, sino capacidad de soporte (CBR)

SUELOS TRATADOS (ESTABILIZADOS) CON CEMENTO:

• producto final: material no suelto, con cierta resistencia mecánica

• mayor dotación de cemento que en suelos mejorados

• S-EST 3 (carreteras): R. a compresión (7 días) = 1,5 MPa

• Suelocemento : Resistencia a compresión (7 días) = 2,5 MPa

IECA

S

P

PERO NO VALEN TODOS LOS SUELOS PARA

CUALQUIER FUNCION Y CON CUALQUIER

CONGLOMERANTE

¿VALEN TODOS LOS SUELOS PARA ESTABILIZAR?

SI

IECA

(cuidado con suelos con asiento en ensayo de colapso, hinchamiento libre o sulfatos)

EFECTO CAL y CEMENTO

SOBRE EL SUELO

IECA

4

EFECTO DE LA CAL SOBRE EL SUELO

A CORTO PLAZO: Reacción rápida de floculación e intercambio iónico

Modifica la fracción arcillosa: formación de grumos friables, se

reduce la plasticidad e hinchamiento, mayor compactabilidad y

aumento de la capacidad de soporte

Modifica el estado hídrico (seca): suelos con H > H opt.compt.

aplicar tratamiento por vía seca (cal viva o apagada en polvo)

• A LARGO PLAZO

Aumenta la capacidad de soporte y resistencia: reacción

puzolánica lenta con formación de silicatos y aluminatos

cálcicos hidratados

IECA

EFECTO DEL CEMENTO SOBRE EL SUELO

Con el cemento se buscan mejoras a largo plazo resultantes

del fraguado y endurecimiento del conglomerante

A CORTO PLAZO:

Modifica un poco el estado hídrico: materia seca e hidratación

del cemento

No modifican la fracción arcillosa

A LARGO PLAZO:

Importante aumento capacidad de soporte y resistencia: en

función del tipo de suelo y del tipo y dosificación de cemento

IECA

• SUELOS GRANULARES: acción cementante similar al hormigón

– el conglomerante no rellena los huecos del esqueleto granular

– arenas: cementación sólo en puntos de contacto entre granos

– mejor cuanto más continua sea la granulometría

– arenas monogranulares, como las de playa:

dotación elevada y problemas compactación

EFECTOS A LARGO PLAZO DEL CEMENTO

• SUELOS FINOS (arcillosos y limosos):

- Matriz con estructura de panal de la cual depende la resistencia de

la mezcla (aglomeraciones de partículas dentro de las “celdas” con

resistencia muy reducida): reducción de plasticidad

- Efecto químico de la superficie del cemento que reduce la afinidad

por el agua: menores hinchamientos provocados por la absorción

de agua y disminución de efectos de congelación y deshielo

IECA

LA ELECCIÓN DEPENDE DE:

Tipo de suelo

Su humedad

Condiciones climáticas

Prestaciones mecánicas deseadas

CAL: Suelos muy plásticos y con muchos finos (arcillas,

limos…) o suelos muy húmedos.

CEMENTO: Suelos granulares no muy plásticos o húmedos y

con contenidos de finos moderados.

IECA

Categoría resistente

32,5 N – 22,5 N (ESP VI)

IECA

EN PRINCIPIO TODOS LOS CEMENTOS SON UTILIZABLES

• MUY RECOMENDABLES

(+ ADICIONES)

– CEM II/B CEM III CEM IV

CEM V ESP VI

• MENOS RECOMENDABLES

– CEM II/A (CEM I)

si 0,5 < SO3 < 1% cemento SRsi 1 ≤ SO3 requiere ESTUDIO ESPECIFICO

CEMENTOS PARA SUELOS TRATADOS

• el tipo de conglomerante tiene una importancia menor en

comparación con la dosificación del mismo o la densidad

alcanzada en la compactación

• es posible utilizar la gran mayoría de los cementos

comercializados en España

• en muchos casos su elección dependerá de la

disponibilidad y precio de los mismos

• en cualquier tipo de suelo, se obtiene el máximo partido del

proceso cementante cuando la mezcla se compacta

adecuadamente con la humedad que facilite tanto la

densificación del material, como la hidratación del cemento.

IECA

ESTUDIO FORMULA DE TRABAJOIECA

5

3

2,5

2

1,5

1

0,5

0

Proctor modificado UNE 103502

CBR UNE 103502 ó

Resistencia a compresión

UNE-EN 13286-41

2,21

2,176

2,1862,195

2,142,135

2,12

2,14

2,16

2,18

2,20

2,22

0 60 120 180 240 300

Edad de compactación (minutos)

Den

sid

ad

seca (

g/c

m3)

PLAZO DE TRABAJABILIDAD UNE-EN 13286-45

Tª DE OBRA

100%

98%

205 min

IECA

COMPROBAR LA PROFUNDIDAD DE TRABAJO

AJUSTAR LA VELOCIDAD DE LOS EQUIPOS

COMPROBAR LA FORMULA DE TRABAJO

COMPROBAR LA DOSIFICACIÓN Y

DENSIDAD – HUMEDAD

DEFINIR EL PROCESO DE

COMPACTACIÓN

CBR, RESISTENCIAS (a 7 días)

TRAMO DE VERIFICACION

IECA

REFINO COMPACTACION

EXTENDIDO CONGLOMERANTE MEZCLADO

EQUIPOS

IECA

6

34

Procedimiento de vía seca: conglomerante en forma de polvo

Procedimiento de vía húmeda: conglomerante en forma de lechada

IECA

IECA

ESTABILIZADORAS

IECA

IECA Anchura de fresado: 2,5 m.

Profundidad ≤ 50 cm.

Motor 670 HP

Tambor con 16 inyectores

Fresa con 216 picas

NO PARA MEZCLAR

IECA

NO NIVELAR, RASANTEO

SISTEMAS 3D

RODILLO LISO

NEUMÁTICOS

DOBRA 98% DMÁX P.M.

DEFINIR PARÁMETROS DE TRABAJO

COMPACTACIONIECA

IECA

CURADO

CAPAS SUPERPUESTAS

TERRAPLENES, BLOQUES TÉCNICOS…

EJECUCIÓN EN CONTINUO: NO ES NECESARIO ESPERAR

LIMITAR TRÁFICO: SÓLO EQUIPOS ESTABILIZACIÓN

“MORDER” CAPA INFERIOR

IPI norma EN 13286-47

GUÍA DE SOLUCIONES PARA OBRAS DE

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

EJECUCIÓN DE SUELOCEMENTO IN

SITU Y RECICLADO DE FIRMES

www . anter . es

GUÍAS TÉCNICAS:

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON CEMENTO EN OBRAS FERROVIARIAS

VIA EN PLACA MEDIANTE LOSA EN PORTANTE DE HORMIGON PARA EL

FERROCARRIL

www.ieca.es

IECA

Aeropuerto de Barajas

5 Millones m2 ejecutados

25 cm espesor

6 % cemento

CAMPOS DE APLICACIONIECA

7

Plataformas en Puertos

• 25 – 30 cm espesor

• 3 - 5 % de cemento

IECA

Cimentaciones grandes estructuras

• 35 cm espesor

• 3 - 5 % de cemento

IECA

Urbanizaciones

•Reparación de urbanizaciones deterioradas

•Construcción de urbanizaciones nuevas

IECA

Autovías

• Varios millones m2

• 25 – 30 cm de espesor

• 4 - 6 % de cemento

IECA

Carreteras comarcales

• 25 – 30 cm espesor

• 3 - 5 % de cemento

IECA

IECA

Caminos y pequeñas vías

• 20 – 30 cm de espesor

• 3 – 4 % de cemento

• Con / sin tratamiento superficial

FFCC: Plataforma del AVE

• 30 – 40 cm espesor

• 3 - 5 % de cemento

IECA

AMPLIAS POSIBILIDADES DEL ESTABILIZADO EN EL FFCC

Secado de suelos para permitir su puesta en obra

Cuñas de transición o bloques técnicos en trasdoses

de estructuras

Mejora de suelos para su uso en núcleos de terraplén

Capas de forma

Rellenos en zonas inundables

Suelos contaminados: evita lixiviados de los elementos

químicos…

IECA

CONCLUSIONES8

IECA

EL EMPLEO DE SUELOS ESTABILIZADOS CEMENTO EN EL FFCC…

• Mayor aprovechamiento de materiales

• Mayor rigidez y absorción de cargas

• Disminución de los asientos

• Ideal bajo vía en placa

• Menores costes mantenimiento y mayor tiempo de explotación…

“No nos atrevemos a muchas cosas porque

nos parecen difíciles, pero en realidad son

difíciles porque no nos atrevemos a hacerlas.”

Séneca Filósofo y escritor andaluz. 4 a.C.-65d.C.

IECA

IECA

Jesús Díaz Minguela jdiaz@ieca.es

Rafael Rueda Arriete iecalevante@ieca.es

GRACIAS POR SU

ATENCIÓN