Universidad de la costa Cuc

Trabajo de mecnica de suelos

Estabilizaciones de suelos

Grupo CD

Entregado a Ing. Abraham Castaeda

Entregado porJavier Alvarado Rafael BarrosYishe Bermdez

Contenido

Estabilizacin de suelos...4 Estabilizacin por compactacin....4 Prueba proctor .....5 Prueba proctor estndar 5 Prueba proctor modificada ...5 Relacin entre tipos de compactacin...7

ESTABILIZACION DE SUELOS POR METODO QUIMICO.9 ESTABILIZACION CON CAL..9 ESTABILIZACIN DEL SUELO CON CEMENTO...13 ESTABILIZACION DEL SUELO CON ASFALTO.20 ESTABILIZACION DE SUELOS CON CENIZA.22

ESTABILIZACIN DE SUELOS EXPANSIVOS...23ESTABILIZACION CON GEOSINTETICOS.24

ESTABILIZACIN DE SUELOS Consiste en agregar un producto qumico o aplicar un tratamiento fsico para modificar las caractersticas de los suelos, y a su vez Es la correccin de una deficiencia para darle una mayor resistencia al terreno o bien, disminuir su plasticidad.ESTABILIZACION DE SUELOS MEDIANTE METODOS FISICOSLas estabilizaciones fisicas se realizan con el adecuado equipo mecanico.ESTABILIZACION POR COMPACTACIONEl proceso de estabilizacion por compactacion, se debe emplear en todas aquellas obras donde la materia prima es el suelo.Resultado del proceso de compactacion mecanico debe producir: Aumentar la resistencia al corte para mejorar la estabilidad del suelo. Disminuir la compresibilidad para reducir los asentamientos. Disminuir la relacion de vacios para reducir la permeabilidad y asi mismo el potencial de expansion, contraccion o exposicion por congelamiento.En todo momento se tendra en cuentala prueba de compactacion Proctor estandar o modificado con energia de compactacion, de laboratorio, con la siguiente formula:

Donde: energia de compactacion numero de golpes por capa numero de capas de suelo peso del pisn altura de caida libre del pisn volumen del suelo compactado

PRUEBA DE PROCTOR Se refiere a la determinacion del peso por unidad de volumende un suelo que ha sido compactado por un procedimiento definido para diferentes contenidos de humedad, esta prueva tiene por objetivo: a- Determinar el peso vulometrico seco maximo que puede alcanzar un material, asi como la humedad optima a que deberahacerse la compactacion. b- Determinar el grado de compactacion alcanzado por el material durante la construccion o cuando ya se encuentran construidos los caminos, aeropuertos y calles, relacionado el peso vulometrico obtenido en el lugar con el peso volumetrico maximo proctor. En primera instancia se llevan a cabo ensayos Prctor sobre muestras de suelo o del material de la base, en el laboratorio, para determinar la mxima densidad que se puede alcanzar, con stos, y su contenido de humedad ptimo correspondiente, puesto que ambos factores influyen en la compactacin.Posteriormente, los resultados de laboratorio se comparan con los ensayos de densidad realizados en el sito de la obra.PRUEBA ESTANDAR PORCTOR Ensayo Prctor Estndar - El ensayo Prctor estndar se realiza en un laboratorio de ensayo de suelos, tomando una muestra de suelo del sitio y compactndola, en un recipiente de 1/30 ft3 (0.00094 m3) de capacidad, en tres capas. Se deja caer un pisn de 5 1/2 lb (2.5 kg) de peso, con una superficie de impacto de 3.1 in2 (2,000 mm2), desde una altura de 12 in. (300 mm), 25 veces sobre cada una de las tres capas, de igual espesor, con que se va llenando el recipiente.Luego se pesa el conjunto, se le resta el peso del recipiente, y se registra el peso como peso hmedo/ft3 (peso hmedo/m3). El material se seca en un horno durante 12 horas y se determina el contenido de agua. Este metodo de compactacion demora menos que el modificado por se necesita 3 capas y se utiliza una maquina de menos peso; lo q conlleva q tenga mas contenido de humedad.PRUEBA PRCTOR MODIFICADO Ensayo Prctor Modificado - El ensayo Prctor modificado se hace, fundamentalmente, de la misma manera que el estndar, pero se usa un pisn de 10 lb (4.54 kg) que se deja caer, 25 veces, desde una altura de 18 in. (457 mm). El material se ensaya en un recipiente de 1/30 de ft3 (0.00094 m3), llenado en cinco capas iguales. El esfuerzo de compactacin producido en el Prctor modificado es 56,000 lbf (75,926 N), mientras que en el Prctor estndar es 12,400 lbf (16,812 N). El ensayo modificado se usa, normalmente, para ensayar materiales de suelo y base, para una resistencia al corte mayor, que soporten cargas ms altas como las encontradas en calles y pavimentos industriales.

En trminos prcticos, para obtener la densidad Prctor modificada, es necesario ms tiempo de compactacin en el campo o usar equipo ms pesado. El resultado es una fundacin sustancialmente ms fuerte y un pavimento con una vida potencialmente ms larga.

RELACION ENTRE DIFERENTES TIPOS DE PREUBAS DE COMPACTACION

Prueba

AASTHO Estndar T-99 y ASTM-698

Tipo de material utilizado en la prueba Variante AVariante BVariante CVariante D

Material arcilloso que pase la malla No 4Material arcilloso que pase la malla No 4Con retenido en la malla No 4, pero pasando la malla de 19 mm Con retenido en la malla No 4, pero pasando la malla de 19 mm

Equipo

Dim. molde101.60 mm 152.4 mm 101.60 mm 152.4 mm

Peso del pisn 2.52.52.52.5

Dim. del pisn 50.850.850.850.8

Altura de cada30.5 cm 30.5 cm 30.5 cm 30.5 cm

No de golpes por capa25562556

No de capas3333

Proctor S.O.P

AASTHO Modificado T-180 y ASTM-D-1557

Material arcilloso pasa la malla No 4, o con 10% retenido en esta malla y pasando la malla de Variante AVariante BVariante CVariante D

Material arcilloso que pase la malla No 4Material arcilloso que pase la malla No 4Con retenido en la malla No 4, pero pasando la malla de 19 mm Con retenido en la malla No 4, pero pasando la malla de 19 mm

101.60 mm 101.60 mm 152.4 mm 101.60 mm 152.4 mm

2.54.5404.5404.5404.540

50.850.850.850.850.8

30.5 cm 45.7 cm 45.7 cm 45.7 cm 45.7 cm

3025562556

33333

ESTABILIZACION DE SUELOS POR METODO QUIMICOSe aplican mtodos qumicos en la estabilizacin de suelos, en casos como: Cuando no se cumpla con los requisitos mnimos de resistencia o de formacin, para sustentar obras de ingeniera civil. Cuando no se pueda ser empleado en condiciones naturales. Cuando no pueda ser eliminado o remplazando por otro. Las siguientes estabilizaciones se realizan mediante un estudio tcnico el cual el suelo alcanza una estabilidad volumtrica, adecuada a resistencia permeabilidad, comprensibilidad y durabilidad. ESTABILIZACION CON CALGENERALIDADES SOBRE LA CAL.La cal es el producto de la calcinacin de rocas calizas a temperaturas entre 880 y 9000C, constituido principalmente por oxido de calcio (CaO) y otros componentes. La adiccin de cal en los materiales arcillosos para terraceras, revestimientos, sub-base y bases, por sus diferentes reacciones, en mayor y menor grado, produce aumento en su lmite lquido y mayor incremento en su lmite plstico para generar as una disminucin en su ndice plstico; aumentando la estabilidad volumtrica de los materiales cohesivos y la resistencia a la compresin simple y el CBR.El tratamiento de terrenos arcillosos con cal permite su utilizacin, evitando los mayores costes y afecciones ambientales que supondra su retirada y posterior reemplazamiento por otros suelos de mejores caractersticas geotcnicas y mecnicas.

Parmetros para la estabilizacin con cal Se agrega de 2% a 8% de cal por peso seco de suelo. Estimar el porcentaje de cal en funcin del PH. Elaborar espcimen para el ensayo de comprensin no confinado a la humedad optima y mxima densidad seca. Determinar el incremento de la resistencia del suelo estabilizado con cal. Si el incremento de resistencia con el porcentaje de cal elegido, es mayor a , determinar la variacin en la resistencia para especmenes elaborados con ms de 2% de cal. Determinar el contenido de cal para el cual la resistencia no aumenta en forma importante. Elaborar una grfica de resistencia vs % de cal. Recomendaciones para la estabilizacin de cal Por ningn motivo se debe emplear ms del 8% de cal en el suelo, ya que se aumenta la resistencia pero tambin la plasticidad. Los suelos que usen para la construccin de suelo/cal debe de estar limpios y no deben de tener ms del 3% de su peso de materia orgnica. La fraccin del suelo que pasa la malla n40 debe tener un ndice de plasticidad comprendido entre 10 y 50.Para el tratamiento de suelos se puede utilizar: CAL VIVA (xido de calcio CaO), cal hidratada (hidrxido de calcio Ca [OH]2) o una lechada de cal (es una suspensin de cal hidratada en agua, que puede elaborarse a partir de cal hidratada o de cal viva). LA CAL VIVA; se produce de la transformacin qumica del carbonato de calcio (piedra caliza CaCO3) en xido de calcio. Este tipo cal constituidas adems del xido de calcio (CaO), tambin lo constituye el Oxido de magnesio (MgO), producidos por la calcinacin de caliza. LA CAL HIDRATADA; se obtiene cuando la cal viva reacciona qumicamente con el agua. La cal hidratada (hidrxido de calcio) es la que reacciona con las partculas arcillosas y las transforma permanentemente en una fuerte matriz cementante. LA LECHADA DE CAL; es la suspensin de la cal hidratada en agua. Su empleo en tratamiento de suelo permite por un lado, evitar el polvo producido durante el extendido de cal y por otro, controla mejor la humedad de los suelos secos. El uso vial ms importante de la cal es el de estabilizar suelos, para estos fines se emplea la cal hidratada en polvo, que viene envasada en bolsas de papel facilitando de esta manera su manipuleo y transporte. En la construccin de carreteras, el aprovechamiento de los suelos naturales de la traza puede presentar dificultades debido a: El alto contenido de agua. La presencia de arcilla en los mismos. A la combinacin de ambos elementos.La importancia del contenido de agua es conocida por todos ya que, si es demasiado elevado, hace que la circulacin de mquinas en obra sea difcil cuando no imposible y si es demasiado bajo la compactacin resulta una operacin difcil. Los materiales que tienen arcillas en su composicin, son conocidos por sus pocas propiedades geotcnicas que, adems, varan segn las condiciones climticas.ACCION DE LA CAL SOBRE LOS SUELOS ARCILLOSOS.Los efectos de la cal sobre los suelos arcillosos pueden ser divididos en dos grupos principales:a) Debido a reacciones rpidas (minutos/horas); es una estabilizacin por modificacin.b) Provenientes de reacciones a largo plazo (semanas/meses); es una estabilizacin por cementacin.

Como consecuencia de los anteriores efectos, la accin de la cal produce un notable incremento de la resistencia y rigidez del suelo que pierde plasticidad. La permeabilidad del suelo, que inmediatamente despus del tratamiento podra ser considerado como un rido maleable que va cementando progresivamente con el tiempo, aumenta considerablemente a corto plazo, pero progresivamente decrece a medida que van teniendo lugar las reacciones de cementacin y, por tanto, se reduce la susceptibilidad al agua en gran manera, lo que es puesto en evidencia por la disminucin ndice de Plasticidad y de la retraccin e hinchamiento del suelo.La mezcla de cal con el suelo provoca reacciones rpidas que originan cambios fsico-qumicos producidos por cambios inicos, neutralizacin y floculacin. Las finas partculas de arcilla se aglomeran en elementos ms gruesos y friables. Estas reacciones se producen siempre que el suelo tenga un cierto porcentaje de finos. Para conseguir estas modificaciones, la dosificacin necesaria de Cal oscila entre el 1 y el 3 %.EstabilizacinLa estabilizacin propiamente dicha consiste en una mejora a largo plazo (meses/aos) por cementacin, en funcin de la temperatura ambiente y de la naturaleza de la arcilla, aumentando la capacidad portante del suelo con el fin de poder emplearlo en capas ms solicitadas. De esta forma pueden obtenerse explanadas y sub-bases con buenas.Al elevar la cal el pH del suelo estabilizado hasta valores de 12,4, se libera slice y almina de la arcilla que reaccionan con los iones calcio procedentes de la cal, formando silicatos y aluminatos clcicos hidratados que, como en el caso de los cementos portland, incrementan la resistencia mecnica. Esta reaccin de tipo puzolnico es progresiva con el tiempo y aumenta la impermeabilidad, la resistencia mecnica y la resistencia a las heladas del suelo tratado. FACTORES POTENCIALMENTE ADVERSOSDos son los aspectos que ms negativamente pueden influir en la estabilizacin de suelos con cal: su contenido en sulfatos solubles y en materia orgnica. Tratamientos de suelos con cal. Con respecto al contenido de materia orgnica, esta puede inhibir las reacciones puzolnicas, retardando los efectos de la cal sobre el suelo. Pero, por otro lado, la mezcla del suelo con la cal permite eliminar esta materia orgnica. Por lo tanto, en el caso de suelos con porcentajes excesivos de esta, conviene sobredosificar la cal necesaria para eliminar la materia orgnica presente. El contenido de sulfatos solubles, bien por su existencia en el propio terreno, o bien por ser aportados por las aguas subterrneas existentes, puede afectar la estabilizacin mediante la reaccin de los sulfatos solubilizados en el agua con los aluminatos clcicos hidratados, producidos por la reaccin puzolnica entre el suelo y la cal, formando Etringita (trisulfoaluminato clcico), muy expansiva, que puede llegar a romper las capas ya extendidas y compactadas.VENTAJAS DE LA ESTABILIZACIN DE SUELOS CON CAL.El tratamiento de suelos arcillosos con cal viva o hidratada en cualquier obra de movimiento de tierras: laderas, terraplenes, explanadas, firmes, plataformas, etc., correspondiente a cualquier tipo de infraestructura: viales, aeropuertos, ferrocarriles, etc., permite obtener una serie de ventajas tcnicas y econmicas que citaremos a continuacin: Posibilidad de reutilizacin de los suelos disponibles en la traza, disminuyendo la necesidad de prstamos y vertederos. Este aspecto, adems de disminuir las afecciones medioambientales, disminuye los costes del movimiento de tierras, incidiendo especialmente en el transporte de materiales y en el tiempo de ejecucin. La reduccin del plazo de ejecucin viene determinada tambin por la rapidez de las reacciones suelo-cal y el efecto secante producido. El ndice de Plasticidad disminuye notablemente y el suelo se vuelve ms friable, aumentando inmediatamente su trabajabilidad. Adems, el empleo de cal viva ayuda a secar rpidamente los suelos hmedos, facilitando su compactacin. El empleo de cal incrementa la capacidad portante de los suelos aumentando su ndice C.B.R. Tambin aumenta las resistencias a traccin y a flexin. Por lo tanto, la mejora producida en las capas y explanadas estabilizadas permite reducir espesores y las posibilidades de fallo durante su vida til. Otra ventaja muy importante de la estabilizacin con cal frente al empleo de otros conglomerantes, es que no presenta un fraguado rpido, lo cual permite una gran flexibilidad en la organizacin de las distintas fases de ejecucin: mezcla, extendido, compactacin, etc.No obstante, para evitar la re carbonatacin previa de la cal, debe realizarse el mezclado con el suelo antes de 8 horas, desde el momento del extendido. Adems, con el fin de evitar la re carbonatacin de la cal y su arrastre por el viento, conviene mezclar lo antes posible la cal extendida. La estabilizacin de cualquier capa soporte, hacindola insensible al agua y aumentando su resistencia frente a los trficos que soportar durante su vida til, reduce los costes de construccin, conservacin y explotacin de la infraestructura.

ESTABILIZACIN DEL SUELO CON CEMENTO.La estabilizacin de suelo con cemento, es la ms utilizada en el mundo. Es muy sencilla de realizar y no se necesita equipo especial de construccin. El suelo-cemento consiste en mezclar suelo con cemento, y compactarlo en su contenido ptimo de humedad. La funcin del cemento es aglutinar el material y convertirlo en una masa endurecida de carcter estable. El agua hidrata el cemento y ayuda a obtener la mxima densidad lubricando los granos y partculas de suelo. Una vez que el suelo y el cemento han sido mezclados y compactado, inicia la accin del cemento la cual provoca el endurecimiento de la masa.Al mezclar un suelo con cemento, se produce un nuevo material, duro, con mejores caractersticas que el usado como agregado. Esta estabilizacin no es tan sensible a la humedad como la hecha con asfalto. Pueden usarse todos los suelos para efectuarla, excepto los altamente orgnicos, aunque los ms convenientes son los granulares, de fcil disgregado. Los limos, las arenas limosas y arcillas, todas las gravas y las arenas, son agregados adecuados para producir la mezcla suelo-cemento, que tienen excelentes cualidades, que respecto a la de los suelos granulares son:a) Tiene mayor mdulo de elasticidad.b) Es ms impermeable.c) Es muy resistente a la erosin del agua.d) En presencia de la humedad, en lugar de perder resistencia, la aumenta. e) Su resistencia aumenta con el tiempo.La cantidad de cemento necesaria vara con el tipo de suelo, siendo menor si el suelo es poco arcilloso. El criterio de diseo de las mezclas suelo-cemento es para obtener un material de mayor resistencia. No slo se debe pensar en disminuir plasticidad. La resistencia a la compresin, es uno de los parmetros primordial de anlisis en la estructura de un pavimento, el cual se determina mediante la realizacin de probetas cilndricas elaboradas con una energa de compactacin determinada segn sea la especificada y su respectiva humedad ptima. El procedimiento de construccin consta de las fases siguientes:a) Mezclado de cemento y suelo a estabilizar.b) Colocacin de agua, hasta llegar a obtener la humedad optima dentro de la mezcla suelo-cemento.c) Compactacind) Curado de unos 7 das.La gama de suelos que se pueden estabilizar con cemento es muy amplia. Aunque son los suelos granulares los que presentan una mejor y ms rpida mejora de resultados ante una reducida aportacin de cemento, no se debe a priori eliminar otros tipos, pues se dan casos de suelos de elevada plasticidad cuyo comportamiento es mejor al ser mezclados con cemento que con cal.Con suelos muy finos y arcillosos suele resultar ms adecuado realizar un tratamiento mixto cal-cemento: la aplicacin de la cal logra reducir la plasticidad y consigue agrupar los finos en granos de mayor dimetro sobre los que s puede actuar el cemento, logrndose obtener una resistencia apreciable. Anlogamente se puede emplear este doble tratamiento en suelos muy hmedos, donde la cal acta secando. En la estabilizacin mixta, antes de la aplicacin del cemento, conviene dejar un perodo de actuacin de la cal de al menos 5 o 6 horas (plazo que se debe definir en los ensayos previos).En los suelos estabilizados con cemento, el tipo de conglomerante tiene una importancia menor en comparacin con la dotacin del mismo o la densidad mnima alcanzada en la compactacin. Los cementos ms recomendables para estabilizar suelos son aquellos con alto contenido de adiciones activas se trata de cementos con inicio y final de fraguado suficientemente largos (mayor plazo de trabajabilidad), moderado calor de hidratacin (limitada fisuracin por retraccin) y desarrollo inicial de resistencias lento, que se recuperan (salvo en los cementos que las resistencias a 28 das son las mismas que las de otros tipos de cementos) o mejoran a largo plazo. Con ello se limita el efecto de la retraccin.En general deben procurar emplearse cementos de resistencia media o baja reservando las categoras superiores para situaciones especiales como la ejecucin en tiempo fro. Si la capa estabilizada se tiene que disponer sobre terrenos yesferos o que contengan sulfatos, es conveniente aislarla y, en cualquier caso, utilizar cementos resistentes a los sulfatos.En los suelos estabilizados con cemento, las dotaciones de cemento varan ampliamente segn el tipo de suelo que se utilice. Como se ha comentado, para evitar elevados contenidos de conglomerante, se suele restringir la estabilizacin con cemento a los suelos que cumplen las siguientes condiciones: ndice de plasticidad IP < 15 Lmite liquido LL < 40 Pase por el tamiz UNE 2 mm < 20 % Pase por el tamiz UNE 0,063 mm < 35 %Parmetros para la estabilizacin con cementos Se pueden utilizar todos los tipos de cementos, pero en general se recomienda lo de fraguado normales. En casos de contrarrestar los efectos de la materia orgnica, se empleara cementos de alta resistencia. En zonas con bajas temperaturas los suelos se mesclan con cementos de fraguados rpidos o con cloruro de calcio como aditivo. La capa estabilizada con cemento debe tener un espesor mnimo de 10cm pudiendo recibir capa de cobertura (tratamiento superficial asfaltico) de poco espesor (1,5cm) para un trnsito ligero a medio o podr servir de apoyo a un pavimento regido o flexible de alta calidad. El suelo se deber controlar con ensayos de granulometra verificando que el lmite lquido sea menor del 50% y el ndice de plasticidad menor del 25%, tambin mediante ensayos de compactacin, durabilidad y comprensin simple.Recomendaciones para la estabilizacin con cemento Para obtener una estabilizacin tipo flexible, el porcentaje de cemento debe variar entre 1 y 4%, permitiendo disminuir la plasticidad e incrementar levemente la resistencia. Para obtener una estabilizacin tipo rgido, el porcentaje de cemento debe variar entre el 6 y 14%, logrando mejorar el comportamiento de las bases, reflejado en el incremento de su mdulo de elasticidad evitando fracturas de la capa de la superficie. El agua debe ser limpia y estar libre de materia orgnica, lcalis y otras sustancias deletreas.

ETAPAS DE UNA ESTABILIZACION CON CEMENTOLa estabilizacin de un suelo para obtener una explanada de calidad requiere realizar previamente los estudios de laboratorio oportunos para cada caso en particular. Las caractersticas del suelo (tipo, clasificacin, grado de humedad, u otros) y la maquinaria disponible son dos parmetros bsicos que definen la forma de estabilizar y la cantidad de conglomerante ms apropiada para conseguir las ptimas condiciones tcnicas y econmicas.As, se pueden diferenciar las siguientes fases en una estabilizacin:Etapas previas a la ejecucin: Clasificacin del sueloEl primer paso, 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 y se cogen muestras vlidas de los materiales de aportacin de los terraplenes) y se llevan a cabo los ensayos de identificacin. Al menos se debe definir la granulometra, la plasticidad (lmites de Atterberg), el hinchamiento, la humedad natural, el contenido de materia orgnica y el de otros componentes perjudiciales, tales como sulfuros (piritas), sulfatos (yesos) o cloruros (sal gema) que puedan perturbar o incluso impedir el fraguado del cemento.

Eleccin y dosificacin del conglomeranteDe acuerdo con las caractersticas del suelo se selecciona el tipo de conglomerante ms apropiado para conseguir la capacidad de soporte o la resistencia solicitada.En la figura se incluye un grfico orientativo sobre cuando usar cal o cemento, pues aunque esta posibilidad puede quedar determinada en la normativa (tabla 2) donde se fijan unos lmites, hay casos de obras en los que, aun habindolos rebasado ligeramente, se han obtenido resultados correctos.

Otra opcin que no hay que descartar, es la estabilizacin mixta con cal y cemento, bien porque el suelo tenga mucha humedad y requiera previamente un secado, o bien porque contenga finos muy plsticos sobre los que no se consigue obtener resistencias con la accin del cemento. Con un 1-2% de cal se reduce la plasticidad, aumentando la humedad optima de compactacin y disminuyendo la densidad mxima del suelo, y tras un perodo de maduracin, con un 3-4% de cemento se pueden lograr las resistencias especificadas para obtener una explanada de calidad. Ensayos previos:Definido el conglomerante, se realizan los ensayos de dosificacin necesarios para conocer la cantidad del mismo a aportar. Para ello se realiza para cada contenido de cemento (o para un porcentaje medio) el ensayo Proctor Modificado siguiendo la norma tcnicas y se determina la humedad ptima y la densidad mxima de compactacin. Posteriormente se obtiene el valor del ndice CBR o, en el caso del S-EST3, en el que se exige una resistencia de 1,5 MPa a la edad de 7 das, se confeccionan probetas para ensayar a compresin a dicha edad.

La frmula de trabajo debe indicar al menos:- La granulometra del suelo, los lmites de Atterberg y las dems caractersticas definidas anteriormente.- La humedad ptima del material en el momento del mezclado.- La densidad a obtener, que no debe ser inferior al 97% de la mxima Proctor modificado paralos S-EST 1 y S-EST 2, ni al 98% para el S-EST 3.

El tipo y dotacin de cemento a utilizar:Dada la variabilidad de las caractersticas de los suelos que pueden encontrarse en un firme, es aconsejable para asegurar una homogeneizacin correcta que la dotacin de cemento no sea inferior al 3% (aunque algunas normas limitan al mnimo del 2,5% los S-EST 1) a fin de asegurar la obtencin de la capacidad de soporte o la resistencia especificada a lo largo de toda la obra y evitar problemas posteriores, en general muy costosos de solucionar.La dosificacin ptima de cemento se determina ensayando varias series de probetas con distintas dotaciones de cemento. Dichas probetas se fabrican con la humedad ptima y la densidad mnima exigida en obra. Se debe adoptar un cierto margen de seguridad para tener en cuenta la variabilidad de la obra. Una vez definido el contenido de cemento conviene realizar un anlisis de sensibilidad sobre probetas compactadas a diferentes densidades. De esta forma se puede determinar la dotacin de conglomerante a aadir al suelo que garantice suficientemente la obtencin de las prescripciones exigidas (CBR o resistencia) con las densidades alcanzadas en obra. ETAPAS DE LA EJECUCINLa estabilizacin de un suelo puede realizarse in situ o en central. Este ltimo proceso es similar al de otras unidades de obra como el suelo-cemento, pero es poco frecuente. Las operaciones a realizar en la estabilizacin in situ son en general las siguientes: Preparacin del suelo al menos en tres aspectos bsicos: granulometra (escarificado, disgregacin y retirada de gruesos), humedad (humectacin o secado) y nivelacin. Distribucin del conglomerante: segn como se realice, se diferencia entre estabilizado por va seca (el cemento se extiende en polvo sobre la superficie de la capa a estabilizar) o por va hmeda (se incorpora como lechada al suelo dentro de la estabilizadora). Mezclado: un adecuado proceso de mezclado, con la humedad apropiada para asegurar una buena homogeneidad del suelo estabilizado en todo el espesor requerido, es muy importante para lograr un aprovechamiento ptimo de esta unidad. Compactacin inicial: tras el mezclado se realizan varios ciclos de compactacin con el rodillo vibrando a su mxima amplitud para compactar bien el fondo de la capa. Refino o nivelacin: posteriormente se lleva a cabo un refino con la motoniveladora para obtener la rasante. Compactacin final: se realiza con un rodillo liso, que a veces se combina con un rodillo de neumticos para cerrar la superficie, hasta obtener como mnimo la densidad especificada.Tanto en esta etapa como en la compactacin inicial es importante mentalizar al maquinista de la importancia de su trabajo por lo montono que resulta y controlar a menudo que el proceso se realiza correctamente. Curado y/o proteccin superficial: El curado se puede realizar manteniendo la superficie hmeda mediante un riego con agua pulverizada, o bien extendiendo una emulsin bituminosa de rotura rpida y baja viscosidad con una dotacin mayor de 300 gr/m2 de betn residual. Para poder soportar el paso inmediato de los vehculos sin que se produzcan deformaciones importantes que puedan perjudicar su comportamiento posterior, el suelo estabilizado con cemento debe tener un esqueleto mineral con estabilidad suficiente. Para la estimacin de la misma, se emplea el ndice de capacidad de soporte inmediata (norma UNE-EN 13286-47), que debe ser como mnimo igual a 50 para poder permitir la apertura a la circulacin. En este caso se debe proteger el riego de curado con una gravilla 3-6, aplicada con una dotacin 2-4 l/m2.LIMITACIONES PARA LA EJECUCION Ejecucin en poca calurosaEn pocas calurosas, las altas temperaturas pueden dar lugar a una desecacin del material que altera desfavorablemente las relaciones de hidratacin del cemento. Algunas de las medidas que se pueden emplear para reducir estos problemas cuando se extiende a temperaturas superiores a 35 C son: Empleo de cementos con alto contenido en adiciones (Tipo IV, V o ESP VI) y resistencia 32,5 N, que tienen un menor calor de hidratacin, lo que se traduce en una fisuracin ms reducida. Empleo de un retardador de fraguado para incrementar el plazo de trabajabilidad, que en estos casos disminuye. Mezclado con agua fra, incrementando el volumen de agua para prever la evaporacin que se producir durante el proceso. Pulverizacin de agua durante la compactacin. Extensin del riego de curado inmediatamente.

Ejecucin en poca fraNo se debe extender el material cuando la temperatura ambiente descienda por debajo de 5C y exista fundado temor de heladas, ya que la ganancia de resistencia es muy dbil y prcticamente inexistente por debajo de dicha temperatura. En caso de que la temperatura tienda a aumentar, se puede fijar este lmite en 2C.En este caso se debern emplear cementos con un contenido reducido de adicciones (tipo II) y categora resistente 42,5 N y obtener altas resistencias. Por otra parte, en caso de ser factibles recomendable realizar la mezcla con agua caliente. Ejecucin en tiempo lluviosoEn caso de lluvia la ejecucin de la estabilizacin debe suspenderse, tanto por la gran dificultad para compactar el material al incrementarse considerablemente la humedad por encima de la ptima, como por el peligro de que se produzca un lavado de la superficie. No obstante, se puede trabajar cuando haya una lluvia fina y ligera, que tienda a desaparecer.

Ejecucin con viento fuerteEn caso de dosificarse el cemento en polvo, no se debe extender cuando haya viento fuerte (velocidad por encima de 35 km/h). Si el cemento se incorpora como lechada, hay que tener en cuenta que, incluso aunque se est en un ambiente martimo con un alto porcentaje de humedad, la capacidad del viento para desecar rpidamente la superficie del material es muy alta, por lo que se debern tomar las precauciones adecuadas.

ESTABILIZACION DEL SUELO CON ASFALTOEn algunos casos conviene estabilizar un material usando algn producto asfltico para elaborar capas base o sub base. A estas bases asflticas tambin se los conoce como base negras. El uso de algunos productos asflticos (asfaltos rebajados, emulsiones asflticas y cemento asflticos) est limitado a suelos granulares o de partculas gruesas. Es muy difcil estabilizar un material arcilloso, por los grumos de esos suelos. La estabilizacin con asfalto puede tener dos fines:a) Reducir la absorcin de agua del material, usando poca cantidad de asfaltob) Incrementar la resistencia de un material usando mayor cantidad de asfalto, como en las bases asflticas.Se empleara un asfalto o bitumen, para lograr propiedades impermeabilizantes, adhesivas y de preservacin, en el suelo. En suelos friccionantes puede considerarse, adems de la qumica, la estabilizacin mecnica.La estabilizacin de cada suelo, debe ser investigada en forma independiente, a partir de la granulometra, plasticidad, densidad y otras propiedades del sueo. Para un peso especfico del material igual a 1,64 gr/cm3, le debe corresponder 10% de asfalto y para 1,75 gr/cm3, no es necesaria su aplicacin, tal como lo muestra a continuacin el siguiente cuadro:CONTENIDO DE ASFALTO PARA ESTABILIZARContenido de asfalto (%)0246810

Peso especfico del material (gr/cm3)1,751,711,681,661,641,64

Cuando los materiales bituminosos se emplean como agentes estabilizantes de los suelos, tienden a producir distintos efectos segn el tipo de suelo que deba estabilizarse.En lneas generales, los efectos se dividen en tres grupos principales:a)- Suministrar resistencia cohesiva a suelos sin cohesin propia, tales como arenas limpias, donde el asfalto acta como agente ligante de las partculas. Este tipo de estabilizacin es generalmente llamada "arena-asfalto".b)- Estabilizar el contenido de humedad de los suelos finos cohesivos. Este tipo de estabilizacin se denomina "suelo-asfalto".c)- Suministrar resistencia cohesiva e impermeabilizar suelos granulares que poseen altos valores de resistencia friccional. Cuando en este tipo de estabilizacin se utilizan gravas de yacimiento, se la conoce con el nombre de "grava-arena-asfalto". Los asfaltos son tambin usados en caminos de tierra o grava a los efectos de lograr una superficie libre de polvo, impermeable al agua y resistente a la abrasin del trnsito Este tratamiento se utiliza para suelos gruesos o finos con plasticidad donde slo se desea un tipo inferior de camino.

ESTABILIZACION DE SUELOS CON CENIZALas cenizas volantes son procedentes de la combustin en las centrales termoelctricas. La composicin de cada una de las clases de ceniza y el porcentaje de carbn encontrado en estas depende del proceso que se realice en cada una de las plantas de la termoelctrica. Las cenizas son granos finos compuestos bsicamente por silicatos, aluminios, cal libre y algunos xidos que permiten una reaccin puzolnica con el suelo que al igual que otras sustancias reduce el ndice de expansin.Una concentracin del 25% de cenizas en el suelo puede resultar muy beneficiosa, afectando la granulometra, floculando los porcentajes de arcillas del suelo y reduciendo el lmite lquido y el ndice plstico del suelo. Las reacciones puzolnicas permiten incrementar la capacidad de soporte de la subrasante y con ello mejor las estructuras viales. La ceniza volante es expulsada junto con los gases de combustin, para ser atrapada en los filtros del sistema de recoleccin, desde donde se transporta al silo de almacenamiento. En dicho silo se mezclan ambos tipos de ceniza (ceniza compuesta o FBA) y se hidratan, para posteriormente ser transportadas hasta un acopio o relleno ubicado al interior de la planta (ceniza compuesta hidratada o FBAh). De acuerdo al proceso de produccin, se pueden obtener cuatro tipos de cenizas FBC:- FAd (ceniza volante seca). Se obtiene de los sistemas de recoleccin de polvo de la caldera.- BAd (ceniza de fondo seca). Esta ceniza precipita al fondo de la caldera. Este tipo de ceniza est formada por partculas visibles de color caf, negro y blanco.- FBAd (ceniza compuesta seca). Esta mezcla se produce en el silo de almacenamiento.- FBAh (ceniza compuesta hidratada). Mezcla de cenizas hidratada depositada en el acopio.

ESTABILIZACIN DE SUELOS EXPANSIVOSLa estabilizacin de un suelo es el proceso por el cual se mejoran las propiedades del mismo. Entre los aditivos usados en la estabilizacin de los suelos se encuentran los siguientes (Sowers, 1994): Aditivos que retienen humedad: sales comunes y cloruro de calcio. Aditivos resistentes a la humedad: agentes impermeabilizantes resinosos e hidrfugos, materiales bituminosos y asfaltos rebajados. Mezcla de suelo-cemento, en la mayora de los casos se hace con cementos Portland. Cal y cemento: reacciona con el suelo qumicamente permitiendo reacciones puzolnicas. Agentes dispersante: entre los cuales se encuentran el silicato de sodio y poli fosfato de sodio que reducen el lmite lquido, el ndice plstico y la permeabilidad.A continuacin se presenta una descripcin de las sustancias utilizadas como aditivos en esta investigacin, as como el efecto que producen sobre los materiales expansivos.ESTABILIZACIN CON CALESTABILIZACIN CON CENIZAS VOLANTESLas cenizas volantes son procedentes de la combustin en las centrales termoelctricas. La composicin de cada una de las clases de ceniza y el porcentaje de carbn encontrado en estas depende del proceso que se realice en cada una de las plantas de la termoelctrica.Las cenizas son granos finos compuestos bsicamente por silicatos, aluminios, cal libre y algunos xidos que permiten una reaccin puzolnicas con el suelo que al igual que otras sustancias reduce el ndice de expansin.

ESTABILIZACION CON GEOSINTETICOS

ESTABILIZACIN CON GEOSINTTICOSEn muchas ocasiones es usual encontrar suelos poco competentes para soportar cargas debido al trfico, el refuerzo con geosintticos permite mejorar el desempeo de un pavimento disminuyendo los esfuerzos aplicados sobre la subrasante. Como resultado, se tiene una seccin reforzada que permite una mayor aplicacin de cargas y menores deformaciones que una seccin sin refuerzo.Geosintticos como geomallas biaxiales coextruidas, geotextiles tejidos y Neoweb han sido empleados como herramientas de refuerzo para incrementar la Resistencia de vas.Para lograr la estabilizacin de una subrasante sedebe determinar correctamente un espesor de material granular apropiado que en conjunto con un geosinttico de refuerzo permitan brindar una plataforma de trabajo estable logrando la estabilizacin mecnica de la subrasante.La estabilizacin mecnica de subrasantes con geosintticos permite reemplazar alternativas tradicionales como el uso de empalizadas, rajn (Sobre tamaos), etc. ESTABILIZACIN CON GEOTEXTILESLa funcin de refuerzo de los geotextiles consiste en el complemento y por ende en el mejoramiento de las propiedades mecnicas del suelo. Los geotextiles son materiales con alta resistencia a la tensin y son un buen complemento de aquellos materiales con alta resistencia a la compresin pero con poca resistencia a la tensin, como ocurre generalmente en los suelos finos y granulares.El refuerzo con geotextiles soporta la fuerza de tensin del suelo, disminuyendo la fuerza de corte y aumentando la resistencia al corte del suelo, con el incremento del esfuerzo normal que acta en las potenciales superficies de corte. En efecto, cuando el suelo se deforma a lo largo de una superficie de ruptura (en cortante), se generan deformaciones a compresin y traccin. El refuerzo comienza a actuar en forma eficiente cuando su inclinacin iguala la direccin en la que se haya desarrollado la deformacin a traccin en el suelo deformado, entonces la deformacin por corte del suelo causa una fuerza de tensin en el geotextil de refuerzo.El refuerzo con geotextiles permite adems soportar mayores aplicaciones de carga en el suelo y mejorar su capacidad portante, mediante otro mecanismo diferente, que se aplica cuando el refuerzo se ha deformado lo suficiente para actuar como una membrana a tensin. Cuando se aplica una carga en la superficie de la estructura, una parte de los esfuerzos normales de la fibra inferior de esa capa (parte cncava) son soportados por la fuerza de tensin de la membrana de geotextil, reduciendo as los esfuerzos aplicados en el suelo que se encuentra bajo el geotextil (parte convexa del geotextil). Este mecanismo tipo membrana se desarrolla cuando se aplican cargas localizadas y se presentan deformaciones considerables. En el caso particular de las vas, la accin de membrana es muy importante para controlar el ahuellamiento en las vas y para prevenir el colapso de un relleno en un hueco o cavidad que se presente en el suelo de fundacin.Con el uso de un geotextil de refuerzo y un espesor adecuado de material granular es posible estabilizar mecnicamente una subrasante, generando una plataforma de trabajo estable que permita el desarrollo propios de la construccin de un pavimento. Esta alternativa permite el remplazo de soluciones tradicionales como como el uso de empalizadas, rajn, remplazos de suelo, estabilizacin qumica, etc. Adicionalmente se logra el efecto de separacin evitando la contaminacin y/o mezcla de suelos.

ESTABILIZACIN CON GEOMALLASCon el uso de una geomalla biaxial coextruida y un espesor adecuado de material granular es posible estabilizar mecnicamente una subrasante, generando una plataforma de trabajo estable que permita el desarrollo propios de la construccin de un pavimento. Esta alternativa permite el remplazo de soluciones tradicionales como como el uso de empalizadas, rajn, remplazos de suelo, estabilizacin qumica, etc.En esta aplicacin toma vital importancia le eficiencia en los nudos o juntas de la geomalla (En general se recomienda que sea >90%) ya que de estos depende la transferencia de cargas y el adecuado confinamiento del material granular. En la mayora de los casos es necesario acompaar la geomalla por un geotextil de separacin por debajo de esta. ESTABILIZAION CON GEODRENESEl agua siendo un elemento fundamental para la existencia de la vida, es tambin la principal causa de los problemas en la Ingeniera Geotcnica y una de las causas ms relevantes del deterioro prematuro de las obras civiles. Es por eso que es necesaria la construccin de obras de drenaje adecuadas para cada caso. Un correcto manejo de los fluidos debe involucrar procesos de captacin, conduccin y evacuacin, los cuales son de igual importancia.

Cuanto ms rpido se capte el agua en las obras civiles, se garantiza una mayor durabilidad de stas. Esto debido a que el exceso de agua en los suelos afecta sus propiedades geomecnicas, los mecanismos de transferencia de carga, incrementos de presiones de poros, subpresiones de flujo, presiones hidrostticas y afecta la susceptibilidad a los cambios volumtricos.Un sistema de subdrenaje eficiente y estable debe estar compuesto por un medio filtrante y otro drenante. En el Geodrn, la funcin de filtracin (retener el suelo permitiendo el paso del agua) la desempea el Geotextil no tejido punzonado por agujas, el medio drenante es el encargado de captar y conducir el agua que pasa a travs del filtro, funcin realizada por un elemento sinttico que se conoce con el nombre de Geored y la tubera perforada es la encargada de conducir el agua a un sistema de evacuacin.La utilizacin del geodrn vial es una excelente alternativa para el manejo de los fluidos, porque permite captarlos y conducirlos de una manera rpida y eficiente, disminuyendo notablemente el tiempo de construccin de los subdrenes por su facilidad de instalacin, dando como resultado una disminucin de costos frente a otras alternativas convencionales, disminuyendo el fuerte impacto ambiental.

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