mezclas 2

CISTERNA ELDA RUTHCX12-0528-4

DISEÑO Y CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS(2011)

TRABAJO PRÁCTICO Nº 2

Estabilizaciones Físico - Químicas

1 Estabilización de suelos

1. Definición de Estabilización de un Suelo.2. Propiedades de los Suelos y Ensayos Característicos a cada

propiedad.3. Tipos de Estabilizaciones conocidas y su Terminología Vial.4. Analice la diferencia entre “”estabilización de Suelos” y “Corrección

de Suelos”.

2 Suelo – Cal

1. Antecedentes de su utilización y ventajas que ofrece su uso.2. Describa como se obtiene y que características posee el material “CAL”

(Teoría de Calcinación – Denominaciones)3. Señale que ensayos son necesarios para i9dentificar y clasificar el

Suelo a utilizar.4. Indique como se obtiene la “Cal Útil Vial”.5. Describa los criterios de dosificación de “Marshall Thompson”.6. Señale las condiciones necesarias para lograr un adecuado resultado

en obra.7. Conclusiones.

3 Metodología de Laboratorio

1. Describa el ensayo efectuado en Laboratorio y los resultados obtenidos.

2. Conclusiones del Ensayo.

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4 Suelo – Cemento

1. Describa como se obtiene el material base “Cemento”.2. Describa la interacción “Suelo – Cemento”.3. Señale el criterio de dosificación (Tabla de % óptimos).

5 Proceso Constructivo de un Estabilizado

1. Preparación de la Subrasante.2. Modo de acopio del material Suelo: a) con el suelo del lugar y b) con

suelo transportado.3. Distribución de la Cal.4. Mezclado.5. Humedecimiento y Compactación6. Curado y Controles de Obra

6 Cómputo de Materiales

1. Especificaciones básicas.2. Determinación de la cantidad de Cal necesaria para la mezcla (ml).

Datos: Ancho de calzada: 8.00 m Espesor 0,17 m Estabilizado al 6% de cal Cal Útil Vial: 70% Densidad Máxima Suelo Cal (Proctor Modificado): 1600Kg/m3 Cal en bolsas de 30 kg/un

Grado de pulverización del suelo para mezclas:* Pasa Tamiz de 1” 100%* Pasa Tamiz Nº 4 80 %* Pasa Tamiz Nº 10 > 60 %

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DESARROLLO

1.- Estabilización de suelos

1.1.- Definición de Estabilización de un Suelo.La estabilización de suelos es el

conjunto de fenómenos físicos, químicos y mecánicos, tendientes a modificar las propiedades de los suelos, haciendo que este material tenga la suficiente resistencia para soportar cargas y deformaciones durante por lo menos una determinada cantidad de tiempo que llamaremos vida útil. Así, éste material se considerará APTO desde el punto de vista vial.

El objetivo es lograr estabilidad volumétrica y resistencia. Debemos tener en cuenta que la presencia de suelo orgánico es un enemigo de la resistencia.

1.2.- Propiedades de los Suelos y Ensayos Característicos a cada propiedad.

a) Comportamiento bajo cargas: este comportamiento se debe a la fricción interna, por lo tanto a mayor fricción interna mejora el comportamiento bajo las cargas.

b) Variaciones volumétricas: acá tiene mucha influencia la cohesión del suelo, a mayor cohesión el suelo va a ser más susceptible a las variaciones volumétricas ya que tiene mayor capacidad de absorber agua.

c) Impermeabilidad: esta propiedad le confiere la porción fina del suelo, a mayor cantidad de fino, el suelo será más impermeable, lo que se traduce en una mayor resistencia al corte.

d) Compresibilidad: cuanto mayor valor soporte tenga el suelo, va a resultar menos comprensible.

PROPIEDAD ENSAYO

a) Comportamientos bajos cargas Fricción interna

b) Variaciones volumétricas Cohesión

c) Impermeabilidad Resistencia al corte

d) Compresibilidad Valor soporte

1.3.- Tipos de Estabilizaciones conocidas y su Terminología Vial.

Según Winkerton Haas

Estabilización mecánica: comprende el manipuleo de compactación de los suelos para obtener su densificación.

Estabilización física: consiste en la obtención de una adecuada granulometría del suelo con agregado de materiales granulares o cohesivos, o ambas a la vez, corrigiendo al suelo primitivo.

Estabilización físico-química: se refiere al agregado de agentes estabilizantes que modifican las propiedades del suelo original.

Estabilización por Drenaje.3


Estabilización por medios eléctricos (electroósmosis).

Todo método practico de estabilización de suelos puede involucrar uno, dos o todos los principios aquí mencionados.

En terminología vial

Estabilización mecánica Compactación especialbasado en la teoría del

Ing. R.R. Proctor, que dice “para cada suelo existe un determinado contenido de humedad con el cual es posible obtener la máxima densidad por compactación con un determinado equipo”.

Estabilización física Estabilización granularEstabilización Granular

consiste en lograr una mezcla bien graduada de grava, arena, limo y arcilla, la que compactada alcanzará su máxima densidad. Dentro de esta mezcla, las partículas más gruesas suministran fricción y resistencia, las intermedias acuñamiento de la estructura y las más finas el sostén de delgadas películas de agua que desarrollan una fuerte cohesión.

Estabilización físico-química comprende los tipos de materiales que se enuncian a continuación:

Suelo-Cal

Suelo-Cemento

Suelo-Betún

Estabilizaciones con agentes químicos

1.4.- Analice la diferencia entre “estabilización de Suelos” y “Corrección de Suelos”.

Corregir se refiere a optimizar propiedades del suelo tales como la resistencia al corte controlando las deformaciones, los cambios volumétricos y su actividad superficial. Mientras que estabilizar significa provocar un fenómeno que cambie las propiedades del suelo de manera tal que sean útiles para un fin determinado, usualmente la mejora en este caso es importante.

Diferencia entre “Estabilización de suelos” y “Corrección de suelos”, la misma radica en la capacidad portante obtenida luego de realizar los trabajos.

Ya que no todos los suelos son susceptibles de ESTABILIZAR y a veces nos tenemos que conformar con mejorar algunas de sus propiedades.

2.- Suelo – Cal

2.1.- Antecedentes de su utilización y ventajas que ofrece su uso.

ANTECEDENTES: En los EEUU tuvo una aceptación exitosa, en particular en el estado

de Texas, donde se metodizo el suelo - cal, estableciéndose normas de dosificación (PRA, Washintong - 1961 Y Marshall Thompson, Illinois - 1968).

En nuestro país la DNV las adopto ya en 1951 (las usó en la construcción de las rutas N° 11 Y N° 34 que costea al Paraná).

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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 técnicas y económicas que citaremos a continuación

VENTAJAS:

No es un material caro y se lo utiliza en porcentajes relativamente bajos ( 2% a 10%). Relativa .abundancia de la materia prima (piedra caliza) en la naturaleza

Posibilidad de reutilización de los suelos disponibles en la traza, disminuyendo la necesidad de préstamos y vertederos. Este aspecto, además de disminuir las afecciones medioambientales, disminuye los costes del movimiento de tierras, incidiendo especialmente en el transporte de materiales y en el tiempo de ejecución.

La reducción del plazo de ejecución viene determinada también por la rapidez de las reacciones suelo-cal y el efecto secante producido. El Índice de Plasticidad disminuye notablemente y el suelo se vuelve más friable, aumentando inmediatamente su trabajabilidad. Además, el empleo de cal viva ayuda a secar rápidamente los suelos húmedos, facilitando su compactación.

El empleo de cal aumenta la resistencia al corte, es decir, la capacidad portante de los suelos aumentando su índice C.B.R. También aumenta las resistencias a tracción y a flexión. Por lo tanto, la mejora producida en las capas y explanadas estabilizadas permite reducir espesores y las posibilidades de fallo durante su vida útil.

Otra ventaja muy importante de la estabilización con cal frente al empleo de otros conglomerantes, es que no presenta un fraguado rápido, lo cual permite una gran flexibilidad en la organización de las distintas fases de ejecución: mezcla, extendido, compactación, etc.

Disminuye la susceptibilidad de los suelos al agua controlando los cambios volumétricos (hinchamientos).

Se vuelve muy Útil en la formación de “superficies de trabajo”.

2.2.- Describa como se obtiene y que características posee el material “CAL” (Teoría de Calcinación – Denominaciones).

MATERIAL CAL: Es el material obtenido mediante la calcinación de rocas ricas en

carbonato de calcio (CaCO3) que pueden contener carbonato de magnesio (MgCO3) y otros elementos o impurezas.

El oxido de calcio (CaO) resultante de la cocción de los carbonatos se denomina CAL VIVA, Y la que se hidrata con el agregado de agua se denomina cal hidratada.

De acuerdo con el contenido de CaO o oxido de magnesio (mgO) la cal viva se denomina grasa, magra, dolomita.

Componente grasa magra dolomíticaCaO 91.37% 78.59% 55.80%Arcilla <5% <5%

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Magnesio <10% >10%

El suelo - cal es un proceso de estabilización que tomó auge por los bajos porcentajes de cal que se necesitan (2 – 10%), por su bajo costo y por los buenos resultados obtenidos. Con la adición de cal se obtienen dos tipos de mejoras, que dependen del suelo:

Suelo MEJORADO con cal: acción granulométrica, bajo % de cal.

Suelo ESTABILIZADO con cal: acción puzolánica, mayor % de cal.

Con mayor porcentaje de cal se producen efectos de cementación que son irreversibles, produciéndose reacciones químicas que originan un nuevo material, distinto del original. Tanto en un suelo mejorado como en un estabilizado se producen alteraciones de las propiedades físicas originales del material suelo:

Granulometría: se produce un material con tamaños de gramos mayores Límite líquido: varía muy poco Límite plástico: aumenta Friabilidad: aumenta Susceptibilidad al agua: disminuye (menores cambios de volumen) Resistencia al corte: aumenta

Suelos aptos para ser estabilizados con cal: A4, A5, A6, A7. En suelos friables la cal trabaja como mortero.

ACCIÓN

Mejora las propiedades de la subrasante mediante uniformidad de apoyo y reducción de cambios volumétricos.

Construcción de sub bases. La cal en el ámbito vial se utiliza para mejorar las propiedades del suelo y producir acciones cementantes.

Podemos distinguir dos tipos de acciones:Acciones rápidas: mejoran cambios

volumétricos. Lo que se consigue es desplazar la curva granulométrica hacia una zona de granos gruesos. La cal compuesta por Ca(OH)2 se combina con las partículas de arcilla del suelo (generan la reactividad del suelo frente a la cal), produciéndose una floculación irreversible.

Acciones lentas: en presencia de CaO y agua, se producen silicatos y aluminatos de calcio, que son sustancias resistentes al agua y que tienen propiedades cementantes que dan mayor cohesión a la unión electrostática. Esto se produce en el tiempo, siempre que se disponga de Calcio y Silicio activos.

El proceso se ve favorecido, entre otras cosas, por:

Compactación: el acercamiento entre partículas favorece las reacciones Temperatura: al aumentar la temperatura, para idénticos porcentajes de cal,

aumenta la resistencia a la compresión simple. Curado húmedo

TEORIA DE LA CALCINACIÓN

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IP disminuye


CaCO3 + calor (900 ºC) CaO + CO2 (a la atmosfera)

El OCa (cal viva), es un elemento pulvorulento de acción altamente cáustica por ser ávido de agua (quema la piel). Para su uso se lo debe mojar adecuadamente (hidratación), formándose Ca(OH)2 con desprendimiento de elevada cantidad de calor (200 ºC) y un aumento considerable del volumen (2 a 8 veces) . Debe haber abundante agua para el apagado sino se corre el riesgo de que e1 material se vuelva inerte (Sin propiedades).

OCa + H2O Ca(OH)2 + calor ( cal hidráulica)

El apagado aéreo se produce cuando la cal viva se expone al aire.

(Cal aérea)

El material cal se rige en nuestro país por la norma IRAM 1508, siendo definido como “hidróxido de calcio en polvo, con una cierta cantidad de compuestos sílico aluminosos, de propiedades puzolánicas, que aseguran su endurecimiento bajo agua.

Esta norma contempla el uso de la cal desde el punto de vista de la construcción y no desde área vial, como correctora de las propiedades físicas del suelo y causante de los procesos de cementación.

2.3.- Señale que ensayos son necesarios para identificar y clasificar el Suelo a utilizar.

Para ello se debe extraer una muestra representativa del suelo virgen, de la que obtenemos:

Clasificación del suelo granulometría Límite líquido Límite plástico Índice de plasticidad Densidad máxima Humedad óptima (Proctor reforzado, 35 golpes por capa) Ensayo de Cal Útil Vial (C.U.V.)

2.4.- Indique como se obtiene la “Cal Útil Vial”.

No toda la cal que agreguemos al suelo reaccionará con el mismo es por eso que debemos determinar la C.U.V.

Se denomina Cal Útil Vial al porcentaje de la cal comercial capaz de reaccionar química y físicamente con el suelo, produciendo cambios en la naturaleza y propiedades del mismo.

ENSAYO C.U.V.

Se toman 3 gr de cal con pH=12 y mediante el agregado de ácido clorhídrico (HCl) bajamos el pH hasta 7, anotando la cantidad de ácido clorhídrico utilizado. Se continúa bajando el pH hasta 2, anotando también la cantidad necesaria

7


para tal reducción. Ahora se adiciona hidróxido de sodio hasta volver el pH a 7, midiendo esta cantidad.

Con fórmulas se determina la cantidad de: Óxido de Calcio Hidróxido de Calcio Carbonato de Calcio % C.U.V.

2.5.- Describa los criterios de dosificación de “Marshall Thompson”.

La cantidad óptima de cal para estabilizar un suelo es el menor porcentaje capaz de modificar las propiedades del suelo hasta el extremo requerido por el proyecto.

La cal en cantidades bajas reduce la plasticidad del suelo, mientras que en mayores proporciones crea resistencia estructural.

Este criterio divide a los suelos en reactivos y no reactivos, según su grado de combinación con la cal. Se sugiere una resistencia básica de 3.5kg/cm2 mayor que la del suelo virgen, para un período de curado de 28 días a temperatura ambiente (23 a 25°C)

Si NO ocurre dicho incremento estamos en presencia de un suelo No REACTIVO y por lo tanto se lo considera suelo mejorado con cal (SMC), Siendo el ensayo de control el CBR.

SI es positivo el incremento estamos en presencia de un suelo REACTIVO, cuya resistencia estructural, promovida por la acción puzzolánica, aumenta y puede medirse con el ensayo de compresión simple a 28 días. (MSC)

Para ello determina mediante ensayos de compresión simple con 3%, 5%,6%,7%, y el porcentaje de diseño será aquel que sobrepasado no aumente la resistencia +1 punto por perdida. Luego confronta con las exigencias de Thompson.

Uso antisipadoResist. Residual

[Kg/cm2]

Resist. 28dias

[Kg/cm2]

Subbase 25cm 2.1 4.2

Subbase 20cm 2.8 4.9

Subbase

12.5cm 4.2 6.3

Base 7 9.1

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Consideraciones y etapas a seguir:

1. El suelo debe clasificarse y para ello se extrae una muestra de la que se obtendrá LL, Lp, IP, densidad máxima y humedad óptima (Modificado de la DNV: 3 capas, 35 golpes por capa, molde chico). No deberá contener materia orgánica y contenido de sales restringido a: sales totales < 1,5 % y sulfatos < 0.5%

2. Con respecto a la cal: los % indicados de cal son de CUV, ya que no todo el contenido de cal es aprovechable (realizar ensayo previo). Normalmente el contenido varía entre un 50 y un 90%.

3. Con respecto al agua: idénticas exigencias que para el suelo.

4. Con respecto a las sales: si moldeamos una probeta de suelo-cal con sal, con el correr del tiempo se puede disgregar con las manos. Las sales tienen un alto poder de desestabilización.

5. Etapas de trabajo: se moldean probetas con distintos porcentajes de cal (3, 5, 7%), con humedad óptima y compactación Proctor modificado, se desmolda y se pasa al curado (7 días en cámara húmeda). Se ensayan y se determina la resistencia alcanzada.

Se tratará de capas de sub bases y se exige una resistencia mínima a compresión de 8 kg/cm². No se utiliza para bases debido a su fina textura que impide el engarce con el tratamiento. El menor porcentaje de cal que cumpla con las exigencias es el elegido.

El suelo con el que se moldeen las probetas debe estar bien disgregado y la cal no debe estar húmeda.

2.6.- Señale las condiciones necesarias para lograr un adecuado resultado en obra.

La cal se debe proteger antes de su uso La compactación se debe realizar sin demoras Se debe realizar un curado correcto, para eso se puede optar por sellar

mediante un riego asfaltico o bien con sucesivos riegos de agua que se deberá hacer por la mañana y la tarde durante 7 días.

Se debe controlar el gálibo, espesor, densidad resistencia a la compresión. Una vez terminado el tramo se sacan testigos y se verifica la Rc que no debe ser menor al 90% de la teórica.

2.7.- Conclusiones.

El uso de la cal en la estabilización de suelos sigue el propósito general mejorar las características naturales del suelo de modo que aumente su

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capacidad para resistir los efectos inducidos por el tránsito (esfuerzo de corte) y los cambios volumétricos en diferentes condiciones de clima.

La cal se adapta perfectamente en la mayoría de los casos para lograr positivos resultados, y su empleo suele ser conveniente por tratarse de un producto de costo moderado, de fácil manejo, así como de producción fácil y abundante. La incorporación de cal mejora en muchos casos las características plásticas de los suelos, haciéndolos más friables y por sobre todo, aumentando considerablemente el valor soporte, acción que se ha demostrado continua en función del tiempo.

Así mismo la cal elimina la susceptibilidad al agua de los suelos cohesivos reduciendo la tendencia al hinchamiento de los mismos. Tales hechos han inducido el empleo de la cal en las construcciones viales al extremo de constituir un material cuya aplicación va paulatinamente creciendo. Uno de los campos donde la cal promete considerables beneficios es en la provisión de "superficies de trabajo" y sub-bases para caminos construidos sobre suelos arcillosos pesados. La lluvia y la acción del tránsito de obra actuando simultáneamente, pueden convertir un lugar en impasable, retardando considerablemente el trabajo. La arcilla húmeda puede ser eventualmente removida y reemplazada por material granular, pero a un costo elevado. Un tratamiento con cal inmediatamente después de remover el suelo superficial puede resolver esta situación. La resistencia adicional conferida al suelo por la cal puede también aprovecharse para reducir el espesor de las bases superiores. Así mismo, puede usarse cal en combinación con otros estabilizantes dando lugar a sistemas mixtos de estabilización. Por ejemplo, en la estabilización bituminosa, la cal influye en corregir las características plásticas de los suelos cohesivos con lo cual se mejora la acción posterior del betún. En otros casos de mezclas de suelo betún la incorporación de cal facilita el secado o curado del suelo estabilizado. La incorporación previa de cal puede ser ventajosa en el tratamiento de suelos plásticos (arcillas pesadas) con cemento. La cal reduce la plasticidad, facilita la posterior pulverización del suelo y por consiguiente el mezclado con el cemento portland, así como reduce las cantidades de este material. El costo de la incorporación de cal está compensado por las ventajas señaladas.

3.- Metodología de Laboratorio

3.1.- Describa el ensayo efectuado en Laboratorio y los resultados obtenidos.

Se quiere elaborar un suelo-cal con material extraído de la Ruta Provincial y para ello debe determinarse el porcentaje de cal a intervenir en el estabilizado.

Procedimiento:

1) Realizar la Clasificación del suelo. Determinamos IP, Hopt= 31.2% y Dmáx=1.89g/cm3 (según Proctor DNV modificado)

2) Se moldean las distintas probetas de suelo cal (3, 5 y 7%). Se moldean con la humedadoptima. la cal a emplear tiene un 49% de C.U.V. se deben corregir los

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porcentajes a combinar. Se determina el IP y la densidad máxima para cada % de cal.

3) Se toman 2500 gramos de suelo que pase tamiz n°4.4) Se tamizan de 300 a 400 gramos de cal con tamiz n° 80 (retener grumos

previamente si los hubiera).5) El volumen de agua se calcula con el porcentaje de humedad óptima de suelo y

cal.6) Regar con agua en forma uniforme y mezclar hasta homogeneizar la mezcla.7) La energía de compactación resultará de someter a la probeta a 35 golpes cada

una de las tres capas, con 30 cm de altura de un pisón de 4,5 kilogramos.8) Una vez moldeadas las probetas, se envuelven en papel húmedo y son llevadas a

la cámara durante 7 días.9) Luego de 7 días, se ensayan a compresión simple.10) Si los valores obtenidos son iguales o superiores a los exigidos, se toma como

valor de la dosificación el menor de los porcentajes que cumpla con las exigencias de resistencia.

3.2.- Conclusiones del Ensayo.

Los resultados del ensayo fueron:

Probeta de suelo cal con 3% de CUVPeso del suelo= 2500 gPeso de la cal= 113 gAgua= 780 cm3 (31.2%)

Probeta de suelo cal con 5% de CUVPeso del suelo= 2500 gPeso de la cal= 187.5 gAgua= 780 cm3 (31.2%)

Probeta de suelo cal con 7% de CUVPeso del suelo= 2500 gPeso de la cal= 262.5 gAgua= 780 cm3 (31.2%)

Antes de agregar el agua una muestra de cada combinación suelo-cal para determinar el IP.Probeta de suelo cal con 3% de CUV → IP = 1.8

Probeta de suelo cal con 5% de CUV → IP = 23.2

Probeta de suelo cal con 7% de CUV → IP = 18

Resistencia a la compresión a los 7 días

Los resultados del ensayo son los siguientes:

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3% 5% 7%

240 930 120010,17 10,12 10,14

81,19 80,4 80,71

2,96 11,57 14,87

CUV

P rot [kg]

Diam. Probeta [cm]

Sección [cm2]

Rot.comp.7 días [Kg/cm2]

4.- Suelo – Cemento

4.1.- Describa como se obtiene el material base “Cemento”.

El cemento es una mezcla íntima de piedra caliza y arcilla triturada que se llama crudo. Esta mezcla se lleva a hornos rotatorios sometiéndola a cocción hasta el punto de fusión (1400 ºC) una vez que esta fundido se enfría bruscamente (300 ºC) lo que provoca que se modifique la energía superficial de las partículas lo que da como resultado el clinker de cemento. A este se lo muele finalmente, se le agrega sulfato de calcio (SO4Ca yeso) como regulador de fragüe (retarda) todo esto se muele hasta el polvo fino que es el producto finalizado.

La composición química aproximada es:

• Sílice: 20-40%• Oxido de calcio: 58-66%• Alúmina: 4-9,5%• Oxido de Hierro: 2,2- 4,5 %• Oxido de Magnesio: O-3 %

4.2.- Describa la interacción “Suelo – Cemento”.

Constituye otro proceso de estabilización. Según el American Concrete Institute (ACI), es una mezcla de suelo y cantidades medidas de cemento portland y agua, compactadas con una elevada energía (a alta densidad).

Es un material que surge de la mezcla de cemento con suelo, con su valor de cohesión aumentado considerablemente. La cohesión es permanente, no alterada por el agua, lo que hace que el Suelo cemento sea tratado como un material RIGIDO, con un modulo de deformación E y el valor de la resistencia a el corte condicionado por La cohesión antes que por la fricción interna.

El agregado de cemento a un suelo modifica el IP y el LC al igual que la cal. Al suelo –Cemento se lo puede considerar como un suelo-cal compactado con elevada cohesión, dado a los productos liberados en la hidratación del cemento.

La resistencia del cemento se debe a la hidrólisis de los silbatos de Ca, formados durante el proceso de fraguado, liberándose hidróxido de calcio (Ca(OH)2. Este Ca(OH)2 es el producto activo que actúa sobre el suelo lo que significa que se forma un suelo cal durante el fragüe, es decir, el suelo-cemento se comporta en una primera fase como un suelo-cal y con el aumento de pH aparecen los silicatos y se transforma en suelo-cemento. Las reacciones se producen cuando termina el intercambio de bases.

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Como el producto final suelo-cemento es menos fisurado respecto al suelo-cal, Tiene un módulo de elasticidad de 15000 kg/cm², entonces si se puede utilizar como base de caminos.

Se pueden reconocer dos etapas:

Fraguado: primer período de endurecimiento, de 10 a 12 horas. Endurecimiento: proceso posterior en que la resistencia va

aumentando progresivamente.

Las premisas para una adecuada ejecución de un suelo-cemento son:

Correcta elección del suelo. Cantidad de cemento apropiada. Humedad Apropiada. Densidad Apropiada. Curado Efectivo.

Al igual que con la cal tenemos dos posibilidades:

Suelo MEJORADO con cemento Suelo ESTABILIZADO con cemento

La reacción favorable suelo-cemento se ve muy impedida o nulificada cuando el primero contiene materia orgánica, pues los ácidos orgánicos poseen gran avidez por los iones de calcio que libera la reacción original del cemento y los captan, dificultando la acción aglutinante del propio cemento en los suelos gruesos o la estabilización de las partículas laminares en las arcillas. Por esta razón, las especificaciones de casi todos los países exigen que el contenido de materia orgánica en un suelo no sobrepase 1 a 2%, en peso, si ha de ser considerado apropiado para ser estabilizado con cemento. Es también nociva la presencia de sulfatos u otras materias ávidas de agua por cuanto privan al cemento de la humedad necesaria para el cumplimiento de sus funciones. Pero salvo estos dos inconvenientes, los demás suelos pueden tratarse con cemento para mejorar su comportamiento mecánico, siendo la principal limitación la dificultad que puede presentarse para obtener un buen mezclado con las arcillas, motivo por el cual, en este caso, algunos recomiendan añadir previamente al suelo una pequeña cantidad de cal que facilite su manejo y pulverización y permita la posterior incorporación del cemento sin dificultad

4.3.- Señale el criterio de dosificación (Tabla de % óptimos).

PASOS A SEGUIR:

1. Se extrae una muestra representativa del lugar2. Se clasifica el suelo: LL, LP, IP.3. Se determina la densidad máxima y la humedad óptima mediante un ensayo

Proctor modificado de la DNV.4. La AASHTO tiene elaborada una tabla con los porcentajes indicados para

elaborar las probetas en función del tipo de suelo.Para garantizar la estabilidad de la mezcla se deben realizar

los siguientes ensayos:

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a) Humedecimiento y secado: se moldean 3 probetas con la humedad óptima para cada %, con la energía de compactación del Proctor, se curan 7 días en cámara húmeda, se pesan las probetas y se las coloca en estufa a 70°C durante 20hs. Luego se dejan enfriar y con un cepillo metálico normalizado se frota alrededor 2 veces y se pesa. Aquí se cumple un ciclo y según la norma, la probeta debe someterse a 12 ciclos.

b) Congelamiento y deshielo: se moldean 3 probetas con la humedad óptima para cada % con la energía de un Proctor modificado y se las coloca en una cámara frigorífica (-4°C) durante 24hs. Luego del enfriamiento se deja en cámara húmeda durante 24hs para el deshielo de la probeta, se seca y con un cepillo metálico se frota dos veces y se pesa. Se somete la probeta a 12 ciclos.

Las exigencias en ambos ensayos de % máximo perdido en peso están normalizadas según el tipo de suelo:

Suelos tipo A2, A2-4, A2-5, A3: 14% Suelos tipo A2-6, A2-7, A4, A5: 10% Suelos tipo A6, A7:7%

c) Compresión Simple: se realiza en la misma forma que para el suelo-cal. Con suelos granulares podemos conseguir resistencias de 70 kg/cm2 a 28 días. Con suelos finos podemos conseguir resistencias de 25 kg/cm2 a 28 días.

d) Tabla de porcentajes óptimos (nos da valores aproximados de CP según el suelo)

SueloClasificació

n

%

volumen

%

peso

A1 – a 5 – 7 3 – 5

A1 – b 7 – 9 5 – 8

Arena limosaA2 – 4

7 – 10 5 – 9A2 – 5

Arena

arcillosa

A2 – 6

A2 – 7

A3

8 - 12

7 – 11

LimosA4 7 – 12

A5 7 – 13

Arcillas A6 10 - 14 9 – 15

A7 10 –

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5.- Proceso Constructivo de un Estabilizado

5.1.- Preparación de la Subrasante.

Supongamos que se utilizará como sub base y la capa inferior es la subrasante, por lo que se deberán realizar los siguientes controles:

Densidad: método equivalente de arena o nucleares. (muestras cada 50m)

Gálibo: el perfil transversal ya deberá estar conformado, sin cotas en exceso.

Lisura: no es determinante. Barrido y soplado: no se hace. Valor Soporte: verificar.

Cuando estas son capas cuyo espesor se obtiene de un diseño estructural, deben resultar del espesor calculado y deben ser uniformes.

Entonces la Sub-rasante debe tener ya la pendiente de la rasante, ademas debe tenerse especial cuidado en el grado de compactación de esta capa inferior ya que si no alcanzamos las exigencias corremos el riesgo no lograr la compactación en el estabilizado, ya que un suelo no puede alcanza su densidad máxima si se compacta sobre un suelo mas débil.

El estabilizado granular al no tener limitado el porcentaje de fino, se compactar siempre al 100% de proctor T-180.

El galibo se controla mediante nivelación (ejes y bordes), observando que no presente ahuellamientos ni deflexiones.

5.2.- Modo de acopio del material Suelo:a) con el suelo del lugar b) con suelo transportado.

Se hará de tal forma que no sufran daños o transformaciones perjudiciales. Cada agregado debe acopiarse por separado de manera que no cambie su granulometría original.

La supervisión deberá conocer las decisiones que tome el contratista en este ítem, a fin de poder ejecutar los ensayos que crea convenientes. No se autorizará el comienzo de los trabajos cuando a juicio de la inspección, los materiales acopiados no sean suficientes. El suelo a utilizar puede ser:

Suelo del lugar: en este caso se estaría utilizando la subrasante. El caso extremo sería la utilización de un camino viejo y construir encima una sub base de suelo-cemento o suelo-cal. Se determinará el porcentaje de suelo a

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incorporar a la mezcla para construir un espesor h (espesor del estabilizado compactado). O sea, se deberá determinar el espesor de suelo a escarificar para construir una capa de espesor h.

Se conoce la densidad máxima. Un cierto porcentaje corresponde al suelo y otro a la cal o cemento, y como se conoce el volumen, se puede estimar el peso P:

V= h x ancho de calzada x metro de avance = h x 8.00m x 1m

P= V x Dmáx

Además se conoce la densidad del suelo escarificado, que comparada con la densidad máxima permitirá conocer el espesor a escarificar:

e= Dmáx / Dmat x e capa compactada h

Suelo transportado: extracción lateral o cantera. Se procede de la misma manera que para estabilizados granulares respecto al acopio. El suelo se coloca en la zona de banquina en la cantidad necesaria por metro de avance. Cuando se tiene el material en la zona de trabajo se rompen los terrones con una máquina agrícola (disco de arado o de puntas), de manera que la reacción del suelo sea óptima. Una vez roturado el suelo se debe sacar una muestra y tamizar. La exigencia para considerar una buena roturación es que pase al menos el 60% por un tamiz n°4.

5.3.- Distribución de la Cal.

Si la cal se consigue en bolsas, se distribuye la cantidad

necesaria por metro de avance. Se hace el tanteo con 2, 3 ó 4 bolsas de modo

de obtener S1 ≈ S2, con esto se busca facilitar la mezcla ya que el suelo

contiene humedad, de modo que al contacto con la cal comience el fraguado. El

tiempo de mezclado debe ser mínimo para lograr la menor exposición de la cal

ante el oxígeno y evitar la reformación de carbonato de calcio.

También se puede hacer una distribución a granel,

regulando la compuerta del camión para que deposite la cantidad de cal

necesaria por metro de avance.

5.4.- Mezclado.

Se realiza con motoniveladoras, rastra de discos y mezcladoras

ángulo generante (Pulvimixer). Ésta última es similar en forma y tamaño a una

pala de arrastre pero adentro posee un eje transversal con paletas que

provocan la mezcla del material. El número de pasadas depende de la cantidad

de cal.

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Se debe controlar la uniformidad de mezclado (control de granos). Se

toma una muestra y se verifica que la curva de campaña no difiera de la teórica

en más de un 20%. También se puede realizar un ensayo de valor soporte, en el

caso del suelo-cal, y determinar pH, como otra forma de controlar el mezclado.

5.5.- Humedecimiento y Compactación.

Humedecimiento:

Se debe determinar el contenido de humedad del material en obra y

la diferencia con la humedad óptima de mezclado. Se determina la cantidad de agua a

agregar por metro de avance. El suministro se realiza con camiones regadores.

En el caso de mejoramiento con cal o cemento se puede dejar que se

homogenice solo, pero en estabilizados se mezcla y se compacta.

Compactación:

Se inicia con un rodillo pata de cabra y se termina con un rodillo

neumático que cierra la superficie.

Cuando falta poco para terminar la compactación se colocan estacas de

borde y centro, se realiza la terminación con rodillo neumático y luego se corta la

cabeza de estaca para obtener el gálibo definitivo.

5.6.- Curado y Controles de Obra.

Curado:

Se ejecuta para mantener el agua de amasado durante el tiempo que dura el

fraguado. Puede hacerse una impermeabilización con un riego asfáltico (con diluido

asfáltico). Si la capa se va a recubrir inmediatamente se puede cubrir con plástico o

mantener inundado mediante canteros. Se deben evitar contracciones por fraguado

porque las fisuras que aparecen se pueden transmitir a la capa superior.

Controles:

Se realiza una inspección visual, se sacan probetas y se ensayan a los 7 y 28

días. La densidad se mide con el método del equivalente de arena o métodos

nucleares; se controla el gálibo.

6.- Cómputo de Materiales

6.1.- Especificaciones básicas.

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6.2.- Determinación de la cantidad de Cal necesaria para la mezcla (ml).

Datos: Ancho de calzada: 8.00 m Espesor 0,17 m Estabilizado al 6% de cal Cal Útil Vial: 70% Densidad Máxima Suelo Cal (Proctor Modificado): 1600Kg/m3 Cal en bolsas de 30 kg/un

Grado de pulverización del suelo para mezclas:* Pasa Tamiz de 1” 100%* Pasa Tamiz Nº 4 80 %* Pasa Tamiz Nº 10 > 60 %

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Se necesitarán 6 bolsas de cal por metro de avance.

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