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TRABAJO
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FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA
TEMA: ESTABILIZACION DE SUELOS
CURSO : MECANICA DE SUELOS IIGRUPO : “ A ”
DOCENTE : ING. MAXWIL ANTHONY MOROTE ARIAS
ALUMNOS : YONY DE LA CRUZ RAMIREZ
Ayacucho * Perú2014
INTRODUCCION
1
La estabilización de suelos es una técnica cuyo fin es modificar sus
características mediante la incorporación de un conglomerante (normalmente cal
y/o cemento) para permitir su aprovechamiento. Los objetivos directos que se
obtienen suelen ser: el aprovechamiento de suelos de la traza de deficiente
calidad, evitando su extracción y transporte a vertedero así como el tener que
aportar otros diferentes que en ocasiones pueden hallarse a distancias
importantes.
• Reducir la sensibilidad al agua de los suelos, y con ello aumentar su resistencia
a la erosión, a la helada, y a otros agentes climáticos.
• Permitir la circulación por terrenos intransitables.
• Obtener una plataforma estable de apoyo del firme que colabore
estructuralmente con el mismo.
CAPÍTULO I1. HISTÓRIA
Desde hace muchos años se reconoce la relación del clima con la vegetación; de
ahí que varios investigadores hayan tratado de crear un sistema de clasificación
ecológica mundial, para ubicar geográficamente los diferentes hábitat y biomas
naturales. Los factores físicos ambientales (suelos, nutrimentos, patrones de
clima, iluminación, estacionalidad, humedad), invariables o cíclicos y
característicos de una región, son determinantes en el desarrollo o la presencia
de los ecosistemas naturales que identifican biológicamente a esa zona. Sobre la
base de estos parámetros ambientales, o de este determinismo ambiental, es que
parte el método para el establecimiento de las zonas de vida de L. Holdridge. Con
este sistema se reconocen las unidades naturales discretas de tal forma que
pueden ser diferenciadas fácilmente en el campo, ya sea por la vegetación natural
original o donde ésta haya sido alterada fuertemente. Por basarse en parámetros
universales que se pueden medir con facilidad en cualquier región, con la misma
exactitud y llevados al modelo con el mismo formato, es que es posible su
aplicación en cualquier parte del planeta.
En los tiempos modernos, se desarrolló primero la cal hidráulica (J. Smeaton,
1756), para pasar luego por los cementos naturales obtenidos de la combustión
de calizas margosas (Inglaterra y Francia, hacia 1800), llegando finalmente al
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cemento portland patentado por J. Aspdin en 1824. Este producto se fue
perfeccionando en los años posteriores hasta el punto que hacia 1865 pudo ya
emplearse en la pavimentación con hormigón de varias calles europeas.
Posteriormente, en Estados Unidos, se utiliza ésta técnica para la construcción de
carreteras, en donde, alrededor de 1930, se comienza con la adición de cementos
a suelos y materiales granulares, acelerándose durante la segunda guerra
mundial con el fin de construir aeropistas, intercambiándose experiencias y
conocimientos entre países desarrollados, hasta que en 1965 en el seno de la
Asociación Mundial de Carreteras (PIARC) se creó un Comité Técnico de
carreteras de hormigón en donde se trataba además sobre las aplicaciones del
cemento en las infraestructuras del transporte; labor que al momento la viene
desarrollando el Comité de firmes. Se debe estabilizar todos los suelos que al
perder su capacidad de carga, o al tener deformaciones excesivas, pongan en
riesgo la vida humana, bienes materiales y el ambiente, de acuerdo al análisis
realizado por el profesional responsable
CAPÍTULO II2. ESTABILIZACION DE SUELOSEl esta unido a las técnicas de estabilización de suelos ya que estas se
desarrollan debido a la necesidad de mejorar artificialmente las características
de un suelo de tal modo que sea apto para integrar una determinada capa de
firme. En la estabilización de suelos en primer lugar se pretende aumentar la
resistencia mecánica, consiguiendo una adecuada estabilidad a las cargas y una
escasa variación volumétrica. El proceso de estabilización de suelos no solo nos
ayuda a la mejora de suelos de mala calidad con problemas de plasticidad y
granulometrías finas, si no que se ha extendido a realizar tratamiento con áridos
de buena calidad. La estabilización de suelos se viene desarrollando en España
desde los años 90, con el fin principal de mejorar los suelos arcillosos. Los
efectos y ventajas en los que se basan las técnicas de estabilización de suelos
han hecho que su aplicación actual no se limite a capas de infraestructura como
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terraplenes, coronación y fondos de desmonte en carreteras sino que se
apliquen en multitud de tipos y partes de las explanaciones
• Estabilización y reparación de caminos y vías de servicio.
• Estabilización de explanaciones aeroportuarias (pistas de vuelo).
• Estabilización de infraestructuras ferroviarias, especialmente de alta velocidad.
• Estabilización de terrenos para las explanaciones en grandes obras de
urbanización.
• Estabilización de zonas de vertederos para construir sobre ellas instalaciones
deportivas y de ocio.
El tratamiento de terrenos arcillosos permite su utilización, evitando los mayores
costes y afecciones ambientales que supondría su retirada y posterior
reemplazamiento por otros suelos de mejores características geotécnicas y
mecánicas.
PORQUE ESTABILIZAR UN SUELO
La estabilización de suelos consiste en mejorar un suelo existente adicionando
un material, que normalmente es cal o cemento. Las ventajas directas que
obtenemos de la estabilización son, entre otras, las siguientes: aprovechar
suelos de baja calidad, evitando su extracción y transporte a vertedero; reducir la
sensibilidad al agua de los suelo, aumentando su resistencia a la erosión, a la
helada y otros agentes climáticos; permitir la circulación por terrenos
impracticables y obtener una plataforma estable de apoyo del firme de
infraestructuras lineasle que colabore estructuralmente con el mismo. Los
procedimientos más utilizados son la estabilización con cal y la estabilización con
cemento, aunque también se utilizan otros aditivos, destacando los procesos
de estabilización con ligantes hidrocarbonados y la estabilización con cloruros.
Os dejo un enlace al “Manual de estabilización de suelos con cemento o cal” que
creo os puede ser de ayuda. También os aconsejo acudir a la página web de
ANTER (Asociación Nacional Técnica de Suelos y Reciclado de Firmes).
4
OBJETO DE LA ESTABILIZACION DE SUELOS
La estabilización de los suelos tiene por objeto procurar por diversos medios la
estabilización de ellos. Para cualquier condición de tiempo y servicio,
entendiendo por estabilidad la permanencia en el tiempo de las características
mecánicas obtenidas al momento de la construcción.
Estos medios o procesos van desde la incorporación a los suelo de materiales o
nuevos elementos que proporcionen.
La estabilización de un suelo consiste en modificar algunas de sus características indeseables para el propósito de uso que queremos darle a dicho suelo. Entonces, si el suelo va a ser empleado para apoyar a una cimentación, ya sea para cimentación de una edificación o bien de un pavimento, las principales características indeseables de una arcilla plástica serán: Un Indice Plástico demasiado alto que significa un alto valor de expansión (o bien su opuesta contracción), así como una capacidad para soportar carga que será demasiado baja.
Cómo podemos llevar a cabo la estabilización de la arcilla a que anteriormente se hace mención.
Bueno, en realidad existen diferentes formas de tratar de estabilizar una arcilla plástica, sin embargo en este artículo se tratará solo uno de los métodos más antiguos empleados en la construcción, que consiste en mezclar la arcilla con cal. Mucho se ha escrito y dicho sobre el empleo de la cal para la estabilización de arcillas, y muchas han sido las formas de llevar a cabo el procedimiento. En primer lugar se debe aclarar que el emplear la llamada “cal viva” con dicho propósito, no presenta ventajas y si presenta las concernientes desventajas de su manejo.En este artículo me enfocaré sólo al uso de cal hidratada, del tipo más comercial y de calidad más uniforme. Uno de los más graves problemas cuando se trata de mezclar la arcilla con la cal, es el obtener una distribución razonablemente uniforme. Existe equipo mecánico de construcción para obtener una mezcla más homogénea de ambos productos, sin embargo esto no nos libra de las grandes nubes de polvo de cal tan perjudiciales tanto para el personal que hace el trabajo como para las personas que se encuentren en los alrededores del sitio en el cual se hace el trabajo.
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TIPOS DE ESTABILIZACION DE SUELOS
FÍSICA:
Mecánica Se logra mediante un cambio real o aparente en la granulometría
que consiste simplemente en el mejoramiento de un suelo mediante la adición
de otro suelo proveniente de sitio seleccionado
• Mezclas de suelos
Geotextiles: son telas permeables no biodegradables que pueden emplearse
como filtros y para controlar la erosión de suelos y el transporte de lodos
• Consolidación.
Como para las personas que se encuentren en los alrededores del sitio en el
cual se hace el trabajo.
QUÍMICAS.
• Cal: Económica para suelos arcillosos (disminuye plasticidad)
• Cemento Pórtland: para arenas o gravas finas (aumenta la resistencia)
• Productos asfálticos: Para material triturado sin cohesión (emulsión, muy
usada)
• Cloruro de sodio y cloruro de calcio: Para arcillas y limos (impermeabilizan y
disminuyen los polvos)
• Escorias de fundición: Comúnmente en carpetas asfálticas, dan mayor
resistencia, impermeabilizan y prolongan la vida útil.
• Polímeros : Comúnmente en carpetas asfálticas, dan mayor resistencia,
impermeabilizan y prolongan la vida útil.
• Hule de neumáticos: Comúnmente en carpetas asfálticas, dan mayor
resistencia, impermeabilizan y prolongan la vida útil
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MECÁNICAS.
• Compactación: Regularmente se hace en la sub-base, base y en carpetas
asfálticas.
• ESTABILIZACIONES MÁS USADAS
• Compactación, geotextil, drenaje y estabilización granulométrica con cal,
cemento y asfalto.
• Geo textil: Se emplean como elementos de distribución de cargas en los
pavimentos. En los taludes y en los cortes, ayudan a proteger de la erosión.
• Hay tres tipos: Material entrelazado perpendicularmente, materiales de
tela unida mediante un tejido de punto y material no tejidos.
Procedimiento: constructivo utilizando geotextil: La capa inferior a la
colocación del geotextil deberá estar totalmente terminada, en suelos muy
blandos se puede cortar la vegetación al ras y se deberán rellenar las
depresiones, se deberá estirar el geotextil para que no haya arrugas, dándole
el traslape adecuado. • Si se usa como impermeabilizante deberá agregársele asfalto para formar
una barrera, el beneficio que se tiene al usar este producto es el aumentar la
vida útil al pavimento, disminuyen los costos de mantenimiento.
ESTABILIZACIÓN CON CAL:
Es un método económico para disminuir la plasticidad de los suelos y
aumentar la resistencia. Los porcentajes van del 2 al 6% con respecto al
suelo seco del material por estabilizar.
• Los estudios: que se deben realizar a suelos estabilizados con cal son:
límites de Atterberg, granulometría, equivalente de arena, CBR, compresión.
Además también se realizan estos estudios para suelos estabilizados con
cloruro de sodio y calcio, y cemento Pórtland.
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• PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO EMPLEANDO CAL: La capa inferior a
la que se va a estabilizar deberá estar totalmente terminada, el mezclado
puede realizarse en planta (mejores resultados) o en campo, la cual puede
agregarse en forma de lechada o a granel.
Cuando se efectúa el mezclado en el campo, el material que se va a mejorar
deberá estar suelto, se abre y se le agrega el estabilizador para después
hacer un mezclado en seco, se recomienda agregar una ligera cantidad de
agua para evitar los polvos.
ESTABILIZACIÓN CON CEMENTO PÓRTLAND: Aumentar resistencia,
también se disminuye la plasticidad, es muy importante para que se logren
estos efectos, que el material por mejorar tenga un porcentaje máximo de
materia orgánica del 34%.
Existen dos métodos para estabilizar con cemento Pórtland.
1-Tipo flexible, en el cual el porcentaje de cemento varía del 1 al 4%, con esto
solo se logra disminuir la plasticidad y el incremento en la resistencia resulta
muy bajo, las pruebas son semejantes a las que se hacen a los materiales
estabilizados con cal.
2- Estabilización rígida: el porcentaje de cemento varía del 6 al 14%, este tipo
de mejoramiento es muy común en las bases, para asemejar el módulo de
elasticidad al de la carpeta, con ello se evita una probable fractura de la
carpeta
Para conocer el porcentaje óptimo se efectúan pruebas de laboratorio con
diferentes contenidos de cemento
Para conocer el porcentaje óptimo se efectúan pruebas de laboratorio con
diferentes contenidos de cemento.
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Las pruebas utilizadas son: Proctor para conocer su peso específico y
humedad óptima de compactación. Además de esto se le aplica una prueba a
la resistencia de compresión sin confinar (simple).
MEJORAMIENTO CON PRODUCTOS ASFÁLTICOS.
Cemento asfáltico: residuo último de la destilación del petróleo (la destilación
para eliminar los solventes volátiles y los aceites).
Emulsiones asfálticas: es una dispersión de asfalto en agua en forma de
pequeñas partículas de Ø 3 y 9 micras.
Para ser mezclado con material pétreo, el asfalto deberá calentarse a
temperaturas que varían de 140 a 160° C, el más común que se emplea en la
actualidad es el AC 60-70.
Más costoso que la emulsión
El agregado también se debe calentar
Emulsiones asfálticas: son las más usadas ya que se pueden emplear con
pétreos húmedos y no se necesitan altas temperaturas para hacerlo
maniobrable
se encuentra en suspensión con el agua, además se emplea un emulsificante
que puede ser el sodio o el cloro, para darle una cierta carga a las partículas y
con ello evitar que se unan dentro de la emulsión.
Cuando se emplea sodio, se tiene lo que se conoce como emulsión aniónica
con carga negativa y las que tienen cloro son las emulsiones catiónicas que
presentan una carga positiva, siendo estas últimas las que presentan una
mejor resistencia a la humedad que contienen los pétreos
• Se tienen emulsiones de fraguado lento, medio y rápido, de acuerdo al porcentaje de cemento asfáltico que se emplea.
• Las emulsiones pueden usarse casi con cualquier tipo de material que no
presenten un alto índice de plasticidad, puede usarse también con las arcillas
pero solo le agrega impermeabilidad, resultando un método muy costoso.
Es importante que el material pétreo que se va a mejorar, presente cierta
rugosidad para que exista un adherencia adecuada con la película asfáltica.
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• El procedimiento constructivo: No hacer la estabilización con mucho viento,
menos de 5° C o lluvia.
• También se puede estabilizar con ácido fosfórico y fosfatos; fosfato de calcio (yeso), resinas y polímeros.
ESTABILIZACION DE SUELO EN PAVIMENTO
El 18 de Febrero del 2013 fue promulgada por Resolución Directoral No 05-
2013-MTC/14 la Sección I del “Manual de Suelos, Geología, Geotecnia y
Pavimentos”. Este Manual es el resultado de un esfuerzo realizado por el
Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC), en su calidad de órgano
rector a nivel nacional en todo el Perú, con la finalidad de proporcionar
criterios homogéneos para los estudios de suelos y diseño de pavimentos.
El Manual es de aplicación a carreteras nuevas y proyectos de refuerzo y
reconstrucción, comprendiendo pavimentos flexibles, semirrígidos y rígidos, y
caminos afirmados. Sin embargo, se excluyen los diseños en zonas urbanas,
pavimentos con tráficos mayores a 1,150 vehículos pesados por día o mayor
a 30,000,000 de ejes equivalentes en un período de 20 años, y diseños sobre
suelos con valores de CBR menores a 6%. En estas situaciones se indica la
necesidad de estudios especiales que involucran la verificación del
comportamiento de la estructura de pavimento propuesta.
Diseño de Pavimentos El procedimiento de diseño de pavimentos flexibles y
rígidos adoptado por el Manual peruano es el método AASHTO 93 que es un
método empírico que evolucionó de un ensayo experimental realizado a
principios de los años 1960 en Iowa, Estados Unidos. En el Manual peruano
se ha utilizado el método AASHTO 93 para desarrollar catálogos con
estructuras de pavimento propuestas para diferentes condiciones de tráfico y
tipos de suelo de fundación. El procedimiento de diseño se simplifica al utilizar
cuadros de doble entrada en los que se obtiene la estructura de pavimentos
Conociendo la categoría de tráfico y el CBR de la subrasante. Pare el
desarrollo de los catálogos de estructuras de pavimento, el Manual asume
valores de serviciabilidad y confiabilidad de acuerdo a combinaciones de las
categorías de tráfico y valores de CBR. Para la serviciabilidad se se mantiene
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el concepto de AASHTO 93, que es el Índice de Serviciabilidad Presente
(Present Serviciability Index o PSI) que varía de 0 a 5; definiendo un valor
inicial y un valor final al término de la vida útil. En el AASHTO 2008, es
utilizado el International Roughness Index (IRI) en vez del PSI por ser un
parámetro más objetivo. En AASHTO 93, la confiabilidad es un valor único
para toda la estructura de pavimento, que se introduce por la incertidumbre en
las proyecciones de tráfico a futuro, y la variabilidad en las propiedades de la
subrasante en el tramo a diseñar. En el AASHTO 2008, se asignan niveles
de confiabilidad individuales de acuerdo a los criterios de desempeño
DEFINICION DE PAVIMENTO
Pavimento es la estructura que separa las llantas de los vehículos de la
superficie de la subrasante.
OBJETIVOS DEL PAVIMENTO:-FUNCIONAL: PSI, (índice de servicio actual del pavimento), es un indicador
de las características funcionales del pavimento, es un indicador de como
califican los usuarios el pavimento.
-SEGURIDAD: proporcionar seguridad a los vehículos (que no se deslice el
vehículo), que halla suficiente tracción en los vehículos y que las llantas no se
deslicen.
-que de comodidad a la superficie
-ESTRUCTURAL: distribuye los esfuerzos que aplican las llantas para que no
haga fallar la subrasante
DISEÑO DE PAVIMENTOS es el proceso de seleccionar la combinación mas
económica de capas de materiales, en cuanto a espesor y tipo de material,
para satisfacer los requerimientos de las cargas de trafico esperadas en el
periodo de servicio y la capacidad de soporte de los suelos de la subrasante.
PAVIMENTOS RIGIDOS: -JPCP→pavimento de concreto simple con juntas,
no llevan refuerzos
-JRCP→pavimento de concreto reforzado con juntas
-CRCP→pavimento de concreto continuamente reforzado
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TIPOS DE ESTRUCTURAS DE UN PAVIMENTO
Pavimentos Asfálticos o Flexibles: Son aquéllos construidos con materiales
asfálticos y materiales granulares.
Pavimentos de Concreto o Rígidos: Pavimentos construidos con concreto
de cemento portland y materiales granulares.
Otros
– Adoquines, empedrados, suelo cemento Pavimentos F
En general, están constituidos por una capa delgada de mezcla asfáltica
construida sobre una capa de base y una capa de subbase las que
usualmente son de material granular.
• Estas capas descansan en una capa de suelo compactado, llamada
subrasante
En las capas superiores donde los esfuerzos son mayores, se utilizan
materiales con mayor capacidad de carga y en las capas inferiores donde los
esfuerzos son menores, se colocan materiales de menor capacidad.
• El uso de materiales con menor requerimiento permite el uso de materiales
locales, dando como resultado diseños más prácticos.
Los pavimentos rígidos se integran por una capa (losa) de concreto de
cemento portland que se apoya en una capa de subbase, constituída por
grava; esta capa descansa en una capa de suelo compactado, llamada
subrasante.
• La resistencia estructural depende principalmente de la losa de concreto
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El Pavimento flexible, está construido con materiales débiles y menos
rígidos (que el concreto), más deformables, que transmiten a la subrasante
las cargas de manera más concentrada, distribuyendo el total de la carga en
menos área de apoyo. Por lo tanto, el pavimento flexible normalmente
requiere más capas y mayores espesores para resistir la transmisión de
cargas a la subrasante
ESTABILIZACION CON CALLa cal es el único producto capaz de proveer una variedad de beneficios,
puede ser utilizada en suelos inestables para:
SECAR: La cal viva (óxido de calcio) químicamente combinada con el agua,
puede ser utilizada muy efectivamente para el secado de cualquier suelo con
humedad. La combinación del óxido de calcio + agua, genera una
reacción exotérmica, provocando calor que evapora el agua del suelo.
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El óxido de calcio se hidrata al agregarle agua ó por la humedad de suelo.
El efecto neto es que el secado ocurre rápidamente, dentro de unas horas,
habilitando más rápido el acceso al lugar y compactación del suelo, que a que
el suelo se seque a través de la evaporación natural.
MODIFICADO Ocurre después de hacer el mezclado inicial del óxido de
calcio y los materiales arcillosos presentes en el suelo. Los iones de calcio
(Ca++) de la cal se intercambian con las partículas de arcilla, con el agua y
otros iones.
Gracias al intercambio iónico, el suelo arcilloso se modifica, resultando:
Reducción del Indice de Plasticidad
El suelo se hace friable y granular
Mejora la estabilizad y compactación
Se reduce la expansividad del suelo
ESTABILIZACIÓN La cal es utilizada para estabilizar y fortalecer las subbases y bases debajo
del pavimento.
Ganancia progresiva de resistencia a la compresión (VRS) con
El tiempo.
Durabilidad a largo tiempo en muy adversas condiciones
Se crea una barrera resistente al agua.
Reducción del índice de plasticidad.
Reduce las características de expansión y agrietamientos.
Cuando se agregan las cantidades adecuadas de cal y agua, el pH del
suelo rápidamente se incrementa, siendo favorable para la formación de
silicatos y aluminatos de calcio.
Incrementa substancialmente la capacidad de carga.
TIPOS IMPORTANTES DE TRATAMIENTO CON CAL
Una vez seleccionada la cal como ligante a emplear en el tratamiento, como
Opción más ventajosa por su idoneidad técnica y/o económica, es evidente
que hay que definir las características del producto a aplicar. En consonancia
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con lo establecido en la normativa actual y según ya se ha expuesto, esto
supone establecer:
a) El tipo de cal, de entre los establecidos en la normativa, concretamente en
el Artículo 200 del PG-3, en el caso español;
b) Su presentación en forma de polvo o lechada, viva o hidratada, según las
Posibilidades técnicas, volumen de obra y objeto del tratamiento; y En cuanto
a las propiedades de la cal, entre las que hay que citar y prever su contenido
en cal (en forma de óxidos de calcio y magnesio), su finura y reactividad,
la verificación no será precisa si se emplea un “producto certificado”
PROCESOS DE LA APLICACIÓN DE LA CAL.Cal” es un término que normalmente podríamos escuchar en temas de
construcción pues se usa como material para algunas obras y aplicaciones.
Sin embargo el uso de esta es la “caliza pulverizada”, una piedra formada de
carbonato de calcio o carbonato de calcio y magnesio que posee propiedades
completamente distintas a la Cal, es un oxido o hidróxido de calcio o
magnesio manufacturado en hornos a temperaturas aproximadas a los
1,000°C, el producto resultante: la “cal viva”, es usada para el Mortero,
transformándolo en una especie de masilla mezclándolo con agua
convirtiéndola en “cal hidratada”.
s por esto que la “Cal hidratada” es una de las mejores opciones para las
construcciones ya que mejora la plasticidad del mortero, la retención del agua,
la capacidad de contenido de arena, la adherencia y la flexibilidad, ayudando
además a evitar la eflorescencia curando automáticamente las fisuras
pequeñas.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS DIFERENTES METODOS DE APLICACIÓN DE LA CAL
La técnica de estabilización con cal utilizada en un proyecto debería estar
basada en
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múltiples consideraciones, tales como la experiencia del contratista, la
disponibilidad de equipo, la ubicación del proyecto (rural o urbano) y la
disponibilidad de una fuente cercana y adecuada de agua.
Algunas ventajas y desventajas de los diferentes métodos de aplicación de cal
son los siguientes:
Cal hidratada en polvo: Ventajas: Puede ser aplicada más rápidamente que
la lechada. La cal hidratada en polvo puede ser utilizada para secar arcillas,
pero no es tan eficaz como la cal viva. Desventajas: Las partículas hidratadas
de cal son finas. De modo que el polvo puede ser un problema y este tipo de
uso generalmente es inadecuado en áreas pobladas.
Cal viva en seco: Ventajas: Económica porque la cal viva es una forma más
concentrada de cal que la cal hidratada, conteniendo de 20 a 24 por ciento
más de óxido de calcio "disponible".
Así, aproximadamente 3 por ciento de cal viva es equivalente a 4 por ciento
de cal hidratada, cuando las condiciones permiten la hidratación completa de
la cal viva con suficiente humedad. Debido a su mayor densidad requiere de
menos instalaciones de almacenaje.
Desventajas: La cal viva requiere 32 por ciento de su peso en agua para
convertirse en cal hidratada y puede haber pérdida adicional por la
evaporación significativa debido al calor de hidratación. Se debe tener
cuidado con el empleo de la cal viva para asegurar una adecuada adición de
agua, fraguado y mezcla. Estos mayores requerimientos de agua pueden
plantear un problema de logística o costos en áreas remotas sin una fuente
cercana de agua. La cal viva puede requerir más mezcla que la cal hidratada
seca o que las lechadas de cal, porque las partículas de cal viva, que son más
grandes, primero deben reaccionar con el agua para formar la cal hidratada y
luego debe ser mezclada con el suelo
Lechada de cal:
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Ventajas: Aplicación libre de polvo. Es más fácil lograr la distribución. Se
aprovecha la aplicación por rociado. Se requiere menos agua adicional para la
mezcla final.
Desventajas: Velocidad lenta de aplicación. Costos más altos debido al
equipo extra requerido. Puede no ser práctico en suelos muy mojados. No es
práctico para secar.
SUB RASANTE ESTABILIZADA - SUELO CALLa estabilización de suelos con cal ha sido utilizada en otros países con gran
éxito, logrando aumentar la vida útil de rutas no pavimentadas, disminuyendo
la frecuencia en el mantenimiento que al mediano y largo plazo resultan ser
soluciones competitivamente económicas, ofreciendo mejores superficies de
ruedo y que indiscutiblemente presentan un mejor desempeño ante
condiciones de lluvia y humedad extrema, tal y como las condiciones
presentes en Costa Rica, en donde muchas zonas del país poseen una época
lluviosa que abarca más del 50 % del año. Es importante agregar que este
tipo de soluciones, no son exclusivas de carreteras de lastre, también son
utilizadas en el mejoramiento de sub-rasantes dentro de una estructura de
pavimento para volúmenes medios y altos de tránsito, mejorando por mucho
la capacidad estructural de estos materiales, impermeabilizando el resto de
capas de la estructura y evitando la migración de finos o contaminación del
paquete estructural con la consecuente desmejora en su desempeño.
El objetivo general de esta investigación fue la valoración del efecto de la cal
disponible en Costa Rica, utilizada como aditivo estabilizador de materiales
finos que presenten índices de plasticidad (IP) medios y altos, y su efecto en
las propiedades mecánicas y de durabilidad del material estabilizado.
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DISEÑO DE SUELO - CAL VIVA,
Modificación: Después de la mezcla inicial, los iones de calcio (Ca++) de la
cal hidratada emigran a la superficie de las partículas arcillosas y desplazan el
agua y otros iones. El suelo se hace friable y granular, haciéndolo más fácil
para trabajar y compactar (Figura 4). En esta etapa, el Índice de Plasticidad
del suelo disminuye drásticamente, así como lo hace su tendencia a
hincharse y contraerse. El proceso, llamado "floculación y aglomeración",
generalmente ocurre en el transcurso de horas.
Estabilización: Cuando se añaden las cantidades adecuadas de cal y agua,
el pH del suelo aumenta rápidamente arriba de 10.5, lo que permite romper
las partículas de arcilla. La determinación de la cantidad de cal necesaria es
parte del proceso de diseño y se estima por pruebas como la de Eades y Grim
(ASTM D6276). Se liberan la sílice y la alúmina y reaccionan con el calcio de
la cal para formar hidratos de calcio-silicatos (CSH) e hidratos de calcio-
aluminatos (CAH). CSH y CAH que son productos cementantes similares a
aquellos formados en el cemento de Portland. Ellos forman la matriz que
contribuye a la resistencia de las capas de suelo estabilizadas con cal
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Cuando se forma esta matriz, el suelo se transforma de un material arenoso
granular, a una capa dura relativamente impermeable, con una capacidad de
carga significativa. El proceso se inicia en unas horas y puede continuar
durante años, en un sistema diseñado correctamente. La matriz formada es
permanente, duradera, y significativamente impermeable, produciendo una
capa estructural que es tan fuerte como flexible.
La compactación produce al suelo una densificación que mejora notablemente
su resistencia al corte y sus condiciones de soporte, disminuyendo
ostensiblemente los asentamientos totales o diferenciales, disminuye su
permeabilidad y sus granos quedan menos expuestos a la memorización. En
todo caso, no hay método de compactación igualmente
Adecuado para todo tipo de suelos.
Para suelos granulares, la compactación por vibración es la más eficaz y
económica. La vibración permite que las partículas de suelo se rearreglen en
una configuración más cerrada, lo que disminuye la porosidad y aumenta su
fricción. El efecto de vibración penetra más profundamente en el suelo, con lo
que el espesor de las capas a compactar aumenta, contribuyendo ésto a la
economía del procedimiento. Los suelos arenosos o limosos con cohesión
moderada son compactados suficientemente mediante rodillos neumáticos,
que se adaptan mejor para la compactación de limos y suelos no plásticos.
Para compactar suelos plásticos con cohesión relativamente baja, pueden
usarse rodillos pata de cabra. En ambos casos es preferible proceder en
capas delgadas y con un contenido de humedad próximo a su óptimo.
Las arcillas sólo responden a la compactación mediante rodillos pata de cabra
estáticos cuando el contenido de humedad es ligeramente superior al límite
plástico. Esto se debe a que a medida que aumenta la cohesión, disminuye
rápidamente la eficiencia de las vibraciones y de las presiones temporales
como medio de compactación; ya que la adherencia entre partículas impide
su desplazamiento a posiciones más estables. Pero en todos ellos el esfuerzo
de compactación imparte al suelo un incremento de la densidad y de la
resistencia al corte y una disminución de la permeabilidad y de la
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compresibilidad, lo que asegura su estabilidad bajo condiciones controladas
de carga.
En todo caso, la compactación mediante la introducción de energía al suelo
es el método más barato y eficiente de estabilización mecánica. Los métodos
hidráulicos producen un mejoramiento limitado de la capacidad resistente del
suelo, mientras la adición de sales cementantes sólo se justifican en casos
especiales
ESPECIFICACIONES TECNICASEn general, a lo largo del artículo se han ido intercalando las principales
especificaciones que deben cumplir tanto los materiales, como los equipos y
métodos de compactación.
Además es conveniente considerar las siguientes disposiciones.
Revista de Ingeniería de Construcción, N° 3, Agosto 1987 Sobre el material.
El material o la mezcla de materiales a usar en un relleno vial o estructural
deberán estar homogéneamente revuelto, libre de grumos o terrones de
arcilla, materias vegetales o cualquier otra sustancia perjudicial.
La curva granulométrica del material o mezcla deberá ser uniforme y quedar
dentro de la banda definida para la obra.
La plasticidad de los finos deberá ajustarse a las especificaciones dadas para
la obra. El tamaño de las partículas más grandes del suelo no podrá ser
mayor a 1/3 del espesor de la capa a compactar. Sobre la construcción
Con el fin de producir una buena base para el relleno, el suelo natural o de
fundación deberá escarificarse a una profundidad no inferior a 30 cm bajo la
sub-rasante, agregar agua si lo requiere y compactar al 95% del Proctor
modificado.
Los bolsones de material no apto (pantanos, basurales, suelo vegetal, etc.
Deberán eliminarse y reemplazarse por material similar al suelo natural,
compactado por capas al 90% del Proctor modificado, salvo la capa superior
que se compactará al 95% El material extendido y humedecido se compactará
progresivamente desde los bordes al centro, desplazándose los rodillos a
medía rueda en cada pasada hasta obtener la densidad
requerida. Cualquier irregularidad o depresión que aparezca durante la
compactación, deberá corregirse aflojando el material en estos sitios y
20
quitando o agregando material hasta que la superficie resulte pareja y
uniforme.
CAPA DE SUBRASANTELa subrasante es la proyección sobre un plano vertical del desarrollo del
eje de la subcorona. En la sección transversal es un punto cuyadiferencia
de elevación con la rasante, esta determinada por el espesor del
pavimento y cuyo desnivel con respecto al terreno natural sirve para
determinar el espesor de corte o terraplén.
SUBRASANTE: El suelo preparado y compactado para soportar
unaestructura o un sistema de pavimento.
Las cotas de proyecto de rasante y subrasante de las obras depavimentaci
ón establecen la necesidad de modificar el perfil natural del suelo, siendo
necesario en algunos casos rebajar dichas cotas, yen otros casos
elevarlas.En el primer caso corresponde ejecutar un trabajo de "corte oexc
avación", y en el segundo, un trabajo de "relleno o de terraplén". En
ambos casos debe efectuarse lo que constituye propiamente
un"movimiento de tierras
De la calidad de ésta depende, engran parte, el espesor que debe tenerun
pavimento, sea éste flexible orígido. Como parámetro deevaluación de
esta capa se emplea lacapacidad de soporte o resistencia ala deformación
por esfuerzo cortantebajo las cargas del tránsito.
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Preparación de Preparación deSubrasantesSubrasantes
Es necesario tener en cuenta la sensibilidaddel suelo a la humedad, tanto
en lo que serefiere a la resistencia como a laseventuales variaciones de
volumen. Loscambios de volumen en un suelo expansivo,pueden
ocasionar graves daños a las estructuras que se apoyan sobre éste,
poresta razón, al construir un pavimento hayque intentar al máximo
controlar lasvariaciones volumétricas del mismo a causade la humedad
CONTROL DEFLECTOMETRICO
MEJORAMIENTO DE SUBRASANTE EN FUNCION A CORRELACIONDEFLECTOMETRICA
El paquete estructural del pavimento correspondiente al Tramo 2 de
conirsa (entre Iñapari-Puente Inambari) fue conceptualizado en base
aestabilización química mediante capa sub-base de suelo-cal y capa
basede suelo-cemento. Este diseño fue realizado fundamentalmente
debido a laescasez de materiales granulares en toda esa región
amazónica.
TRABAJOS Y EXPERIENCIAS REALIZADASENSAYOS DEFLECTOMETRICOSCON LA VIGA BENKELMAN
Determinación según la teoría de Ahlvin y Ulery
A objeto de determinar el umbral a partir del cual resultan absolutamente
necesarios realizar mejoramientos de la capacidad portante de la
subrasante; se realizaron ensayos deflectométricos con Viga Benkelman
(VB). Para la determinación teórica de la magnitud de las deflexiones, se
utilizaron las fórmulas desarrolladas por los investigadores Ahlvin y Ulery
(ver el Anexo Nº 1) para determinar las deflexiones verticales bajo un área
circular cargada, que en este caso viene a ser el área proyectada de una
llanta de camión con 80 psi de presión (equivalente a 5,64 kg/cm2), que
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corresponde a la presión ejercida por un eje normal equivalente.
La determinación de la magnitud de las deflexiones en la subrasante,
como resultado de la solicitación de cargas aplicadas por un eje
equivalente de 8.2 toneladas, se efectuó a través de ensayos
deflectométricos con la aplicación de la VB directamente sobre la
subrasante para el registro de las deflexiones resultantes.
Según los autores aludidos; la fórmula general de la deflexión vertical es la
siguiente:
Δ = p ( 1 + μ) a [ z/a * A + (1 – μ) H ] (ecuación 3)
E2
Donde:
Aplicando los valores establecidos a la ecuación 3; para profundidad z=0
resultan A=1.00 y H = 2.00, por tanto se tiene lo siguiente: Se puede
evidenciar que las deflexiones del suelo natural de fundación son del
orden de 102 1/100mm. para un CBR de 9 % y estas deflexiones se van
incrementando a medida que el CBR va disminuyendo. 3.1.2.-Calibración
del modelo teórico con los mejoramientos realizados Las deflexiones
máximas admisibles en cada capa del pavimento fueron determinadas
mediante la aplicación del Modelo “Ecoroute” desarrollada en la Ecole
nationale des ponts et chaussées” de París-Francia. Las deflexiones
máximas admisibles para cumplir con las exigencias del
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CONCLUSIONES:Al finalizar este trabajo hemos llegado a la conclusión de lo importante
que espara nosotros dominar dichos conocimientos con respecto a la
estabilización desuelos ya que los cuales son de gran ayuda, ya que a la
hora de realizar una obravial tenemos que hacer diversos estudios del
suelo a construir para saber sieste se encuentra apto para soportar las
cargas a las que estará sometido ohabrá que estabilizarlo con algún otro
ligante para que suelo adquiera lacontextura deseada.Hay que tomar en
cuenta tres factores que influyen en este proceso como loson: bajo costo,
resistencia y durabilidad, factores fundamentales para quedicho proceso
sea un éxito.
En la formación de las roderas o deformaciones plásticas permanentes,
intervienen una serie de factores que se deben considerar al momento de
proyectar y ejecutar los pavimentos asfálticos. Con base en el análisis de
resultados del presente trabajo, se puede concluir que la formación de
roderas en las capas de rodadura de un pavimento flexible se debe
principalmente a:
Las propiedades de un asfalto pueden influir decisivamente sobre el
comportamiento ante las deformaciones plásticas de una mezcla asfáltica
24
en caliente. En una mezcla que contenga la misma granulometría y el
mismo tipo de agregados pétreos, con un mismo contenido de asfalto e
igual contenido de vacíos, puede ser resistente o no a las deformaciones
plásticas en función de las propiedades del ligante asfáltico que se le
añada a la mezcla aunque sea de similar penetración. La componente
elástica del ligante asfáltico contribuye a aumentar el comportamiento
elástico de la mezcla, de igual forma, el ligante influye decisivamente en la
componente viscosa y su mayor presencia dentro de la mezcla hace que
aumente esta componente.
RECOMENDACIONES Cuando los ligantes asfálticos son poco viscosos, de alta penetración,
provocan que las mezclas asfálticas sean muy susceptibles a las
deformaciones plásticas o a la formación de roderas, por eso se
recomienda utilizar cementos asfálticos más duros (mayor viscosidad)
en los climas cálidos para la construcción de pavimentos.
El empleo de asfaltos de baja penetración disminuyen el riesgo de las
deformaciones plásticas en las mezclas asfálticas, también el empleo de
modificadores asfálticos, en especial de los polímeros EVA, favorece de
manera muy considerable su comportamiento, aumentando la resistencia
a las altas temperaturas, lo que conduce a un comportamiento elástico de
la misma, recuperando todas las deformanes inducidas por las cargas del
tráfico y evitando así la formación de roderas.
- Las características de las mezclas asfálticas, que tienen importante
implicación en la resistencia de los concretos asfálticos a las
deformaciones plásticas se mencionan a continuación:
- Granulometrías continuas, que logren componer una mezcla asfáltica
densa, la cual pueda mitigar los efectos de roderas en las capas de
pavimento asfáltico. Estos concretos asfálticos al momento de su
colocación deben de ser adecuadamente compactados y se debe diseñar
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con un bajo porcentaje de vacíos, para aumentar los puntos de contacto
entre las partículas que componen la mezcla asfáltica y disminuir la
propensión a que la mezcla se densifique por causas de solicitación de
tráfico.
BIBLIOGRAFIA1. Procesos y Técnicas de Construcción 2° Edición. Hernán del Solminihac T. y
Guillermo Thenoux Z.
2. Manual del Ingeniero Civil 4° Edición. Merritt Loftin Rickett.
3. Introducción a la Química Industrial. Prof. Dr. Ángel Vian Ortuño. Editorial
Reventé, S.A.
4. Metodología de la construcción. Seeley
5. Universidad de Los Andes - Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental.
Proyecto de grado.
Pagina web
http://www.ladrillospiramide.com/portal/index.php
http://www.ladrillosrex.com/
http://www.ladrilloslark.com.pe/
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