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UNIDAD I- CLASIFICACIN DE SUELOSCON FINES DE ESTABILIZACIN..2

UNIDAD II- FSICO-QUIMICA DE LASARCILLAS.9

UNIDAD III- ESTABILIZACION DE SUELOS20

UNIDAD IV- MEJORAMIENTO DE LOS SUELOSMEDIANTE LA COMPACTACIN34

UNIDAD V- GEOSINTETICOS...47UNIDAD ICLASIFICACIN DE LOS SUELOS CON FINES DE ESTABILIZACIN

1.1 PROPIEDADES DE LOS SUELOS A MEJORAR.Como se ha explicado, elsueloes una mezcla dematerialesslidos, lquidos (agua) y gaseosos (aire). La adecuada relacin entre estos componentes determina la capacidad de hacer crecer lasplantasy la disponibilidad de suficientes nutrientes para ellas. La proporcin de los componentes determina una serie de propiedades que se conocen comopropiedades fsicas o mecnicas del suelo:textura,estructura,color, permeabilidad, porosidad, drenaje, consistencia, profundidad efectiva.Propiedades del suelo consideradas a mejorar:Estabilidad mecnica del sueloProfundidadTexturaEstructuraPedregosidadPorcentaje de saturacinMateria orgnicaReaccin pHSalinidad-alcalinidadPresencia de sustancias toxicas

1.2 ELEMENTOS ESENCIALES EN EL RECONOCIMIENTO DE SUELOS Y 1.3 EMPLEO DEL RECONOCIMIENTO DE SUELOS.

El primer paso para la determinacin de la composicin y propiedades esperadas en un suelo, es el reconocimiento visual y manual, el segundo paso importante es la determinacin del tipo de minerales que contiene el suelo, pues de ellos depende en forma directa la estabilidad volumtrica, la cohesin y, en especial la reactividad a la estabilizacin. La determinacin del tipo de mineral, cuando de estabilizaciones se trata, es una herramienta de gran utilidad. Los tipos de minerales se pueden determinar con microscopios electrnicos, difraccin de rayos x, espectrometra con rayos infrarrojos y anlisis qumicos. Sin embargo, en la gran mayora de los casos y para fines prcticos puede inferirse el tipo de minerales mediante observaciones de campo sencillas.

De los cientos de minerales que se han encontrado en los limos y arcillas contenidos en un suelo, basta para fines prcticos e ingenieriles, el reconocimiento de la existencia de menos de diez de ellos. Algunas caractersticas principales de estos se muestran en la Tabla 2.1. (Ingles O. G., Metcalf. 1972).

Tabla 2.1 Principales tipos de minerales

Grupo Minerales Tamao promedio Caractersticas fsicas principales

Arena muy fina

MicaCuarzo

Moscovita, biotita> 1

> Abrasiva, sin cohesin.

Sin cohesin, se intemperiza fcilmente,

compactable.

CarbonatoCalcita, dolomitaVariable Se pulveriza fcilmente.

SulfatoYeso> 1 Ataca al cemento

AlfanoAluminosilicatos 1 Alta relacin de vacos, alta plasticidad.

Amorfos, atapulgita,Almina y slica hi- dratadas.

1.4 IDENTIFICACIN DE LOS MINERALES DEL SUELO

Se puede reconocer con cierto grado de aproximacin a la mayora de los grupos minerales con base en observaciones y pruebas sencillas de campo. El mtodo Norcothe se basa en tres premisas que son las siguientes:

a)Observaciones generales del lugar y del perfil de suelos. Es necesario efectuar pozos a cielo abierto o extraer muestras inalteradas. Es de utilidad el anlisis de cortes existentes en la regin o extraer muestras alteradas, en donde se toma nota de los colores del suelo y del agua en los encharcamientos cercanos.

b)Apreciacin de la textura del suelo. La textura del suelo puede estimarse con la ayuda de agua de lluvia o destilada.

c)Inmersin del espcimen del suelo, completamente en agua de lluvia o destilada. El procedimiento que se recomienda se le ha designado como prueba del grumo. No se deben agregar agentes dispersantes, ni humedecedores. El procedimiento consiste en colocarun pequeo grumo de suelo secado al aire (aproximadamente del tamao de un frijol) dentro de un vaso de vidrio claro lleno de agua destilada o de lluvia. Es muy importante que no se altere el grumo en ninguna forma, salvo el secado, antes de su inmersin en agua. Se observa el comportamiento del grumo, despus de la inmersin, durante un lapso de hasta 10 minutos, tomando en cuenta el esquema de la Figura 2.1.

Deben anotarse todas las observaciones de campo en forma apropiada as como su localizacin precisa; los datos que tradicionalmente se registran son los siguientes:

Profundidad a partir de la superficie. Color. Cuando se presenten motas, anotar sus coloraciones.Inclusiones. Indicar si se trata de carbonatos, hierro, races, materia orgnica. Textura y consistencia. Dispersin en agua. Tipo de perfil. Geologa. Tipo de rocas o formaciones en la regin. Aguas superficiales. Coloracin, turbidez, etc. Erosin. Tipo de erosin. Presencia de deslizamientos. Micro relieve en los suelos. Mineral Inferido.

* La dispersin se detecta mediante la formacin de halos, alrededor de cada grumo, fcilmente visibles contra un fondo oscuro, mientras ms pronunciados sean los halos, ms alta ser la dispersin. El asentamiento del suelo en el lquido que permanece claro durante menos de 10 minutos ser un signo de la ausencia de dispersin.

** Si no se reconoce fcilmente la presencia de carbonatos, esta se puede verificar mediante la efervescencia del suelo al colocar una gota de cido en ste. El cido de una batera puede ser suficiente.

Figura 2.1 Esquema de la prueba de inmersin del grumo en agua.Principales tipos de minerales

1.5 IMPORTANCIA DEL MEDIO AMBIENTEEl suelo es un componente esencial del medio ambiente en el que se desarrolla la vida.El suelo es frgil, de difcil y larga recuperacin (tarda desde miles a cientos de miles de aos en formarse), y de extensin limitada, por lo que se considera como recurso no renovable. Un uso inadecuado puede provocar su prdida irreparable en tan slo algunos aos.Se usa para fines muy diversos: agricultura, ganadera, pastos y montes, extraccin de minerales y de materiales para la construccin, soporte para las construcciones, eliminacin de residuos, para actividades de ocio y recreo.El problema de la degradacin del suelo no es un descubrimiento de nuestra civilizacin, pues ya quedaba registrado en los documentos de los romanos y de los griegos: As ya Platn describa la destruccin del suelo como resultado de las deforestaciones.No obstante en un principio el problema no era acuciante debido a la escasa densidad de poblacin y al hecho de que las civilizaciones primitivas se establecan en las llanuras prximas a los ros (suelos frtiles, con abundante agua y fciles comunicaciones). La espectacular explosin demogrfica actual ha provocado la roturacin de tierras en relieves cada vez con pendientes ms fuertes, fuertemente degradables, y como consecuencia frenar la degradacin del suelo se ha convertido en uno de los grandes retos de nuestra civilizacin.La conservacin del suelo para las generaciones futuras es un deber moral irrenunciable, su realizacin prctica est todava a nuestro alcance y constituye una lnea de conducta que puede ser llevada a cabo de manera individual sin esperar a que nos sea impuesta por la Administracin la cual va siendo lentamente sensibilizada sobre los gravsimos problemas medioambientales.

UNIDAD IIFISICO-QUIMICA DE LAS ARCILLAS

2.1 INTERCAMBIO CATIONICOEl intercambio catinico es el cambio en la composicin de la arcilla debido a las caractersticas del agua con la que est estructurada. Este cambio depende en gran medida del pH del suelo. A causa de estos intercambios, las propiedades mecnicas de las arcillas varan.La capacidad de intercambio catinico(CIC) es la capacidad que tiene unsuelopara retener y liberarionespositivos, merced a su contenido enarcillasy materia orgnica. Las arcillas estn cargadas negativamente, por lo que suelos con mayores concentraciones de arcillas exhiben capacidades de intercambio catinico mayores. A mayor contenido de materia orgnica en un suelo aumenta su CIC.CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICOLa capacidad de intercambio catinico (CIC) es una medida de un material (coloide) para retener cationes intercambiables.Tambin puede ser definida como las, negativas por unidad de cantidad de coloide que es neutralizada por cationes de intercambio. Un catin es un ion que tiene carga elctrica positiva mientras que el coloide tiene carga negativa.La capacidad de intercambio generalmente se expresa en trminos de miligramos equivalentes de hidrgeno por 100gde coloide, cuya denominacin abreviada es mili equivalente por 100 gramos o meq/100 g. Por definicin, se convierte en el peso de un elemento que desplaza un peso atmico de hidrgeno.Un peso equivalente es igual al peso atmico dividido entre la valencia:elemento;peso atmicovalenciapeso equivalente

Ca40,08220,04

Mg24,31212,16

K39,1239,1

Na22,99122,99

En el laboratorio la CIC se mide en trminos de la suma de las concentraciones en partes por milln (ppm) de los cationes desplazados, estos valores son convertidos a meq/100 g de la forma siguiente:Meq/100 g= ppm del catin / (peso equivalente x 10)CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICOLos cationes de mayor importancia con relacin al crecimiento de las plantas son el calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K), amonio (NH4+), sodio (Na) e hidrgeno (H). Los primeros cuatro son nutrientes y se encuentran involucrados directamente con el crecimiento de las plantas. El sodio y el hidrgeno tienen un pronunciado efecto en la disponibilidad de los nutrientes y la humedad. En los suelos cidos, una gran parte de los cationes son hidrogeno y aluminio en diversas formas.Tambin contribuyen a la CIC las clases, cantidades y combinaciones de los minerales arcillosos y las cantidades de materia orgnica y su estado de descomposicin. Los cationes no son retenidos con las mismas energas de enlace. Los sitios de intercambio de la materia orgnica, solo enlazan en forma dbil a los cationes. Las arcillas con gran capacidad de intercambio tienden a enlazar los cationes bivalentes como el Ca++ y el Mg++, con ms energa que el K+. Esta caracterstica puede afectar la disponibilidad de los nutrientes. Los suelos con arcillas caolinticas tienen una menor energa de enlace y, por lo tanto, para un nivel analtico determinado o un porcentaje de saturacin de un elemento se mostrara una disponibilidad relativa mayor.Si la CIC est neutralizada principalmente por calcio, magnesio, potasio y sodio, se dice que est saturada de bases. Sin embargo, si los cultivos o el lixiviado han removido la mayor parte de los cationes bsicos, el suelo est bajo saturacin de bases o alto en saturacin cida. Las cantidades totales de cationes cidos relativas a la CIC son una medida de la saturacin cida. sta tambin es una medida de las necesidades de encalado de un suelo (aplicar cal).

2.2 RELACION ENTRE LAS FASES SOLIDA Y LIQUIDA EN UNA ARCILLAGENERALIDADES: Los lmites de Atterberg o lmites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua. As un suelo se puede encontrar en un estado slido, semislido, plstico, semilquido y lquido. La arcilla, por ejemplo al agregarle agua, pasa gradualmente del estado slido al estado plstico y finalmente al estado lquido.El contenido de agua con que se produce el cambio de estado vara de un suelo a otro y en mecnica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plstico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto lmite sin romperse.El mtodo usado para medir estos lmites de humedad fue ideado por Atterberg a principios de siglo a travs de dos ensayos que definen los lmites del estado plstico.Los lmites de Atterberg son propiedades ndices de los suelos, con que se definen la plasticidad y se utilizan en la identificacin y clasificacin de un suelo.

PLASTICIDAD Y LMITES DE CONSISTENCIA: Plasticidad es la propiedad que tienen algunos suelos de deformarse sin agrietarse, ni producir rebote elstico.Los suelos plsticos cambian su consistencia al variar su contenido de agua. De ah que se puedan determinar sus estados de consistencia al variar si se conoce las fronteras entre ellas. Los estados de consistencia de una masa de suelo plstico en funcin del cambio de humedad son slidos, semislido, lquido y plstico. Estos cambios se dan cuando la humedad en las masas de suelo vara.

Para definir las fronteras en esos estados se han realizado muchas investigaciones, siendo las ms conocidas las de Terzaghi y Attergerg.Para calcular los lmites de Atterberg el suelo se tamiza por la malla N40 y la pocin retenida es descartada.La frontera convencional entre los estados semislido y plstico se llama lmite plstico, que se determina alternativamente presionando y enrollando una pequea porcin de suelo plstico hasta un dimetro al cual el pequeo cilindro se desmorona, y no puede continuar siendo presionado ni enrollado. El contenido de agua a que se encuentra se anota como lmite plstico.La frontera entre el estado slido y semislido se llama lmite de contraccin y a la frontera entre el lmite plstico y lquido se llama lmite lquido y es el contenido de agua que se requiere adicionar a una pequea cantidad de suelo que se colocar en una copa estndar, y ranurar con un dispositivo de dimensiones tambin estndar, sometido a 25 golpes por cada de 10 mm de la copa a razn de 2 golpes/s, en un aparato estndar para limite lquido; la ranura efectuada deber cerrarse en el fondo de la copa a lo largo de 13 mm.En los granos gruesos de los suelos, las fuerzas de gravitacin predomina fuertemente sobre cualquiera otra fuerza; por ello, todas las partculas gruesas tienen un comportamiento similar.En los suelos de granos muy finos, sin embargo fuerzas de otros tipos ejercen accin importantsima; ello es debido a que en estos granos, la relacin de rea a volumen alcanza valores de consideracin y fuerzas electromagnticas desarrolladas en la superficie de los compuestos minerales cobran significacin. En general, se estima que esta actividad en la superficie de la partcula individual es fundamental para tamaos menores que dos micras (0,002 mm)RELACIN ENTRE LAS FASES SLIDAS Y LIQUIDAS EN UNA ARCILLA: Durante mucho tiempo se crey que los minerales de las arcillas eran de naturaleza amorfa, pero todas las investigaciones de detalle realizadas hasta ahora han demostrado, que son cristalinos y altamente estructurados.Existen suelos que al ser remoldeados, cambiando su contenido de agua, si es necesario, adoptan una consistencia caracterstica que se ha denominado plstica. Estos suelos han sido llamados arcillas originalmente por los hombres dedicados a la cermica; la palabra pas a la mecnica de suelos, en pocas ms recientes, con idnticos significados. la plasticidad es en este sentido, una propiedad tan evidente que ha servido de antao para clasificar suelos en forma puramente descriptiva. Pronto se reconoci que exista una relacin especfica entre la plasticidad y las propiedades fsico - qumicas determinantes del comportamiento mecnico de las arcillas. Las investigaciones han probado que la plasticidad de un suelo es debida a su contenido de partculas ms finas de forma laminar ya que esta ejerce una influencia importante en la compresibilidad del suelo, mientras que el pequeo tamao propio de esas partculas hace que la permeabilidad del conjunto sea muy baja.Otras ramas de la ingeniera han desarrollado otra interpretacin del concepto de plasticidad, como es el caso del esfuerzo-deformacin de los materiales.Al tratar de definir en trminos simples la plasticidad de un suelo, no resulta suficiente decir que un suelo plstico puede deformarse y remoldearse sin agrietamiento, pues una arena fina y hmeda tiene esas caractersticas cuando la deformacin se produce lentamente y, sin embargo, no es plstica en un sentido ms amplio de la palabra; hay entre el comportamiento de la arcilla y el de la arena en cuestin una importante diferencia: el volumen de la arcilla permanece constante durante la deformacin, mientras que el de la arena vara; adems, la arena se desmorona en deformacin rpida.

ESTADOS DE CONSISTENCIA. LMITES DE PLASTICIDAD: Para medir la plasticidad de las arcillas se han desarrollado varios criterios de los cuales se menciona el desarrollado por Atterberg, el cual dijo en primer lugar que la plasticidad no es una propiedad permanente de las arcillas, sino circunstancial y dependiente de su contenido de agua. Una arcilla muy seca puede tener la consistencia de un ladrillo, con plasticidad nula, y esa misma, con gran contenido de agua, puede presentar las propiedades de un lodo semilquido o, inclusive, las de una suspensin lquida. Entre ambos extremos, existe un intervalo del contenido de agua en que la arcilla se comporta plsticamente. En segundo lugar, Atterberg hizo ver que la plasticidad de un suelo exige, para ser expresada en forma conveniente, la utilizacin de dos parmetros en lugar de uno.Segn su contenido de agua en forma decreciente, un suelo susceptible de ser plstico puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia, definido por Atterberg.1) 1.- Estado lquido, con las propiedades y apariencias de una suspensin.2) 2.-Estado Semilquido, con las propiedades de un fluido viscoso.3) 3.-Estado Plstico, en que el suelo se comporta plsticamente.4) 4.-Estado semi-slido, en el que el suelo tiene la apariencia de un slido, pero an disminuye de volumen al estar sujeto ha secado.

SELECCIN PARA LA DETERMINACIN DE LOS LMITES DE PLASTICIDAD: Es importante que las muestras seleccionadas para determinar los lmites sean lo ms homogneas que se pueda lograr. A este respecto, ha de tenerse en cuenta, que el aspecto de una arcilla inalterada es muy engaoso; a simple vista puede no presentar la menor indicacin de estratificacin, ni cambio de color y ello no obstante, su contenido natural de humedad puede variar grandemente en diferentes zonas de la misma muestra extrada del terreno, con correspondientes variaciones apreciables en los lmites lquidos.

EFECTOS DEL AGUA EN LOS MINERALES ARCILLOSOS.

Cuando un mineral arcilloso se pone en contacto conel aguase forma una dispersin coloidal cuyocomportamientodepende de las interacciones entre los componentes del sistema que, bsicamente son los siguientes: partculas de arcilla, molculas de agua, cationes, aniones.

En el caso de tratarse de una superficie cargada negativamente los cationes asociados a ella reciben el nombre de contra-iones, mientras que los aniones acompaantes se denominan co-iones. Si se trata de una superficie cargada positivamente los contra iones son los aniones de la solucin, y los co-iones son los cationes de la solucinLas caractersticas de arcillas en temperaturas normales estn en gran parte determinada por la interaccin de los minerales de la arcilla con el agua. La distorsin de la cimentacin del camino es resultado de la salida o de la prdida de agua en el suelo, y la magnitud del cambio en volumen es determinada en gran parte por la presencia de especficos minerales de la arcilla.Esta interaccin de arcillas con agua depende solamente del agua que puede ser retenida por las arcillas a temperaturas relativamente bajas (menos de 100 - 150 C). La comprensin de la naturaleza de la baja temperatura del agua, es de gran importancia, puesto que determina en gran parte la plstica, el enlazamiento, la suspensin, la compactacin y otras caractersticas de los minerales de la arcilla.El agua que se pierde en las bajas temperaturas se puede clasificar en tres categoras generales:.1.- El agua en el volumen de los poros y capilares (agua absorbida).2.- El agua en las superficies, y alrededor de los bordes de las partculas de los minerales de la arcilla as como en las superficies de los poros (agua fijada por absorcin).3.- El agua de la intercapa (agua fijada por absorcin) que causa la expansin del montmorillonite.El agua absorbida (tipo 1) requiere muy poca energa para ser removida (e.g. el secarse en una temperatura ligeramente superior a la temperatura ambiente).El agua fijada por absorcin (los tipos 2 y 3) requiere energa definida para ser removida por completo. La partcula de la arcilla cuando est suspendida en agua, se podr ser rodeada por una hidrosfera del agua fijada por adsorcin, dentro de la cual estn los iones solubles de diversas cargas.

Alrededor de la ltima partcula de arcilla hay una capa de iones de carga negativa (debido al hecho de que el oxgeno forma la composicin de los silicatos) y stos son balanceados por un enjambre de los cationes que se difunden a travs de la hidrosfera.Estos cationes "contrarios" proveen enlaces entre las partculas de la arcilla obteniendo con ello plasticidad. La plasticidad se asocia con la formacin de pelculas de agua absorbida con cierto espesor alrededor de cada partcula, y es por lo tanto una funcin determinada por el contenido de agua.La plasticidad mxima de la arcilla se obtiene en un contenido especfico de agua que corresponda a una pelcula de alta densidad alrededor de cada partcula de aproximadamente 2,000 .Para la mayora de las arcillas, esto estara en el radio de accin de 15 - 25 por ciento del peso. Una tentativa de compactar tal material causar una reduccin total en la graduacin, lo cual dar lugar a un posterior aumento de la plasticidad. Esto es debido al desarrollo de la presin hidrosttica dentro del material durante la compactacin.IDENTIFICACION DE LOS MINERALES DE ARCILLALa clasificacin de las arcillas y de los minerales arcillosos se estableci que el el paso inicial en todo estudio es la determinacin de su mineraloga. De aqu que se proceda presentar las tcnicas mineralgicas apropiadas. El anlisis de las arcillas comienza con la seleccin y preparacin adecuada de las muestras. Son aplicables las recomendaciones generales pertinentes pero observando que los minerales arcillosos son sumamente sensibles y fcilmente vara su composicin qumica, cristalizacin y caractersticas. Por ello es conveniente que: 1) La humedad del ejemplar sea la original usando recipientes hermticos con ligera adicin de agua destilada.2) No haya molienda u otra alteracin fsica o mecnica que pueda afectar la cristalizacin o caractersticas de las partculas. Es apropiada la disgregacin en agua por aqu tambores elctricos de baja velocidad.3) No hay a tratamientos qumicos 4) Se viste la clasificacin os eleccin por forma o tamao de partcula.5) No haya tratamientos trmicos que involucren temperaturas mayores de 65 grados centgrados.6) Si el anlisis es sobre mineral sin ningn tratamiento, la tcnica general consiste en una disgregacin suave en seco y la aplicacin de la difraccin de rayos X, el anlisis trmico o cualquier tcnica apropiada. Si se requiere separar la fraccin arcillosa de la no arcillosa, generalmente se disgrega la arcilla en agua o en una solucin amoniacal o alcalina, dejndola a sentar a manera de separar la parte pesada de la ligera, recogiendo est si tal es el caso, a intervalos seleccionados segn la ley de stocks.7) La fraccin no arcillosa de una Arcilla estn bien analizada pues es importante tanto en la tecnologa como por su significado geolgico.Disponiendo de una muestra de arcilla, ya en su estado natural ya aislada de la fraccin no arcillosa, se procede generalmente a la identificacin de los minerales arcillosos basndose en los criterios anteriores indicados de espesor, composicin qumica, contenido inico, orden y simetra de la unidad estructural. Es evidente que para determinar stos se requieren los anlisis estructural y qumico.El anlisis estructural es, fundamentalmente, por difraccin de los rayos X. Segn la tcnica comn, el ejemplar en portamuestras fijos o giratorios, es irradiado por la radiacin filtrada de cobre, molibdeno o tungsteno a ngulos de Bragg de los de 80 hasta 4, interpretando en el difractograma la localizacin, forma e intensidad de las reflexiones. Por comparacin con datos similares para estndar conocidos se identifica el mineral y estiman su concentracin y algunas caractersticas.Entre los minerales arcillosos las diferencias estructurales con frecuencia son tan pequeas que no es suficiente el anlisis simple directo de difraccin de rayos X. Por ello y dentro del marco de la difraccin de rayos X, se emplea la orientacin de cristales y los tratamientos trmicos y con glicol. En el primer caso, por asentamiento mecnico o en agua te favorece la orientacin vas al preferente tpica mejorando as la intensidad y definicin de las reflexiones correspondientes. En el segundo caso y dado que los minerales arcillosos sufren reacciones de deshidratacin de y deshidroxiliacion, descomposicin y recristalizacin a temperaturas elevadas, el tratamiento trmico combinado con la difraccin de rayos X permite identificar las fases de alta temperatura y de aqu de lucir sus caractersticas originales. Y por ltimo se aprovecha la propiedad que tiene de absorber lquidos orgnicos polares (etinol, glicol en este caso) entre las capas de la estructura, variando la distancia entre ellas y consiguientemente la naturaleza de las reflexiones bsicas. Otras tcnicas son tambin emplean as que est probando aplicaciones especficas son de utilidad ms limitada que la difraccin de rayos X. As para la determinacin ms exacta de los parmetros estructurales se sustituye el difractmetro por la Cmara de Debby o la de reflexiones bajas y para la medicin de fases de alta temperatura el horno elctrico por cmaras de alta temperatura que permite obtener difractograma as o registros fotogrficos.

UNIDAD IIIESTABILIZACION DE SUELOS

En el diseo de la estabilizacin de un suelo se deben tener presentes las variaciones que se espera lograr en lo que se respecta a la estabilidad volumtrica, resistencia mecnica, permeabilidad, durabilidad y compresibilidad.

El diseo de estabilizaciones con agentes estabilizantes, consiste en llevar a cabo una adecuada clasificacin del suelo con la cual se determina el tipo y cantidad de agente estabilizante as como el procedimiento para efectuar la estabilizacin. El mtodo de diseo obviamente depende del uso que se pretenda dar al suelo estabilizado.

En la Tabla 2.3 se presenta la respuesta de los principales tipos de suelos a la estabilizacin con diversos aditivos.

Tabla 2.3 Respuesta a la estabilizacin de los principales tipos de suelos(Fernndez L. C. 1982)

Componente dominanteEstabilizante recomendadoObjetivos

Arenas

Limos Alfanos Caoln

Ilita

MontmorilonitaArcilla de baja plasticidad

Cemento Portland

Asfaltos

Depender del tipo de minerales que contenga.

Cal

Arena Cemento Cal Cemento CalCalPara estabilizacin mecnica

Incrementar el peso volumtrico y la cohesin

Incrementar la cohesin

--------------------------------- Accin puzolnica eincremento en el peso volumtrico

Para estabilizacin mecnica

Para resistencias tempranas

Trabajabilidad y resistencia tarda

Igual que el caoln

Igual que el caoln

Trabajabilidad y resistencia reduccin de expansionesy contracciones

En lo que sigue se presenta, en forma muy breve, lo ms importante sobre el uso de algunos aditivos empleados para la estabilizacin de suelos.

Estabilizacin con productos qumicos

En la actualidad se ha aplicado un gran nmero de productos qumicos con este fin, la mayora de ellos con resultados satisfactorios. Aunque es poco comn, la estabilizacin con productos cidos est adquiriendo en la actualidad bastante difusin y experimentacin. De los cidos que han demostrado ser efectivos para modificar favorablemente algunos suelos, algunos son econmicamente competitivos contra otros productos ms comunes; sin embargo, como en el caso de los otros productos hasta aqu mencionados, se debe contar con la asesora de especialistas en la materia, tanto durante la etapa de diseo como de construccin de la estabilizacin, pues en este caso se involucran peligros tanto para las personas como para los equipos.

Estabilizacin con sales

Las sales se forman a partir de la neutralizacin de un cido con una base. Las sales normales tales como el cloruro de sodio (NaCl), cloruro de calcio (CaCl2) o cloruro de potasio (KCl) son sales completamente neutralizadas, es decir que no contienen exceso de iones cidos de hidrgeno (H+) ni bsicos de hidrxilo (OH-). Se designan como sales cidas aquellas que contienen exceso de iones de hidrgeno, como el bicarbonato de sodio (NaHCO3) y a las que contienen exceso de iones hidroxilo se les designa como sales bsicas.

En el laboratorio, se han estudiado, un gran nmero de sales (NaCl, CaCl2, NaNO3, Na2CO3, BaCl2, MgCl2, KCl) pero tanto la economa como su disponibilidad han hecho que solamente se utilicen algunas, siendo las ms utilizadas el cloruro de sodio y el cloruro de calcio.

Estabilizacin con cloruro de calcio (CaCl2)

El cloruro de calcio se obtiene como un subproducto en forma de salmuera en algunos procesos industriales, aunque tambin se puede obtener de algunos arroyos y pozos naturales siendo la fuente ms comn el obtenido en la elaboracin de carbonato de sodio mediante procedimientos qumicos.

La solubilidad del cloruro de calcio es de 60 g aproximadamente, por cada 100 c.c. de agua destilada a 0 C, o de 159 g aproximadamente, por cada 100 c.c. de agua destilada a 100 C.

Se ha demostrado que con la adicin de cloruro de calcio disminuyen las fuerzas de repulsin entre las arcillas, pero hay autores que inclusive aseguran que la pelcula de agua que rodea a las partculas se ve elctricamente reforzada con la adicin del cloruro de calcio, a tal grado que se incrementa notablemente la cohesin aparente. Como en el intercambio catinico se sustituye un in Ca++ por2 iones Na+, la doble capa se ve reducida en su espesor lo que hace que se reduzca el potencial elctrico y en consecuencia se reduzcan las fuerzas de repulsin entre las partculas.

Se ha encontrado un incremento en los pesos volumtricos hasta en un 11% con la adicin de 0.5 a 3% de cloruro de calcio, segn el tipo de suelo. Sin embargo, existen datos que reportan disminuciones en el peso volumtrico con respecto a un suelo arcilloso que no contenga el cloruro de calcio.

As tambin se tiene que el cloruro de calcio ayuda a mantener constante la humedad en un suelo pero desafortunadamente esta sal es muy fcilmente lavable. Se reduce la evaporacin y es capaz de absorber hasta 10 veces su propio peso cuando las condiciones de humedad son altas en el medio ambiente, pudindose mantener dicha humedad en sus dos terceras partes durante un da de calor seco, lo que hace de esta sal un producto muy eficaz cuando se trata de evitar la formacin de polvo en terraceras, lo que acepta el Cuerpo de Ingenieros para el caso de caminos con trnsito muy ligero.

Se tiene sin embargo que existen limitaciones para el empleo del cloruro de calcio, entre las ms importantes se tienen:

Que en el medio ambiente se tenga una humedad relativa superior al 30%.Que se tengan minerales que pasen la malla 200 y que estos reaccionen favorablemente con la sal.Que el nivel fretico no se encuentre a distancias que provoquen la emigracin de la sal.

Estabilizacin de suelos con silicato de sodio (Na2SiO3)

El silicato de sodio pertenece al grupo de compuestos qumicos que poseen un amplio intervalo en sus propiedades fsicas y qumicas. Se le ha empleado como adhesivo, cementante, detergente, defloculante, catalizador, etc., en solucin es incoloro e inodoro y acta en trminos generales, como un jabn fuerte, y causa serios daos a los ojos si se llega a introducir en ellos.

La estabilizacin de suelos con silicato de sodio para su empleo en carreteras, se ha empleado en el mundo desde 1945, aproximadamente, y parece ser que los mejores resultados se han obtenido en el caso de suelos arenosos y climas moderados.

Varios investigadores han reportado desde 1945, la efectividad del silicato de sodio como estabilizante de suelos; en algunas ocasiones se le emple solo y otras veces junto con otros productos qumicos. Sin embargo, parece ser, que los xitos logrados fueron para el caso de suelos arenosos y en climas moderados si se emplea nada ms el silicato de sodio, ya que para otros tipos de suelo se requiere el empleo de otros productos qumicos adicionales.

Lo que si se ha podido aseverar, es que el silicato de sodio se puede utilizar para trabajos de estabilizacin de suelos cuando se tiene la presencia de sales de calcio diluidas en agua, pues esto origina silicatos gelatinosos de calcio insolubles, los cuales al hidratarse producen un magnfico agente cementante. El efecto de la adicin de un silicato, a cierto tipo de suelos, ha sido el de incrementar la permanencia del agua de compactacin, aumentar la resistencia al disgregado, abatir el ndice plstico y la expansin. Algunas evidencias indican que en la reaccin del silicato de sodio con el suelo se presenta un intercambio aninico, dando como resultado la formacin de corazas de silicatos insolubles alrededor de las partculas de suelo, aunado a la accin cementante entre las partculas de suelo y el estabilizante.Mediante un estudio exhaustivo, en el Instituto Tecnolgico de Massachusetts se encontr que otros tipos de sales diferentes a los ya referidos, tales como el sulfato de cobre, sulfato de bario, sulfato de aluminio, sulfato de magnesio, etc., no producen cambios significativos a los suelos, o bien la mejora resulta muy pequea y su costo elevado como para justificar la aplicacin de dichas sales.

Estabilizacin con cloruro de sodio (NaCl)

El cloruro de sodio se produce mediante 3 mtodos. El ms antiguo consiste en el empleo del calor solar para producir la evaporacin del agua salada, con lo que se obtienen los residuos de sal. Otro mtodo consiste en la extraccin directa de las minas de sal y el mtodo ms reciente consiste en la evaporacin del agua de mar mediante el empleo de hornos.

El cloruro de sodio se presenta en forma de cristales, fcilmente solubles en agua, los cuales son higroscpicos y se les consigue en el mercado constituyendo cristales grandes o polvo fino y con diferentes grados de pureza (la ASTM y la AASHTO han fijado especificaciones al respecto).

Con la adicin de sal al agua, se puede abatir la temperatura de congelamiento de sta ltima. Se han reportado casos en los que el empleo de 2 a 3% de sal abati el punto de congelamiento de un suelo hasta 2 C.

Las soluciones que contengan cloruro de sodio (NaCl) disuelto, presentan una mayor tensin superficial que en el caso del agua destilada y en 1% de sal incrementa la tensin superficial en 1 a 2 dinas por cm2, asimismo, la adicin de sal al agua abate la presin de vapor.

Los cambios en el agua, debidos a la adicin de sal, tanto en el punto de congelacin como en la tensin superficial y la presin de vapor, dependen de la solubilidad de la sal. Ahora bien, la sal se adiciona al agua en pequeos porcentajes, sta se disuelve rpidamente pero a medida que el porcentaje adicionado va siendo ms elevado, la sal se disuelve con ms dificultad y se tendr un cierto porcentaje ms all del cual la sal ya no se disuelve.

Existe en la superficie de las partculas arcillosas una doble capa de iones adsorbidos, en la cual la energa potencial existente se disipa a partir de dicha superficie, hasta que a una cierta distancia se tenga el mismo potencial que el lquido circundante. La magnitud de este potencial se puede expresar por una cantidad asignada como: z = 4QdAK

En donde:

Q es la carga elctricad es el espesor de la doble capaA es el rea superficialK es la constante dielctrica De los parmetros anteriores, el nico que se puede modificar es el espesor de la doble capa, lo cual se logra incrementando la concentracin de electrolito en el agua de mezclado y sustituyendo iones de valencia alta por iones de valencia menor. Al sustituir iones de valencia superior por iones de valencia menor en la superficie de una partcula de arcilla se tendrn entonces, menos iones susceptibles a crecer debido a que estn rodeados por molculas de agua sobre dicha superficie y en consecuencia se reduce el espesor de la doble capa.

Cuando las partculas se encuentran rodeadas por cargas del mismo signo se repelen; pero si alguna de las partculas o parte de ellas tiene carga opuesta entonces se desarrollan fuerzas de atraccin. Se ha observado que si el medio que rodea a estas partculas es con un bajo pH, entonces los bordes de las partculas tienden a cargarse en forma positiva, en cuanto a las caras estas permanecen con carga negativa, por lo que resulta una floculacin de las caras de unas partculas con los bordes de las otras. En tanto que si se tiene un alto pH, tanto los bordes como las caras tienden a quedar con cargas negativas y la estructura puede quedar en forma dispersa.

En las partculas arcillosas el tipo de intercambio importante es el catinico es decir, intercambio de iones positivos, debido a que las superficies de las partculas estn cargadas negativamente.

En lo que respecta a la estabilizacin de suelos con Cloruro de Sodio se ha discutido mucho en lo concerniente al cambio en el peso volumtrico de una arcilla con la adicin de esta sal, pues mientras algunos investigadores aseguran un pequeo incremento, otros no han encontrado tal cosa; pero en lo que si parece existir un comn acuerdo, es en que la adicin de sal hace que se disminuya la humedad ptima. Se admite tericamente que el cloruro de sodio ocasiona que la arcilla se estructure en forma dispersa, producindose as un acercamiento entre las partculas y en consecuencia un mayor peso volumtrico, pero en la prctica este criterio no se ha verificado en todos los casos, por lo que no se debe generalizar.

Al agregar la sal se considera que se reduce la evaporacin del agua debido al incremento en la tensin superficial. Sin embargo, cuando la aportacin de agua a la superficie expuesta es menor que la evaporacin, la superficie se empieza a secar y el cloruro de sodio se cristaliza en la superficie y en los vacos, lo que puede ayudar a formar una barrera que impedir posteriores evaporaciones.

En el caso del empleo del cloruro de sodio se han tenido en Mxico aplicaciones exitosas, como en las terraceras de las salinas de Guerrero Negro, California, en donde stas estn constituidas por arenas de mar compactadas con agua de mar y cuya condicin salina se mantiene siempre constante, pero existen otras experiencias como las de las aeropistas de Loreto e Islas Maras, cuyas bases fueron compactadas con agua de mar y los tratamientos superficiales posteriormente colocados, se han desprendido formando mpulas que se destruyen fcilmente por los efectos abrasivos de las llantas.

De lo anterior se deduce que es de suma importancia tener conocimiento de la reaccin ntima entre la sal y el suelo, as como la permanencia a travs del tiempo de la estabilizacin lograda y sus efectos colaterales que causara, en algunos elementos de la estructura del camino.

Se tiene que se ha logrado mayor efectividad y durabilidad de los efectos de la sal a medida que el lmite lquido es ms alto. Segn lo manifiestan algunos investigadores, la adicin de sal en una arcilla produce un decremento en la contraccin volumtrica o lineal y estos cambios fsicos, la formacin de costra superficial y la reduccin de la variacin en la humedad, mantienen ms unidas las partculas no arcillosas y cuando estas se encuentran en la superficie, se desprenden con menor facilidad cuando sufren los ataques abrasivos del trnsito.

Las tcnicas empleadas para la incorporacin de sal a un suelo, son generalmente las mismas empleadas en otros tipos de aditivos y varan desde la sofisticada mezcla en plantas con alto grado de control, hasta la simple mezcla en el lugar realizada con el equipo tradicional en la construccin de pavimentos.

Si se desea utilizar el equipo tradicional, los pasos a seguir son:

Escarificacin Disgregacin Adicin de cloruro de sodio Adicin del agua Mezclado con motoconformadora Tendido y compactacin

Cuando el mezclado se hace en planta ha sido prctica comn adicionar la sal en forma de solucin y cuando se intente la estabilizacin con sal debern tenerse presentes las siguientes limitaciones:

El cloruro de sodio es muy til en climas con problemas de congelamiento.Se puede esperar un mejor resultado si el suelo contiene material fino que reaccione con la sal. La materia orgnica inhibe la accin de la sal.El rodillo pata de cabra no ha dado buenos resultados en la compactacin de suelos con sal adicionada.Es indispensable la intervencin de un tcnico especializado en todo estudio de estabilizacin con sal, incluyendo las pruebas correspondientes.

Algunos criterios para la estabilizacin de suelos para pavimentos

Dentro de los criterios para la estabilizacin de suelos se encuentran los usados por la Fuerza Area de los Estados Unidos de Norte Amrica para estabilizar suelos. De los factores que se consideran en la seleccin del estabilizante, el ms importante es el tipo de suelo que se va a estabilizar. Para el cual hay ms de un estabilizante que se puede aplicar con xito, la Fuerza Area, utiliza guas o lneas basados sobre todo en la granulometra, plasticidad y textura del suelo.

La seleccin de estabilizantes se hace usando la Figura 2.2 y la Tabla 2.4 El tringulo de la granulometra del suelo en la Figura 2.2 est basada en las caractersticas de la granulometra de los suelos y en las caractersticas de pulverizacin. El proceso de seleccin del estabilizante se contina con la Tabla2.4 como indica para cada rea mostrada en la Figura 2.2.

Las restricciones se basan en la granulometra y en el ndice de plasticidad, (IP) se usa la segunda columna de la Tabla 2.4; en sta, se enlistan los smbolos para la clasificacin de suelos que se aplica para cada rea determinada por la Figura 2.2. Esto se hace para verificar que el rea seleccionada es la apropiada.

Debido a ello, la distribucin granulomtrica y los lmites de Atterberg son usados para iniciar el proceso de seleccin. Los datos que se requieren para entrar a la Figura 2.2 son: porcentaje de material que pasa la malla No. 200 y el porcentaje de material que pasa la malla No. 4 pero que se retiene en la No. 200. Al tringulo se entra con estos dos valores y en donde se intercepten esa es el rea (1A, 2A,3, etc.)

Simbologa

Lmite entre el mayor grupo de suelo Lmite dentro del mayor grupo de suelo

Porcentaje en peso, de finosPorcentaje en peso de arena (material que pasa la malla No. 4 y se retiene en la No. 200)

(material que pasa la malla No. 200)

Figura 2.2 Tringulo de graduacin para seleccionar el agente estabilizante.

El rea determinada por la Figura 2.2 y el suelo clasificado se encuentra en la segunda columna. El posible suelo por estabilizar en cada rea se encuentra en la tercera columna y las restricciones para el uso del agente estabilizante considerado no se aplican para el tipo de suelo en particular. Por ejemplo, se asume que un suelo clasificado como SC, con 93% que pasa la malla No.4 y 25% que pasa la malla No.200, con un lmite lquido de 20 y lmite plstico de 11. Se tiene que el 68% del material est entre la malla No.4 y la malla No. 200 y el ndice plstico es 9. Entrando a la Figura 2.2 en los valores de 25% que pasa la malla No.200 y 68% entre la No.4 y No.200, la interseccin de estos valores se encuentra en el rea 1C. Con esto se va a la columna de la Tabla 2.4 y se encuentra el rea 1-C y se verifica la clasificacin del suelo, SC, en la segunda columna. En la tercera columna se encuentran los 4 potenciales materiales estabilizantes. Las restricciones que se siguen en las otras columnas no se utilizan aqu.

Los estabilizantes asflticos se utilizan siempre y cuando el ndice plstico no exceda de 10 y la cantidad de material que pasa la malla No.200 no exceda del30%. Sin embargo se debe hacer notar que el suelo que solo se ha clasificado bajo este criterio probablemente la estabilizacin con bituminosos no sea la primera opcin. Las restricciones aplicadas al cemento Prtland indican que elndice Plstico debe estar por debajo de la ecuacin indicada en la nota de pie. Desde el ndice Plstico, que es bajo para valores del Cemento Prtland podr ser un material probable a utilizar. Las restricciones aplicadas a la cal indican que el ndice Plstico no ser menor de 12.0 as la cal no es un buen material para ser empleado para estabilizacin.

El diseo para seleccionar el material final est basado en otros factores como la disponibilidad de los materiales, economa, etc. Algunos de los agentes estabilizantes son empleados para determinar muestras y testigos en el laboratorio para desarrollar el diseo de la mezcla empleando un mnimo de criterios ingenieriles en el campo de la estabilizacin.

En el diseo de la estabilizacin de un suelo, se toma en cuenta al producto ms adecuado, plantea a la fecha un problema que para su solucin requiere del estudio de las posibles reacciones y generacin de nuevas formaciones minerales que tomarn lugar en el proceso de estabilizacin.

El diseo de estabilizaciones, empleado por la Fuerza Area de los Estados Unidos menciona que no se deben ignorar la naturaleza de los tipos de minerales que contenga el suelo a estabilizar, ya que el no hacerlo trae como consecuencia serios fracasos.

reaClase de sueloTipo de estabilizante aditivo recomendadoRestriccin en el lmite lquidoe ndice plsticodel sueloRestriccin para elporcentaje que pasa la malla No.200

Observaciones

1A

SW SP(1) Bituminosos(2) CementoPrtland(3) Cal- cemento- ceniza voltil.ndice Plstico < 25

1BSW-SM SP-SM SW-SC SP-SC(1) Asflticos(2) CementoPortland(3) CalCal-cemento- Cenizavoltil.ndice Plstico < 10ndice Plstico < 30

ndice Plstico < 12ndice Plstico < 25

1C

SM SC SM-SC(1) Bituminosos

(2) CementoPrtland(3) CalCal-cemento- ceniza Voltilndice Plstico < 10

--b

ndice Plstico < 12ndice Plstico < 25No exceda en 30%en peso

2A

GW GP(1) Bituminosos(2) CementoPrtland

(3) Cal-cemento- Ceniza voltil

ndice Plstico < 25Solamente Material bien graduado y material que contenga hasta 45% en peso de material que pasa la malla No.4.

2B

GW-GM GP-GM GW-GC GP-GC(1) Bituminosos(2) CementoPrtland

(3) Cal(4) Cal-cemento- Ceniza-voltil.ndice Plstico < 10ndice Plstico < 30

ndice Plstico < 12ndice Plstico < 25Solamente material bien graduado y material que contenga hasta 45% en peso de material que pasa la malla No.4

2C

GM GC GM-GC(1) Asflticos

(2) CementoPrtland

(3) Cal(4) Cal-cemento- Ceniza voltilndice Plstico < 10

--b

ndice Plstico < 12ndice Plstico < 25No exceda en 30% En pesoSolamente material bienGraduadoMaterial que contenga hasta45% en peso de material que pasa la malla No.4

3CH CL MHML OH OLML-CL(1) Portland

(2) CalLmite Lquido < 40 endice Plstico < 20

ndice Plstico > 12

Tabla 2.4 Seleccin del aditivo estabilizante.

En el procedimiento referido en este inciso no se toma muy en cuenta a la reactividad de los aditivos con los agregados, por lo que dicho procedimiento deber tomarse con las debidas precauciones y limitaciones.

Conviene tener presente, que por sus propias funciones, la Fuerza Area de los Estados Unidos ha construido tanto pavimentos de funcionamiento temporal (por ejemplo en zonas de combates) bien de funcionamiento permanente (por ejemplo las pistas de despegue de sus aeropuertos en Estados Unidos), por lo que han considerado a estos dos casos en su sistema de diseo.

La Figura 2.3 muestra en forma esquemtica el enfoque global sistemtico del diseo y se puede notar que no solamente se contempla el caso de la estabilizacin qumica, aunque si reviste inters primario, sino que tambin se admite como alternativa a la estabilizacin mecnica, entre otras, la compactacin y la preconsolidacin.

Una vez que se ha decidido, con base en factores de orden prctico o econmico, el tipo de estabilizacin a realizar, habr que decidir cual es la capa ms conveniente a tratar de acuerdo con la disponibilidad de los materiales, su calidad y costo.

La siguiente etapa sera la eleccin del mtodo de estabilizacin ms adecuado. El tipo de pavimento regir como un primer punto a esta eleccin pues en unos casos la resistencia puede ser la que revista mayor importancia (base de pavimentos flexibles, por ejemplo), mientras que en otros lo puede ser la adherencia o unin de las partculas (caso de subbases de pavimentos rgidos para evitar el bombeo), o inclusive la permeabilidad.

Los factores ambientales pueden influenciar a la resistencia ltima del suelo estabilizado, tanto como la calidad de los materiales a emplear en la estabilizacin; una cantidad excesiva de lluvia puede alterar la efectividad de una estabilizacin pues podra por ejemplo lavar y percolar la sal adicionada a un suelo, o bien la existencia de aguas cidas puede anular los efectos estabilizantes de un aditivo alcalino al quedar ambos en contacto.

Por otro lado, la temperatura ejerce tambin influencia en la velocidad de las reacciones qumicas, razn por la cual debe tomarse en cuenta al elegir los mtodos de estabilizacin en ciertas pocas del ao. El perfecto conocimiento del funcionamiento y limitaciones del equipo disponibles es de suma importancia, pues esto permitir que el ingeniero pueda, a priori, eliminar ciertos productos que no resulten de aplicacin prctica; pues, por ejemplo, no sera de esperar un buen trabajo de estabilizacin si se requiere mezclar una arcilla plstica muy hmeda con cemento Prtland si para ello se cuenta solamente con arados de disco y motoconformadoras, ya que en este caso sera indispensable contar con sistemas de secado y pulverizacin.

Figura 2.3 Sistema ndice de clasificacin para estabilizacin de suelos propuesto por la Fuerza Area

Una vez seleccionado el mtodo de estabilizacin debern establecerse las premisas de comportamiento con las que el suelo deber cumplir, dependiendo de las propiedades que se desee obtener en el suelo estabilizado, pues se pueden tener casos en los que se requiera evitar la aparicin de canalizaciones por fallas plsticas, o bien evitar el desarrollo de cambios volumtricos por cambios de humedad o el aumento en la resistencia al desgaste, etc.

Finalmente debern efectuarse evaluaciones peridicas para verificar el funcionamiento de la estabilizacin y lo que es ms, la aplicabilidad del mtodo de diseo que se est exponiendo.

Comportamiento de suelos estabilizados con cloruro de sodio

Pocos son los trabajos publicados que presentan en detalle el comportamiento esfuerzo-deformacin de suelos estabilizados con cloruro de sodio.

Existen varios autores que han estudiado el efecto del cloruro de sodio en las propiedades de los suelos, principalmente en las propiedades fsicas y entre las principales observaciones podemos citar las siguientes:

a. El peso volumtrico seco y la resistencia a la compresin se incrementan al adicionar cloruro de sodio hasta en un 3%.

El lmite lquido y el ndice plstico se reducen al adicionar cloruro de sodio (Ogawa et al,1963).

b. La cohesin y el ngulo de friccin interna parecen disminuir al adicionar cloruro de sodio y en especmenes en los que no se permita la prdida de humedad. Parece que si se permite el secado antes de ensayar los especmenes tanto la cohesin como el ngulo de friccin aumentan de manera importante (Ogura & Uto, 1963).

c. Las partculas de roca caliza parecen ser solubles a soluciones de cloruro de sodio (Wood,1969).

d. La capacidad de retencin de humedad aumenta en los suelos tratados con cloruro de sodio (Marks et al 1970).

A partir de la revisin en la literatura se parece evidenciar, en todo caso, que existen suelos que al parecer no responden a la estabilizacin con cloruro de sodio.

En su trabajo doctoral El-Sekelly, 1987, estudio tres mezclas de suelo. En todos ellos observ mejoras de los valores de resistencia a la compresin, a la tensin, de valor relativo de soporte e incluso en los valores de mdulo de resiliencia. Cabe mencionar, sin embargo, que en varios casos agreg un 2% de cal adems del cloruro de sodio.Adicionalmente, es de llamar la atencin en el trabajo de El-Sekelly, el hecho de que dos de las mezclas de suelo que estudio eran suelos gruesos, con clasificaciones SC y GC segn el SUCS.

El otro suelo estudiado por El-Sekelly se clasifica como MH, con un lmite lquido de 54% y un ndice plstico del 38%. y el porcentaje de arcilla es del 28%, con una gran proporcin de limo y arena.

Tambin en el trabajo de G. Singh y B. Das,1999, se presentan mejoras en las propiedades de resistencia y mdulo de resiliencia en los suelos estudiados que son los mismos que investig El-Sekelly.

Llama la atencin el hecho de que en esos trabajos, las mejoras de comportamiento que se presentan se lograron cuando los especmenes de suelo tuvieron un secado previo a la ejecucin de los ensayes correspondientes.

Lo anterior es muy importante ya que no hay manera de diferenciar si esa aparente mejora de propiedades se logr porque disminuy el contenido de agua del espcimen o por una real contribucin del cloruro de sodio.

UNIDAD IVMEJORAMIENTO DE LOS SUELOS MEDIANTE LA COMPACTACION

4.1 INTRODUCCIONLa compactacin en el proceso realizado generalmente por medios mecnicos por el cual se obliga a las partculas de suelo a ponerse ms en contacto con otras, mediante la expulsin del aire de los poros , lo que implica una reduccin ms o menos rpida de las vacos, lo que produce en el suelo cambios de volumen de importancia, principalmente en el volumen de aire, ya que por lo general no se expulsa agua de los huecos durante el proceso de compactacin, siendo por lo tanto la condicin de un suelo compactado la de un suelo parcialmente saturado.El objetivo de la compactacin es el mejoramiento de las propiedades de ingeniera de la masa de suelos, con la finalidad de obtener un suelos de tal manera estructurado que posea y mantenga un comportamiento mecnico adecuado a travs de toda la vida til de la obra.

VENTAJAS Aumenta la resistencia y capacidad de carga del suelo. Reduce la compresibilidad y disminuye la aptitud para absorber el agua. Reduce los asentamientos debido a la disminucin de la relacin de vacos. Reduce el efecto de contraccin. Mejora las condiciones de esfuerzo-deformacin del suelo.

DESVENTAJAS La compactacin muy intensa produce un material muy susceptible al agrietamiento. Aumenta el potencial de hinchamiento (con la humedad) en suelos finos y el potencial de expansin por las heladas.

4.2 VARIANTES QUE AFECTAN EL PROCESO DE COMPACTACION DE SUELOS

Mtodo de compactacin Humedad original del suelo Granulometra del material Temperatura Recompactacin Nmero y espesor de capas, numero de pasadas, etc.

4.3 PROCESO DE COMPACTACION DE CAMPO

La compactacin de campo de acuerdo a la forma de aplicacin de la carga puede clasificarse:a) Compactacin por Amasadob) Compactacin por Presinc) Compactacin por Impactod) Compactacin por Vibracin e) Compactacin por Mtodos Mixtos

a) Compactacin por AmasadoLos equipos por amasado estn constituidos bsicamente por el rodillo pata de cabra, el cual se caracteriza por: La compactacin se realiza de abajo hacia arriba, originando una mayor presin en el lecho inferior. Se recomienda compactar en capas de 0.30m de espesor, utilizando una penetracin del vstago del 20% al 50% de su longitud de acuerdo a la plasticidad del suelo Se recomienda un nmero mnimo de 24 pasadas. Son apropiados para suelo finos (cohesivos)Rodillo Pata de Cabra

b) Compactacin por PresinLos equipos por presin estn constituidos por los rodillos lisos y neumticos, presentando las siguientes caractersticas:Rodillos Lisos En un rodillo liso la compactacin se realiza de arriba hacia abajo disminuyendo con la profundidad de la capa. Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm. Se recomienda un nmero de 8 pasadas. Son utilizados principalmente en suelos gravosos y arenosos limpios as como para el acabado de la superficie superior de las capas compactadas y en los concretos asflticos.

Rodillo liso

Rodillos Neumticos Las caractersticas de los equipos neumticos que influyen en la compactacin son: la presin del aire en los neumticos y el rea de contacto entre el neumtico y el terreno. Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm. Se recomienda un nmero de pasa de 16. Son aplicables principalmente a los suelos arenosos con finos poco plsticos, tratamientos superficiales, etc.

Rodillo neumtico

c) Compactacin por impactoLos equipos por impacto estn constituidos por los pisones. Son utilizados en reas pequeas. Se recomienda un nmero de pasadas de 4. Son utilizados en los suelos plsticos o suelos granulares de granulometra apropiada.

Pisn vibratorio Pisn de mano

d) Compactacin por VibracinLos equipos por vibracin estn representados por los rodillos vibrantes, los cuales presentan las siguientes caractersticas: Producen una disminucin o casi suprimen el rozamiento entre los granos, teniendo una accin notable en la profundidad mas no as en la superficie. Se pueden compactar capas hasta de 60cm en el caso de GP y GW con resultados positivos. Se recomienda compactar en capas de hasta 20cm Se recomienda un numero de pasadas mnimo de 8 Son recomendables para los suelos granulares y a las gravas con pocos finos plsticos (en un orden de 10%) as como en la compactacin de firmes modernos (gran angularidad) y arenas de granulometra cortada.

Rodillos vibratorios

e) Compactacin por mtodos mixtosLos equipos mixtos estn representados por los rodillos lisos vibratorios.

4.4 CRITERIOS PARA LA SELECCIN DE PRUEBAS DE LABORATORIO

Las pruebas de laboratorio de acuerdo al mtodo de compactacin pueden ser de los siguientes tipos:a) Pruebas dinmicas Proctor Estndar y Modificado Impacto California Britnica Estndar E-10 del Vs Bureaub) Pruebas Estticas o Precisin Porter Sopc) Pruebas por Amasado Miniatura Harvard Hveend) Pruebas por Vibracin Mesa Vibratoriae) Pruebas Especiales Pruebas Nucleares

Equipo proctor

Mesa vibratoria

CONTROL DE COMPACTACION La compactacin se mide cuantitativamente por la densidad seca del suelo, la que presenta diferentes valores al ser medida en el campo y en laboratorio, debido a la diferencia de condiciones existentes.Por lo tanto un control de compactacin se efecta relacionando estos dos valores, lo que se conoce como grado de compactacin: d G.C. (%) = ---------- x 100 d maxd: Densidad Natural del Suelod max: Densidad Mxima Obtenida en Laboratorio

Es necesario indicar que la densidad seca no solamente es funcin de la compactacin recibida sino de otros factores como: granulometra, humedad, efecto yunque, espesor real de la capa en un punto dado, angularidad, error accidental de la medida, etc., los que varan de un punto a otro originando fluctuaciones en los resultados para una misma calidad de compactacin, siendo necesario una aproximacin de +/- 3 puntos y desviacin de 0.08 gr/cm3 para suelos de grano fino y 0.16 gr/cm3 para suelos de grano grueso.Por la dispersin de resultados existentes se cre la Compactacin Relativa o densidad Relativa para medir la compactacin que alcanza el suelo en el campo, presentndose las siguientes relaciones: emax - enat Dr (%) = ------------------- x 100% emax - emine max : Relacin de Vacos Mxima del Suelo cuando esta sueltoe min: Relacin de Vacos Mnima del Suelo cuando esta compactoe nat: Relacin de Vacos Natural del Suelo insitu

Sabemos que: s e max = - 1 d min s e min = - 1 d max s e nat = - 1 d natReemplazando se obtiene la siguiente relacin: d max d nat - d minDr (%) = x x 100% d nat d max - d mind nat: Densidad Natural del Suelod max: Densidad Mxima Obtenida en Laboratoriod min: Densidad Mnima Obtenida en Laboratorio

CONTROL EN EL TERRENOConsiste en determinar la densidad seca del suelo insitu.Existen diferentes mtodos entre los que mencionaremos:a. Mtodo toma muestrasb. Mtodo del volumtricoc. Mtodo del cono de arenad. Por medio de fluidose. Por medio de membranasf. Mtodo nuclear del baln de jebe

CONCLUSION Para obtener un Grado de Compactacin adecuado se tiene que seguir la siguiente secuencia:

UNIDAD VGEOSINTETICOS

5.1 INTRODUCCIONExisten varios campos de aplicacin de los Geosintticos dentro del mundo de la construccin y la edificacin: obras viales, obras hidrulicas, sistemas de control de erosin, aplicaciones medioambientales, entre otras. Los Geosintticos comprenden productos manufacturados a partir de procedimientos principalmente de extrusin (geoplsticos), productos que incluyen en su fabricacin tecnologa textil (geotextiles) y productos formados por ambas tecnologas: textil y plstica. El trmino genrico Geosinttico designa un producto en el que, por lo menos, uno de sus componentes es a base de polmero sinttico o natural, y se presenta en forma de fieltro, manto, lmina o estructura tridimensional, usada en contacto con el suelo o con otros materiales dentro del campo de la geotecnia o de la ingeniera civil. Dentro de este grupo de textiles tcnicos se hallan diferentes productos en funcin de determinadas caractersticas:

5.2 TIPOS DE GEOSINTETIOCOS Y SU APLICACIN EN: SEPARACION, FILTRACION, DRENAJE, REFUERZO, CONTENCION DE FLUIDO, CONTROL DE EROSION.GEOTEXTILES. Fieltro o manto fabricado con fibras sintticas, cuyas funciones se basan en la capacidad de filtracin y en sus altas resistencias mecnicas, siendo stas: separar, filtrar, drenar, reforzar y proteger. Pueden fabricarse de diferentes formas y sus aplicaciones abarcan prcticamente todos los campos de la ingeniera civil en donde se est en contacto con el terreno. El geotextil es un material textil (tejido) permeable, a base de polmero (natural o sinttico), pudiendo ser no tejido (de fibra cortada o filamento continuo) o tejido, usado en contacto con el suelo o con otros materiales.GEOMEMBRANAS. Las geomembranas son lminas de impermeabilizacin, cuya funcin principal es evitar el paso de lquidos y se emplean en sistemas de impermeabilizacin tales como: tneles, rellenos sanitarios, depsitos, almacenamiento de agua o cubiertas planas de edificacin. Estas pueden ser de PVC, HDPE, Polipropileno, asflticas, etc.PRODUCTOS RELACIONADOS. Son aquellos que por s solos o adosados a un geotextil cumplen funciones tales como: refuerzo, drenaje en el plano, control de erosin, etc. Dentro de ellos se encuentran: Geomallas, Geored, Geoceldas y Geomantas.

GEOMALLAS o GEOGRILLAS: para refuerzo Estructura plana a base de polmero constituida por una malla abierta y regular de elementos resistentes a la traccin, pudiendo estar fabricados por lminas perforadas o tejidos ligados por procesos trmicos o de encolado, en la cual las aberturas tienen dimensiones superiores a las de los constituyentes, es usado en contacto con el suelo o con otros materiales.En lugar de ser tejidos de mallas apretadas, no tejidos o tejidos de punto; las geogrillas son plsticos con una configuracin de mallas abiertas, es decir que tienen aberturas grandes. Adems pueden ser estiradas para mejorar sus caractersticas mecnicas (lminas perforadas) o directamente fabricadas por los mtodos textiles tradicionales (tejidos).GEORED O GEOESPACIADORES. Estructura tridimensional permeable constituida de filamentos, fibras y/u otros elementos (sintticos o naturales) a base de polmeros, ligados por medios mecnicos, trmicos o qumicos y/o por cualquier otro medio, es usada en contacto con el suelo o con otros materiales, por ejemplo, para mantener partculas, races y pequeas plantas en el suelo.GEOCELDA. Estructura tridimensional permeable a base de polmeros (sintticos o naturales), con forma de matriz de celdas huecas, constituida por bandas de geotextiles o geomembranas ligadas alternativamente y usada en contacto con el suelo o con otros materiales.GEOMANTAS. Estructura plana a base de polmeros (naturales o sintticos) constituida por una red densa y regular cuyos elementos estn ligados por nudos o por procesos trmicos, y cuyas aberturas tienen dimensiones superiores a las de sus constituyentes, usadas en contacto con el suelo o con otros materiales.GEOSINTTICO BENTONTICO. Estructura ensamblada en fbrica, constituida de materiales sintticos y materiales bentonticos de baja conductividad hidrulica (por ejemplo bentonita) que se presenta en forma de lmina, usada en contacto con el suelo y/u otros materiales. Su constitucin es tipo sndwich con un material bentontico entre dos geotextiles o un geotextil y una geomembrana. Se mantiene su integridad estructural mediante el agujado, cosido o ligado con adhesivo. Se lo utiliza solo o en conjunto con una geomembrana como barrera hidrulica.GEOCOMPUESTOS. Es un ensamblado manufacturado de materiales, de los cuales al menos uno de los componentes es un producto Geosinttico, usado en contacto con el suelo o con otros materiales. Los geocompuestos consisten en una combinacin de geotextiles y georedes; geogrillas y geomembranas; o geotextiles, geogrilla, y geomembrana; o alguno de estos cuatro Geosintticos con otro material (por ejemplo: algunos suelos, lminas de plstico deformado, cables de acero, etc.). Las reas de aplicacin son numerosas, entre las que se encuentran: separacin, refuerzo, filtracin, drenaje y barrera de vapor.FUNCIONES Denominamos funcin de un Geosinttico al papel especfico que realiza en una estructura de suelo - Geosinttico. Es una tarea o capacidad especfica que se espera que el producto realice durante la totalidad del proyecto o durante la instalacin. Un Geosinttico puede desempear ms de una funcin al mismo tiempo para una aplicacin dada. Tpicamente, se determina que una funcin es ms importante y se considera la funcin primordial del Geosinttico, con cualquier otra funcin concurrente considerada como secundaria. El identificar la funcin que va a desempear el Geosinttico es uno de los pasos iniciales en un proceso de diseo con Geosinttico. Las funciones del Geosinttico guan al ingeniero a la eleccin apropiada del material, segn las propiedades y mtodos de ensayo del material. Diferentes autores e investigadores han desarrollado clasificaciones para las funciones de los Geosintticos, que varan en nmero desde cuatro hasta varias docenas. Un nmero de escritores recientes han usado un sistema que contiene seis funciones diferentes de los Geosintticos: separacin, filtracin, refuerzo, drenaje, proteccin y barrera. No todas las funciones son proporcionadas por cada tipo de Geosinttico. Los diferentes Geosintticos y las funciones que posiblemente stos desempean se muestran en la tabla 1.

(1) En ciertas aplicaciones de rellenos sanitarios. (2) Cuando est saturada con una capa ligante.

Cada una de estas funciones puede estar definida en trminos del papel que ste desempee durante la instalacin, es decir, en los diferentes campos de aplicacin, como se muestra en la tabla 2, en donde se destacan con que funcin primaria o secundaria posiblemente acte de acuerdo a su aplicacin.

X: Funcin principal XX: Funcin Secundaria

BIBLIOGRAFIA

Preciado, C. H., Estudio de la influencia de las variables de compactacin en las caractersticas expansivas de un suelo de Jurica, Quertaro, Tesis de Maestra en ingeniera, Universidad Autnoma de Quertaro. Octubre 1998

Jurez Badillo E. y Rico Rodrguez A. (1986). Mecnica de suelos. Tomo 1,2 y 3. Mxico.

Paul Garnica Anguas, Estabilizacin de suelos con cloruro de sodio para su uso en las vas terrestres ISSN 0188-729, Publicacin Tcnica No.201Sanfandila, Qro, 2002

Normace020-estabilizacin de suelos y taludes.

Anlisis del uso de los geotextiles en la ingeniera civil. Sociedad Argentina de Mecnica de suelos.1991.Repblica Argentina.

Ing. Botasso, Gerardo, caracterizacin de Geosinttico para uso vial, centro de investigaciones viales.51