ESTABILIZACION DE SUELOS

INTRODUCCIÓNESTABILIDAD VOLUMÉTRICA:

Aplicar cargas que equilibren la expansión del suelo, se considera como un método que puede prevenir la expansión.

Utilizar membranas impermeables y apoyar la estructura a profundidades tales, que no se registren variación estacional en la humedad.

Modificar la arcilla expansiva a través de medios químicos o térmicos como: aceites sulfonados, ácidos fosfóricos, cloruros de sodio, etc; con el fin de conseguir una masa rígida o granular cuyas partículas estén suficientemente ligadas para resistir la presión interna de la arcilla.

RESISTENCIA: Casi todos los métodos de estabilización producen grandes aumentos en la resistencia de

los suelos. Se exceptúan, quizás, los suelos con materia orgánica, por cuanto la mayor parte de los problemas de resistencia ocurren precisamente en esos suelos.

COMPRESIBILIDAD: Prácticamente todos los métodos de estabilización disminuyen la compresibilidad de los

suelos. DURABILIDAD: Para obtener una buena durabilidad, la capa estabilizada debe presentar una adecuada

resistencia a los agentes atmosféricos y al tránsito que deba soportar durante el período de diseño.

POSIBILIDADES DE ESTABILIZACIÓN DE ALGUNOS SUELOS PARA USO EN PAVIMENTOS:TIPO DE SUELO SISTEMA DE ESTABILIZACIÓN DE SUELOARENAS - La adición de cemento aumenta la resistencia.

- La adición de asfalto les brinda cohesión.LIMOS - Si tienen algo de arcilla responde económicamente sólo a la

compactación.- Los limos puros no responden económicamente a métodos de

estabilización usuales.ARCILLAS - La cal mejora su trabajabilidad y resistencia.

- El cemento produce aumentos de resistencia.

• Aporte para la solución de:– Problemas de estabilidad.– Durabilidad de los pavimentos.– Economía en la construcción.

• Material adecuado para diferentes tipos de vías.• Requiere procesos constructivos simples.

VENTAJASEN EL PAVIMENTO RIGIDO:

– Elimina el fenómeno de bombeo.– Maximiza la transferencia de carga.– Brinda plataforma de trabajo.

EN EL PAVIMENTO FLEXIBLE:– Aumenta la vida útil.– Elimina agrietamiento por fatiga.– Disminuye la presión sobre la subrasante.– Facilita el reciclaje.

MATERIALES TRATADOS CON CEMENTO PARA PAVIMENTOS• Suelo modificado con cemento.• Suelo-cemento.• Suelo cemento plástico.• Grava cemento.

ESTABILIZACIÓN CON CEMENTO PÓRTLAND• Objetivo: Adaptar materiales de la zona para uso en pavimentos.

– Busca bajar el IP.– Disminuir cambios de volumen.– Aumentar capacidad de soporte.

Característica: Contenidos de cemento bajos.REQUISISTOS DEL CEMENTO:

La cantidad aproximada de cemento debe estar comprendida entre un 3% mínimo a un 8% máximo

MATERIALES: Los materiales por emplear serán los especificados para bases clase 3 o clase 4 (Sección

404-01.2 / MOP – 001 – F - 2002), y deberán cumplir los requisitos de granulometría correspondientes

Los materiales bien gradados contendrán entre un 55 a 65% de agregado grueso retenido en el tamiz No 4.

El aglutinante para la mezcla estará constituido por cemento Portland tipo I o tipo II. El agua para la hidratación de la mezcla debe cumplir con las siguientes exigencias:

Sustancias nocivas del agua:

Determinación Limitación

PH Mayor ó igual a 5Sustancias disueltas Menor ó igual 15 gr/ltSulfatos Menor ó igual 1 gr/lt

Sustancias orgánicas solublesen éter

Menor ó igual 15 gr/lt

Ión cloro Menor ó igual 6 gr/ltHidratos de carbono No debe contener

ENSAYOS Y TOLERANCIAS: La granulometría de la mezcla debe ser comprobada (AASHTO T 11 y T 27). La densidad de campo no debe ser menor al 100% de la densidad máxima seca

establecida en laboratorio, (AASHTO T 180). El contenido de cemento en la mezcla (AASHTO T 211), y se debe efectuar ensayos de

compresión simple para comprobar que la resistencia no sea inferior a 25 Kg /cm2.

EQUIPO MINIMO REQUERIDO PARA EL PROCESO DE ESTABILIZACION CON CEMENTO.

Construcción• Preparación:

– Controlar el perfil transversal y rasante de la vía (Perfilar).– Escoger si es mezcla “in situ” o en planta.

• Mezcla “in situ”: – Escarificar.– Pulverizar.

– Humedecer según la granulome-tría y humedad del suelo.• Al iniciar compactación de la mezcla suelo-cemento:

– Debe pasar el 100% por el tamiz 1” (25.4mm).– Más del 80% pasar por el tamiz No. 4 (4.76 mm).– Excepción: partículas de grava o piedra, que tendrán un TMN de 2”.

• Distribución del cemento– Granel: distribuidores mecánicos.– Sacos: manualmente.

• Granel (de 2 tipos):– Franja amplia, ancho de 1.8 a 3.0 m (Pulvimezcladoras).– Franja angosta (Mezcla con moto-niveladora).

• Mezclado del suelo y el cemento:– Mezcladoras rotativas (Pugmill).– Recicladoras.– Estabilizadoras.– Motoniveladoras.

• Más fácil si la humedad 2 a 3% por debajo del óptimo.• Humedad:

– Incremento con nuevos riegos hasta llegar a la óptima.– Continuar mezclado hasta que agua-cemento y suelo queden íntimamente ligados y

mezclados en la totalidad y ancho de calzada. – Compactar y terminar.

• Material ideal: ARENOSO– Se puede dosificar de manera exacta.

• Transporte– Proteger de la evaporación.– No más de dos horas entre mezcla e inicio de compactación.

• Extendido– Motoniveladora

Debe existir uniformidad en con-diciones del material. – Finisher

Limita el espesor a colocar.• Compactación

– Condiciones• Humedad óptima.• Mezcla total.

– En ocasiones es necesario repo-ner agua (Evaporación), por esta actividad.• Vibro Compactador liso

– Suelos gruesos con poco ligante.– Suelos de grava hasta con 20% de pasa No. 200 y con baja plasticidad.

• Acabado de superficie:– Lisa.– Densa.– Libre de estrías y grietas.– Remover los planos de compacta ción (Rastras de dientes o clavos).– Superficie siempre húmeda durante el proceso.

• CURADO– Se coloca una cubierta que permita la hidratación del cemento.– Utilizan asfaltos rebajados y emulsiones.– Películas plásticas.– Membranas curadoras.

• Juntas transversales– De finalización de jornada.– Corte definido en rampa y una vez compactada se corta vertical y retira material

sobrante.• Longitudinales

– Evitarlas por la falta de mecanismos para transmisión de cargas.• APERTURA:

– Mínimo 7 días para absorber esfuerzos.– Sí es necesario dar al servicio inmediatamente debe protegerse la superficie con arena.

• CARPETA– Baja resistencia a la abrasión.– Capa de rodadura.

• Asfalto.• Tratamiento superficial.• Concreto.• Adoquines.

ESTABILIZACIÓN CON CAL

La cal es un producto de la cocción de la piedra caliza, para constituir un material ligante al combinarse con agua y suelo.

Este material mejora las características naturales, de modo que aumenta su capacidad para resistir los efectos inducidos por el tránsito y disminuye los cambios volumétricos.

• REQUISITOS DE LA CAL:• Las cantidades de cal pueden variar entre el 2 y 6% en peso, del material estabilizado.

• MATERIALES:• Los suelos que se utilicen no deben tener partículas de tamaño superior a 80 mm. • La cal debe estar seca al momento de su incorporación al suelo, para que fluya, debe

estar protegida de la humedad hasta su utilización.• El agua que se utilice para el mezclado y el curado de la mezcla deberá estar en óptimas

condiciones. • ENSAYOS Y TOLERANCIAS:

• Para controlar el contenido de cal en la mezcla y su homogeneidad se debe realizar el ensayo para determinar el PH, cuyo valor mínimo será de 11.

• La granulometría se debe realizar para comprobar que el 100% de la mezcla pasa el tamiz de 1 in (25.4 mm) y no menos del 60% pasa el tamiz No 4 (4.75 mm).

• El espesor de la capa no puede variar en más de 2 cm del espesor estipulado en el contrato.

• COMPACTACIÓN:• Para la compactación se deberá usar rodillos pata de cabra, y luego rodillos lisos de tres

ruedas de acero o rodillos neumáticos. El espesor de cada capa compactada no deberá ser mayor a 15 cm.

• La compactación se iniciará a los costados de la vía e irá progresando hacia el centro hasta lograr un 95% de la densidad máxima obtenida en el laboratorio, ( AASHTO T- 147).

CURADO: La capa mezclada y compactada debe ser curada por un lapso de 3 a 7 días.

El curado de todas las capas estabilizadas podrá efectuarse mediante riegos ligeros de agua, que mantengan la superficie húmeda mientras se rodilla con compactadores neumáticos hasta su curado completo.

ESTABILIZACIÓN CON MATERIAL PÉTREO La estabilización con material pétreo se realiza con el objeto de dar un reforzamiento a la

obra básica a construirse. MATERIALES:

Deberán estar constituidos por material pétreo o pedazos de rocas de un tamaño de 10 a 30 cm, exento de materiales arcillosos, con un contenido no mayor de 20% de partículas que pase el tamiz de 2 in y el 5% que pasen por el tamiz No 4.

COMPACTACIÓN: La compactación se hace hasta obtener la suficiente consolidación, que se verificará por la

ausencia de hundimientos y desplazamientos de los materiales al paso de los tractores.Existen otros tipos de estabilizaciones (MOP – 001 – F - 2002, Tomo I, Sección 402-5 y 402-8) como: Empalizada Geotextil Geomalla biaxial Membranas sintéticasFRECUENCIA DE LAS PRUEBAS DE CONTROL

Para ejercer el control de calidad en las construcciones, las especificaciones suelen fijar un número mínimo de pruebas por lote de materiales o carretera construida.

La siguiente tabla indica una guía para la selección de muestras (MOP – 001 – F – 2002), la cual ha sido fijada en base a experiencias y a consideraciones de tiempo y de dinero.

ITEM TIPO DE PRUEBA FRECUENCIA DE LAS PRUEBAS

MAT

ERIA

LES

PARA

TE

RRAP

LEN

ES

Granulometría, contenido de humedad, compactación, índice de plasticidad y valor soporte california CBR.

Tantas como sea necesarios para asegurarse que los materiales resultantes de las excavaciones sean adecuadas.Mínimo una prueba por corte, ó una por cada ó por cada tipo de suelo.

Densidad en el terreno Una por cada relleno o terraplén colocado, o una por cada 100m lineales en cada capa colocada.

SUBB

ASES

Y B

ASES

GRA

NU

LARE

S

Determinación de la calidad de la fuente de materiales a emplear: ensayo de abrasión, índice de plasticidad, compactación, valor soporte california CBR y equivalente de arena.

Deben hacerse antes de comenzar la explotación y durante esta cuando se advierta variación de calidad de los materiales.El número de ensayos dependerá de la constitución geológica de la fuente y su magnitud.

Granulometría. Una prueba cada de material.

Densidad en el terreno. Seis pruebas cada de material compactado.

Espesor de la capa compactada. Estos espesores serán medidos luego de la compactación final, cada 100 m de longitud en puntos alternados al eje y a los costados del camino tanto en bases como en subbases.