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

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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).

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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

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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.

21

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

22

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

23

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

25

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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