ESTABILIZACIN DE SUELOS

9.1 CRITERIOS GEOTCNICOS PARA ESTABLECER LA ESTABILIZACIN DE SUELOS

9.2 ESTABILIZACIN MECNICA DE SUELOS

9.3 ESTABILIZACIN POR COMBINACIN DE SUELOS9.4 ESTABILIZACIN POR SUSTITUCIN DE LOS SUELOSacin y compactacin en capas de los materiales, hasta alcanzar las cotas exigidas.

9.5 SUELOS ESTABILIZADOS CON CALEl suelo-cal se obtiene por mezcla ntima de suelo, cal y agua. La cal que se utiliza es xido clcico (cal anhidra o cal viva), obtenido por calcinacin de materiales calizos, o hidrxido clcico (cal hidratada o cal apagada). Estas cales se llaman tambin areas por la propiedad que tienen de endurecerse en el aire, una vez mezcladas con agua, por accin del anhdrido carbnico.La experiencia demuestra que los productos de la hidratacin del cemento pueden ser reproducidos combinando dos o ms componentes primarios de este producto como: Ca0, Si02, Al2O3 y FC2O3 en las proporciones adecuadas y en presencia de agua.Como la mayora de los suelos contienen slice y aluminio silicatos, la incorporacin de cal anhidra (Ca O) o de cal hidratada (Ca (OH)2) y agua en cantidad apropiada se puede obtener la composicin deseada.La Cal que se use para la construccin de Suelo-Cal puede ser Cal viva hidratada y debe satisfacer los requisitos establecidos en la Seccin 301.B de las Especificaciones Tcnicas Generales para construccin de Carreteras del MTC (vigente), la Especificacin AASHTO M-216 ASTM C-977.Al mezclar el suelo con la cal, se produce una reaccin rpida de floculacin e intercambio inico, seguida de otra muy lenta de tipo puzolnico, con formacin de nuevos productos qumicos. La slice y almina de las partculas del suelo se combinan con la cal en presencia de agua para formar silicatos y aluminatos clcicos insolubles.Uno de los efectos ms importantes de la cal en el suelo, es el de cambiar apreciablemente su plasticidad. Por ejemplo suelos de plasticidad IP < 15, aumentan tanto el LL como el LP, y tambin muy ligeramente su IP; en cambio, en los suelos de plasticidad con IP > 15) disminuye el IP.Tambin aumenta la humedad ptima de compactacin, lo que permite la densificacin de suelos de elevada humedad natural, que de otro modo no permitiran la construccin de la capa de rodadura sobre ellos.Los suelos ms apropiados para estabilizar con cal son los de granulometra fina de cierta plasticidad.En cortes e incluso en terraplenes, donde se evidencien suelos arcillosos, resulta conveniente mejorar el suelo con un pequeo porcentaje de cal para proteger la explanacin y formar una plataforma para la construccin de la capa de rodadura.Al mezclar el suelo con cal ste se vuelve ms friable y granular. Al aumentar su lmite plstico y humedad ptima de compactacin permite su puesta en obra con mayor facilidad. Es frecuente que la mezcla se realice en dos fases, con un perodo intermedio de reaccin de 1 - 2 das. La aplicacin ms usual de las estabilizaciones con cal es en subrasantes y como capa de rodadura, en zonas de suelos arcillosos y/o con canteras de materiales granulares lejanos.La National Lime Association resume las propiedades que se obtienen despus de una estabilizacin o mejoramiento con cal, en lo siguiente:i) Reduccin del ndice de plasticidad, debido a una reduccin del lmite lquido y a un incremento del lmite plstico.ii) Reduccin considerable del ligante natural del suelo por aglomeracin de partculas.iii) Obtencin de un material ms trabajable y fiable como producto de la reduccin del contenido de agua en los suelos (rotura fcil de grumos).iv) La cal ayuda a secar los suelos hmedos lo que acelera su compactacin.v) Reduccin importante del potencial de contraccin y del potencial de hinchamiento.vi) Incremento de la resistencia a la comprensin simple de la mezcla posterior al tiempo de curado alcanzando en algunos casos hasta un 40% de incremento.vii) Incremento de la capacidad portante del suelo (CBR).viii) Incremento de la resistencia a la traccin del suelo.ix) Formacin de barreras impermeables que impiden la penetracin de aguas de lluvia o el ascenso capilar de aguas subterrneas.La experiencia americana ha demostrado que una estabilizacin con cal tiene excelentes resultados, en los siguientes casos:a) Materiales compuestos por mezclas de grava y arcilla para su uso como capa granular superficial con una incorporacin de 2 a 4% de Ca (OH)2 en peso.b) Suelos altamente arcillosos para usarlos como capa granular superficial (5 a 10% de cal en peso) o como capa inferior (1 a 3% de cal en peso).Debe tenerse en cuenta, el problema del posible fisuramiento de estas estabilizaciones o de bases tratadas con cal, debido a una falta o descuido en el curado que hace perder humedad a la capa estabilizada, en el periodo previo a la colocacin de la siguiente capa.Este proceso se agrava cuando la carretera se ubica en zonas calurosas; razn por la cual es fundamental considerar el curado de estas capas estabilizadas o tratadas con cal.

9.6 SUELOS ESTABILIZADOS CON CEMENTOEl material llamado suelo-cemento se obtiene por la mezcla ntima de un suelo suficientemente disgregado con cemento, agua y otras eventuales adiciones, seguida de una compactacin y un curado adecuados. De esta forma, el material suelto se convierte en otro endurecido, mucho ms resistente. A diferencia del concreto, sin embargo, los granos de los suelos no estn envueltos en pasta de cemento endurecido, sino que estn puntualmente unidos entre s. Por ello, el suelo-cemento tiene una resistencia inferior y un mdulo de elasticidad ms bajo que el concreto.El contenido ptimo de agua se determina por el ensayo proctor como en la compactacin de suelos.Las propiedades del suelo-cemento dependen de:Tipo y cantidad de suelo, cemento y agua.Ejecucin.Edad de la mezcla compactada y tipo de curado.Los suelos ms adecuados para estabilizar con cemento son los granulares tipos A-1, A-2 y A-3, con finos de plasticidad baja o media (LL < 40, IP < 18).La resistencia del suelo-cemento aumenta con el contenido de cemento y la edad de la mezcla. Al aadir cemento a un suelo y antes de iniciarse el fraguado, su IP disminuye, su LL vara ligeramente y su densidad mxima y humedad-ptima aumenta o disminuyen ligeramente, segn el tipo de suelo.La dosificacin de cemento para Suelo Cemento puede fijarse aproximadamente en funcin del tipo de suelo, segn lo siguiente:

Es conveniente que la compactacin se inicie cuando la humedad in situ sea la prescrita y en todo caso, en menos de una hora a partir del mezclado, y se debe terminar entre 2 y 4 horas, segn las condiciones atmosfricas. A nivel de subrasante, se exige un grado de compactacin mnimo 95% segn AASHTO T180 en la capa de afirmado el mnimo es de 100%.Debe tenerse en cuenta, el problema del posible fisuramiento de estas estabilizaciones o de bases tratadas con cemento, debido a una falta o descuido en el curado que hace perder humedad a la capa estabilizada, en el periodo previo a la colocacin de la siguiente capa. Este proceso se agrava cuando la carretera se ubica en zonas calurosas; razn por la cual es fundamental considerar el curado de estas capas estabilizadas o tratadas con cemento.

9.7 SUELOS ESTABILIZADOS CON ESCORIAHoy en da las escorias de acera o de otros hornos de fundicin se emplean en muchas partes del mundo, en la fabricacin del cemento, como agregados en la fabricacin de hormign, como material de base y sub-base en los pavimentos, en la estabilizacin de sub-rasantes, en la carpeta asfltica formando parte del ligante bituminoso; en la agricultura tambin se ha encontrado aplicacin, as como en el tratamiento de aguas residuales. Al emplearse este subproducto en construccin de infraestructura vial se evita explotar nuevas canteras, manteniendo el paisaje de la zona; como no requiere procesar los agregados se reduce el consumo de energa y combustibles, y se reducen las emisiones de CO2 al ambiente.En caso de escasez de finos, se podr efectuar una mezcla de escoria, arena fina y cal.

La cal a utilizar ser la indicada en la Seccin 301.B Suelo Estabilizado con Cal, de lasEspecificaciones Tcnicas Generales para Construccin de Carreteras del MTC (vigente); no obstante, en este caso no se admitir el uso de cal viva, porque podra causar expansin en el suelo.En los suelos estabilizados con escoria y cal el porcentaje estimado en peso de cal se encuentra en 1.5 y 3% y del escoria entre 35% - 45% en volumen. La utilizacin de grados con tamao mximo limitado al de las arenas facilita los trabajos de mantenimiento sin desgastar prematuramente las cuchillas de motoniveladoras ni formar estras sobre la calzada.Adems tamao de agregados mayores a 1 cms al ser despedidos por la accin del trnsito pueden provocar daos a os vehculos as como a las personas.

9.8 ESTABILIZACIN CON CLORURO DE SODIOEl principal uso de la sal es como control del polvo en bases y superficies de rodadura para trnsito ligero. Tambin se utiliza en zonas muy secas para evitar la rpida evaporacin del agua de compactacin.La sal es un estabilizante natural, compuesto aproximadamente por 98% de NaCl y un2% de arcillas y limos, cuya propiedad fundamental, al ser higroscpico, es absorber la humedad del aire y de los materiales que le rodean, reduciendo el punto de evaporacin y mejorando la cohesin del suelo. Su poder coagulante conlleva a un menor esfuerzo mecnico para lograr la densificacin deseada, debido al intercambio inico entre el Sodio y los minerales componentes de la matriz fina de los materiales, producindose una accin cementante.Los suelos que se usen para la construccin de Suelo-Sal deben estar limpios y no deben tener mas de tres por ciento (3%) de su peso de materia orgnica.El ndice de plasticidad del suelo debe ser mayor a 8%, pero para la fraccin de suelos que pasa la malla N200 el requerimiento mnimo es de 12%. No obstante, para mayores ndices de plasticidad del suelo, se permite aceptar para la fraccin de suelos que pasa la malla #200, menores valores de IP hasta un lmite no menor a 9%.El tamao mximo del agregado grueso que contenga el suelo no debe ser mayor de 1/3 del espesor de la capa compactada de Suelo-Sal. El espesor total de la capa de suelo estabilizado con sal ser de 150 mm o 200 mm, segn se especifique en el Proyecto.La Sal (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 tercer mtodo 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, loscuales son higroscpicos y se les consigue en el mercado constituyendo cristales grandes o polvo fino y con diferentes grados de pureza.Las caractersticas tpicas de la sal (cloruro de sodio) son: