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La estilización de un suelo, es la corrección de una deficiencia para darle una mayor resistencia al terreno o bien, disminuir su plasticidad
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ESTABILIZACIÓN DE SUELOS
ÍNDICE
1.1.- ESTABILIZACIÓN DE SUELOS.
1.2.- ESTABILIZACIÓN CON CAL.
1.2.1.- PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS CON CAL.
1.3.- ESTABILIZACIÓN CON CEMENTO PORTLAND
1.3.1.- MÉTODOS PARA ESTABILIZAR CON CEMENTO
PORTLAND
1.4.- ESTABILIZACIÓN CON GEOTEXTILES.
1.4.1.- PROCESOS CONSTRUCTIVOS UTILIZANDO
GEOTEXTILES.
1.5.- MEJORAMIENTO CON PRODUCTOS ASFALTICOS.
1.5.1.- PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS.
1.6.-COMPACTACION.
1.6.1.- OBJETIVO DE LA COMPACTACIÓN
1.6.2.- MÉTODO DE COMPACTACIÓN EN EL
LABORATORIO
1.6.3.- CURVA DE COMPACTACIÓN Y SATURACIÓN
TOTAL.
1.7.-ENSAYO CRB.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
ANEXOS.
1.1.- ESTABILIZACIÓN DE SUELOS.
Se conoce como estabilización de un suelo, al proceso mediante el
cual se someten los suelos naturales a cierta manipulación o tratamiento de
modo que podamos aprovechar sus mejores cualidades, obteniéndose un
firme estable, capaz de soportar los efectos del tránsito y las condiciones
de clima más severas.
Cuando un suelo presenta resistencia suficiente para no sufrir
deformaciones ni desgastes inadmisibles por la acción del uso o de los
agentes atmosféricos y conserva además esta condición bajo los efectos
climatológicos normales en la localidad, se dice que el suelo es estable. Por
lo tanto, la estilización de un suelo, es la corrección de una deficiencia para
darle una mayor resistencia al terreno o bien, disminuir su plasticidad. Las
formas de lograrlo son las siguientes:
I. Estabilización física.
Son aquellos procesos en donde se persigue la obtención de
una adecuada granulometría, mediante el agregado de materiales
granulares o cohesivos o ambos a la vez, al primitivo de suelos.
Entre los métodos de estabilización física, podemos encontrar:
Mezclas de Suelos: Este tipo de estabilización es de amplio
uso pero por si sola no logra producir los efectos deseados,
necesitándose siempre de por lo menos la compactación
como complemento.
Geotextiles: Son telas permeables no biodegradables que
pueden emplearse como filtros y para controlar la erosión de
suelos y el transporte de lodos.
Vibroflotación: El apisonamiento de los suelos vía
vibradores es más conocido bajo el nombre de Vibroflotación
o de Vibrocompactación. Es una técnica de estabilización de
los suelos granulosos tales como la arena, las gravas y
terraplenes. El método consiste en poner las partículas en
suspensión por vibración, para que puedan reordenarse en
un estado más compacto.
Consolidación previa: Es un proceso de reducción de
volumen de los suelos finos cohesivos (arcillas y limos
plásticos), provocado por la actuación de solicitantes (cargas)
sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo
generalmente largo. Produce asientos, es decir, hundimientos
verticales, en las construcciones que pueden llegar a rompes
si se producen con gran amplitud.
II. Estabilización Mecánica.
Son aquellas con los que se logra mejorar considerablemente
un suelo sin que se produzcan reacciones químicas de importancia,
es decir, obtener una buena compactación y densificación del
material portante. Entre ellos esta:
Compactación: Es el proceso artificial por el que las
partículas de suelo son obligadas a estar más en contacto los
unos con los otros, disminuyendo la cantidad de vacíos,
utilizando para ello métodos mecánicos.
Pila Vibrante: Este es a partir de una pila que es cargada por
una especie de grúa. Al poner a vibrar a la pila sobre el suelo,
sus partículas sé recamado y se compacta el suelo. El arreglo
de puntos en donde se pone la pila es cuadrado y las
distancias dependen del tipo de suelo, el grado de
compactación y la capacidad de vibración de la pila.
III. Estabilización Química.
Es la aplicación de un agente estabilizador químico que tiene
como objetivo estabilizar el suelo al mezclarse con este. La
estabilización química, se refiere al cambio de las propiedades del
suelo por efectos físico-químico de superficie, mediante la
sustitución de iones metálicos y cambios en la construcción de los
suelos involucrados en el proceso. Dentro de ellos, podemos
encontrar:
Cal: Es económica para suelos arcillosos (disminuye
plasticidad).
Cemento Portland: Empleadas 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: Es aplicado en arcillas
y limos (impermeabilizan y disminuyen los polvos).
Escorias de fundición, Polímero y Hule de neumáticos:
Comúnmente se usa en carpetas asfálticas, dan mayor
resistencia, impermeabilizan y prolongan la vida útil.
IV. Estabilización Térmica.
Es un tipo estabilización muy poco empleada y existen dos
técnicas de estabilización térmicas:
Calentamiento: Se refiere al calor que se le aplica al suelo
por llama directa aplicada en su superficie o por circulación
de gas calentado. En particular es muy útil para reducir el
trabajo de expansión de los suelos arcillosos.
Enfriamiento: en particular se lo aplica a los suelos finos en
el cual produce una disminución de su resistencia al aumentar
la repulsión entre las partículas y causar el movimiento
interarticular por efecto del gradiente térmico.
V. Estabilización Electroquímica.
Implica un cambio de base producido por una corriente eléctrica.
Los cationes de aluminio se desprenden de un electrodo positivo de
aluminio y emigran en el suelo, hacia el electrodo negativo y en el
curso de sus movimientos se efectúa el cambio de base. Al mismo
tiempo el drenaje electroósmosis hacia el electrodo negativo que
tiene la forma de un poso.
1.2.- 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 Portland.
1.2.1.- 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.
Se recomienda no estabilizar cuando amenace lluvia o cuando
la temperatura ambiente sea menor a 5 °C, además se recomienda
que la superficie mejorada se abra al tránsito vehicular en un tiempo
de 24 a 48 horas.
1.3.- 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%.
1.3.1.- EXISTEN DOS MÉTODOS PARA ESTABILIZAR CON
CEMENTO PÓRTLAND
I. 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.
II. 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. 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).
1.4.- ESTABILIZACIÓN CON GEOTEXTILES.
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 telas unidas
mediante un tejido de punto y materiales no tejidos.
1.4.1.- PROCESO 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.
1.5.- MEJORAMIENTO CON PRODUCTOS ASFALTICOS.
I. Cemento asfáltico: Residuo último de la destilación del petróleo (la
destilación para eliminar los solventes volátiles y los aceites).
II. Emulsiones asfálticas: Es una dispersión de asfalto en agua en
forma de pequeñas partículas de Ø 3 y 9 micras.
Las emulsiones asfálticas son las más usadas ya que se
pueden emplear con pétreos húmedos y no se necesitan altas
temperaturas para hacerlo maniobrable. Las emulsiones asfálticas
se encuentran 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.
Las emulsiones pueden usarse casi con cualquier tipo de
material que no presente 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 una adherencia adecuada
con la película asfáltica.
1.5.1.- PROCESO 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.
1.6.- COMPACTACIÓN.
La compactación en el proceso realizado generalmente por medios
mecánicos por el cual se obliga a las partículas de suelo a ponerse más en
contacto con otras, mediante la expulsión del aire de los poros , lo que
implica una reducción más o menos rápida de las vacíos, 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 compactación, siendo por lo tanto la condición de un
suelo compactado la de un suelo parcialmente saturado.
1.6.1.- OBJETIVO DE LA COMPACTACIÓN.
El objetivo de la compactación es el mejoramiento de las
propiedades de ingeniería de la masa de suelos, con la finalidad de
obtener un suelo de tal manera estructurado que posea y mantenga
un comportamiento mecánico adecuado a través de toda la vida útil
de la obra.
1.6.2.- MÉTODO DE COMPACTACIÓN EN EL LABORATORIO.
La compactación se mide cuantitativamente por la densidad
seca del suelo, en cual está íntimamente relacionado con la densidad
húmeda del suelo y el contenido de agua que posee este, estando
estos valores influenciados por una seria de factores:
Humedad.
Tipo de Suelo.
Energía Específica.
El Método de Compactación.
La Recompactación.
La Temperatura y la Presencia de Otras Sustancias.
Energía Específica o intensidad de compactación.
Cuando se emplea en el laboratorio la compactación por
impacto la energía queda definida por:
𝑬𝑪 = 𝑵𝒏𝑾𝒉
𝑽
Siendo:
𝑬𝑪 : Energía Específica o Energía de Compactación.
𝑵: Numero de golpes del pisón por cada capa.
𝒏: Numero de capas.
𝑾: Peso de pisón compactador.
𝒉: Altura de caída del pisón.
𝑽: Volumen total del molde de compactación.
1.6.3.- CURVAS DE COMPACTACIÓN Y SATURACIÓN TOTAL.
Cuando se compacta un suelo bajo diferentes condiciones de
humedad y siendo cualquiera el método empleado, se relaciona las
densidades con los porcentajes de humedad, lo que da como
resultado una curva como la que se muestra:
Las curvas
nos indican un
máximo absoluto
para el valor de la
densidad (MDS) y
la humedad correspondiente a este punto (OCH).Cada suelo tiene su
propia curva de compactación, que es característica del material y
distinta de otros suelos. A la parte de curva situada en el lado
izquierdo se le conoce con el nombre de rama seca y al de la derecha
como rama húmeda.
1.7.- ENSAYO CBR.
Este método establece el procedimiento para determinar un índice
de resistencia de los suelos, conocido como Razón de Soporte de California
(CBR; California Bearing Ratio) El ensayo se realiza normalmente a suelos
compactados en laboratorio, con la humedad óptima y niveles de energía
variables.
Este método se utiliza para evaluar la capacidad de soporte de
suelos de subrasante, como también de materiales empleados en la
construcción de terraplenes, sub-bases, bases y capas de rodadura
granulares.
No obstante que originalmente el método fue diseñado para evaluar
el soporte de suelos de tamaño máximo ¾” (20 mm), el ensayo es aplicable
a todos aquellos suelos que contengan una cantidad limitada de material
que pasa por el tamiz de 50 mm y es retenido en el tamiz de 20 mm.
Ha de hacer notar que cuando el tamaño máximo absoluto del
material en estudio sea superior a 20 mm, el peso retenido en este tamiz
se reemplazará por uno equivalente de material de la misma muestra que
pasa por 20 mm y es retenido en 5 mm.
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
2006, “Consolidación de suelos”. Libro en línea. Disponible en:
http://es.wikipedia.org/wiki/Consolidaci%C3%B3n_de_suelos
2012. “Vibroflotación” Libro en línea. Disponible en:
http://www.jeanlutzsa.fr/DNN/es/LOSPROCEDIMIENTOS/Fundacio
nesespeciales/Vibroflotaci%C3%B3n.aspx
Rodríguez, P., 2010. “Suelos”. Libro en Línea. Disponible en:
http://html.rincondelvago.com/suelos_5.html
2008. “Estabilización de suelos” Libro en Línea. Disponible en:
http://www.medellin.unal.edu.co/jecordob/index.php?option=com_d
ocman&task=doc_download&gid=7&Itemid=16.
Nolasco, M., 2011 “Estabilización del suelo por compactación” Libro en
Línea. Disponible en:
http://www.arqhys.com/arquitectura/estabilizacion-suelo-
compactacion.html
Duarte, G., 2013. “Mejoramiento de suelos con adiciones químicas” Libro
en Línea. Disponible en:
http://es.slideshare.net/magaduah/mejoramiento-de-suelos-con-
adiciones-qumicas.
Medina, E., 2009. “Propiedades del suelo”. Libro en Línea. Disponible en:
http://www.arqhys.com/articulos/suelos-propiedades.html
2012. “Compactación de Suelos”. Libro en Línea. Disponible en:
http://www.slideshare.net/ERaCC1/compactacion-de-suelos-
15469536
2007. “Capacidad de soporte del suelo. (CBR)”. Libro en Línea.
Disponible en:
http://ingeconuvdocs.weebly.com/uploads/8/9/4/7/8947127/capacid
ad_de_soporte_del_suelo.ppt
2003. “Compactación de suelos”. Libro en Línea. Disponible en:
http://html.rincondelvago.com/compactacion-de-suelos.html
ANEXOS
Anexo Nº 1: Rodillo Pata de Cabra.
Anexo Nº 2: Rodillo Liso.
Anexo Nº 3: Rodillo Neumático.
Anexo Nº 4: Pisón Vibratorio.
Anexo N º 5: Rodillo Liso Vibrador.
Anexo Nº 6: Pisón de Mano.