ESTABILIZACIN SUELO CAL
S0601. RESISTENCIA DE MEZCLAS DE SUELO CAL (AASHTO
T220)OBJETIVOEste mtodo se refiere a la determinacin de la
resistencia a la compresin inconfinada de mezclas de suelo
estabilizado con cal. Nota: Generalmente una resistencia
inconfinada de 690 kPa (100 psi) es satisfactoria para la capa
final en bases y es deseable que los materiales para dichas capas
contengan un mnimo, del 50% retenido en el tamiz de 425 m (No.40)
antes del tratamiento. Diferentes clases de suelo pueden tratarse
para subbase y, en tales casos, la resistencia mnima sugerida para
la compresin inconfinada es de 345 kPa (50 psi).PREPARACION DEL
SUELOEscjase un mnimo de 91 Kg. (200 lb.) de muestra representativa
para ensayo.Extindase la muestra sobre un piso seco y limpio para
secarla al aire libre o mediante corrientes forzadas de aire
caliente.Los grumos o terrones duros de arcilla, en suelos que no
contengan cantidades apreciables de partculas gruesas debern
triturarse de manera que pasen por el tamiz de 2,00 mm (No.10) sin
romper las partculas gruesas. El resto deber pasarse sobre el tamiz
de 850 m (No.20) y debern determinarse los porcentajes retenidos y
que pasan dicho tamiz. Arcillas y otros suelos que contengan
partculas gruesas debern disgregarse para que pasen por el tamiz de
4,75 mm (No.4) sin romper las partculas gruesas. Podr efectuarse
esto mediante un martillo plstico, o un martillo cubierto con
caucho, o por medio de herramientas manuales similares.El material
deber separarse luego en la siguiente forma: Materiales con
partculas gruesas (piedra triturada, grava, arena y caliche),
debern tamizarse en seco sobre los siguientes tamices: 45 mm (1
3/4"), 31,5 mm (1"), 22,4 mm(7/8") 16 mm (5/8"), 9,5 mm (3/8"),
4,75 mm (No.4) y 2 mm (No.10), para separar los diferentes tamaos
del material.Recjase todo el material que pase el tamiz de 2 mm
(No.10). El material que pase el tamiz de 45 mm (1 3/4") se emplea
para elaborar especimenes. Mzclese sobre el piso, todo el material
menor de 2 mm (No.10) hasta que quede uniformemente mezclado con
respecto al color, apariencia y contenido de humedad. Psese el
material de cada fraccin y calclense los porcentajes acumulados
retenidos sobre cada tamiz y el porcentaje que pasa el tamiz de
2,00 mm (No.10). Estos valores no se emplean como datos del anlisis
granulomtrico verdadero, sino que se usan para recombinar porciones
que aseguren la gradacin uniforme dentro de cada espcimen. Sobre la
base de porcentajes acumulados sobre tamices, obtenidos en el
numeral 26, calclense y psense 4,5 Kg. (10 lb.), de muestras
representativas para un anlisis granulomtrico y determinacin de los
lmites. Esta muestra de 4,5 Kg. (10 lb.) se prepara para ser
ensayada por el mtodo S0205. No deber emplearse rodillos, tornos ni
dispositivos que puedan alterar las partculas gruesas. Despus de la
preparacin de la muestra mediante el mtodo hmedo, se efectuarn los
siguientes ensayos: a) Anlisis granulomtrico: b) Lmite lquido c)
Lmite plstico (LP) e ndice de plasticidad (IP) DETERMINACIN DEL
PORCENTAJE DE CALntrese con el ndice de plasticidad y con el
porcentaje que pasa por el tamiz de 425 m (No.40), determinado en
el punto Preparacin del suelo, del suelo no tratado, en la figura y
determnese el porcentaje que debe agregarse al suelo.
PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIN DEL PESO UNITARIO MAXIMO Y DE
LA HUMEDAD PTIMADetermnese el porcentaje de humedad higroscpica del
suelo a partir de una muestra representativa usando el mtodo S0301.
Estmese el peso de material secado al aire que, cuando se humedezca
y compacte, llene el molde de 152 mm (6") de dimetro interior hasta
una altura de 203,2 mm (8").Empleando este peso estimado y la
granulometra secada al aire, calclense los pesos acumulados de cada
tamao para combinarlos y formar el espcimen de 152 mm (6") de
dimetro y 203,2 (8") de altura. La cantidad de cal que se emplear,
ser el porcentaje del punto Determinacin del porcentaje de Cal, y
se basa en el peso unitario seco del suelo. Psese el material que
se calcul en el numeral 30. Mantngase la fraccin de partculas
gruesas separadas de (1) el material que pasa tamiz de 2 mm (N 10)
para bases flexibles, y (2) los terrones de arcilla y lo que pasa
el tamiz de 0,85 mm (N 20) para materiales finos. Calclese el peso
de agua que debe agregarse con base en el peso seco del suelo y
psese en un recipiente tarado. Para preparar la mezcla de suelo cal
para el ensayo de humedad peso unitario, psese la cal con la porcin
de material que pasa por el tamiz de 2,00 mm (N 10). Humedzcase la
porcin mayor de 2 mm con parte o con toda la cantidad de agua
pesada (dependiendo de la humedad que tenga la porcin de material
mayor de 2 mm; agtense y humedzcanse las partculas gruesas
completamente. Djese asentar hasta que el agua libre de la
superficie haya sido absorbida.Vacese el material que pasa por
tamiz de 2 mm (No.10) o el de 850 m (No.20), sobre la fraccin hmeda
de la muestra y distribyase. Usando un palustre, mzclese hasta
lograr uniformidad. Cuidando de no perder material, mantngase la
bandeja de mezcla cubierta, para evitar prdida de agua por
evaporacin. Para conseguir una distribucin uniforme e ideal en
suelos arcillosos, psese el material por un tamiz de 6,30 mm ( ").
Calclese y psese el material requerido para una capa. Este deber
ser de peso de la mezcla hmeda. Colquese esta capa en el molde
usando esptulas, a mano, o con herramientas especiales, evitando la
segregacin de las partculas gruesas o de los finos. En materiales
para bases o en otros materiales con partculas gruesas, colquense
algunos finos en exceso, en una primera capa de alrededor de 12,7
mm (0.5") de espesor, flojamente sobre el fondo de la superficie
plana y empicese luego con las partculas grandes, disminuyendo
tamaos, hasta terminar con finos para asegurar una capa densa. En
las capas sucesivas, se requiere un espesor suelto de finos menores
que en la primera capa. Este procedimiento asegura fondo cerrado
para cada capa. Nivlese la capa a mano o con esptula y compctese
empleando un esfuerzo de compactacin de 50 golpes ajustados
exactamente a 457 mm (18") de cada con el martillo en 4,5 Kg. (10
lb.). Mantngase la cara del martillo limpia de material pegajoso o
adherido, reptase esto hasta que las cuatro capas estn
compactadas.
Despus de que la ltima capa haya sido compactada, asegure el
molde que contiene el espcimen, sobre la placa de base extra y
alsese la parte superior por medio de herramientas manuales, tales
como un cuchillo o una regla, un mazo plstico una placa circular de
acero con superficie plana pulida. sese un nivel de mano para
comprobar que la superficie del espcimen es plana y que est a nivel
con la parte superior del molde que la forma. No debe recortarse el
espcimen. Despus de que la capa final haya sido compactada y de que
se le haya dado el acabado manual del espcimen, debern aplicarse
los golpes (con martillos manuales), que a continuacin se indican
para completar el acabado.
Remuvase el molde de la placa de base, psese el espcimen en el
molde con precisin de 0,5 g (0.001 lbs) y mdase la altura con
precisin de 0,0245 mm (0.001"). Antense los datos.Cntrese
cuidadosamente el espcimen sobre una piedra porosa y colquese en la
prensa para sacar por extrusin el espcimen moldeado. Empjese sobre
la piedra del fondo y hacia arriba del molde. Colquese el espcimen
en una cazuela grande tarada, rmpase a mano el material, o
empleando herramientas manuales convenientes y squese en el horno
hasta peso constante a 110 5C (2309C). Si fuere necesario, ajstese
el peso del material para obtener una altura de 203 mm (8") en el
espcimen, varese la cantidad de agua de moldeo y reptanse las
operaciones de arriba empleando bachadas individuales para cada
espcimen con el fin de obtener varios puntos para una buena curva
de humedad peso unitario. Determnese la humedad ptima y el peso
unitario mximo para la mezcla de suelo-cal.COMPACTACIN DEL
ESPECIMEN DE ENSAYOCompctense 3 especmenes de 152 mm (6") de
dimetro y de 203 mm (8") de altura con el contenido de humedad
ptimo y con el peso unitario hallado en el punto Procedimiento para
la determinacin del peso unitario mximo y de la humedad ptima. Los
especmenes de suelo tratado con cal para subrasante o para bases
flexibles debern compactarse en una forma tan idntica, como sea
posible. Los datos para estos especmenes as como los obtenidos en
los siguientes procedimientos de ensayo debern registrarse.CURADO
PARA LOS ESPECIMENES DE ENSAYOInmediatamente despus de sacar por
extrusin el espcimen del molde con la piedra porosa del fondo,
colquese dentro de una celda triaxial. Almacnense los especmenes a
la temperatura ambiente durante 7 das. Despus del curado hmedo,
retrense las celdas y colquense los especmenes en un secador de
aire a una temperatura que no exceda de 60C (140F) por
aproximadamente 6 horas o hasta que 1/6 de la humedad de moldeo
haya sido removida. Todos los suelos tratados con cal se secan de
esta forma, aun cuando ocurra un considerable agrietamiento. Djense
enfriar las muestras por lo menos durante 8 horas antes de
continuar con el ensayo. Psense y mdanse los especmenes y somtanse
a capilaridad durante 10 das mediante el mtodo que se describe a
continuacin.ENSAYO DE ESPECMENESEn resumen, los especmenes son
ensayados a compresin mientras estn sometidos a la presin lateral
constante asignada. La prensa motorizada se grada para que tenga un
recorrido a una tasa de 3,3 a 3,8 mm (0.13 a 015") por minuto.
Debern tomarse lecturas simultneas de carga y deformacin a
intervalos de deformacin de 0,25 mm (0.01"), hasta que falle la
muestra. Se libera el mecanismo de transmisin de la prensa y se
baja el mbolo suficientemente para permitir la colocacin del
espcimen, los bloques metlicos de carga y el dial del deformmetro.
Cntrese el espcimen con los bloques metlicos de carga en la parte
superior e inferior de la prensa. Ajstese el deformmetro de tal
manera que se apoye contra el centro del bloque espaciador superior
y comprimindolo casi toda l a longitud del recorri do del vstago.
El deformmetro debe colocarse en esta posicin puesto que el
espcimen se mueve hacia afuera durante la compresin. Colquese el
dial del deformmetro en cero. Colquese la carcaza acampanada sobre
el medidor de deformacin y ajstese de tal manera que no toque el
medidor ni sus soportes. Debe notarse en este punto que el esfuerzo
de compresin necesariamente ser aplicado en direccin de una lnea
vertical a travs del centro de la bola que se monta en la parte
superior de la carcaza acampanada. Ya que es deseable aplicar la
fuerza de compresin a lo largo del eje vertical del espcimen de
ensayo, desvese lateralmente la carcaza acampanada, para llevar
directamente la bola sobre el eje del espcimen. Levntese la prensa
por medio del motor, alinese y asintese la bola colocada sobre la
carcaza acampanada dentro de la cuenca del anillo de carga. Luego,
aplquese suficiente presin para obtener una lectura perceptible
sobre el manmetro del anillo de carga. Lase el deformmetro y antese
esa lectura, como deformacin bajo carga muerta. Conctese la lnea de
aire a la celda axial y aplquese presin lateral al espcimen. Las
presiones laterales empleadas para una serie de ensayos son 0, 21,
34, 69, 103 y 138 kPa (0, 3, 5, 10, 15 y 20 psi). En los casos en
los cuales la carga o el esfuerzo sean tan altos como de 1,207 a
1,241 kPa (175 a 180 psi) para los especmenes ensayados a presiones
laterales de 104 kPa (15 psi), emplense 48 kPa (7 psi) en lugar de
138 kPa (20 psi) para el ltimo espcimen. La presin lateral aplicada
mediante aire tender a cambiar la lectura inicial del deformmetro.
A medida que se ajuste la presin del aire, inciese momentneamente
el motor para comprimir el espcimen hasta que el deformmetro lea lo
mismo que se anot segn el numeral Lase el manmetro del anillo de
carga y antese este valor en la columna de carga, enfrentado a la
lectura de deformacin inicial. Accinese el motor y lase la lectura
del anillo de carga cada 0,25 mm (0.01") de deformacin del
espcimen. Continese hasta que se hayan tomado un mnimo de 60
lecturas, a menos que antes ocurra la falla. La falla se produce
cuando la lectura del anillo de carga permanece constante o cuando
disminuye con incrementos posteriores de deformacin. Al ensayar
especmenes con partculas gruesas, el deslizamiento y corte de las
partculas gruesas ocasionar disminuciones temporales en las
lecturas del anillo de carga. El ensayo deber continuarse hasta que
se haya alcanzado la falla verdadera. Despus de 60 lecturas, la
seccin transversal del espcimen se ha aumentado de tal manera que
un incremento pequeo subsiguiente de la lectura de carga, es poco
mayor que el incremento en la tensin de la membrana que acta como
presin lateral Todos los procedimientos descritos arriba se aplican
al espcimen inconfinado, excepto que no se usa aire ni celda axial.
Para materiales que contienen una gran cantidad de partculas
gruesas, compctense y ensyense dos especmenes con una presin
lateral de cero (0). Emplese el promedio de los resultados de los
ensayos, a menos que aparezcan piedras grandes que hayan creado
puntos de apoyo; en este caso sese el valor ms alto.CLCULOSObtencin
del peso seco de especmenes y piedras. El espcimen y las piedras
porosas se retiran de la celda sobre una bandeja tarada para
secado. Emplese una esptula para limpiar el material del interior
de la celda y de las piedras porosas. Rmpase el espcimen en la
bandeja para secar teniendo cuidado de no perder nada del material
y colquesele una tarjeta de identificacin. Squese el material hasta
peso constante a una temperatura de 110 5C (230 9F) y determnese el
peso seco. Cuando los especmenes hayan sido sometidos durante la
noche a capilaridad, psense las piedras hmedas, squense a 60C
(140F) hasta peso constante y antense dichos pesos. Calclese el
volumen en metros3 (pies3) para una altura de 25,4 mm (1") de
molde, en la siguiente forma:
Calclese el volumen de los especmenes como fueron moldeados,
multiplicando el valor obtenido en el prrafo anterior por la altura
del espcimen. Calclese el peso unitario seco en la siguiente
forma:
Calclese el esfuerzo de compactacin para una capa de 50,8 mm
(2") expresada en N-m (lbpie/pie3).
Multiplquese por 1728 para obtenerlo en lb.-pie/pie3 Calclese el
porcentaje de humedad de moldeo en la siguiente forma:
Calclese el porcentaje de humedad despus de que los especmenes
han sido sometidos a capilaridad empleando la frmula:
Calclense los valores de esfuerzos y deformaciones para cada
espcimen individual a partir de las relaciones siguientes:
p = Esfuerzo vertical unitario corregido. Se hace necesaria la
correccin a causa de que el rea de la seccin transversal aumenta a
medida de que el espcimen se reduce en altura. El supuesto hecho es
que el espcimen se deforma a un volumen constante. P = Carga
vertical total sobre el espcimen para una deformacin dada. Es igual
a la suma de la carga aplicada medida por el anillo de carga, ms el
peso muerto de la piedra porosa superior, el bloque de carga y la
carcaza del dial. A = rea extrema del espcimen cilndrico al
comienzo del ensayo.
SUELO MALO
A este suelo malo se proceder a mejorar con una estabilizacin
suelo cal.En base a la norma se aplicar un mnimo de 5% de cal en
relacin al peso seco del suelo malo.SUELO MEJORADO
CONCLUSINEn conclusin podemos decir que se logr estabilizar el
suelo, mejorando ms del doble su resistencia.
