Estabilizacion e Impermeabilizacion de Suelos

Estabilizacin e Impermeabilizacin de todo tipo de suelo en el Mundo

ROCAMIX una revolucin en marcha.

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Profesores que impartirn el Curso Estabilizacin e Impermabilizacin de suelos Dr. ing. Jorge Acevedo Cat. MSc. Ing. Rolando Armas Novoa. MSc. Ing. Pedro Morales Quevedo. Comunicacin Dr. Ing. William Cobelo Cristi. Director CECAT [email protected] Conferencia de presentacin del Sistema Rocamix Ing. Franois Lasserre Presidente Rocamix [email protected] www.rocamix.com

SYSTEMA ROCAMIX .une revolucin en marcha .

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Curso de capacitacin para la utilizacin del SISTEMA ROCAMIX1. Conceptos bsicos de Mecnica de Suelos: Suelo: Agregado no cementado de granos minerales y materia orgnica descompuesta (partculas slidas) junto con el lquido y gas que ocupan los espacios vacos entre las partculas slidas. Productos del intemperismo: Fractura y rompimiento de varios tipos de rocas mediante procesos mecnicos y qumicos. Suelos residuales. Suelos transportados: Aluviales o fluviales. Glaciales. Elicos. Definicin y relaciones fundamentales:

Volmenes

Pesos

V

Vv

Va Vw Vs

Gas Lquido

Wa 0 Ww Ws

W

Slido

Esquema de un suelo hmedo o semi saturadoVolumen de vacos =VV VW V A Humedad =

WW x100 WS e e 1 e Vv Vs

ndice de poros o relacin de vacos =e

Vv x100 V V Saturacin =s = w x100 VvPorosidad =n =

n


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Peso especifico de la masa de suelo o peso volumtrico =

f d SAT

W WW WS V V

(Peso especfico hmedo)

(

GS s e 1 e

) W

W WS (Peso especfico seco) V V W WW WS ; Ya que s 100% (Peso especfico saturado) V VW VS(Peso especfico sumergido) (Peso especfico de las partculas slidas)

' SAT W W S S VS

Peso especfico relativo de las partculas slidas (GS )

GS

WS VS . W

W Peso especfico del agua W 9.81KN / m3

Tamao y forma de los granos: Ensayos: Cribado o tamizado Hidrmedo (Ley Stokes)

Curva Granulomtrica

Por el tamao de las partculas los suelos se dividen: Suelos gruesos Gravas Arenas Ms del 50 %retenido en la malla No 4 SUCS

Tamiz N 200(0.075mm) Suelos finos Limos Arcillas Gravas: Partculas de tamao mayores de 4.75mm Arenas: Partculas de tamao entre 4.75 y 0.075mm Limos y Arcillas: Partculas que pasan el tamiz 200 ( menores de 0.075mm) Ms del 50 % pasa la malla No 200 SUCS

0

Diferencia entre Limos y arcillas (la forma de los granos): Gravas, Arenas y Limos: Forma esfrica (igual dimensin en los 3 ejes). Predominan sobre las partculas las fuerzas gravitacionales.


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Arcillas: La dimensin de uno de sus ejes es muchsimo menor que en otras direcciones. Predominan sobre las partculas fuerzas electromagnticas Fsicoqumica de las arcillas: Partculas cargadas elctricamente capaces de adherir capas de agua (doble capa de difusin) Sobre las partculas de arcilla actan fuerzas de atraccin entre las masas (Van der Wal) y de repulsin entre cargas elctricas de la doble capa de difusin. En funcin de quien predomina se originan las estructuras: Floculenta: Predoniman las fuerzas de atraccin sobre las de repulsin. Dispersa: Predoniman las fuerzas de repulsin sobre las de atraccin. Todo lo anterior da origen al fenmeno Plasticidad, caractersticas propias de los suelos arcillosos (arcillas) Plasticidad: Propiedad de los suelos de grano fino con contenido de minerales arcillosos que permite ser remoldados en presencia de cierto contenido de agua, sin desmoronarse. En dependencia del contenido de agua (humedad) la naturaleza del comportamiento del suelo se clasifica arbitrariamente en cuatro estados bsicos: Slidos Semislidos Plsticos Lquidos Contenido de agua creciente. Lmite de Contraccin. Lmite Plstico Lmite Lquido

Limite lquido: Mtodo de Casagrande Lmite Plstico: Tabaquitos Clasificacin de suelos: Se basan en los ensayos de granulometra y plasticidad. Dan una idea del posible comportamiento mecnico del suelo. Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos: Gravas (G) W - Bien granulada P - Pobremente granulada M - Limosa C - Arcillosa Arenas: (S) W - Bien granuladas P - Pobremente granulada M - Limosa C Arcillos (SUCS) Casagrande

Gravas y arenas: Es cuando ms del 50% de material en peso se retiene en la malla N 200. Gravas: Cuando mas del 50% de la fraccin gruesa se retiene en la malla N 4.0

0


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Arena: Cuando mas del 50% de la fraccin gruesa pasa la malla N 4. Limos: Debajo de la lnea A en la Carta de Plasticidad. Arcillas: Encima de la Lnea A en la Carta de Plasticidad. Limos: ML-limo de baja compresibilidad MH- limo de alta compresibilidad Arcillas: CL- arcillas de baja compresibilidad CH - arcillas de alta compresibilidad Si el lmite lquido es mayor de 50%: alta compresibilidad Si el lmite lquido es menor de 50%: baja compresibilidad

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Sistema de clasificaciones AASHTO (Anteriormente HRB) Dirigido a su uso en carreteras y vas de comunicacin: Suelos gruesos: Cuando ms del 35% se retiene en el Tamz 200. Suelos finos: Cuando menos del 35% se retiene en el Tamz 200. Suelos gruesos: A-1; A-3 y A-2. Suelos finos. A-4; A-5; A-6 y A-7. Turbas: A-8.

Se entra en la tabla de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, hasta encontrar el primer grupo y subgrupo que cumpla de acuerdo a los datos de granulometra y plasticidad. Utiliza el concepto de ndice de grupo (IG) que se sita como un nmero entero entre 0 y 20 al final de la clasificacin en subgrupo. Por ejemplo A-7-6 (18). IG=0.2a+0.005ac+0.01bd a y b se obtienen en funcin de los parmetros de granulometra (malla N 200), c y d se obtienen en funcin de los parmetros de plasticidad (lmite lquido y lmite plstico). El ndice de grupo define, dentro de un mismo subgrupo, su calidad como material de base de carreteras. A mayor ndice de grupo, peor es el suelo para la construccin de carreteras.0

Mejoramiento del suelo y modificacin del terreno: Compactacin.-(el ms antiguo y ms econmico). Vibroflotacin. Precomprensin. Drenes de arena. Estabilizacin mecnica. Estabilizacin qumica: cal-cemento-cido frmico-ceniza.

Toda estabilizacin mecnica o qumica de un suelo lleva implcito el uso de la compactacin, de ah la importancia del tema.


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Compactacin de Suelos Autor: Ing. MSc. Rolando Armas Novoa Profesor Auxiliar de la Facultad de Ingeniera Civil ISPJAE. Habana Cuba Definicin Reduccin, del ndice de poros, e, por medios mecnicos, con lo cual se incrementa el peso especfico seco, d. Se asemeja a la consolidacin por reducir el ndice de poros, e, pero se diferencia en que la consolidacin es un proceso natural, que es funcin del tiempo que se aplica la carga y se provoca por la expulsin de aire y agua de los poros del suelo. En el caso de suelos con contenidos, de finos (material ms fino que el tamiz N 200 ) siempre queda aire ocluido en los poros, por lo que no se logra la saturacin y menos an, la expulsin de agua de los poros. Relacin entre el peso especfico seco, gd, la humedad, w, y la energa de compactacin Proctor, 1933, estableci un ensayo de compactacin, que aplica un tipo de energa dinmica, para su estudio de la compactacin econmica. Las caractersticas del ensayo ideado por Proctor son:

h = 12 W = 5,5 lb El Pisn se desliza dentro de un tubo

Molde: V=1/30pie3 =4 El molde es un cilindro de =4, con un volumen de 1/30 pie3. El suelo se coloca en el cilindro en 3 capas aproximadamente iguales. Cada capa se compacta con 25 golpes del pisn, dejndolo caer libremente desde una altura de 12.

Energa por unidad de volumen del ensayo Proctor:

Ec

W * h * n * N 5.5lb *1 pie * 3 * 25 lb pie 12375 1 V pie 3 3 30 pie

(1)

n= 3 capas N= 25 golpes/ capa Si aplicamos la energa de compactacin Proctor a muestras de un mismo suelo con diferentes humedades, , obtenemos diferentes valores del peso especfico hmedo, f

, en el material compactado en el molde.

Conocidos los valores de

y f de cada muestra compactada con la misma energa

de compactacin, podemos calcular el peso especfico seco, d , mediante la relacin:

d Donde:

f1 W V

(2)

Ww Ws

f

d

Ws V

V= volumen del molde Proctor = 1/30pie3 Si ploteamos los valores de ( d vs ) tenemos Figura 1.

Figura 1: Curva de compactacin Proctor.

Evidentemente, el inters de Proctor era compactar de la forma ms econmica, por lo que la definicin de humedad ptima tiene un carcter puramente econmico, ya que es la humedad con la que se obtiene el peso especifico seco mximo con un mismo costo de compactacin, o sea con una misma energa. De la grfica realizada, con una misma energa de compactacin Proctor, se obtiene la denomina curva de compactacin: Se observa, que en la medida que la humedad aumenta se obtienen pesos especficos secos mayores, debido a que el agua en los poros de suelo lubrica las partculas, provocando un mejor reacomodo de stas, hasta un valor mximo, a partir del cual el aumento de humedad impide, con el espacio ocupado por el agua, que las partculas se unan. El agua de los poros absorbe la energa de compactacin aplicada y por tanto el peso especfico seco disminuye. La rama de aumento del peso especfico seco se denomina rama seca y la de descenso, rama hmeda. Proctor defini como humedad ptima, wpt, el valor de la humedad con la que se obtiene el mximo peso especfico seco, gd-mx, para la energa de compactacin constante de su ensayo:

Ec 12375

lb pie pie 3

Nota 1: Esta prueba ha sido perfeccionada y normada por la ASTM (D-698) y la AASHO (T-99) como prueba para determinar las relaciones entre el contenido de agua (humedad) y el peso especfico seco. Se le conoce como prueba Proctor Estndar. Fue ideada para duplicar en el laboratorio los resultados que podan obtenerse con el equipo usado comnmente en la dcada de los treinta del siglo XX, para la compactacin de suelos en el campo. El desarrollo de los equipos de compactacin en el campo llev a obtener pesos especficos secos mayores que por el procedimiento Proctor Estndar, debido a las exigencias en la construccin de aeropistas y presas de tierra altas. Por ello se ide otra prueba de compactacin tipo Proctor, denominada Proctor Modificado, basada en el mismo principio, variando el peso y altura de cada del martillo. W=10lb h=18=1.5pie n=5capas N=25golpes/capa

Ec

W * h * n * N 10lb * 1.5 * 5 * 25 lb pie 56250 1 V pie 3 30

Nota 2: Esta prueba ha sido perfeccionada y normada por la ASTM (D-1557) y por la AASHO (T-180). Se le conoce como prueba Proctor Modificado. Observe que la energa de compactacin del Proctor Modificado es 4,55 veces la energa del Proctor Estndar.

Los resultados de ambas pruebas de compactacin Proctor: Estndar y Modificado, a un mismo suelo, se muestran en la Fig 2 que sigue:

Curva de Saturacin o Curva Terica de Compactacin

d

w 1G

s

Figura 2: Curvas de compactacin Proctor Estndar y Modificado y curva de saturacin.

Conclusin: 1. Para un mismo suelo, el incremento de la energa de compactacin implica humedades ptimas menores y pesos especficos secos mximos mayores. 2. Los conceptos de wpt y gd-mx estn asociados a una energa de compactacin. Por ejemplo, hay que decir: la humedad ptima y el peso especfico seco mximo de la energa del Proctor Estndar es..

Determinacin de la curva de saturacin (s =100%) La humedad del suelo no vara con la compactacin, por lo que si compactamos un suelo y logrramos eliminar todo el aire de los poros se lograra la saturacin; s =100%. Esta condicin se expresa mediante la expresin: (Ver Figura 2)

d

w 1 Gs

(3)

Donde:

w = Peso especfico del agua = 10kN/m3 = humedad, expresada en tanto por uno G s = peso especfico relativo del las partculas slidasComo ya se expres; no es posible, por ningn medio mecnico de compactacin, expulsar todo el aire de los poros de suelo, por lo que tampoco se logra la saturacin del mismo. Es por ello que la curva de saturacin se denomina tambin curva terica de compactacin. (Ver Figura 2) Conclusin: 3. Un suelo con una determinada humedad, por mucha energa de compactacin que se le aplique, no logra alcanzar el peso especfico seco dado por la expresin (3), para dicha humedad. Este valor de d , obtenido por la expresin (3), se denomina peso especfico seco mximo terico. 4. La curva de saturacin o curva terica de compactacin de suelos, con contenido de finos, es inalcanzable e irrebasable, por mucho que se aumente la energa de compactacin. Anlisis de los incrementos del peso especfico seco con la energa de compactacin De acuerdo a la definicin de humedad, vemos que sta solo vara si se le aade o elimina agua de los poros al suelo. Por lo tanto, en el proceso de compactacin la humedad del suelo no vara y el incremento de energa de compactacin provoca un incremento del peso especfico seco, d ; o sea, en el grfico de ( d vs ), ver Figura 2, si la humedad del suelo es A y se incrementa la energa a la equivalente al ensayo o prueba Proctor Estndar, se alcanza el peso especifico seco representado por el punto 1.- Si se le sigue aumentando la energa hasta llegar a la equivalente a la del Proctor Modificado, se alcanzara el peso especfico seco representado por el punto 2.Con esa misma humedad A, por mucho que se incremente la energa de compactacin, no es posible llegar al punto 3 que pertenece a la curva de saturacin o curva terica de compactacin, inalcanzable e irrebasable, segn ya se mencion.

Se deduce pus, que con la humedad,

A, el incremento en el peso especfico seco,

d , que se logra al aumentar la energa del Proctor Estndar al Proctor Modificado (punto 1 al 2) es pequeo. Por otro lado, si la humedad del suelo es B y se incrementa la energa a la equivalente de la prueba Proctor Estndar, se alcanza el peso especfico seco representado por el punto 4. Si le seguimos aumentando la energa hasta llegar a la equivalente del Proctor Modificado, se alcanzara el peso especfico seco representado por el punto 5.- Con esa misma humedad B , sucede tambin que el punto 6 es inalcanzable e irrebasable, por mucha energa que se le aplique al suelo. En este caso, s se logra un incremento apreciable del peso especfico seco, cuando se incrementa la energa del Proctor Estndar a la del Proctor Modificado. Conclusin: 5. Partiendo que el incremento de energa de compactacin en el campo significa un incremento de los costos, los suelos con humedades altas (mayores que wpt del Proctor Estndar) no se justifican compactarlos con energas altas, por ejemplo la del Proctor Modificado; sin embargo, los suelos con humedades bajas (

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