UNIDAD II

5/7/2018 UNIDAD II - slidepdf.com

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ESTABILIZACIÓN DE SUELO:

Generalmente, los suelos que se encuentran en el lugar de la

obra vial a construir o en sus alrededores, no poseen las

características físicas – mecánicas necesarias para que ellospuedan soportar las cargas procedentes del tráfico que han de

estar sometidos.

Según estudios, numerosos tipos de suelos pueden ser

modificados mediante la adición de alguna sustancia o material, o

bien mediante la aplicación de algún procedimiento mecánico para

transformar los de un suelo no apto para uso en estructuras viales

en otro perfectamente adaptado a esos f ines.

El método de lograr este tipo de modif icación es uno de los

problemas que confronta diariamente el ingeniero vial, ya que

existen numerosos lugares, tanto en Venezuela como en el resto

del mundo, en los que la única alternativa económicamente viable

es este tipo de transformación ya que no existen otros tipos de

materiales.

Es por ello por lo que se recurre a las estabil izaciones, que

no son más que “El conjunto de procesos para aumentar la

calidad de los materiales para evitar las deformaciones

plásticas o disminuirlas a un valor mínimo de acuerdo a las

solidificaciones de cargas y de c limas que soportarán”.

“Es el procedimiento por medio del cual se le da a los

suelos naturales suficiente resistencia adhesiva o de

fricción y resistencia al esfuerzo cortante para soportar el

tráfico bajo condiciones del clima dominante, sin que se

produzcan deformación perjudicial de la estructura”.

Por consiguiente, se pude definir la estabil ización de los

suelos, en su sentido más amplio, “Como el proceso de

mejoramiento del suelo a fin de hacerlo apto para su uso enbases y sub-bases de pavimento” . Como en todo problema de



ingeniería, serán las consideraciones de tipo económico las que

finalmente determinen la efectividad de un proceso de

estabil ización, ya que éste tendrá que ser efectivo dentro de

ciertos l ímites económicamente aceptables.En el caso de pavimentos flexibles éstos derivan su capacidad

de soporte de las cargas, no del trabajo a flexión de la placa, como

en el caso de los pavimentos rígidos, sino mediante la distribución

de los esfuerzos transmitidos a través de espesores finitos del

pavimento, para así disminuir las presiones que actúan sobre la

rasante. El proceso de estabil ización en este tipo de pavimento

lógicamente deberá incrementar la resistencia del suelo de lasubrasante para su uso en una sub-base, o bien mejorar la

resistencia del suelo de la sub-base para que éste pueda ser

util izado en la base del pavimento.

En el caso particular de pavimentos rígidos, éstos derivan su

capacidad de soporte de la placa del pavimento propiamente dicho,

con lo cual se podría poner en duda la util idad de una

estabil ización del material de la base. Sin embargo, las bases enlos pavimentos rígidos tienen, primordialmente otras funciones

tales como:

Control de bombeo y drenaje.

Control de la acción de las heladas en climas templados.

Control de encogimiento e hinchamiento de suelos

expansivos en la sub-rasante, etc.

Entonces el uso se justifica si sirve alguna de las funciones

antes mencionadas en el pavimento. Algunos aditivos mejoran

notablemente las propiedades del suelo, pero no siempre son

util izables por entrar en juego consideraciones de tipo económico.

El área cubierta por el pavimento es una extensión muy grande y,

por ende, la cantidad de aditivo o material puede llegar a ser muy

elevada aún usándose un material muy pequeño. Esto puede traer



consigo costos prohibitivos para el método. La selección de la

mezcla apropiada de suelo y material estabil izante dependerá, en

general, del uso a que vaya ser destinado el nuevo material y de

ciertas pruebas de laboratorio arbitrariamente establecidas a fin desimular condiciones de servicio.

FACTORES QUE INCIDEN EN LA SELECCIÓN DE UN

PROCESO DE ESTABILIZACIÓN:

Al seleccionar un proceso de estabil ización para ser usado en

una estructura vial, el ingeniero tiene en cuenta tres (3) factores

fundamentales a saber:a) BAJO COSTO: Un suelo estabil izado debe resultar en un

gasto menor que un material de alta calidad, el cual

necesariamente tiene que ser transportado a la obra.

Este bajo costo resulta porque generalmente se util izan

materiales del sit io de construcción, los cuales son

mejorados mediante el proceso de estabil ización y, por

ende, el material en si es más económico. Por otraparte, las características del material de ser localmente

obtenible hace que los costos de transporte sean

evitados, lo cual en muchos casos podría representar un

desembolso económico considerable, bastaría por

ejemplo considerar los costos de transporte en que

incurriríamos si se especificase una base de piedra en

una construcción en lo profundo del Llano venezolano.

b) RESISTENCIA: El suelo estabil izado deberá tener

mayor resistencia comparada con la resistencia original

del suelo sin estabil izar. El material estabil izado, con

unas características mejoradas de resistencia y

estabil idad, es ahora apto para ser usado en la

estructura del pavimento.



c) DURABILIDAD: El proceso de estabil ización debe ser

un medio de mantener el material con un estado de

resistencia determinado para evitar que se deteriore porla influencia de los factores ambientales. Numerosos

tipos de suelos tienen características de resistencia

apropiadas en ciertas condiciones. Sin embargo, estas

características deseables pueden perderse fácilmente ya

que estos suelos no resisten los embates del deterioro

causado por los factores del medio ambiente. Es en

este caso entonces, que el proceso de estabil ización seconvierte en factor fundamental, ya que permite

aumentar la resistencia del suelo e impedir el deterioro

causado por esos factores climáticos.

TIPOS DE ESTABILIZACIÓN DE SUELOS:

La aplicación efectiva y económica de las diversas técnicas deestabil ización solo es posible, si se entienden y se establecen

claramente las l imitaciones y posibil idades de la acción de los

diversos agentes estabil izadores.

Para corregir las características originales del suelo, cuando

éstas no son aceptables y proporcionales se util izan diferentes

técnicas de estabil ización, cuya clasificación corresponde a veces a

los métodos de trabajo y, otras a los productos de adición

empleados como correctivos. Es así como se obtienen tres grandes

grupos de estabil izaciones que son a saber:

1.- ESTABILIZACIÓN FISICO- MECÁNICA:

Se refiere específicamente a una distribución ordenada de las

partículas de una mezcla suelo-agregado que permite la



estabil ización mediante su densificación o compactación con

humedad adecuada.

Se logra mediante un cambio real o aparente en la

granulometría que consiste simplemente en el mejoramiento de unsuelo mediante la adición de otro suelo proveniente de sitio

seleccionado. Los conceptos seleccionados con esta estabil ización

son: Granulometría, plasticidad, trabazón de las partículas o

fricción interna y la cohesión. La manera cómo estos factores

entran en juego depende en cada caso de los fines que se

persiguen. Al producirse el cambio en la granulometría del

material se produce un incremento del ángulo de fricción interna locual a su vez, se traduce en un incremento de la resistencia en una

grava limpia, ésta deberá mezclarse con un suelo fino y plástico

que proporciones cohesión (pega), es decir, se debe aumentar la

plasticidad. Un suelo de granos redondos y de poca trabazón

puede hacerse estable y resistente sin se mezcla con otro suelo de

granos angulares y gradados que proporcionen buena traba.

La plasticidad de un material puede reducirse con la adición deun suelo de baja plasticidad.

El método usado para hacer la estabil ización mecánica,

consiste en llevar sobre la carretera los materiales en proporciones

especif icadas y luego por motoniveladoras mezclarlo íntimamente;

luego se le agrega el agua, se continúa el mezclado hasta tener un

producto uniforme y por ultimo se extiende y se compacta. En el

caso en que se vaya a estabil izar una superficie existente, se

acostumbra a escarificar ésta y luego agregar el otro suelo que se

va a mezclar.



2.- ESTABILIZACIÓN FISICO- QUÍMICA:

Se refiere al cambio de las propiedades del suelo por efectos

químicos motivado a la combinación de ciertos aditivos tales comolos cementos, asfaltos, cales y otros.

Se usan materiales de naturaleza puramente química para

lograr el efecto deseado. La estabil idad deseada se produce

mediante la reacción química entre la sustancia estabil izante y el

suelo o la modificación del suelo por la sustancia estabil izante. La

misma reacción sirve para mantener el contenido de humedad en el

suelo. La estabil ización química puede ser: A.- Estabil ización suelo – asfalto.

B.- Estabil ización suelo – cemento.

C.- Estabil ización suelo – cal.

A.- ESTABILIZACIÓN SUELO ASFALTO:

La estabi l ización asfáltica consiste en el mejoramiento de unsuelo para hacerlo apto a fines específicos por medio de la adición

de un producto bituminoso. El bitumen puede ser asfalto l íquido o

un cemento asfáltico. Los asfaltos más corrientes usados para

estos fines son los l íquidos (cutbacks) y emul siones. Los

materiales bituminosos se usan en estabil ización de suelos, más

como impermeabilizantes, que como ligantes o cementantes,

impartiendo un alto grado de inmunidad al efecto destructivo del

agua. Aunque los asfaltos util izados en estabil izacione s de suelos

tienen algún valor cementante, hay que hacer una distinción entre

el suelo asfalto y las mezclas de pavimentación arena – asfalto. El

suelo –asfalto se usa generalmente como base y subbase o como

mejoramiento de subrasante y en ningún caso como capa de

rodamiento ya que la mezcla estabil izada es generalmente muy

friable, es decir, se desmenuza fácilmente por el efecto abrasivo



del tráfico. El problema principal en el suelo – asfalto es el de

lograr cubrir la mayor parte de los granos de suelos. Existe gran

dificultad al tratar de mezclar cutback y tierra. Por una parte los

terrones de tierra impiden que el asfalto l íquido cubra gran partede los granos y dentro de la mezcla quedan terrones de arcil la que

son susceptibles a romperse y desintegrarse bajo los efectos del

agua. Por otra parte, la tensión superficial y la viscosidad del

asfalto impiden que los granos se cubran. La manera que hasta

ahora se ha encontrado más efectiva y económica para lograr

cubrir la mayor parte de los granos del suelo es con la adición de

agua. Aunque parezca disparatado usar agua con asfalto, éstatiene efectos beneficiosos en la estabil ización.

La idea que existe sobre esta mezcla es que el asfalto l íquido

y el agua se rompen en partículas diminutas, dentro de la

estructura de la mezcla con el esfuerzo de compactación. Con el

tiempo el agua y los volátiles se van evaporando y las partículas de

bitumen se van acercando unas a otras y van envolviendo los

granos del suelo.Muchas veces cuando el suelo es repelente al asfalto

hidrofíl ico, la adición de un segundo elemento aditivo puede ser

beneficioso. Por ejemplo, la cal en pequeñas proporciones ayuda a

rebajar la plasticidad del suelo y a romper los terrones y, al mismo

tiempo, contribuye a neutralizar la acidez con la cual se logra una

mejor afinidad del suelo por el asfalto. Antes de comenzar a tratar

el suelo con asfalto debe analizarse, es decir, se debe hacer un

ensayo granulométrico, l ímites de Atterberg y contenido de

humedad. El diseño de laboratorio debe decidir el porcentaje, tipo

y grado de asfalto a util izar de modo que puedan obtenerse los

mejores resultados. En caso de que el suelo sea extremadamente

arenoso, se usará con preferencia un cutback del tipo Rc-2, una

emulsión o cemento asfáltico, si el suelo tiene poca capacidad de

arena y tiene limo y arcil la en fuerte proporción se usará asfalto



cutback del tipo MC o aún SC y también podrá usarse las

emulsiones del tipo SS-1.

Para determinar el contenido de asfalto en las pruebas

tentativas de laboratorio, se han establecido gráficos y fórmulaspara la determinación del asfalto.

P = 0.015 A + 0.02 B + 0.03 C + 0.09 D

Donde

P = % de asfalto.

A = % de material retenido en el tamiz Nº 10

B = % de material que pasa el tamiz Nº 10 y se retiene en el

Nº 40C = % de material que pasa el tamiz Nº 40 y es retenido en el

Nº 200

D = % de material que pasa el tamiz Nº 200

CRITERIOS DE ACEPTABILIDAD:

La norma COVENIN (2000-86), establece los siguientes

requisitos para las mezclas de suelo – asfalto:

Estabil idad al aire= 1.000 libras mínimo.

Estabil idad al agua= 400 libras mínimo.

Hinchamiento= 5%.

Absorción= 8%



DISEÑO DE ESPESORES:

Los espesores del suelo – asfalto varían usualmente de un

mínimo de 10 cms. a un máximo de 25 cms. Éste viene

determinado por el tipo de vehículos e intensidad de tráfico, así como de las características de la subrasante y es calculado

uti l izando los métodos corrientes de “Diseño de Pavimento”,

aunque algunas veces los espesores son fijados en base a la

experiencia local. Para carreteras de tráfico liviano (menor de 400

vehículos por día), de 10 a 15 cms. son usualmente satisfactorios.

Mientras que para carreteras de tráfico muy intenso se util izan

espesores de 20 a 25 cms., soportados en bases granulares yrecubiertos con concreto asfáltico. Los espesores totales de las

bases son generalmente construidos en varias capas de unos 5 a

15 cms. cada una.

CONSTRUCCIÓN:

a) conformación de subrasante: La subrasante debe ser

conformada y compactada de acuerdo a los procedimientosusuales de construcción de carreteras. En carreteras

existentes, en las cuales se va a estabil izar en suelo de la

calzada, éste debe ser aflojado hasta la profundidad

requerida. Las masas de material apelmazado deberán ser

rotas por tractores, aplanadoras, motoniveladoras u otro

equipo apropiado.

b) Pulverización: Se efectúa simultáneamente con la

escarificación. Cuando se trata de suelos no cohesivos, la

pulverización es fácil, pero cuando se trata de suelos

arcil losos esto requiere mayor atención, por lo que habrá

que agregarle cierto contenido de agua para facil itar la

operación.



c) La Asociación Americana de Constructores de

Carreteras (A.R.B.A), especifica que el suelo sea

pulverizado hasta que el suelo sea pulverizado hasta que

el 85 % pase el tamiz de 3/8” y no menos del 75 % paseel tamiz N: 04 antes de la aplicación del asfalto.

d) Mezclado: Depende del tipo de equipo que se va a uti l izar

en la obra. Éstos son de tres clases generales: en sitio,

plantas viajeras y planta central.

1.- El mezclado de sitio se puede efectuar con el

equipo que normalmente posee una compañía

constructora . La Asociación Americana deConstructores de Carreteras (ARBA) recomienda el

siguiente equipo mínimo en este tipo de mezclado.

Existen muchos métodos de operación dependiendo de las

diversas combinaciones de equipos util izados. El procedimien to

usual es el siguiente:

Luego de pulverizado el material se le añade la cantidad deagua necesaria, si alguna hiciera falta y se mezcla uniformemente

con el suelo, otras veces por el contrario es necesario rebajar el

contenido de agua del material, lo cual se logra aireando el

material con patroles, con rastras, etc.

Cuando el material está humedecido uniformemente a la

cantidad especificada, el suelo es vuelto a extender sobre la vía y

conformado aproximadamen te a la sección especificada. A

continuación se aplica el asfalto calentado a la temperatura

adecuada por medio del camión distr ibuidor de asfalto.



La ARBA recomienda las siguientes temperaturas de

calentamiento según los diversos tipos de asfalto.

MATERIALES TEMPERATURA DE APLICACIÓNRC 1, RC 2, MC 1 27 – 86 Grados Centígrados

MC 2 38 – 93 Grados Centígrados

RC 3 52 – 80 Grados Centígrados



SC 1 27 – 93 Grados Centígrados



El asfalto es añadido en pequeños incrementos para evitar

que se infi ltre hacia la parte inferior de la capa y se empelote all í.

Generalmente se recomienda util izar cantidades no mayores de

2,25 lts/m2. Inmediatamente después de la aplicación del asfalto

se le da un mezclado parcial con rastras, arados o patroles. Se

continúa repitiendo esta operación hasta que el contenido total del

asfalto al suelo, se le da un mezclado final con los patroles, rastras

y arados hasta una mezcla uniforme, que no tenga sitios pobres o

con exceso de asfalto. Una vez efectuada la mezcla el material es

encamellonado a un lado de la vía.

Cuando se tienen espesores grandes de base, (mayores de 15

cms.) el mezclado en una sola capa es bastante difíci l por lo cual

en estos casos se opta por mezclar el material en dos capas

iguales. Existen dos formas de uso general actualmente. La

primera denominada de “arriba hacia abajo2 en la cual se procede

de la siguiente forma: Se escarifica la parte superior de la base,

se pulveriza y se le da un premezclado con una parte de lacantidad total de asfalto a añadir, luego de lo cual este material



(A) es encamellonado a un lado de la vía y de inmediato se

procede a escarificar, pulverizar, mezclar con asfalto la parte

inferior de la capa; una vez que esta capa ha sido compactada se

pasa el material (A) que había sido premezclado, sobre la vía y sele añade el asfalto restante, se termina de hacer el mezclado y se

compacta.

El otro procedimiento denominado de “abajo hacia arriba” se

diferencia del anterior en que la capa superior (A) no es

premezclada con asfalto sino encamellonada en su estado natural a

un lado de la vía y una vez que la capa inferior ha sido procesada y

compactada, se pasa a la vía el material (A) que había sidoalmacenado a un lado, se mezcla y se compacta.

Esencialmente hay dos tipos diferentes de plantas viajeras.

Una toma el material encamellonado sobre la vía, la mezcla con la

cantidad medida de asfalto y lo redeposita en forma de camellón

sobre la calzada.

Cuando se util iza esta máquina el procesamiento del sueloantes del mezclado es similar al que se efectúa cuando se util iza el

mezclado en sitio, o sea el material es escarificado y pulverizado

previamente pero en lugar de ser extendido de nuevo sobre la vía,

el material es encamellonado sobre la calzada para que pueda ser

recogido por la máquina.

Con el objeto de asegurar un mezclado uniforme en la

máquina, los camellones son previamente nivelados a sección

uniforme por medio de un enrasador de camellones. Est e

enrasador puede ser una simple plancheta de metal o madera

fabricada en la obra o pueden ser “igualadores” hechos

especialmente en la fábrica con este objeto. El material que sobre

y que no pueda ser arrastrado por el enrasador deberá ser cargado

y botado o depositado en donde se necesita.



El otro tipo de planta viajera es e l l lamado de “un solo paso”.

Ésta máquina escarifica, pulveriza el suelo, añade el asfalto, el

agua, mezcla el suelo con el asfalto y extiende la mezcla sobre la

calzada en una sola operación.Las plantas viajeras tienen un corto tiempo de mezclado y

una alta producción. Entre las ventajas de las plantas viajeras se

preconiza las siguientes:

1.- Se obtiene un excelente control de la calidad de la mezcla ya

que los agregados y el asfalto son proporcionadas exactamente.

B.-ESTABILIZACION SUELO - CEMENTO: El suelo-cemento es una simple mezcla íntima de suelo

pulverizado con cantidades medidas de cemento Pórtland y agua,

compactadas a alta densidad. Al hidratarse el cemento, la mezcla

se convierte en un material de pavimento, resistente y durable.

En cambio el suelo modificado con cemento es aquel

tratamiento que se hace generalmente a los suelos A-1 ò A-2

(granulares) con el fin de mejorar su capacidad de soporte y bajarsu índice de plasticidad, pues aunque en su forma original,

cumplen con algunas de las especificaciones exigidas, requieren la

adición de bajos porcentajes de cemento que lo transforman en

suelos estables y resistentes que llenaran las condiciones

contempladas en el proyecto.

Partiendo del principio suelo-cemento, tres serán los

requisitos indispensables ser estudiados:

La cantidad de cemento a ser agregado al suelo.

La cantidad de agua a ser incorporada a la mezcla.

La densidad a ser alcanzada en la compactación.



REQUISITOS DE LA NORMA VENEZOLANA (COVENIN 2000-

86) PARA LOS REQUISITOS MINIMOS QUE DEBEN CUMPLIR

LOS SUELOS A SER ESTABILIZADO CON CEMENTO:

CONDICIONES TAMAÑO DEL

TAMIZ

% MENOR QUE

GRANULOMETRIA

3” (75.4 mm)

Nº 4 (4.76 mm)

Nº 40 (0.476 mm)

Nº 200 (0.074

mm)0.05 mm (arcilla)

100

50 – 100

15 – 100

< 50%

< 35%

PLASTICIDAD Límite Líquido

Límite Plástico

< 40%

< 18%

CALIDAD DEL

MATERIAL

Materia Orgánica

Sulfatos

Tamaño Máximo

< 5%

< 9.5%

7.50 cm y en

ningún caso mayor

que 2/3 el espesor

de la capa

compactada.

Para obtener estas variables la “Pórtland Cement Associatión

(PCA)” , sugirió un método General de Dosificación y un método

Simplificado aplicable a suelos arenosos.



MÉTODO GENERAL DE DOSIFICACIÓN:

Este método puede ser resumido en las siguientes

operaciones:

1. Identificación y clasificación del suelo

2. Selección del porcentaje de cemento para el ensayo

de compactación.

3. Ejecución del ensayo de compactación del suelo-

cemento.

4. Selección de los porcentajes de cemento para los

ensayos de durabil idad y de resistencia a lacompresión.

5. Moldeado de las briquetas para los ensayos de

durabil idad y resistencia a la compresión.

6. Ejecución del ensayo de durabil idad por mojado y

secado.

7. Ejecución del ensayo de durabil idad por

congelación y deshielo.8. Ejecución del ensayo de compresión.

9. Selección del porcentaje de cemento adecuado, en

función de los resultados de los ensayos.



ESTIMACION DE LOS PORCENTAJE DE CEMENTO PROBABLES

EN FUNCION DEL TIPO DE SUELO A SER ESTABILIZADO:

CLASIFICACION%

CEMENTO

PROBABLE

EN

VOLUMEN.

%CEMENTO

PROBABLE

EN PESO.

% CEMENTOESTIMADO EN

COMPACTACION

EN PESO.

A1-a

A1-b

A-2 A-3

A-4

A-5

A-6

A-7

5 – 7

7 – 9

7 – 108 – 12

8 – 12

8 – 12

10 – 14

10 - 14

3 – 5

5 – 8

5 – 97 – 11

7 – 12

8 – 13

9 – 15

10 - 16

5

6

79

10

10

12

13

DETERMINACION DEL AGUA RETENIDA:

CLASIFICACION SEGÚN

AASHTO

PORCENTAJE DE AGUA

RETENIDA

A1 – A3

A2

A4 – A5

A6 – A7

1.5%

2.5%

3.0%

3.5%



PERDIDA DE PESO DEL SUELO – CEMENTO EN EL ENSAYO

DE DURABILIDAD (SECADO Y MOJADO, CONGELACION Y

DESHIELO).

CLASIFICACION SEGÚN

AASHTO

PORCENTAJE DE PERDIDA DE

PESO

A-1, A-2-4, A-2-5 Y A-3

A-2-6, A-2-7, A-4 Y A-5

A-6 Y A-7

VARIACION DEL VOMLUMENCONTENIDO DE CEMENTO

MENOR O IGUAL A 14%

MENOR O IGUAL A 10%

MENOR O IGUAL A 7%

MENOR O IGUAL A 2%MAYOR O IGUAL AL 5% EN

PESO

MÉTODO SIMPLIFICADO DE DOSIFICACIÓN:

El fundamento de este método, comprobado por los

ensayos real izados, puede ser resumido en lo siguie nte: Un suelo

arenoso con determinada granulometría y densidad aparente

máxima, requerirá, de acuerdo con el criterio de perdida de peso

en los ensayos de durabil idad, el mismo porcentaje de cemento

que otro teniendo la misma granulometría y la misma densidad

aparente máxima, desde que presenta una resistencia a la

compresión a los siete días superior a un valor establecido.

El análisis granulométrico del suelo determinara si es

aplicable el Método Simplificado. Es condición necesaria que el

suelo posea menos del 50% de material con diámetro de 0.005

mm (limo + arcil la) y menor del 20% con diámetro inferior de

0.005 mm (arcil la).



En resumen el Método Simplificado consta de:

1. Ensayos preliminares del suelo.

- Análisis granulométrico

- Determinación de la absorción y de lamasa especifica aparente de los granos

retenidos en el tamiz nº 4. Si este valor

es menor de 2.45 en suelos granulares,

no puede uti l izarse el método.

2. Ensayo de compactación del suelo-cemento.

3. Determinación del porcentaje de cemento por

medio de ábacos.4. Verificación del porcentaje de cemento por el

ensayo de resistencia a la compresión.

DENSIDAD APARENTE MAXIMA ESTIMADA (g/dm3):

% DE GRAVA + ARENA GRUE SA

% DE LIMO + ARCILLA

DENSIDAD APARENTE MAXIMA

(g/dm3)

95

90

85

80

70

60

40

30

0

5

10

15

20

30

40

50

1.930

1.970

2.005

2.030

2.000

1.950

1.905

1.870



TRANSFORMACION DE % DE CEMENTO EN PESO EN % DE

CEMENTO EN VOLUMEN DE ACUERDO A LA DENSIDAD

APARENTE MAXIMA:

DENSIDAD

APARENTE

MAXIMA (gr/dm)

PORCENTAJE DE

CEMENTO EN PESO

PORCENTAJE DE

CEMENTO EN

VOLUMEN

1.300 – 1.600

1.600 – 1.700

1.700 – 1.800

1.800 – 1.9001.900 – 2.000

2.000 – 2.100

2.100 – 2.200

17.6 – 13.0

13.0 – 10.0

10.0 – 7.7

7.7 – 6.06.0 – 4.9

4.9 – 4.0

4.0 – 3.3

15.6 – 12.8

12.8 – 10.8

10.8 – 9.0

9.0 – 7.67.6 – 6.5

6.5 – 5.7

5.7 – 4.9

RESISTENCIA A COMPRESIÓN MINIMA DE LOS CUERPOS DE

PRUEBA A LOS 7 DIAS:

% DE LIMO + ARCILLA RESISTENCIA MINIMA

A LOS 7 DIAS (Kg/cm2)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

16.2

17.8

19.0

20.0

21.0

21.4

21.0

20.6

19.8

18.8

17.8



La Resistencia a la compresión mínimo 15 Kg/cm2 para tráfico

liviano o medio.

La Resistencia a la compresión mínimo 28 Kg/cm2 para tráficopesado.

C.-ESTABILIZACION SUELO - CAL:

La estabil ización con cal consiste en el mejoramiento de un

suelo por medio de la adición de la cal, con el fin de hacerlo apto

en construcción vial. El hidróxido de calcio o cal apagada Ca

(OH)2, es la forma en que se usa corrientemente en los trabajos desuelo – cal.

En general, la cal como agente estabil izador se emplea en

suelos de granulometrías fina (con alta porción de partículas que

pasan por el tamiz Nº 40), que posean plasticidad. Para suelos

arenosos no es recomendable su util ización.

En arcil las de índices plásticos mayor de 15, se ha notado la

reducción de la plasticidad, el hinchamiento y densidad así como elaumento de la resistencia y trabajabil idad.

En los suelos con índices plásticos menor de 15, la cal

aumenta los l ímites plásticos y l íquidos, causando un aumento del

índice plástico. En los más plásticos el l ímite l íquido disminuye, y

el l ímite plástico aumenta, lo que hace que disminuya el índice

plástico.

El curado de las mezclas durante un periodo de tiempo

adecuado es uno de los factores más importantes en la

estabil ización con cal, porque estas continúan aumentando su

resistencia aún hasta después de 36 semanas de haberse

incorporado este aditivo.

Los porcentajes de cal varían entre 2.5% y 8%. Da mejores

resultados para suelos altamente arcil losos.



Para toda estabil ización es siempre necesario ejecutar

estudios preliminares de laboratorio y el método más simplista

sería, desde luego, mezclar un poco de cal con el suelo a

estabil izar, añadirle un poco de humedad y después compactar,para determinar si el material endurece y aumenta su resistencia.

Para determinar en el laboratorio el valor del ” Punto de

Fijación de Cal (LFP)” , es necesario construir graficas de los

limites plásticos que se obtienen al variar los porcentajes de cal,

contra esos mismos porcentajes y se adopta como LFP el punto del

grafico donde el l imite plástico no sigue aumentando al añadir más

cal.En vista de que la cal prácticamente no reacciona con

partículas mayores que las de limo, hubo también necesidad de

hacer una corrección a los valores que corresponden a la cal en el

grafico Resistencia vs. Limites plásticos, ya que no existiría una

mayor concentración de la cal respecto al material reaccionable en

las muestras preparadas para determinar la resistencia que en la

de los l ímites. La corrección es:

4

40

P

p*LpLe

DONDE:

Le= Porcentaje de cal equivalente.

Lp= Porcentaje de cal util izada en la determinación de los l imitesde consistencia.

P40= Porcentaje de suelo que pasa por el tamiz Nº 40.

P4= Porcentaje de suelo que pasa por el tamiz Nº 4.

Como hemos mencionados anteriormente, el % de cal a

util izar también depende del tiempo de curado de las mezclas y

deberían por lo tanto, ejecutarse ensayos sobre muestrassometidas a varios períodos de curación.



DETERMINACION DEL PUNTO DE FIJACION DE CAL:

LIMITE PLASTICO PORCENTAJE DE CAL25

30

34

37

40

40.5

41.341.8

42.2

42.6

0.0

1.5

3.0

3.5

4.0

4.2(LFP)

5.06.0

7.0

8.0

VALORES DE % DE CAL EQUIVALENTE CON RESPECTO A

LA COMPRESION NO CONFINADA (KG/cm2):

LIMITE PLASTICO

%

COMPRESION NO

CONFINADA

(KG/CM2)

VALORES DE CAL

EQUIVALENTE

%

20

24

28

32

36

40

42

43

43.5

44

5.0

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

6.3

7.2

9.3

10.4

0

0

1

2

3

4

5

6

10

12



RELACION DE LA COMPRESION NO CONFINADA CON

RESPECTO AL % DE CAL A LOS 7 – 28 Y 90 DIAS EN

(KG/cm2):

% DE CALCOMPRESION

NO

CONFINADA

7 DIAS

COMPRESIONNO

CONFINADA

28 DIAS

COMPRESIONNO

CONFINADA

90 DIAS

3

6

9

4

5

5.5

7

8

9

21

32

33

3.- ESTABILIZACIÓN TÉRMICA O ELÉCTRICA:

Se han realizado trabajos en los Estados Unidos para estudiar

los tratamientos térmicos para arcil las expansivas. Calentando las

arcil las aproximadamente a 200 ºC puede reducir

significativamente el potencial de variación de volumen. Este

método no han sido desarrollados por ser pocos económicos.

Éstas no precisan la adición de productos, sino que

simplemente se hacen por medio de tratamientos térmicos,

eléctr icos, etc.

Los dos primeros grupos son ya verdaderamente clásicos, pues

su uso es frecuente en la construcción de carreteras y aeropuertos.

Sin embargo, los métodos químicos son en el futuro los que

proporcionen la evolución de las técnicas de los pavimentos.

Todos los suelos sometidos a cargas, reaccionan ante ellas de

acuerdo a:

Cohesión.

Fricción interna.

Compresibil idad.

Plasticidad.

Capilaridad.



Las dos primeras, cohesión y fricción interna, son

fundamentales para la resistencia a la fractura o al desplazamiento

y las dos son generalmente afectadas por los vacíos y la cantidad

de agua que los puede llenar. Un suelo con muchos vacíos, pierdesu estabil idad, cuando las condiciones ambientales son, sumamente

húmedas pues los vacíos son ocupados por el agua, a la inversa,

un suelo con pocos vacíos es más estable impidiendo al mismo

tiempo, el ingreso del agua ambiental dentro de la estructura.

Cualquier técnica que permita conservar o variar favorablemente la

cohesión, fricción interna, comprensibil idad, plasticidad o

capilaridad de un suelo, es lo que se conoce con el nombre suestabi l ización y todo suelo que haya sufrido un proceso de esa

naturaleza, podrá usarse como pavimento ya que está en

condiciones mejores que el suelo primitivo para sufrir, en cualquier

circunstancia, las cargas estáticas y en movimiento, y en los

efectos abrasivos del tránsito. Las estabil izaciones podrán ser

variadísimas puesto que consisten desde la simple compactación,

hasta el proceso de la modificación de la constitución química delas partículas del suelo.

4.- ESTABILIZACIÓN ELECTROQUIMICA:

METODO POR ELECTROOSMOSIS.

Es un tratamiento electroquímico que produce un

endurecimiento e impermeabilización en los suelos.

El propósito del endurecimiento electroquímico

consiste en alterar las propiedades físico-químicas en las

arcil las expansivas mediante la introducción de una solución

de alta concentración en el suelo. Esta técnica puede reducir

la presión de expansión y el porcentaje de expansividad.

Esta técnica requiere de electrodos que son colocados

en la masa del suelo. Un material electrolito entre el ánodo y



el cátodo facil ita el movimiento de la solución en el suelo

para actuar como agente estabil izante, la solución química es

inyectada en la superficie del suelo. En el laboratorio se debe

determinar el material de ánodo más eficiente y el tipo ycantidad de electrolito que se requiere para el suelo en

particular. Las variables como el espaciado de electrodos, la

corriente y gradiente de voltaje deben ser establecidos por

medio de experimentos.

Según experiencias de trabajo realizado con esta

técnica se han logrado ahorros entre el 30% y 80% y se

tienen carreteras cuya duración se han triplicado.El Aceite Sulfonado trabaja en suelos con

clasificación de A-4 hasta A-7. En mezclas de grava y finos

que contengan, en volumen por lo menos 20% del material

fino que pasa el tamiz Nº 200. En mezclas de arena y

finos. No trabaja en suelos de pura arena o de materiales

granulares lavados; para estabil izar estos, deberá

escarificarse la superficie de la carretera y mezclarse losfinos con la arena o material granular lavado, con el objeto

de que la arcil la tratada con el aceite sulfonado actué como

material aglomerante de los gruesos sueltos.

El aceite sulfonado es un producto derivado de la

fracción naftaleno del petróleo, sulfonado; ácido de

acción moderada que tiene fuertes material corrosivos

en materiales orgánicos muertos y suaves en los vivos.

Es un líquido espeso de color negro con una

gravedad específica de 1.15, el PH es alrededor de

1.25; su viscosidad es ligeramente menor a la del agua

y de alta conductividad en soluciones acuosas, soluble

en agua, a la cual se ioniza con extrema rapidez.



El aceite sulfonado ioniza el agua de compactación la

cual intercambia vigorosamente sus cargas eléctricas con las

partículas del suelo, haciendo que el agua pelicular se

desprenda convirtiéndose en agua libre, y las partículas seaglomeran por atracción electroquímica y precipitan sellando

así la estructura porosa capilar del suelo, aumentando su

densidad, resistencia y capacidad portante.

Cuando se incorpora agua en las arcil las este espacio

aumenta debido a su tamaño (agua pelicular). En estos

interbasales actúa el aceite sulfonado produciendo un

intercambio iónico en la superficie de la arcil la, por otrosiones (cationes), esto se debe a sus propiedades químicas y

tamaño molecular, produciendo un choque iónico, los cuales

hace liberar energía, necesaria para que el agua y cationes

adheridas sufran ionización drenando por gravedad

(lixivación) y/o evaporación (en el caso del agua).

El aceite fija un espacio interbasal especifico, el cual

no sufre una variación volumétrica por acción climatológica ygeomorfológica, logrando una solidificación de los granos,

transformando la arcil la en un material pseudo granular, esto

indica que el agua que pasa por el suelo drena

gravitacionalmente sin producir efecto expansivos en las

arcil las tratadas o estabil izadas.

EFECTOS Y CONSECUENCIAS:

Reduce la porosidad y capilaridad al mínimo.

Elimina masas saturadas (bombas).

Aumenta la densidad y la capacidad portante.

Disminuye la energía y el tiempo de compactación.

Reduce el espesor de la sub-base, base y carpeta

asfáltica.

Disminuye el mantenimiento.



Para la aplicación del producto se requiere la misma

maquinaria util izada para la construcción y mantenimiento de

carreteras; motoniveladoras, camión cisterna u otro equipode riego con medios para rociar y vibrocompactadora,

taladros manuales, mecánicos ó hidráulicos para perforar los

huecos de inyección.

El aceite sulfonado se puede util izar para carreteras

existentes o en construcción.

Para carreteras de alto volumen de tránsito deberá

diseñarse la aplicación correspondiente a cada caso. Paravías de baja frecuencia de tránsito pueden seguirse las

siguientes indicaciones:

1.-INYECCION: Se realiza para incrementar la

capacidad portante del terraplén hasta un metro de

profundidad, reducir su capilaridad, destruir los

materiales orgánicos que puedan estar en la masa desuelo y eliminar bombas, mediante el drenaje que

produce el agua pelicular y la saturación. El rápido

drenaje de las aguas desplazadas por la acción

electroquímica, se logra por las perforaciones en el

terraplén, que actúan como ductos de ventilación.

TERRAPLENES CONSTRUIDOS: Para carreteras

se perforan cada 4 metros, en tres boli l los, a ambos

lados del eje de la vía. Para áreas extensas que están

confinadas deberán colocarse sub-drenes para permitir

la salida del agua que se desprende de la masa de finos

por efecto de la inyección. Las perforaciones se hacen

de 15 centímetros (6”) de diámetro y 80 centímetros

(30”) de profundidad.



Para eliminar bombas en las carreteras, las

perforaciones se harán cada 2 metros en 3 ejes, a

ambos lados y en el centro de la vía; en áreas extensas

la retícula se hará de 2 metros.DOSIS: 0.1 litro de aceite sulfonado por inyección.

DILUCION: 1 l itro de aceite sulfonado en 300 litros

de agua.

El procedimiento constructivo se realiza l lenando los

huecos con la solución ionizada. Si la penetración es

lenta, se pueden llenar en 2 o 3 porciones. Los huecos

se deben ir l lenando a medida que se perforan, paraevitar en lo posible que se llenen con el material

removido reduciendo su espacio vacío.

TERRAPLENES EN CONSTRUCCIÓN: En

terraplenes que se vayan a construir puede sustituirse

la inyección por el riego de las primeras capas del

mismo, lo cual será más eficiente que la propiainyección, para ello se colocará el químico como aditivo

del agua de compactación.

Como consecuencia de la reacción electroquímica

debida al aceite sulfonado, ocurrirá un ahorro en la

energía de compactación total y los resultados

esperados se lograran más rápido.

DOSIS: 0.015 litros de aceite sulfonado por M2

de superficie de cada capa de 30 centímetros. (Aplicar a

las capas en – 60 cms y – 30 cms.).

DILUCION : 1 l itro de aceite sulfonado en 400

litros de agua.



2.- RIEGO SUPERFICIAL: Se aplica en la ultima capa

del terraplén, construido o en construcción, para

estabil izar hasta un espesor de 30 centímetros.

DOSIS: 0.03 litros de aceite sulfonado por M2

DILUCION : La dilución del producto en agua

depende del grado de humedad del suelo en relación a

su humedad óptima.

HUMEDAD DEL SUELO1 LITRO DE ACEITE

SULFONADO DILUIR EN

LITROS DE AGUA

SECO < HUMEDAD OPTIMA

HÚMEDO= HUMEDAD OPTIMA

MUY HUMEDO>HUMEDAD OPTIMA

600

500

400

El químico es altamente soluble en agua, pero

debe mantenerse con cuidado para asegurar su mezcla

en el cisterna antes de aplicarse. La mejor manera es

llenarla con agua hasta 3/4 de su capacidad, agregar la

cantidad correcta del producto y terminar su l lenado.

Para lograr su dispersión total y obtener la

ionización del agua de compactación, el camión cisterna

debe moverse hacia delante y hacia atrás con las

frenadas correspondientes unas 4 veces.

5.- REFUERZO EN VIAS CON GEOTEXTIL:

El desarrollo de los GEOSINTETICOS y de su

util ización en los campos de la ingeniería, han

introducido un nuevo concepto en las metodologías de

diseño y construcción de sus diversas aplicaciones. Son



muchas las teorías y las investigaciones que han

surgido con esta nueva tecnología, basada en las

necesidades y los requerimientos de los ingenieros

diseñadores y constructores, l levando a que losgeosintéticos se util icen cada vez más para la

realización de las obras civiles.

Unos de los mayores campos de aplicación de

los geosintéticos son las vías, donde se deben

considerar varios aspectos que involucran su util ización,

separación, refuerzo, estabil ización de suelos, fi ltración

y drenaje. Los estudios que se han realizado en estecampo y las experiencias existentes han demostrados

los grandes beneficios que aportan los geosintéticos en

la construcción de vías y en su rehabil itación,

mejorando el nivel de servicio y aumentando la vida

úti l .

Los métodos racionales de diseño son una

herramienta para analizar el comportamiento real deuna estructura de pavimento sometida a cualquier tipo

de carga y condición ambiental, teniendo en cuenta las

características y propiedades de los materiales que

conforma su estructura y es aquí donde se fundamenta

la selección de esta metodología para el análisis de un

sistema de pavimento reforzado con geotextil. Los

programas de diseño de pavimento se basan en las

teorías de distribución de esfuerzos y deformaciones en

un sistema multicapas y permiten hacer un rápido

análisis de las diferentes alternativas de diseño para

una misma estructura, comparando los resultados de

cada alternativa con los valores admisibles establecidos.

Esta comparación es la que permite evaluar los

beneficios de la util ización de un geotextil dentro de la



estructura del pavimento que se pueden definir en tres

tipos:

REDUCCION DE ESPESORES.

INCREMENTO DE LA VIDA UTIL. INCREMENTO DE LA CAPACIDAD

PORTANTE DE LA ESTRUCTURA.

FUNCIONES DEL GEOTEXTIL:

Son varias las funciones de los geotextiles y

varían según el campo de aplicación en que se util icen.

En el caso de las estructuras de pavimento, losgeotexti les cumplen dos funciones esenciales:

SEPARACION.

REFUERZO.

1.- SEPARACION: La función de separación que

cumple un geotextil es mantener la integridad y el buen

funcionamiento de dos suelos adyacentes conpropiedades y características diferentes. En el caso de

las estructuras de pavimento, donde se coloca un suelo

granular (base, sub-base, relleno) sobre suelos finos

(sub-rasante) se presentan dos procesos en forma

simultánea:

Migración de suelos finos dentro del

suelo granular, disminuyendo su

capacidad de drenaje.

Intrusión del suelo granular dentro del

suelo fino, disminuyendo su capacidad

portante (resistencia).



El geotextil se traduce en una barrera para la

migración de partículas entre los dos tipos de suelo,

facil itando la transmisión de agua. Se requiere entonces

un geotextil que retenga las partículas de suelo y eviteel lavado de finos por la acción del agua y que cumpla

con resistencia necesarias para mantener la continuidad

sin que ocurra ninguna falla por tensión,

punzonamiento o estall ido, bajo concentraciones de

esfuerzos locales causadas por irregularidades en el

suelo de fundación.

2.- REFUERZO: La función de refuerzo de los

geotextiles consiste en el mejoramiento de las

propiedades mecánicas del suelo. Los geotextiles son

materiales con alta resistencia a la tensión y son un

buen complemento de aquellos materiales con alta

resistencia a la compresión pero con poca resistencia a

la tensión, como ocurre generalmente en los suelosfinos y granulares.

Cuando las fuerzas perturbadoras son causadas

por el peso propio del suelo, como en el caso de

taludes o terraplenes sobre suelos de fundación muy

blandos, el refuerzo del suelo con geotextiles permite la

construcción de taludes o terraplenes con mayor

inclinación. Cuando las fuerzas perturbadoras son

causadas por cargas externas, como en las vías, el

refuerzo del suelo con geotextiles permite la aplicación

de mayores cargas y un aumento de la vida úti l de la

estructura del pavimento.



FUNCIONES POR APLICACIÓN DE LOS GEOTEXTILES:

CAMPO DE

APLICACION SEPARACION FILTRACION

DRENAJE

EN EL

PLANO

REFUERZO

GEOTEXTIL

SUGERIDO

VIAS X X X X

NT1800 NT2000

NT3000 NT4000NT5000 NT6000

NT7000 T1050

T1400 T1700

T2100 T2400

TR4000

REPAVIMENTACION X REPAV 400

REPAV 450

FERROVÍAS X X X X

NT4000 NT5000

NT6000 NT7000T2100 T2400

TR4000

SISTEMAS DE

DRENAJES X X X

NT1400 N T1600

NT1800 NT2000

NT3000

MUROS DE

CONTENCION X

T1400 T1700

T2100 T2400

TR4000

TERRAPLENES X X

NT3000 NT4000NT5000 NT6000

NT7000 T1700

T2100 T2400

TR4000

GAVIONES X X

NT1400 N T1600

NT1800 NT2000

NT3000

MUELLES Y PUENTES X X

NT1800 N T2000

NT3000 NT4000NT5000



PRESAS, DIQUES Y

CANALES X X

NT3000 N T4000

NT5000 NT6000

NT7000

TUNELES

X X

NT2000 N T3000

NT4000 NT5000

NT6000 NT7000

EMBALSES Y

RELLENOS

SANITARIOS X X

NT1800 N T2000

NT3000 NT4000

NT5000 NT6000

NT7000

FILTRO PARA

BOLSACRETOS X X NT1400 N T1600

NT1800 NT2000

UNIDAD II

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