capítulo 6 bases y sub bases

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  • 7/22/2019 Captulo 6 Bases y Sub Bases

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    Gua Geotcnica y Ambiental

    CAPITULO VIBASES Y SUB-BASES

    VI.1 CONSIDERACIONES GENERALES

    En este captulo se describen las definiciones, caractersticas, propiedades y procedimientosconstructivos referentes a los materiales y mezclas a ser empleados en las capas de bases y sub-bases de pavimentos flexibles. Se incluye as mismo, el uso de emulsiones asflticas y la utilizacinde geosintticos como refuerzo. Finalmente, se discuten los tratamientos asflticos superficiales queson empleados como capa de rodamiento, y los aspectos ambientales correspondientes.

    La terminologa clsica utilizada en Ingeniera de pavimentos, puede observarse en la Figura VI-1. Eltrmino pavimento se aplica a todo el espesor, construido sobre la sub-rasante, constituidogeneralmente por el material de sub-base, la base, y las capas asflticas. Las dos capas superioresmostradas en la figura, se refieren a una pavimentacin con concreto asfltico; alternativamente, elpavimento superior puede ser de concreto, o simplemente se coloca un tratamiento asflticosuperficial, utilizado con frecuencia en caminos vecinales.

    Base asfltica

    Riego de adherencia

    Base granular oestabilizada

    Sub-baseMaterial de sub-rasante,

    natural o compactado

    Imprimacin

    Figura VI-1. Terminologa utilizada corrientemente en ingeniera de pavimentos.

    CL

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    El material que constituye la sub-rasante puede ser un terrapln compactado, o alternativamente,segn las caractersticas del proyecto y de los suelos existentes, la estructura completa delpavimento puede construirse sobre el suelo natural, sin tratamiento alguno.

    Las definiciones y funciones bsicas de las bases y sub-bases, son las siguientes:

    Capas de Base:

    La capa base de un pavimento flexible se define como aquella capa de material que est colocadadirectamente por debajo de la capa de rodamiento. Debido a su ubicacin, muy cercana a lasuperficie en donde se aplican las cargas de los vehculos, deben poseer una alta resistencia a ladeformacin, siendo capaces de soportar los esfuerzos aplicados sobre ellas. Normalmente seconstruyen con espesores relativamente altos (20-30 cm), con lo cual se logra absorber parte de los

    esfuerzos y distribuirlos a las capas inferiores en una magnitud tal que puedan ser soportados pormateriales de menor calidad, como son los que conforman las capas de sub-base o de sub-rasante.

    Una segunda funcin de la capa base est asociada con la facilidad de drenar las aguasprovenientes de la superficie, o de evitar la ascensin capilar de aguas inferiores. Por ltimo,persiguen un fin econmico, ante la posibilidad de emplear materiales de menor costo que losutilizados en la capa de rodamiento

    Normalmente son construidas con mezclas de fragmentos de piedra o grava, y materiales finos derelleno, pudiendo tambin emplearse suelos locales estabilizados mediante la incorporacin de calhidratada o cemento Prtland, en cantidades suficientes para incrementar en forma sustantiva sucapacidad de resistencia.

    Sus propiedades fundamentales dependern, por otra parte, del diseo final de la estructura de

    pavimento, en particular, si se contempla que la capa de base sea, o no, protegida mediante lacolocacin de un sello de tratamiento asfltico superficial.

    Capas de Sub-base

    La capa de sub-base se define como aquella capa que se coloca directamente sobre la superficie dela sub-rasante. Tambin puede ser definida, en una estructura de pavimento multicapa, comoaquella capa que se coloca directamente por debajo de la capa de base.

    An cuando se emplean para absorber los esfuerzos generados por los vehculos, debido a que seencuentran algo alejadas de la superficie en donde se aplican las cargas, no se requieren materialestan resistentes como los exigidos en las capas de base. Otras funciones de las capas de sub-baseson: economa de construccin, por ser de menor costo que los empleados en las capas de base, y

    facilitar el drenaje de las aguas, tanto las de percolacin como las de ascensin capilar. Por otraparte, en caso de ser necesario reducir cambios volumtricos originados por suelos de carcterexpansivo, se construyen tambin con grandes espesores, y sirven para impedir que lasdeformaciones de las capas de la sub-rasante sean reflejadas en la superficie del pavimento. Lascapas de sub-base, por ltimo, sirven como capa de transicin, evitando que los finos de la sub-rasante contaminen los materiales de las capas de base, reduciendo su resistencia.

    Normalmente son construidas con materiales granulares sin procesar, con espesores relativamentemayores a los de la capa base, o en el caso de emplearse materiales locales de baja calidad, seestabilizan mediante la incorporacin de cal hidratada o cemento Portland en cantidades reducidas

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    para incrementar ligeramente su capacidad de resistencia. Tambin los materiales locales finospueden ser mejorados mediante el empleo de aceites sulfonados, que producen una estabilizacinde tipo electroqumica, pudiendo as alcanzar los niveles de calidad asociados con los exigidos paraotros tipos de materiales empleados como capas de sub-base.

    VI.2 BASES Y SUB-BASES

    Los materiales que normalmente se emplean en bases y sub-bases pueden ser de origen natural oprocesados. Los de origen natural son generalmente gravas y arenas encontradas en depsitos deros o minas. Cuando son sometidos a procesos de trituracin y cernido para lograr incrementar suresistencia y mejorar su granulometra, se denominan materiales procesados.

    VI.2.2 Requisitos de calidad

    VI.2.2.1 Resistencia

    Tal como se ha sealado, la funcin principal de las capas de base y de sub-base, es la de aportarresistencia estructural al pavimento flexible. La manera ms comn de medir la resistencia de estosmateriales es a travs del Ensayo de CBR, un ensayo de utilizacin prcticamente universal, que,debido a su importancia, se resume brevemente a continuacin.

    El Ensayo de Capacidad de Soporte California (CBR por sus siglas en ingls, California BearingRatio), fue desarrollado en 1929 por los Ingenieros T.E. Stanton y O.J. Porter, del Departamento deCarreteras del Estado de California de los Estados Unidos de Norteamrica.

    El CBR es una medida comparativa de la resistencia al corte de un suelo, material granular o

    estabilizado, y se define como la relacin porcentual entre la carga unitaria requerida para penetrarun pistn normalizado, una profundidad determinada dentro de una muestra del material bajoensayo, y la carga unitaria requerida para penetrar el mismo pistn, y a la misma profundidad, enuna mezcla patrn de piedra picada; es decir:

    picadapiedraladeunitariaaargC

    ensayobajomaterialdelunitariaaargC100CBRi= (Ec. VI-1)

    (ambas cargas a la misma profundidad)

    Donde:"i"npenetracidedprofundidalaaensayobajomaterialdelCBRCBRi =

    El valor de CBR normalmente se determina a dos profundidades de penetracin del pistnnormalizado de 3 pulgadas cuadradas de rea (a 0,1 pulgada y a 0,2 pulgadas), seleccionando elmayor de los dos valores. Las cargas unitarias que resiste la piedra picada a estas profundidadesson de 1.000 (70 kg/cm2) y 1.500 psi (105 kg/cm2), respectivamente.

    El procedimiento del ensayo CBR, ha sido normalizado por la ASTM D-1883 y por la AASHTO T-93,y en forma resumida, comprende las siguientes etapas:

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    1. Ejecucin del Ensayo de compactacin (Proctor), discutido en el Captulo V, Terraplenes,para determinar el Peso Unitario mximo seco, tambin identificado con el trminodensidad mxima seca), y la humedad ptima de compactacin (%wopt) de las muestras.Los resultados de un ensayo tpico de compactacin, se presentan en la Figura VI-2.

    Ensayo de Humedad Densidad. AASHTO T-180

    Prueba 1 2 3 4 5

    Humedad (%w) 7,07 8,95 11,06 13,05 15,36

    Peso unitario hmedo(t/m3) 2.002 2.146 2.250 2.195 2.149

    Peso unitario seco(t/m3)

    1.870 1.970 2.026 1.942 1.863

    Figura VI-2. Resultados tabulados y en grfico de unensayo de compactacin para un material de sub-base.

    5 10 15

    1.85

    1.90

    1.95

    2.00

    2.05

    2.10

    P.u. mximo seco = 2.027 T/ m3 Humedad ptima = 10.8 %

    Pesounitarioseco(T/m

    )

    Peso unitario seco (T/ m )

    3

    3

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    2. Compactacin de tres (3) briquetas (muestras), cada una a la humedad ptimadeterminada en el paso anterior, en un molde de dimensiones estndar de 15 cm de anchoy aproximadamente 17,5 cm de altura. Se emplea un martillo de 10 libras de peso y de 18pulgadas de cada para compactar cada muestra en cinco (5) capas. Una briqueta secompacta con 56 golpes por capa, la otra con 25 golpes por capa, y la ltima con 12 golpespor capa. A cada una de estas muestras se le determina su peso unitario seco.

    3. Las tres muestras se someten a un proceso de inmersin total durante cuatro (4) das, alfinal de los cuales se determina nuevamente su humedad (Figura VI-3). Previamente se hadeterminado la variacin en altura de las muestras. El incremento de altura multiplicado porcien y dividido entre la altura inicial, se define como el hinchamiento. Durante el periodode inmersin se coloca sobre cada muestra una sobre-carga de 10 libras de peso. Losresultados se presentan de la forma siguiente:

    Golpes pormuestra

    Peso unitarioseco t/m

    3

    Humedadinicial(%wi)

    Humedadfinal (%wf)

    Absorcin(%)

    Hinchamiento(%)

    56 1.988 10,79 11,45 0,66 0,16

    25 1.830 10,91 13,86 2,95 0,16

    12 1.755 10,34 15,91 5,57 0,16

    4. Cada muestra es colocada bajo una prensa de carga (Figura VI-3), y se mide la carganecesaria para ir penetrando el pistn normalizado, a una velocidad de 1,27 mm por

    minuto, a las profundidades de 0,025; 0,050; 0,075; 0,100; 0,200; 0,300; 0,400 y 0,500pulgadas.

    5. Las cargas registradas en el paso anterior se dividen entre 3,0 (rea del pistn normalizadoen pulgadas cuadradas), para obtener el esfuerzo unitario para cada profundidad depenetracin. Durante esta etapa del ensayo se mantienen sobre cada muestra, lassobrecargas de 10 libras. Los resultados se presentan de la siguiente forma:

    Esfuerzo de penetracin en psi, para profundidades de (pulgadas)

    Golpespor

    muestra 0,025 0,050 0,075 0,100 0,150 0,200 0,300 0,400 0,500

    56 107 205 280 335 424 502 634 748 845

    25 72 100 115 123 137 150 174 199 222

    12 22 45 49 52 57 61 70 79 87

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    6. Para cada muestra se dibujan los resultados de esfuerzos unitarios contra profundidadde penetracin, para definir los valores de esfuerzo unitario a las profundidades depenetracin de 0,100 y 0,200 pulgadas. En algunos casos puede ser necesario corregir laslecturas en funcin de posibles deformaciones al momento del inicio de la penetracin.

    Figura VI-3. Ensayo CBR en su etapa de inmersin y medicin de laexpansin, y en su etapa de penetracin.

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    7. Hasta esta etapa se dispone, en resumen, de tres valores de CBR para 0,100 pulgadas yotros tres valores de CBR para 0,200 pulgadas de penetracin, es decir dos resultados porcada muestra de diferentes energas de compactacin (56, 25 y 12 golpes), as como delas tres densidades secas, una para cada muestra.

    8. Se procede a dibujar, para cada profundidad de penetracin, los resultados de densidadseca contra valor de CBR. En este grfico se traza la lnea correspondiente al 95% delPeso unitario mximo seco. De la interseccin de esta lnea con la curva de densidad vsCBR, se traza una vertical hasta cortar el eje de valores de CBR. Se obtienen as dosvalores de CBR: uno para la profundidad de 0,100 pulgadas, y otro para la profundidad de0,200 pulgadas (Vase Figura VI-4).

    9. El CBR final de la muestra ser el mayor de los dos valores anteriores. Si ambos valores

    son cercanos, tambin puede tomarse el promedio de ambos.

    Los valores de CBR exigidos en las Normas de la SEOPC, para Capa Superficial de Agregadosen Caminos Vecinales, son las siguientes:

    Para calzadas sin recubrimiento:

    - Valor Mnimo de CBR = 40%

    Para calzadas con recubrimiento

    - Valor Mnimo de CBR = 60%

    Figura VI-4. Grfico de penetracin y de Peso Unitario vs - Resistencia CBR, de unmaterial de sub-base.

    1.75

    1.80

    1.85

    1.90

    1.95

    2.00

    95%dmax.d= 1.926 T/m3

    CBR = 23%

    8 10 12 14 16 10 20 30 40Penetracin del pistn en pulgadas

    -1 -2 -3 -4

    125

    250

    375

    500

    525

    750

    875

    1000

    Esfue

    rzoen(Lb/pulg

    )2

    Contenido de humedad ( %) % CBR Corregido

    Pesou

    nitarioseco(T/m

    )3

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    VI.2.2.2 Estructura granulomtrica

    La distribucin de tamaos es la propiedad ms importante de un material que sea empleado en unacapa de base o de sub-base, ya que permitir un contacto grano a grano, garantizando as eldesarrollo de un adecuado nivel de resistencia. Un agregado que contenga pocos o ningunos finoslogra su estabilidad por el contacto grano a grano. Normalmente son de baja densidad y muypermeables; sin embargo, debido a su naturaleza no cohesiva, son muy difciles de trabajar en obra.La Figura VI-5(a) muestra este tipo de distribucin granulomtrica. Por otra parte, un agregado quecontenga suficientes finos para llenar todos los vacos entre las partculas o granos, tal como seobserva en la Figura VI-5(b), tambin lograr su estabilidad por el contacto partcula a partcula,pero con una mayor resistencia al corte. Su densidad ser alta y su permeabilidad relativamentebaja. Este material es moderadamente fcil de compactar, pero es el ideal desde el punto de vista de

    la estabilidad, ya sea que se encuentre en una condicin confinada o no-confinada. La Figura VI-5(c)muestra un material que contiene un excesivo porcentaje de finos, y ha perdido su contacto grano agrano, y el grueso simplemente flota en los finos. Su densidad ser baja y es prcticamenteimpermeable. La estabilidad en este tipo de materiales se ve marcadamente afectada por lascondiciones de humedad. Quizs una de sus pocas ventajas es su facilidad de ser trabajado ycompactado en obra.

    Pruebas de laboratorio han demostrado que las mejores distribuciones son, en consecuencia, lasque resultan en un adecuado balance entre la proporcin de gruesos y finos. Los materiales quecumplen la Ecuacin de Fuller, son los que representan esta condicin.

    La Ecuacin de Fuller tiene la siguiente forma:

    Figura VI-5. Estados fsicos de las mezclas granulares (Yoder & Witzack, 1981).

    (a) (b) (c)

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    ( ) 45.0TM

    id100)i(p%

    = (Ec. VI-2)

    Donde:

    %p(i) = porcentaje de material pasante el tamiz de tamao (i)

    d(i) = tamiz correspondiente al tamao (i)

    TM = tamao mximo de la distribucin granulomtrica (tamiz ms pequeo por el que pasa el 100%del material).

    Este principio de distribucin granulomtrica es reflejado en las Normas de la Secretara de Estadode Obras Pblicas y Comunicaciones (SEOPC), para Capa Superficial de Agregados, cuando se

    establecen los siguientes rangos de tamaos: Para calzadas sin recubrimiento

    Tamao del tamiz % total que pasa

    2 100

    1 1/2 73 100

    1 57 100

    48 100

    37 93

    # 4 20 80

    # 10 15 70

    # 40 6 50

    # 200 3 25

    Para calzadas con recubrimiento

    Tamao

    del tamiz% total que pasa el tamiz

    Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D

    2 100 - - -

    1 75 95 100 100 100

    3/8 30 65 40 75 50 85 60 100

    # 4 25 55 30 60 35 65 45 70

    # 10 15 40 20 45 25 50 40 55

    # 40 8 20 15 30 15 30 25 40

    # 200 2 8 5 15 5 15 5 15

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    VI.2.2.3 PlasticidadLas propiedades fsicas de la fraccin ligante (pasante el tamiz # 40), tienen un efecto importantesobre la estabilidad, especialmente cuando se destruye el contacto partcula a partcula. La FiguraVI-6 muestra el efecto de la plasticidad sobre la resistencia, medida en un ensayo de compresintriaxial, en una muestra de grava a la cual se le variaron los porcentajes pasantes el tamiz # 30. Losvalores de resistencia se han obtenido con una presin lateral de 15 psi (1 kg/cm2).

    Es oportuno recordar la expresin del esfuerzo resistente (), de Mohr-Coulomb, mencionada en elCaptulo II, Conceptos Bsicos:

    tgc n+= (Ec. VI-3)

    Donde: = resistencia al esfuerzo cortante

    c = cohesin de la fraccin fina

    n= esfuerzo normal al plano de corte

    = ngulo de friccin interna

    IP=0IP=10

    IP=30

    0 5 10 15 20 25 3020

    40

    60

    80

    100

    120

    % PASANTE TAMIZ N 30

    ESFUERZO

    TRIAXIAL(psi)

    Figura VI-6. Efecto de la plasticidad sobre laresistencia de un suelo (Yoder & Witczak, 1981).

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    VI.2.2.5 Procedimientos constructivos

    Distribucin del (los) material(es) requerido(s).

    El adecuado comportamiento de un material granular, tanto en calzadas con recubrimiento como enaqullas para las que se ha previsto la colocacin de un tratamiento superficial, depender no solode la calidad del material, sino tambin del procedimiento constructivo que permita obtener losespesores y la distribucin granulomtrica de diseo:

    Sobre las distribuciones granulomtricas anteriormente sealadas, es oportuno considerar los casosreferentes al empleo de un material, o de dos o ms materiales.

    Empleo de un solo material

    Es comn encontrar materiales, ya sea en depsitos en las playas de los ros, o en sitios deprstamo, llamados comnmente agregados de mina, los cuales en estado natural satisfacen loslmites granulomtricos indicados previamente. En otros casos slo se requerir el eliminar elsobre-tamao, para entonces ser llevados directamente a la carretera donde se procede a sucolocacin, humedecimiento y compactacin.

    Un procedimiento econmico para eliminacin del sobre-tamao, se indica en las Figuras VI-7 yVI-8.

    Figura VI-7. Dispositivo fijo simplepara la eliminacin del sobre-tamao (MOP, 1971).

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    En el caso de un solo material, el requisito fundamental es lograr que sobre la plataforma de lacarretera se deposite la cantidad de material que, una vez extendido y compactado, logre cubrirtodo el ancho de proyecto, alcanzando el espesor de diseo una vez que sea compactado.

    El siguiente ejemplo permite describir el procedimiento para determinar el espaciamiento decamiones, en el caso de uso de un solo material.

    Ejemplo No 1. Determinacin de espaciamiento de camiones con un material

    Determinar el espaciamiento de los camiones para lograr un espesor compactado de 25 cm, enuna calzada de 8 m de ancho. Se dispone de camiones de 9 m3y de 15 m3.

    Solucin

    Es necesario conocer las densidades secas del material, en estado suelto, tal como seencuentra en el momento de su transporte sobre los camiones, y luego de ser compactado enobra. En este ejemplo, se conoce que la densidad seca del material, en estado suelto es de

    1.600 kg/m3

    , y se ha realizado un ensayo de compactacin Proctor, que arroja un valor de PesoUnitario seco mximo ( o densidad mxima seca) de 2.100 kg/m3 ,y una humedad ptima de6,8%.

    En funcin de las densidades de construccin, se estima que la densidad seca despus decompactada ser del 95% de la densidad mxima seca, es decir igual a 2.100 x0,95 = 1.995kg/m3.

    Los clculos sern realizados para 300 m3 de material compactado, que es la cantidad dematerial que se estima pueda ser extendido, humedecido y densificado en una jornada detrabajo.

    Figura VI-8. Dispositivo mvil parala eliminacin del sobre-tamao.(A) Sobre el terreno. (B) Sobre elcamin. (C). Sobre una base.(MOP, 1971).

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    1. Volumen requerido

    1.1 Volumen de material compactado = ancho xlargo xespesor

    Ancho = [8 + 2 x( x0,25 x0,25)] = 8,063 m

    Largo = 300 m Espesor = 0,25 m

    Volumen compactado = 8,063 x300 x0,25 = 604,69 m3

    1.2 Volumen del material en estado suelto = volumen compactado x (Densidad seca decampo (compactado) / densidad seca en estado suelto)

    Volumen del material suelto = 604,69 x1.995 / 1.600 = 604,69 x1,25 = 755,86 m3

    Es decir, se requiere un 25% de material adicional por cada m3, para lograr un (1,0) m3

    compactado. Esta relacin entre la densidad seca de campo y la densidad seca suelta, seconoce como Factor de esponjamiento, lo cual fue tratado en el Captulo V, Terraplenes.

    2. Espaciamiento de los camiones. Si se cumple el procedimiento correcto de espaciamientode la descarga de los camiones, se logra colocar la cantidad requerida para el espesor deseadoen el proyecto. Vase Figuras VI-9 a VI-11.

    Ya que se dispone de camiones de 5 m3y de 9 m3, cuya capacidad est relacionada con elestado en que se transporta el material, es decir en estado suelto, una alternativa dedistanciamiento de un camin a otro sera la siguiente:

    Empleando solo camiones de 9 m3

    Cantidad de camiones de 9 m3en los 300 m de longitud = 755,86 / 9 = 83,98 camiones

    (se aproxima a 84 camiones)

    Figura VI-9. Proceso de descarga de las pilas de los camiones a distanciaspreviamente determinadas, y formacin del cordn o camelln con unamotoniveladora.

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    Espaciamiento (distancia) entre camin y camin = 300 / 84 = 3,57 mEmpleando solo camiones de 15 m3

    Cantidad de camiones de 15 m3en los 300 m de longitud = 755,86 / 15 = 50,39 camiones

    (se aproxima a 50 camiones)

    Espaciamiento (distancia) entre camin y camin = 300 / 50 = 6,00 m

    Empleando el mismo nmero de camiones de 9 m3y 15 m3

    m3a ser transportados por cada tipo de camin = 755,86/2 = 377,93 m3

    - cantidad de camiones de 9 m3= 377.93/9 = 41,99

    o

    separacin entre camin y camin = 300/42 = 7,14 m. (Se aproxima a 7 m).- cantidad de camiones de 15 m3= 377,93/15 = 21,20

    o separacin entre camin y camin = 300/21 = 14,3 m. (Se aproxima a 14 m).

    Figura VI-10. Esquema indicando el espaciamiento de camiones de 15 m3.

    6/2 m6 m

    Inicio tramo 300

    7 m 7 m

    Figura VI-11. Esquema indicando el espaciamiento de camiones de 15 m3 y de 9 m3.

    Inicio tramo 300 m

    14 m7 m

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    Empleo de dos o ms materialesCuando los materiales disponibles no resultan con valores de CBR mayores o iguales a 60%, talcomo se exige para el caso de bases a ser cubiertas con tratamientos asflticos superficiales, esnecesario recurrir a la mezcla de dos o ms materiales, cada uno de granulometra diferente, ymediante un proceso de proporcionamiento adecuado, lograr que la mezcla que se obtienesatisfaga los requisitos granulomtricos establecidos.

    El siguiente ejemplo permite describir el procedimiento para este nuevo caso.

    Ejemplo No. 2. Determinacin de espaciamiento de camiones con dos materiales

    Determinar el espaciamiento de los camiones para lograr un espesor compactado de 25 cm, en

    una calzada de 8 m de ancho. Se dispone de camiones de 9 m3 y de 15 m3. Es necesarioemplear dos materiales, cada uno con las siguientes caractersticas:

    Material Proporcin en peso Peso unitario suelto(kg/m

    3)

    Grueso 70% 1.420

    Fino 30% 1.680

    Solucin

    El ejemplo ser resuelto para un tramo de las mismas dimensiones que el Ejemplo No. 1, esdecir:

    1. Volumen de material compactado = ancho xlargo xespesor

    Ancho = [8 + 2 x( x0,25 x0,25)] = 8,063 m

    Largo = 300 m

    Espesor = 0,25 m

    Volumen compactado = 8,063 x300 x0,25 = 604,69 m3

    2. Volumen del material suelto total

    Con la combinacin en peso de ambos materiales (70% + 30%), se ejecuta un ensayo ProctorModificado, para el cual se obtiene un peso unitario seco mximo de 2.100 kg/m3 y unahumedad ptima del 5,5%. Si se asume una especificacin de densidad del 95% de laDensidad mxima seca, el peso unitario seco del material ya extendido y compactado en lacarretera ser = 2.100 x0,95 = 1.995 kg/m3.

    La cantidad requerida de cada material se obtiene de acuerdo al procedimiento que se detallaen la siguiente tabla:

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    Material % en peso Peso para 1 m3

    compactado (kg)Peso unitario seco

    (kg/m3)

    Volumen suelto para1 m

    3compactado

    Grueso 70 % 1.397 1.420 0,98

    Fino 30 % 598 1.680 0,36

    Total 100 % 1.995 1,34

    El valor de 1,34 m3de material suelto, requerido para lograr 1,0 m3 de material compactado enobra, permite obtener el porcentaje de esponjamiento, en este caso 34%.

    El volumen suelto ser, en consecuencia igual a:Volumen suelto = volumen compactado x% esponjamiento

    Vsuelto = 604,69 x1,34 = 810.14 m3

    3. Volumen requerido para cada material

    La proporcin en volumen de cada material ser igual a:

    % volumen material grueso = 100 x0,98 / 1,34 = 73%

    % volumen material fino = 100 x0,36 / 1,34 = 27%

    Del volumen suelto total requerido (810,14 m3), ser necesario emplear, por lo tanto, lassiguientes cantidades de cada material:

    de material grueso = 810,14 x0,73 = 591,40 m3

    de material fino = 810.14 x0,27 = 218,74 m3

    4. Nmero de camiones de requeridos para cada tipo de material

    En el tramo de 300 m de longitud, asumiendo que se emplearn solo camiones de 15 m3decapacidad, se requerir el siguiente nmero de camiones por tipo de material:

    camiones para el material grueso = 591,40 / 15 = 39,4 camiones. (Se aproxima a 39camiones).

    camiones para el material fino = 218,74 / 15 = 14,5 camiones. (Se aproxima a 15camiones).

    5. Espaciamiento entre camin a camin por tipo de material

    El espaciamiento de camin a camin, por tipo de material, ser el siguiente:

    Espaciamiento entre carga de camin a camin de material grueso = 300 m / 39 camiones= 7,7 m. Se aproxima a 7.5 m.

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    Espaciamiento entre carga de camin a camin de material fino = 300 m / 15 camiones =20,0 m

    La Figura VI-12 muestra el espaciamiento de los camiones en este ejemplo.

    Otra manera de proceder al extendido de dos o ms materiales, la cual es considerada por muchosIngenieros de Campo como el mejor procedimiento, es extender el material por capas sucesivas,es decir, se apila el material, y se extiende sobre media seccin. Sobre este material ya extendidose apila el siguiente material y se extiende sobre el primero, y as sucesivamente en el caso de quehaya ms de dos materiales. De esta manera se obtiene un sandwich formado por una sucesinde capas de diferentes materiales, tal como se muestra en la secuencia fotogrfica de la Figura VI-13.

    Extendido del (los) material(es) requerido(s).

    Normalmente la distribucin de las pilas de material se hace solo sobre la mitad de la plataforma,con el fin de que la otra mitad est disponible para las operaciones de extendido y mezclado, en

    caso de que se utilice ms de un tipo de material.Una vez que la distribucin de la cantidad de material requerido ha sido concluida, se procede alpaso de la cuchilla de la motoniveladora por el borde de las pilas del material que ha sidodepositado sobre la plataforma, con el fin de formar un camelln (cordn), es decir una pila demenor altura y continua (Vase Figura VI-14). Este camelln se forma cuando la cuchilla corta lapila del material y la empuja hacia un lado. Puede ser necesario que la motoniveladora pase msde una vez, hasta que alcance a formar un camelln continuo y de seccin transversal uniforme.

    Figura VI-12. Esquema de espaciamiento entre carga de camiones para el casode dos materiales diferentes.

    Inicio tramo 300 m

    20 m10 m

    7.5/2 m 7.5/2 m7.5 m 7.5 m 7.5m

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    Figura VI-13. Secuencia constructiva del sistema tipo sandwich. (a) Descarga decamiones en pilas. (b) Extendido del primer material. (c) Descarga del segundomaterial. (d) Extendido y mezclado del segundo material. (e) Detalle de extendidode los diferentes materiales. El procedimiento se repite tantas veces como elnmero de materiales a utilizar.

    (a) (b)

    (c) (d)

    (e)

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    El camelln, en el caso de un solomaterial, tendr la misma granu-lometra del material del sitio deprstamo, y en el caso de dos oms materiales, resultar en unagranulometra variable, ya que elmezclado de los varios materialesha solo comenzado. En caso de queel material no contenga la humedadsuficiente, se puede proceder aregarlo parcialmente por medio deun camin tanque con bomba y

    barra de aspersin. La operacin deregado de agua debe ser lo msuniforme posible para lograr unahumectacin adecuada de losmateriales.

    La siguiente accin de lamotoniveladora es la de extender elmaterial en toda la plataforma, tanto para lograr que se cubra todo el ancho con el espesor dematerial suelto, como para que una vez compactado se logre la seccin de proyecto, en ancho yespesor.

    En caso de que se empleen dos o ms materiales, el proceso de extendido, y de humedecimiento encaso de requerirse, se repite las veces que sea necesario, formando un camelln que se desplazade lado a lado de la plataforma ante el paso de la motoniveladora, con el fin de que se logre elhumedecimiento y mezcla uniforme de los componentes (Vase Figura VI-15). Se debe observar lamezcla que se est manipulando, hasta que se logre una masa de color uniforme. Al concluir elmezclado, la granulometra resultante debe coincidir con la calculada en laboratorio con base en losporcentajes de dosificacin.

    Densificacin del (los) material(es) requerido(s).

    Una vez que se ha concluido el proceso de mezclado y distribucin de la masa de material sobre elancho total de la plataforma, es necesario verificar el espesor suelto que se ha alcanzado, paraasegurarse que una vez que se pasen las compactadoras, se logre el espesor de proyecto. Unamanera sencilla de realizar esta verificacin es estirando un nylon de estaca de borde a estaca deborde (Vase Figura VI-16). Ambas estacas estarn, por ejemplo, a + 30 cm sobre el nivel que debealcanzar el material despus de haber sido compactado. Desde este nylon, se medir hacia abajo,hasta el nivel del material extendido. La altura total hasta el nylon debe ser igual a 30 cm menos elporcentaje de esponjamiento.

    De ser necesario, en funcin del resultado de la lectura del nylon, se remover el material en exceso,o se aadir material, para lograr la cota de material suelto que se ajuste a lo requerido.

    Alcanzado el nivel de material suelto adecuado, se procede a pasar en todo el ancho de laplataforma el equipo de compactacin para que el material alcance la densidad de proyecto.Normalmente se exige un 95% de la densidad mxima seca de laboratorio, determinada segn el

    Figura VI-14. Material en proceso de encamellonado.

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    ensayo AASHTO T-180. El equipo ms recomendable para materiales granulares es lacompactadora vibratoria autopropulsada de ruedas lisas, o combinacin de ruedas lisas y deneumticos, tal como las que se presentan en la Figura VI-17.

    Figura VI-15. Mezclado y humedecimiento del material.

    Figura VI-16. Verificacin del espesor a lo largo delproceso de compactacin.

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    La compactacin debe iniciarse en los costados de la plataforma y avanzar hacia el centro, enfranjas paralelas a la direccin del camino, solapndose en cada recorrido un ancho no inferior a untercio (1/3) del tambor de compactacin, y deber continuar hasta que toda la superficie ha sidoapisonada.

    Verificacin del acabado de la seccin y de la densidad

    El acabado de la superficie debe ser tal que, al colocar sobre ella una regla de canto recto de 3 ml,tanto longitudinal como transversalmente, la mxima desviacin de la superficie al borde (arista) dela regla no debe exceder un (1,0) cm.

    En el caso de que aparezcan irregularidades que excedan los lmites de acabado, stas debern sercorregidas aflojando el material mediante la cuchilla o dientes escarificadores de la motoniveladora,

    para aadir o remover el material que sea necesario, hasta que la superficie quede plana y uniforme,y con el ancho y espesor de proyecto.

    La densidad de la base colocada debe verificarse siguiendo el mtodo del cono ce arena (AASHTOT-191) o mediante densmetros nucleares (AASHTO T-238), tal como ha sido sealado en elCaptulo V, Terraplenes. (Vase Figura VI-18).

    La humedad del material colocado debe estar entre + 1,0 y 1,0 de la humedad ptima determinadasegn el Mtodo AASHTO T-180. El espesor mximo de compactacin de cada capa no debeexceder los 20 cm, medidos despus de la compactacin. Previa autorizacin de la Inspeccin de laObra, y luego de haberse ejecutado un tramo de prueba de al menos 150 m de longitud, empleando

    Figura VI-17. Equipos de compactacin para materiales granulares.

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    el equipo de compactacin disponible en obra, y habindose alcanzado la densidad mnima exigidaen el proyecto, podrn compactarse capas de mayor espesor, hasta un mximo de 50 cm.

    VI.3 ESTABILIZACION DE SUELOS

    En ocasiones puede suceder que los suelos que se encuentran en el lugar de una obra vial o en susalrededores, no poseen las caractersticas fsico-mecnicas que son necesarias para que ellospuedan soportar las cargas procedentes del trfico a que han de estar sometidos. Es por ello que serecurre a las "estabilizaciones", que no son ms que un conjunto de procesos para aumentar lacalidad de los materiales con el fin de evitar las deformaciones plsticas, o disminuirlas a un valormnimo de acuerdo a las solicitaciones de carga y clima que soportarn.

    Para corregir las caractersticas originales del suelo, cuando stas no son aceptables yproporcionales a la estabilidad deseada, se utilizan diferentes tcnicas de estabilizacin, cuyaclasificacin responde, a veces a los mtodos de trabajo, y otras a los productos de adicinempleados como correctores.

    Es as como se obtienen dos grandes grupos de "estabilizaciones":

    Estabilizacin Qumica", que se refiere al cambio de las propiedades del suelo por efectosqumicos motivado a la combinacin de ciertos aditivos tales como los cementos, cal y aceitessulfonados. Este tipo de estabilizaciones se emplean frecuentemente en obras de vialidad.

    "Estabilizacin por tratamiento" que no precisan la adicin de productos, sino que simplementese hacen por medio de aplicaciones, generalmente localizadas, por medio de sistemas trmicos,elctricos, de impacto, etc. Este tipo de estabilizaciones prcticamente no se emplean en obrasde vialidad.

    Figura VI-18. Medicin de densidades de campo, con cono de arena y conequipo nuclear.

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    VI.3.1 Mezclas de suelo con cemento

    Las mezclas de suelo-cemento se pueden subdividir en dos grupos: suelo-cemento y suelosmejorados con cemento.

    VI.3.1.1 Suelo-cemento

    El "suelo-cemento" es una simple mezcla ntima de suelo pulverizado con cantidades medidas decemento Portland Tipo I, iguales o mayores al 3% en peso, y agua, compactada a alta densidad. Alhidratarse el cemento, la mezcla se convierte en un material resistente y durable, diferente de cadauno de sus componentes y que ha probado su excelencia al ser empleado en la construccin decarreteras. Su resistencia es tal que no puede determinarse por un ensayo CBR, ya que el pistn nologra penetrar la muestra, por lo cual se determina su resistencia a la compresin simple, curadasdurante 7 das.

    La cantidad de cemento a ser incorporada a un suelo, cuando no pueda ser realizado el conjunto deensayos establecidos en el Mtodo Simplificado de la Portland Cement Association (1959), puedeser estimada de la Figura VI-19.

    Tipo de suelosegn

    ClasificacinAASHTO

    Tipo de suelos segnla Clasificacin

    Unificada

    Cantidad de cemento

    (% en peso de suelo)

    Cantidad decemento

    ms probable

    (% en peso de suelo)

    A-1-a GW, GP, GM, SW, SP,SM 3 5 5

    A-1-b GM, GP, SM, SP 5 8 6

    A-2 GM, GC, SM, SC 5 9 7

    A-3 SP 7 11 9

    A-4 CL, ML 7 12 10

    A-5 ML, MH, CH 8 13 10

    A-6 CL, CH 9 15 12

    A-7 MH, CH 10 16 13

    Figura VI-19. Cantidades de cemento en funcin del tipo de suelo.

    VI.3.1.2 Suelos mejorados con cemento

    Cuando la cantidad de cemento que se emplea es del orden del 2% a 3 %, se obtiene un suelomejorado, el cual no llega a desarrollar los niveles de resistencia de un suelo-cemento, pero mejoranotablemente sus propiedades bsicas de estabilidad. En este tipo de tratamiento con cemento, laresistencia se determina mediante el ensayo CBR.

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    VI.3.1.3 Factores que afectan las mezclas de suelo con cemento

    El tipo de suelo

    Tiene influencia principalmente por su composicin qumica y su granulometra. Los suelos quepueden ser tratados con cemento son aquellos con menos del 50% pasante por el tamiz # 200(0,074 mm), con Lmite Lquido menor a 40%, e ndice de Plasticidad menor a 18%. De los valoresrecomendados en la Figura VI-19 previamente mencionada, se desprende que cualquier tipo desuelo puede ser estabilizado con cemento, pero por economa de construccin, no son generalmenterecomendables suelos que exijan cantidades de cemento mayores al 8-10%, es decir, el empleo decemento en vialidad queda prcticamente reducido a los suelos A-1, A-2 y A-3, y en algunos casos alos A-4 y por rara excepcin los A-6, segn la Clasificacin de la AASHTO (Vase Captulo II,Conceptos Bsicos).

    La cantidad de cemento

    El porcentaje de cemento que debe ser empleado, se determina mediante la realizacin de unconjunto de ensayos de laboratorio en los cuales se determina la granulometra del material a serestabilizado, la densidad del suelo una vez mezclado con cemento y su resistencia a la compresinsimple. Los resultados de estos ensayos se comparan con una serie de valores normalizados, ydescritos en el Mtodo Simplificado desarrollado por la Portland Cement Association (PCA, 1959).

    La mayora de las normas de construccin establecen valores mnimos de resistencia en el orden delos 21 kg/cm2, y valores mximos del orden de los 56 kg/cm2, lmite superior de resistencia, hasta elcual se considera que el suelo-cemento presenta un comportamiento acorde con las exigencias deun pavimento flexible. La experiencia ms comn recomienda resistencias en el entorno de los 28

    kg/cm

    2

    .La cantidad de agua

    La incidencia de la humedad en la calidad de la mezcla tiene su mayor importancia durante lacompactacin. Una buena compactacin debe obtenerse para una alta densidad seca, la cual esposible cuando el suelo alcance la humedad ptima. En los diseos de suelo-cemento generalmentese emplea el Proctor Standard (AASHTO T-99), ya que debido a su menor energa de compactacinresulta en un mayor contenido de humedad, que a su vez es ms conveniente para lograr laadecuada hidratacin del cemento.

    La densidad de la mezcla

    Una mezcla satisfactoria de suelo-cemento slo puede ser lograda si se compacta adecuadamente,dentro del lapso de tiempo durante el cual se est realizando el proceso de hidratacin del cemento.Por esta razn se exige una densidad del 100% de la densidad del Proctor Standard, y que elproceso de compactacin sea concluido antes de que transcurran dos (2) horas desde el momentoen que se aadi el cemento al suelo hmedo.

    El proceso de curado

    Un ltimo factor, y de mucha importancia en cualquier mezcla de materiales con cemento, es lograrrealizar el curado durante los primeros 7 das, con el fin de garantizar que la cantidad de aguarequerida para alcanzar la adecuada hidratacin del cemento no se evapore despus de alcanzadala compactacin de la mezcla.

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    VI.3.1.4 Construccin de mezclas de suelo-cementoLa ejecucin de mezclas de suelo-cemento puede dividirse en dos etapas fundamentales que son: lapreparacin previa de la superficie de la va y la construccin en s del suelo-cemento,independientemente del mtodo de preparacin de la mezcla del suelo, el cemento y el agua.

    Preparacin previa

    La preparacin de la va vara si el suelo-cemento se va a mezclar con el material existente en lacalzada (mezcla sobre la va), o con la mezcla transportada (mezcla en planta). En el primer casohabr que controlar el perfil de la va tanto longitudinal como transversalmente, completando larasante donde sea necesario. En el segundo caso, es decir, cuando se usa y transporta mezcla yapreparada, la sub-rasante deber estar compactada y nivelada de acuerdo con las especificacionesde la obra.

    Pulverizacin

    Los suelos que van a ser estabilizados con cemento deben ser pulverizados previamente para lograrun buen mezclado con el cemento. Los suelos arenosos son fcilmente pulverizables mientras quelos suelos arcillosos son ms difciles, especialmente cuando estn muy secos o muy hmedos.

    La humedad del suelo es un factor muy importante en esta operacin. Algunos suelos que en estadoseco son difciles de pulverizar, en estado hmedo se pulverizan fcilmente y por el contrarioalgunos suelos lo hacen ms fcilmente cuando estn secos.

    Las especificaciones exigen que el suelo sea pulverizado de tal forma que, en el momento de iniciarla compactacin, el 100% de la mezcla de suelo-cemento pase por el tamz de 1 pulgada (25 mm) y

    al menos un 80% pase por el tamz N 4 (4.74 mm). En estos clculos no se tomar en cuenta elagregado ptreo, y adicionalmente se requiere que no haya ms de un 20% de terrones de suelomayores que el tamz N 4 y que adems estos terrones no tengan un tamao mayor de unapulgada.

    Cabe destacar que los suelos arcillosos no deben ser mezclados en planta, ya que es prcticamenteimposible alcanzar la pulverizacin exigida.

    Suministro del Cemento

    El cemento puede ser suministrado en dos formas: a granel o en sacos.

    Suministro a granel para mezcla sobre la va:

    El camin transportador puede descargarse en un silo de almacenamiento en la obra, pero lo

    comn es que los camiones se descarguen directamente en el sitio de trabajo. A estos camiones seles acopla un distribuidor mecnico que regula el flujo del cemento uniformemente a lo ancho de lafranja de mezclado.

    Los distribuidores de cemento pueden ser de dos tipos: uno de ellos es el que esparce el cementoen un ancho uniforme que puede variar de 1.8 m, a 3 m, y el otro tipo deposita el cemento en laparte superior de un camelln. El primero de ellos se muestra en la foto de la Figura VI-20.

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    Suministro en sacos para mezcla sobre la va

    Cuando el cemento es suministrado en sacos debe ser colocado en el sitio en forma manual. Eneste caso los sacos deben colocarse sobre la va a una distancia exacta, de tal forma que la

    proporcin a emplear sea la requerida por el diseo. El cemento es posteriormente distribuidouniformemente sobre la superficie, a lo ancho y largo de la seccin transversal, mediante el empleode haraganes o de rastrillos, tal como se muestra en la Figura VI-21.

    Humedad de mezclado

    En los suelos arenosos el contenido de humedad para mezclarlo es generalmente igual, oligeramente superior al ptimo para compactacin, mientras en los suelos arcillosos la humedaddeber ser ligeramente inferior a la ptima. Si el suelo est muy hmedo, usualmente es necesarioairearlo para secarlo antes de distribuir el cemento.

    Procesos constructivos

    Las operaciones en la construccin del suelo-cemento dependen del equipo o sistema de mezclado

    utilizado: sobre la va o en planta.Construccin con mezcladoras sobre la va

    Este procedimiento es el ms generalizado, ya que los equipos empleados son los que disponecualquier contratista de carreteras. Adicionalmente es conveniente, y generalmente es la opcinpreferida, la utilizacin de mquinas pulverizadoras o estabilizadoras de suelos.

    Figura VI-20. Suministro de cemento a granel.

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    Figura VI-22. Mezcladoras de una sola pasada (a) de los aos 60/70 y (b) de los aos 90.

    Figura VI-21. Suministro ydistribucin de cemento ensacos.

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    Con mezcladoras de una sola pasada.Esta modalidad fue empleada en los aos 60-70, mediante el empleo de una mquina con 4 rotores.La nueva generacin de estos equipos, empleados hoy en da, de mucha mayor potencia que losanteriores, permiten la operacin de mezclado en una sola, o no ms de dos pasadas del equipo(Vase Figura VI-22). Generalmente, el suelo a ser estabilizado se obtiene de un prstamo cercanoy es transportado y extendido sobre la sub-rasante con el empleo de camiones o mquinas para elmovimiento de tierras (mototrallas).

    Preparacin de la superficie

    Conformar la superficie de la sub-rasantesobre la que ser extendida el suelo a ser

    estabilizado. Transportar el material de prstamo yextenderlo a lo largo y ancho de la seccinde trabajo.

    Es muy importante recordar la relacin deesponjamiento entre suelo suelto ycompactado, de modo de que la cantidad dematerial extendido logre el espesor deproyecto una vez compactado.

    Pre-compactar el material de prstamo parapermitir el paso de los equipos dedistribucin del cemento y de mezclado y

    pulverizacin del suelo.

    Etapas constructivas de mezclas de una solapasada

    Distribucin del cemento La distribucin del cemento ser a granel, o

    en sacos, dependiendo de la disponibilidadde equipos. Es preferible, con el fin dealcanzar rendimientos adecuados al equipode mezclado, el empleo de distribuidores decemento.

    Adicin del agua, pulverizacin y mezclado

    El agua de compactacin y de hidratacin del cemento puede ser aadida por medio de camionescisterna. Los nuevos equipos de mezclado disponen de bombas de agua acopladas al sistema depropulsin de las mquinas, permitiendo as una dosificacin sencilla, prctica y muy segura.

    En los suelos muy granulares el humedecimiento previo facilita la adhesin del cemento a laspartculas de grava y arena y evita que el material tienda a acumularse en la parte inferior de lamezcladora. La mezcla del suelo con el cemento es ms fcil cuando el contenido de humedad est

    Figura VI-23. Detalle de puntas de dosequipos diferentes de pulverizador.

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    dos tres puntos por debajo del ptimo, aunque suelos muy arenosos pueden mezclarse con uno dos puntos por encima.

    La mayora de mezcladoras poseen un rotor pulverizador (Figura VI-23) de alta velocidad que por logeneral hace innecesaria la pulverizacin previa del suelo, requirindose nicamente laconformacin del sitio. Sin embargo, puede darse el caso en suelos duros que se requieraescarificar y humedecer el suelo previamente para lograr su pulverizacin.

    El material mezclado queda extendido sobre la va, listo para su compactacin, con la cantidad decemento y agua que son requeridos para lograr una buena mezcla de suelo-cemento (Figura VI-24).

    CompactacinLas mezclas de suelo cemento,de acuerdo a la prctica comn,

    deben ser compactadas al 100%de la densidad del ProctorStandard (AASHTO T-99). Ladensidad de comparacin debeser realizada en muestrasrepresentativas de la mezclatomadas en la va cuando sevaya a iniciar la compactacin.En caso de que el material tengaagregados granulares superioresa de pulgadas, deberreemplazarse su peso por uno

    equivalente del mismo materialcomprendido entre los tamices y # 4.

    La humedad de la mezcla aliniciar la compactacin, debe sergeneralmente superior a la ptima para compensar la prdida de humedad por evaporacin. Encaso de que haya prdidas deber reponerse la humedad con riegos ligeros de agua. El equipode distribucin de agua deber estar en perfecto estado y ser capaz de distribuir el aguauniformemente sobre la superficie.

    El equipo de compactacin depende del material empleado. El tipo ms comn es la "pata decabra si el material es arcilloso; sin embargo, pueden utilizarse aplanadoras de rodillos

    metlicos, compactadoras de neumticos o vibratorias; estos equipos dan muy buenosresultados en suelos granulares no plsticos. Hoy en da se emplean muy comnmente lasvibrocompactadoras (Figura VI-25).

    El espesor mximo que se puede compactar en una sola capa depende del equipo empleado,pero generalmente se limita a un mximo de 30 cm.

    Cuando se emplean patas de cabra el suelo cemento deber estar suelto para que staspenetren en todo el espesor de la capa; cuando no haya una buena penetracin el suelo deberser aflojado con un arado, escarificador, pulverizadora rotativa o rastra. Vase Figura VI-26.

    Figura VI-24. Equipo pulverizador mezclando el sueloy el cemento.

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    La compactacin final de los suelos por lo general se termina empleando aplanadoras livianas deneumticos.

    Las mejores compactaciones se logran cuando el suelo-cemento se compacta inmediatamentedespus de terminado el mezclado. Al procederse en esta forma, las densidades se obtienenms rpidamente, hay menor evaporacin de agua y el rendimiento aumenta.

    Figura VI-25. Vibrocompactadora en el proceso

    de densificacin de la mezcla de suelo-cemento.

    Figura VI-26. Rastra de clavos eliminando losplanos (escamas) de compactacin.

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    Terminacin

    El mtodo de terminacin depende del equipo, condiciones de la obra y caractersticas del suelo.En todo caso el propsito es obtener una base bien compactada, con su superficie de acuerdocon la seccin transversal y pendiente longitudinal exigida en el proyecto y donde no existan"planos superficiales de compactacin".

    Los "planos superficiales de compactacin" son fajas lisas superficiales marcadas por las ruedasdel equipo de compactacin, cuchilla de la motoniveladora o por el equipo de compactacin.Estos planos deben ser removidos porque ellos no se adhieren adecuadamente al resto de lacapa, pudiendo desprenderse, aflojarse o fracturarse posteriormente. Las fajas deben serescarificadas y humedecidas para remover el plano superficial y obtener una buena adherencia.Los planos de compactacin se eliminan con una rastra de dientes o clavos, o mediante el paso

    de la cuchilla de la motoniveladora.

    Curado

    El suelo-cemento compactado y terminado, debe ser protegido para evitar la prdida porevaporacin de la humedad requerida para la hidratacin del cemento.

    El procedimiento usualmente recomendado es cubrirlo con un riego de asfalto lquido ya sea RC-250, una emulsin asfltica, an cuando tambin puede emplearse cualquier otro material quecumpla la misma funcin, tales como paja o tierra hmeda, o puede recurrirse al procedimientode riego peridico con un camin cisterna. El empleo de un riego asfltico ha mostrado ladesventaja, al menos en muchos pases, de que se levanta posteriormente cuando los camionescon mezcla asfltica circulan sobre su superficie. Lo comn es regar dos o tres veces al da la

    superficie terminada. Vase Figura VI-27.

    Cuando se vaya a emplear el riego asfltico, debe limpiarse previamente la superficie del suelo-cemento, lo cual se hace por medio de una escoba mecnica, muchas veces complementado

    Figura VI-27. Procesos de curado mediante la aplicacin de agua o de un riego asfltico.

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    por un compresor de aire. Luego se humedece bien el suelo-cemento, pero de tal forma que noqueden charcos o pozos de agua libre sobre la superficie.

    En aquellos casos en que debe mantenerse el trnsito por la va, debe cubrirse el riego asflticocon arena, para evitar que ste se desprenda por el paso de los vehculos.

    En cuanto a los tiempos de ejecucin que deben ser controlados durante la construccin de unamezcla de suelo-cemento, se resumen los siguientes puntos:

    1. Una vez agregado el cemento, la mezcla no debe permanecer imperturbada porun tiempo mayor de 30 min.

    2. La adicin de agua se puede realizar en cualquier momento despus de agregado

    el cemento, pero hasta un tiempo mximo de 3 horas.

    3. La compactacin debe iniciarse antes de que hayan transcurrido dos (2) horasdesde el momento en que se agreg el cemento al suelo.

    4. Las operaciones de mezclado, incorporacin de agua adicional, compactacin yacabado, deben ser ejecutadas dentro de un lapso mximo de seis (6) horasdespus de aadido el cemento.

    Procedimiento con mezcladoras de mltiples pasadas.

    Estos equipos fueron empleados a inicios de los aos 60, y su diseo corresponde a la primerageneracin de la construccin de suelo-cemento (Figura VI-28). El proceso es similar al caso demezcladoras de una sola pasada,pero generalmente se requiere laescarificacin previa del suelo, yen algunos casos pulverizadoprevio debido a que el equipo, porlo general, no est diseado paraescarificar. Comnmente el suelose humedece durante la esca-rificacin y pulverizacin parafacilitar las operaciones sub-siguientes. Una vez escarificado,pulverizado y humedecido uni-formemente el suelo, se conformatransversal y longitudinalmente, yse procede a extender elcemento. En caso de que elequipo distribuidor de cementoproduzca compactacin del sueloque dificulte el trabajo de lamezcladora, deber escarificarseel material con los dientes de una

    Figura VI-28. Mezcladora-pulverizadora de mltiplespasadas en la construccin del suelo-cemento.

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    motoniveladora, teniendo cuidado que no se produzca desplazamiento del cemento. De inmediato seprocede al primer mezclado del suelo con el cemento, luego se aade ms agua y se continamezclando hasta lograr una mezcla uniforme a la humedad deseada.

    Finalizado el mezclado, el material est listo para la compactacin, terminado y curado, y seemplean las mismas tcnicas y equipos descritos anteriormente para el caso de mquinas de unasola pasada.

    Mezclas en planta centralLas plantas mezcladoras estnconstituidas por una unidad dealmacenamiento del cemento(silo) y un sistema que permita el

    proporcionamiento de losagregados y el cemento. Lamezcladora en s es del tipo depaletas. La dosificacin del suelo,del cemento y del agua puedehacerse en volumen o en peso.Vase Figura VI-29.

    Las plantas centrales se empleanen obras donde se utilicenmateriales procedentes de sitiosdefinidos y que no tengan unagran distancia de transporte.

    Cuando se emplean suelosplsticos no se recomienda elempleo de plantas centrales, amenos que el material seapreviamente pulverizado.

    A continuacin se describen brevemente las etapas constructivas de las mezclas en planta central.

    Suministro a granel para mezcla en planta El camin transportador descarga directamente en el silo de almacenamiento en la planta. El

    nmero de silos ser funcin de la capacidad de la planta, distancia al sitio de la planta decemento, nmero de camiones de transporte disponibles, etc.a) Preparacin

    1. Conformacin de la sub-rasante.2. Compactacin de la sub-rasante.

    b) Elaboracin del suelo-cemento.1. Mezcla del suelo-cemento y agua en la planta.2. Transporte al sitio y distribucin de la mezcla.3. Compactacin.4. Terminacin.5. Curado.

    Figura VI-29. Planta central para la dosificacin ymezclado del suelo, agua y cemento.

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    Recomendaciones sobre el proceso de mezclado y compactacin:

    a) El tiempo normal de mezclado es de 30 segundos contados a partir del momento en quetodos los materiales estn en la mezcladora. El tiempo puede aumentarse en caso de que serequiera para obtener una buena mezcla.

    b) El tiempo de transporte de la planta al sitio no debe ser mayor de 30 minutos.

    c) Los camiones empleados deben estar cubiertos con una lona para evitar prdidas del aguade mezclado por evaporacin.

    d) La descarga del material debe hacerse con distribuidoras mecnicas y es recomendable quese haga a todo lo ancho de la calzada, empleando dos distribuidores desfasados.

    e) No deber transcurrir ms de 25 minutos entre el extendido de una capa y la adyacente.f) Terminado la distribucin del material mezclado proveniente de la planta, se contina con las

    operaciones de compactacin, terminado y curado; para lo cual se emplean las mismastcnicas y equipos descritos anteriormente para el caso de construccin de mezclas sobre lava.

    Juntas de Construccin.

    Finalizado el tramo construido en el da, por cualquiera de los procedimientos previamenteexplicados, debe formarse una junta vertical de construccin, cortando el extremo libre del suelo-cemento terminado. Esta es la ltima operacin que se realiza el da de la construccin, o la primeradel da siguiente. El material que queda a continuacin de la junta se prepara para ser utilizado en elprximo da de trabajo. Una vez mezclado este material, se limpia la junta si es necesario. El

    material mezclado y humedecido se lleva con la motoniveladora a la zona de la junta. El material allcolocado se compacta totalmente. En esta etapa de la construccin la junta se deja ligeramente alta;durante la compactacin final se enrasa la junta con la motoniveladora y se vuelve a compactar.Cuando el curado se efecta empleando un material asfltico, ste se aplica exactamente hasta la

    junta y se distribuye arena en sus cercanas para evitar que se levante por efecto del trnsito.

    Las juntas longitudinales entre franjas adyacentes deben ser perfectamente perpendiculares;generalmente su ejecucin se elimina construyendo todo el ancho de seccin simultneamente, sinembargo, en algunos casos, o cuando se trata de superficies muy grandes como en aeropuertos,puede transcurrir un tiempo ms o menos largo entre la ejecucin de una franja y la adyacente.

    Cuando las juntas longitudinales se hacen en suelo-cemento parcialmente endurecido, el materialprximo a la junta es pulverizado con el equipo mezclador. Cuando las juntas se hacen en un suelo-

    cemento ya endurecido la junta se corta con las motoniveladoras para lograr una superficie vertical,pero en caso de que esto perturbe o deteriore el suelo-cemento construido, deber suspenderse elprocedimiento y removerse por otros medios, tales como sierra mecnica o cortadas a mano conpicos. El material extrado deber ser desechado. En todo caso, deber cuidarse que el alineamientode la junta sea lo ms perfecto posible.

    Con las mquinas pulverizadoras de la nueva generacin, la construccin de la junta se simplifica yaque solo es necesario que la mquina solape un ancho de aproximadamente 5 cm sobre la franjaanterior. Al paso de la mquina sobre el sobre ancho y sobre la nueva franja, se generaautomticamente una junta longitudinal perfecta.

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    Construccin en varias capas.Cuando el espesor fijado para la base excede del que puede ser perfectamente mezclado,humedecido y compactado en una sola operacin con el equipo disponible (generalmente 30 cms),el suelo-cemento debe construirse en varias capas. Se recomienda, por otra parte, que por razonesconstructivas, el espesor mnimo de una capa no sea menor de 15 cm.

    VI.3.1.5 Inspeccin y Control de Calidad en las obras con suelo-cemento

    El control de calidad es una etapa fundamental como parte del proceso total del suelo-cemento, conel fin de garantizar que el producto final sea adecuado para el uso para el cual ha sido propuesto.

    El control de calidad de campo comprende la verificacin de los siguientes factores:

    1. Verificacin de la nivelacin de la va y remocin de las zonas blandas que existan en la sub-rasante.

    2. Clasificacin de los suelos empleados para verificar que ellos coinciden con los de proyecto ypara determinar la cantidad de cemento necesario.

    3. Pulverizacin adecuada y granulometra del material en el momento de su uso final.

    4. Cantidad del cemento aplicado.

    5. Humedad correcta de la mezcla.

    6. Control de la uniformidad de la mezcla.

    7. Determinacin del grado de compactacin.

    8. Espesor de la mezcla compactada y tolerancias de acabado de superficie.9. Curado.

    Los dos primeros puntos han sido previamente comentados; en cuanto al grado de pulverizacin, enel caso de mezclado sobre la va, es conveniente sealar los siguientes comentarios:

    La mayora de los suelos requiere solo un mnimo de pulverizacin antes de iniciar el proceso delmezclado del suelo con el cemento. Las arcillas muy plsticas, por el contrario, requieren untrabajo bien considerable de pulverizacin. Estos suelos deben ser procesados sobre la va yaque no logran ser bien pulverizados cuando se trabajan en planta central. El secreto de lapulverizacin de suelos arcillosos es trabajar con el contenido correcto de agua y utilizar elequipo adecuado.

    Las especificaciones convencionalmente establecen que, al terminar el mezclado hmedo, el80% de la mezcla de suelo-cemento pase el tamiz N 4 y que el 100% pase el tamiz de unapulgada, excluyendo los fragmentos de grava o piedra que sean retenidos en estos tamices.

    El ensayo de pulverizacin consiste en tamizar una muestra representativa de la mezcla sobreun tamiz N 4, tal como se puede observar en la Figura VI-30. Cualquier fragmento de grava opiedra debe haber sido previamente separados de la muestra. Los terrones o grumos de arcilla yla mezcla pulverizada se pesan separadamente y se les determina su peso seco. El grado depulverizacin (Gp) se define por la siguiente relacin:

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    Peso seco de la mezcla pasante el tamiz N 4Gp = * 100 (Ec. VI-4)

    Peso seco de la muestra total excluyendo losfragmentos de grava y/o piedra

    En muchos casos, por razones de rapidezen la obtencin del valor de Gp se empleanlos pesos hmedos en vez de los pesossecos. Este resultado es de suficienteprecisin como para que se tomen, en caso

    de ser necesarias, las medidas correctivasque sean procedentes.

    Entre las posibles medidas para mejorar elgrado de pulverizacin se pueden citar:

    a) Disminuir la velocidad de despla-zamiento del equipo de mezclado

    b) Aumentar el nmero de pases delequipo de mezclado

    c) Reemplazar los dientes desgastados dela cmara de mezclado

    d) Prehumedecer y/o premezclar el sueloantes de la incorporacin del cemento

    e) Incorporar un porcentaje bajo de cal (1 a 2%) para reducir la plasticidad de arcillas muypesadas, con el fin de mejorar su trabajabilidad

    Debe tomarse en cuenta que suelos muy hmedos son difciles de mezclar con cemento. Elcontenido de humedad en el momento de aplicacin del cemento debe ser igual, o muy cercano,a la humedad ptima. Cualquier exceso de agua debe ser eliminado mediante pulverizacinprevia y secado al aire, y en casos muy extremos, por la adicin de cal.

    Cantidad de cemento aplicado

    Mezcla sobre la va

    El cemento se aplica, en las mayora de los casos, directamente a granel del mismo camincisterna que lo transporta desde la fbrica de cemento. Es necesario verificar que la cantidadaplicada sea la correcta, lo cual se logra mediante el proceso combinado siguiente:

    Figura VI-30. Ensayo de determinacindel grado de pulverizacin del suelo-

    cemento.

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    a) Control puntualColocar una lona de superficie conocida, generalmente de un metro cuadrado, delante deldistribuidor del cemento. Despus de esparcido el cemento se levanta la lona cuidadosamentepara evitar prdida del material y se pesa el material retenido en la lona. Este valor se comparacon el calculado para el momento de la aplicacin (Figura VI-31).

    b) Control globalSe mide la distancia o rea total sobre la cual se aplica la carga del camin cisterna. Como seconoce el peso total de cemento que transporta la cisterna, se compara el peso realmentecolocado por unidad de rea con el terico correspondiente a la carga del camin

    Mezcla en planta central

    Cuando se emplea planta central, es necesario que la dosificacin del cemento se verifiqueantes de que ste entre en la cmara de mezclado.

    a) Plantas por peso

    Las cantidades correctas de suelo, cemento y agua para cada bache, se determinan en elmomento de ser pesadas en la balanza, antes de ser descargadas al mezclador. La garanta deque la cantidad pesada sea la correcta, se logra a travs de procesos de calibracin de lasbalanzas y por la supervisin de que el pesador hace su trabajo correctamente. En las plantasms modernas el proceso de pesado esta controlado automticamente.

    b) Plantas continuas

    Estas plantas de dosificacin por volumen, pueden ser controladas por uno de los siguientesprocedimientos

    - La planta se pone en operacin alimentando solo el suelo hacia la correa transportadora. Laplanta se detiene y se determina el peso seco del suelo en una longitud cualquiera de la

    Figura VI-31. Paso del camin distribuidor de cemento y verificacin de la cantidadregada.

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    correa. Luego se pone en operacin la planta pero alimentando solo cemento sobre la correay se determina igualmente el peso del cemento por unidad de longitud. El alimentador delcemento se ajusta hasta que la cantidad alimentada coincida con la de diseo.

    Puede ser necesario el calibrar la planta a varias velocidades de operacin. Normalmente lacalibracin se hace diariamente, durante varios das seguidos, al comenzar un trabajo, yluego se hace solo peridicamente con el fin de verificar que no se ha desajustado lacalibracin.

    - El otro procedimiento, que amerita un poco ms de trabajo, consiste en alimentar el suelotravs de la planta durante un lapso determinado; el suelo se descarga directamente sobreun camin y se determina el peso por unidad de tiempo. Simultneamente el cemento sedescarga directamente del alimentador hacia otro camin, o hacia cualquier recipiente

    adecuado, y se pesa. La comparacin de ambos pesos indicar si la proporcin de cementoes la adecuada. En caso de no serlo, se vara la velocidad de alimentacin del cemento hastaque se logre alcanzar la dosificacin deseada.

    Humedad de la mezcla

    La cantidad correcta de agua es fundamental para lograr la adecuada compactacin de la mezcla ypara alcanzar el grado de hidratacin requerida para desarrollar su resistencia. La cantidad de aguaque se incorpora a la mezcla es normalmente igual al contenido ptimo, determinado por el ensayode compactacin seleccionado, ms un dos (2) por ciento, con el fin de compensar las prdidas porevaporacin y por la hidratacin del cemento seco.

    La humedad de las mezclas en campo puede determinarse con mtodos rpidos de secado comocon una cocinilla o quemando la mezcla con alcohol (Figura VI-32). Se puede tener una idea delgrado de humedad tomando un puadode la mezcla y aprisionndolo con lamano para formar un terrn. Si lahumedad est por encima de la ptimaal comprimir el material, este deja aguaen exceso en las manos. Cuando estmuy seca se desmenuzan no pudiendomoldearse. Cuando la humedad escercana a la ptima se moldea el terrny al partirlo en dos partes con muypoco, o ningn grado de desmenuzado.

    A lo largo de los procesos decompactacin y terminacin de lasuperficie puede ocurrir que la mezclase vuelva seca, tal como se evidenciacuando la superficie se torna de uncolor grisceo. Si esto llega a ocurrir,se debe aplicar un riego muy ligero deagua mediante un camin cisternaequipado con flauta. La mejor evidenciade que el suelo cemento compactado

    Figura VI-32. Verificacin de la humedad de lamezcla mediante cocinilla de campo.

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    ha logrado su humedad correcta, es la de que su superficie est libre de polvo libre, no presentagrietas, y su apariencia es suave, hmeda y densa.

    Control de la uniformidad de la mezcla

    Previo a la compactacin, deber verificarse que se ha logrado una mezcla uniforme de suelopulverizado, cemento y agua. Este es un requisito indispensable para conseguir un suelo-cementode alta calidad.

    Mezclas sobre la va

    La uniformidad se verifica visual-mente, excavando zanjas o unaserie de huecos a intervalos

    regulares (Vase Figura VI-33). Laprofundidad de la zanja o huecosdebe alcanzar el espesor total de lamezcla extendida. Se observaentonces el color de la mezcla.Cuando sta es de un mismo color ytextura desde el tope al fondo, lamezcla es uniforme. Una mezclacon vetas indica que no se halogrado el mezclado deseado.

    El espesor de la mezcla suelta sehace simultneamente con la

    determinacin de su uniformidad. Alterminar el proceso de compac-tacin se puede hacer una deter-minacin final, tanto de espesorcomo de uniformidad, mediante el riego de una solucin al 2% de fenoltalena a lo largo de lacara de un hueco excavado en la capa. La mezcla de suelo-cemento se tornar de un colorrosado-rojizo mientras que el suelo no tratado o la sub-rasante mantendr su coloracin original,a menos que sea un suelo rico en calcio.

    Mezclas en planta

    El grado de uniformidad de mezclado se realiza visualmente en el momento de la descarga de lamezcla hacia los camiones, an cuando puede tambin hacerse sobre la mezcla extendida en la

    misma manera que fue explicada para mezclas en sitio.El tiempo de mezclado requerido para alcanzar una mezcla ntima de todos los materiales delsuelo-cemento, depender de la granulometra de los materiales empleados y del tipo de plantaempleado; normalmente se establece un tiempo entre 20 y 30 segundos.

    Compactacin

    La humedad ptima y densidad mxima seca de la mezcla de suelo-cemento empleada para sucontrol, se hace en la obra sobre muestras representativas de la mezcla cuando se va a iniciar lacompactacin. La especificacin para la densidad mnima de campo depende del mtodo de

    Figura VI-33. Verificacin de la uniformidad demezclado y del espesor suelto de la mezcla.

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    compactacin seleccionado para diseo. Se especifica un grado de compactacin de 100% si eldiseo de la mezcla ha sido realizado de acuerdo al Proctor Standard (ASTM D-558), y un 95% de ladensidad mxima seca si se ha utilizado el ensayo Proctor Modificado (ASTM D-1557).

    La verificacin de densidades de campo se hace por algunos de los sistemas conocidos tales comoel cono de arena y el densmetro nuclear. Estos mtodos fueron explicados en el Captulo V. Lafrecuencia de ensayos depender de la produccin. Normalmente se establece un mnimo de unamuestra por cada 250 m3de material colocado.

    La comparacin de la densidad de campo y la densidad de laboratorio indicar las modificaciones enel patrn de compactacin, o la necesidad de cambiar de equipo de compactacin, con el fin de quela mezcla compactada pueda satisfacer los requisitos de calidad impuestos en la va enconstruccin.

    Espesor de la mezcla compactada y tolerancias de acabado de superficie Espesor

    El espesor de la mezcla compactadase verifica al momento de ejecutar losensayos de densidad de campo, sistos son ejecutados por el Mtodo delCono de Arena, tal como se observaen la Figura VI-34. En el caso de quelas densidades se verifiquen medianteequipos nucleares, ser necesario latoma de ncleos para medir el espesor

    de la capa compactada, o abrir huecosen la mezcla sin compactar, tal comose indic para verificar el grado deuniformidad de la mezcla.

    La frecuencia en la toma de ncleosdepende de la norma de cadainstitucin. El Cuerpo de Ingenieros delos Estados Unidos recomienda unamuestra cada 425 m2de pavimento, yel Departamento de Carreteras deCalifornia establece que la distanciaentre muestras no debe exceder los300 metros.

    Calidad del acabado

    Con el fin de lograr una superficie sobre la cual se puedan colocar las mezclas asflticas, o laslosas de concreto, sin afectar los espesores de diseo, es necesario que la calidad del acabadode la capa de suelo-cemento sea tal que no presente deformaciones mayores a 10 mm cuandose mida con una regla de canto recto de 3 m de longitud. Esta limitacin se complementa, porotra parte, con el requisito de que no se permiten desviaciones mayores a 15 mm de la rasantede proyecto para la capa de suelo-cemento. La medicin se realiza colocando la regla en un

    Figura VI-34: Determinacin del espesor de capa,simultneamente con la verificacin del grado decompactacin.

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    plano perpendicular al eje de la va, a intervalos de 15 m. En caso de que se considere necesariocorregir defectos de acabado, se requerir el paso de una motoniveladora, tal como se observaen la Figura VI-35.

    Curado

    El ltimo elemento a controlar es la calidad en el curado de la capa de suelo-cemento. Este controles muy importante ya que garantiza que el agua de compactacin no se pierde por evaporacin,afectando as el proceso de la hidratacin del cemento y, en consecuencia, el desarrollo deresistencia.

    El curado puede lograrse mediante varios medios: (a) la colocacin de pasto o paja; (b) empleo deuna capa de tierra. Ambos procedimientos exigen que el material que se emplea se mantengahmedo durante los 3 a 7 das que debe durar el curado; (c) Un tercer mtodo es mantener un riegopermanente de agua mediante camiones cisternas; (d) tambin pueden colocarse lminas deplstico; y (e) quizs la manera ms comn de lograr el curado, tal como se ha indicado en el apartereferente a los procesos constructivos, es mediante la aplicacin de un riego asfltico (Figura VI-36).Este ltimo mtodo, sin embargo, no debe emplearse sobre una capa que vaya a ser cubierta porotra capa de suelo-cemento.

    Lo importante es que el riego de curado se aplique inmediatamente despus de haber terminado elrasanteo de la capa, y en una cantidad tal que logre cubrir satisfactoriamente toda la superficie. Nodebe emplearse asfalto lquido ligado con kerosene, sino slo el RC-250 previamente calentado alas temperaturas recomendadas para este material (45C a 60C). La cantidad empleada debe variar

    Figura VI-35. Mediante el paso de la cuchilla de lamotoniveladora, se eliminan los planos de compac-tacin y se logra la rasante de proyecto del suelo-

    cemento.

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    entre 0,50 l/m2

    y 1,0 l/m2

    . Pueden emplearse riegos de emulsin asfltica en cantidades deaplicacin entre 0,70 l/m2y 1,40 l/m2.

    VI.3.2 Suelo-cal

    VI.3.2.1 Objetivos de la estabilizacin con cal

    El uso de la cal en la estabilizacin de suelos sigue, al igual que el cemento, el propsito general deesta clase de trabajos, es decir, mejorar las caractersticas naturales del suelo de modo queaumente su capacidad para resistir los efectos inducidos por el trnsito (esfuerzo de corte) y loscambios volumtricos en condiciones diferentes de clima. Existen muchas publicaciones que tratanla estabilizacin de suelos con cal. Entre ellas se pueden citar, por ejemplo, Dal-R (2001) y Montejo(1998), las cuales sirvieron de referencia para la elaboracin de esta seccin.

    La cal se adapta perfectamente en la mayora de los casos para lograr resultados positivos, y su

    empleo suele ser conveniente por tratarse de un producto de costo moderado, de fcil manejo, ascomo, en general, de produccin fcil y abundante.

    La incorporacin de cal reduce las caractersticas plsticas de los suelos, hacindolos ms friables yaumentando relativamente su valor soporte, accin que se ha demostrado contina en funcin deltiempo. Asimismo, la cal reduce la susceptibilidad al agua de los suelos cohesivos, disminuyendo latendencia al hinchamiento de los mismos.

    Uno de los campos donde la cal promete considerables beneficios es en la provisin de superficiesde trabajo y sub-bases para caminos construidos sobre suelos arcillosos muy plsticos. La lluvia yla accin del trnsito de obra, actuando simultneamente, pueden convertir un lugar en intransitable,

    Figura VI-36. Aplicacin de un riego asfltico parael curado de la mezcla de suelo-cemento.

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    retardando considerablemente el trabajo. Un tratamiento con cal inmediatamente despus deremover el suelo superficial puede resolver esta situacin. La resistencia adicional conferida al suelopor la cal, tambin puede aprovecharse para reducir el espesor de las capas superiores.

    La cal puede usarse en combinacin con otros materiales estabilizantes, dando lugar a sistemasmixtos de estabilizacin. Por ejemplo, en la estabilizacin con asfaltos, la cal influye en corregir lascaractersticas plsticas de los suelos cohesivos, con lo cual se mejora la accin posterior delasfalto.

    La incorporacin previa de cal puede ser ventajosa en el tratamiento de suelos plsticos concemento. La cal reduce la plasticidad, facilita la posterior pulverizacin del suelo y por consiguienteel mezclado con el cemento Portland, as como reduce las cantidades de este material. El costo dela incorporacin de cal, se compensa por las ventajas sealadas.

    VI.3.2.2 Materiales usados en la estabilizacin de suelo-cal

    Suelos

    En general casi todos los tipos de suelos son susceptibles de estabilizar con cal. Tanto los suelos degranulometra fina (100% pasante el tamiz No. 10) como aquellos ms gruesos con algn contenidode fino, pueden mejorar sus caractersticas con la incorporacin de cal. Suelos altamentegranulares, con arcilla activa, cuyas variaciones volumtricas con el agua reducen la capacidadportante del mismo, han sido considerablemente mejorados mediante el tratamiento con cal.

    Cal

    La cal es un producto obtenido de la descomposicin de rocas calizas por el calor. Si stas son

    puras y se calientan a temperaturas superiores a 900C, se obtiene la siguiente reaccin:

    C03Ca + calor Ca0 + C02 (Ec. VI-5)

    Es decir, el carbonato de calcio se descompone en xido de calcio y anhdrido carbnico, que seelimina con los productos gaseosos de la combustin.

    La cal ms empleada es la llamada cal hidrulica, la cual procede de la calcinacin industrial derocas calizas con ms del 5% de arcilla. Este producto es una cal hidratada sin magnesio, Ca(OH)2,con un porcentaje de xido clcico superior al 75%; tambin puede utilizarse la cal hidratadadolomtica. La cal hidrulica se envasa en sacos, lo cual facilita su manejo y transporte; este

    producto tambin puede obtenerse comercializado a granel.En menor escala se emplean la cal-grasa, la cal magra y la cal viva, el empleo de esta ltima estlimitado en razn de los riesgos que presenta su manipuleo, an cuando trabajen protegidos porcaretas, guantes y petos apropiados.

    VI.3.2.3 Influencia de la cal en las caractersticas de los suelos

    La cal generalmente produce:

    Una disminucin en la densidad de los suelos.

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    Reduce la plasticidad. Aumenta la capacidad soporte y resistencia al corte.

    Reduce su hinchamiento.

    La accin de la cal suele explicarse como efectuada por tres reacciones bsicas:

    La primera es la alteracin de la pelcula de agua que rodea los minerales de arcilla.

    El segundo proceso es el de coagulacin o floculacin de las partculas de suelo; dado que lacantidad de cal ordinariamente empleada en la construccin de carreteras es baja (4 al 10% enpeso), resulta en una concentracin del in de calcio mayor que la realmente necesaria.

    El tercer proceso a travs del cual la cal afecta el suelo, es su reaccin con los componentes del

    mismo para formar nuevos productos qumicos. Los dos principales componentes quereaccionan con la cal son la almina y el slice Esta reaccin es prolongada en la accin deltiempo y se manifiesta en una mayor resistencia si las mezclas de suelo-cal son curadas durantedeterminados lapsos de tiempo. Este hecho es conocido como "accin puzolnica.

    El grado al cual la cal reacciona con el suelo, depende de ciertas variables tales como cantidad decal, clase de suelo y perodo de tiempo de curado de mezcla suelo-cal.

    Influencia de la cal sobre las constantes fsicas del suelo

    Lmites de plasticidad

    Una de las funciones ms importantes de la cal es que modifica la plasticidad del suelo en formabastante apreciable. Para suelos con Indices Plsticos (IP) inferiores a 15, la cal incrementa elLmite Lquido de forma que el IP experimenta un ligero incremento. Para suelos ms plsticos(IP >15) la cal generalmente reduce el Lmite Lquido y aumenta el Lmite Plstico, traducindoseen una disminucin apreciable del Indice Plstico.

    Lmite de contraccin

    Se ha comentado anteriormente que la adicin de cal flocula las partculas arcillosas del suelotransformando su textura elemental; en consecuencia, se observa una marcada reduccin de lacontraccin lineal y de la relacin de contraccin. Estos valores se determinan de acuerdo alensayo ASTM D-427.

    Influencia sobre la textura elemental

    Como es natural, al flocular las partculas de arcilla por la adicin de la cal, se produce una

    modificacin de la textura elemental del suelo. Tal hecho es puesto en evidencia en el anlisismecnico por sedimentacin, donde se observa una disminucin de la fraccin arcilla,aumentando la proporcin de partculas de limo y arena fina, esta ltima en menor medida.

    Influencia sobre la densidad seca

    Si se compacta una mezcla de suelo-cal, se obtiene por lo general una densidad seca menor quela correspondiente al suelo solo, para las mismas condiciones de compactacin. Estadisminucin puede alcanzar hasta un 5%. La reduccin en la densidad puede explicarse por elefecto de la cal sobre la textura del suelo: en efecto, el hecho que la adicin de cal incrementa la