3 2 Estabilizacion de Suelos PDF

 

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ESTABILIZACIÓN DE SUELOS La estabilización de suelos es un proceso que tiene como objetivo el incremento de la capacidad estructural de los mismos, mejorando su aptitud ante las condiciones de solicitación del tránsito y climáticas a las que estará expuesto en servicio. Los procedimientos usualmente empleados en la ingeniería vial para la estabilización de suelos se pueden clasificar en: ·

  Estabilización mecánica o compactación

·

  Estabilización física o granulométrica   Estabilización físico química

·

  Estabilización química

·

1. ESTABILIZACIÓN MECÁNICA O COMPACTACIÓN

Consiste en la densificación de los suelos mediante la compactación del mismo por medios mecánicos. Al aumentar la densidad del suelo, aumenta su capacidad portante y su estabilidad, lográndose un suelo menos deformable ante la acción de las cargas del tránsito. Este proceso de estabilización es aplicado a todas las capas de suelos en la ingeniería vial. Los ensayos de laboratorio y los equipos empleados para la compactación de suelos, así como también los ensayos para valorar la capacidad portante lograda, ya fueron descriptos en el apunte “Suelos” de la presente Cátedra. Vías de Comunicación II

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2. ESTABILIZACIÓN FÍSICA O GRANULOMÉTRICA 

Se denomina así a la conformación de mezclas bien graduadas de agregados pétreos y suelo (estabilizados granulares), adecuadamente distribuidas por tamaños y bien compactadas que adquieren resistencia suficiente para actuar como bases o sub-bases. Dentro de estas mezclas, las partículas más gruesas suministran fricción y resistencia al impacto, las intermedias acuñamiento de la estructura y las más finas aportan la cohesión. Estas propiedades se cumplen cuando los materiales están integrados por agregados suficientemente duros, bien distribuidos por tamaños, y las partes finas cumplan ciertas características de plasticidad.

Las condiciones que debe cumplir un estabilizado granular a utilizarse como base o sub-base en una estructura vial son las siguientes: ·

  Granulometría

·

  Plasticidad

·

  Calidad de los materiales

·

  Valor Soporte

Granulometría: Existen curvas de especificaciones técnicas granulométricas para estabilizados granulares, con valores límites expresados en porcentajes de peso de fracciones que pasan por tamices de distintas aberturas según una serie normalizada. La representación de estos valores en un gráfico semilogarítmico conforma dos curvas límites dentro de las cuales debe estar Vías de Comunicación II

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ubicada la curva correspondiente a la granulometría de la mezcla de obra. Esta curva debe ser continua (sin cambios bruscos de dirección) y lo más centrada posible, dentro de las curvas límites. Una distribución de tamaños defectuosa produce mezclas de estructuras débiles sin el necesario acuñamiento entre las partículas de los agregados.

Las

especificaciones

generalmente

indican

otra

condición

complementaria a la granulometría, denominada relación de finos, mediante el cual se limita el porcentaje que pasa por el tamiz N° 200, con respecto al porcentaje que pasa por el tamiz N° 40 (menor o igual que 2/3). El material que pasa por el tamiz N° 40 suele ser denominado mortero de la mezcla, y es importante limitar en él la proporción de finos, por ser responsables de propiedades capilares poco recomendables. % Pasa

100%

0% N°200

Tamices

N°40

N°10

N°4

3/8   ”

3/4   ”

1   ”

Curva granulométrica y límites de la especificación técnica

Generalmente las bases o sub-bases granulares se construyen a partir de dos o tres materiales. En el caso de contarse con sólo dos materiales (uno

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grueso y uno fino), puede dividirse la fracción más gruesa en un tamiz intermedio, de manera de obtener dos materiales a partir de uno (uno grueso y uno intermedio), que luego se mezclan en obra en las proporciones calculadas para obtener curvas granulométricas adecuadas.

El mezclado puede realizarse in situ, acopiando los materiales sobre el borde de la calzada o con planta mezcladora fija en el obrador. Cuando el estabilizado granular será utilizado como capa de base o sub-base, el mezclado se realizará en planta fija. En el caso de bases, su colocación en el camino se realizará mediante distribuidores mecánicos autopropulsados.

Mezclado de materiales in situ mediante motoniveladora

Plasticidad: La estabilidad que pueda lograrse en un estabilizado granular, puede disminuir considerablemente si no se cumplen ciertas condiciones que Vías de Comunicación II

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aseguren la permanencia de esas propiedades frente a la acción del agua. Valores altos del límite líquido y del índice de plasticidad acusan la presencia de porcentajes importantes de partículas muy finas y de forma lajosa, características de los suelos arcillosos capaces de retener altos porcentajes de humedad con movimientos expansivos y la consecuente pérdida de densidad y estabilidad. Por estos motivos conviene mantener bajos valores del límite líquido y del índice de plasticidad. Generalmente se adoptan como valores máximos para el límite líquido 25 % y para el índice plástico 6 %.

Calidad del agregado pétreo: Los agregados pétreos deben ser limpios, duros y libres de materia orgánica. La resistencia al desgaste se mide por el ensayo “Los Ángeles”, según Norma IRAM N° 1532. El ensayo consiste en valorar la variación de granulometría que producen 500 vueltas dentro de un cilindro de eje horizontal con esferas de acero de 420 gramos cada una. Se suele exigir un porcentaje de desgaste inferior al 50 %. 

Equipo para el Ensayo de desgaste “Los Ángeles”  Vías de Comunicación II

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El agregado pétreo consistirá en ripio, arena o pedregullo producido por la trituración de ripio, tosca y rocas. Valor Soporte: Cuando la mezcla de los materiales componentes del estabilizado granular a conformar cumple con las condiciones que fueron mencionadas anteriormente, solamente resta verificar su estabilidad con el ensayo que especifique el pliego. El ensayo mayormente empleado para valorar la capacidad estructural de un estabilizado granular es el de Valor Soporte Relativo o CBR. Si el valor de CBR obtenido en el ensayo no cumple con las exigencias de las especificaciones, deberá buscarse la falencia en alguna de las condiciones descriptas anteriormente (curva granulométrica, plasticidad de los materiales finos o resistencia de los agregados pétreos). El Pliego de Especificaciones Técnicas de la Dirección Nacional de Vialidad describe en su sección C.II. “Base o sub-base de agregado pétreo y suelo” las condiciones que deben cumplirse para la elaboración de este tipo de capas en estructuras viales. Dentro de esta Sección se especifican los entornos de curvas granulométricas para la conformación de sub-bases y bases de distintos tipos de agregados pétreos, las limitaciones en cuanto a plasticidad que se deben cumplir y el valor soporte exigido en cada caso. A su vez, también se establecen valores máximos admisibles para la presencia de sales y sulfatos Vías de Comunicación II

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en el suelo, capaces de producir descompactación al pasar al estado sólido (Norma de Ensayo VN-E18-89).

Especificaciones para estabilizados granulares de base o sub-base de la DNV (1)  El ensayo de Valor Soporte se realizará según la Norma de Ensayo VN-E6-84 Determinación del Valor Soporte e Hinchamiento de los suelos, Método Dinámico Simplificado N° 1. La fórmula de la mezcla será tal que el Valor Soporte indicado se deberá alcanzar con una densidad menor o igual al 97 % de la densidad máxima correspondiente a 56 golpes por cara.

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3. ESTABILIZACIÓN FÍSICO QUÍMICA 

Consiste en modificar las propiedades de un suelo cohesivo o granular mediante la incorporación de aditivos orgánicos o inorgánicos y/o materiales impermeabilizantes. Dichos aditivos interactúan con el suelo desarrollando acciones físicas y/o químicas, tales como corrección de granulometría, disminución de la permeabilidad, mejoras de la lubricación en la etapa de compactación, aumento de cohesión, reducción de plasticidad, etc. Entre los aditivos inorgánicos más ampliamente utilizados se encuentran la cal y el cemento Pórtland, con los que se obtienen las mezclas denominadas suelo – cal cal y suelo-cemento. Como aditivos orgánicos por excelencia se utilizan los betunes, en especial los asfaltos, en cuyo caso se denominan “estabilizaciones bituminosas”. 3.1 Suelo-Cal

Las mezclas de suelo-cal son ampliamente empleadas en nuestra región, donde los agregados pétreos son escasos y existen gran cantidad de suelos finos cohesivos (A-6 y A-7-6 según clasificación HRB) que reaccionan bien ante el tratamiento o estabilizado con cal. La adición de cal a los suelos cohesivos produce un mejoramiento de sus propiedades reduciendo la plasticidad y el hinchamiento ante la acción del agua, mejorando la trabajabilidad y aumentando su resistencia a la deformación ante las cargas de tránsito. Este mejoramiento de las propiedades de los suelos con la Vías de Comunicación II

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adición de cal los vuelve aptos para actuar como sub-base en estructuras viales. Sin embargo, este mejoramiento dependerá de variables tales como el tipo de suelo, el tipo y calidad de la cal, el porcentaje de cal, el contenido de humedad, la densidad seca lograda al compactar y las condiciones de curado (temperatura, tiempo de curado, humedad ambiental). La cal empleada es cal hidratada en polvo de origen comercial, y la calidad de la misma es valorada mediante el Ensayo de Cal Útil Vial según la Norma K.IV. “Procedimiento para la determinación de la cal útil vial ”. Se define como cal útil vial a la cal libre de origen o liberada capaz de reaccionar físico químicamente con el suelo produciendo cambios en sus propiedades y provocando cementación. La cal reacciona con el suelo mediante cuatro procesos: ·

  Intercambio de bases: Los iones de calcio Ca++  de la cal se

intercambian con las partículas de arcilla, con el agua y otros

·

iones.   Floculación de partículas arcillosas: Las partículas de arcilla se aproximan unas a otras o floculan formando otras de mayor tamaño. Se produce un cambio en la textura del suelo, volviéndose más friable y granular.

·

  Acción puzolánica o cementante: Reacción a largo plazo entre la

cal, el agua y los minerales del suelo fino. Esta cementación incrementa la resistencia de la mezcla y su durabilidad. Vías de Comunicación II

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  Cementación superficial o carbonatación: Reacción indeseable

de la cal con el dióxido de carbono del aire, formándose carbonato de calcio, en vez de reaccionar con el suelo para producir cementación. Los dos primeros procesos son inmediatos (2 a 3 horas) y producen un cambio en la curva granulométrica del suelo aumentando el límite plástico (L.P.) y permaneciendo prácticamente invariable el límite líquido (L.L.), por lo que también disminuye el índice plástico (I.P.). La modificación de la textura del suelo mejora su trabajabilidad y se produce un incremento de la fricción interna entre partículas, aumentando su resistencia a la deformación. El suelo se vuelve menos expansivo, mejorando su estabilidad. En el proceso constructivo tienen que respetarse los tiempos de estos primeros dos procesos antes de iniciar los trabajos de compactación.

LL IP

LP

0% Suelos mejorados

PF

% Cal útil Vial Suelos estabilizados

El incremento del límite plástico en función de la cal comienza a atenuarse a partir de un determinado porcentaje de cal útil vial, hasta permanecer casi constante con el aumento de la misma. Al punto de inflexión en la curva del L.P. en función del porcentaje de cal agregado al suelo se lo define como “Punto de Fijación de la Cal”. Este punto marca el límite entre Vías de Comunicación II

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un suelo “mejorado” o un suelo “estabilizado” con cal. El Punto de Fijación de la Cal es el porcentaje de cal a partir del cual comienzan a existir reacciones puzolánicas. La reacción puzolánica entre la cal y la arcilla se produce a partir de ese punto, formándose agentes cementantes que incrementan la resistencia y durabilidad de la mezcla. La acción puzolánica se produce de forma gradual en el tiempo y depende del tipo de suelo a tratar y de la temperatura de curado. La carbonatación es una reacción indeseable y debe ser evitada, ya que el carbonato de calcio no reacciona con el suelo para incrementar resistencias o para disminuir plasticidades. Por lo tanto, se debe impedir que el proceso de mezcla del suelo con la cal sea muy largo y que la mezcla elaborada quede expuesta al aire durante largo tiempo antes de ser compactada. Produce una capa superficial de mayor resistencia (de aproximadamente 2 cm de espesor) que genera una unión deficiente con la capa superior. Para evitarse puede realizarse un riego de curado del orden de 1 litro/m2 de emulsión bituminosa previo riego con agua hasta formar una superficie brillante. Ensayo de compactación: El ensayo de compactación para el caso de mezclas de suelo-cal se realiza según la Norma de Ensayo VN-E19-66. El agregado de cal produce una modificación de la curva del ensayo de compactación del suelo, aumentando la humedad óptima de compactación y Vías de Comunicación II

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disminuyendo la densidad seca máxima del suelo. Dseca  Suelo solo Suelo-Cal

%h

Modificación de la curva de compactación al incorporar cal al suelo

Capacidad estructural: Para medir el incremento de resistencia de un suelo tratado con cal y valorar su aptitud estructural, se realizan los siguientes ensayos: ·

  Valor Soporte o CBR:

Como el ensayo CBR es un ensayo empírico para caracterizar materiales no ligados, y el suelo cal posee algo de cementación, se obtienen valores muy elevados y poco representativos de su real condición de trabajo. La matriz cementada inicial que presenta un suelo cal al inicio no perdura en el tiempo ante la acción del tránsito, por lo que la capa termina trabajando como un material granular y no como una capa fuertemente cementada. Lo habitual es tomar como válido el valor de CBR resultante para la quinta penetración (0.5”) cuando la matriz del suelo cal ya se encuentra rota, como en su real condición de trabajo. Se pueden alcanzar valores de CBR 20 % para un suelo fino estabilizado con cal y de CBR 40 % para una mezcla de suelo fino y arena estabilizada con cal. Vías de Comunicación II

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  Resistencia a la compresión simple:

El ensayo de compresión simple de probetas compactadas de suelo-cal y suelo-cemento (Norma de Ensayo VN-E33-67) es el más empleado para determinar la resistencia de estas mezclas. Las probetas compactadas en la forma especificada con la humedad óptima obtenida del ensayo de compactación son sometidas a curado húmedo durante 7 días. Al término de dicho período de curado se les realiza un encabezamiento con yeso a las probetas y luego se las ensaya a compresión simple en la prensa de ensayo. Como resultado del ensayo se obtiene una tensión de rotura expresada 2

en Kg/cm   que se calcula dividiendo la carga máxima por la sección transversal de la probeta. La resistencia a la compresión simple deberá ser mayor o igual a la indicada en la especificación técnica. El Pliego de Especificaciones Técnicas Generales de la Dirección Nacional de Vialidad exige como mínimo un valor de 9 Kg/cm 2 a los 7 días de edad de curado para sub-bases de suelos finos estabilizados con cal (Sección C.V. “Sub-base de suelos finos estabilizados con cal”).

Ensayo a compresión simple Vías de Comunicación II

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Dosificación: Existen ábacos para dosificar las mezclas de suelo y cal, pero usualmente se regulan los porcentajes de cal para lograr la resistencia requerida (valor soporte o tensión de rotura a compresión simple). La proporción de cal útil vial a agregar (% de cal) estará referida al peso del suelo seco.

Ábaco de McDowell para estabilización de suelos con cal Vías de Comunicación II

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Ejecución en obra: Se pueden utilizar equipos para el mezclado in situ (escarificadoras, motoniveladoras, pulvimezcladores de eje horizontal) o dosificarse en planta mezcladora fija. Una vez finalizado el mezclado en seco, se incorpora la humedad óptima mediante equipos regadores móviles, se realiza un mezclado húmedo para homogeneizar la humedad en todo el espesor de la capa y se inician los trabajos de compactación. La compactación deberá ejecutarse tan pronto como sea posible, una vez finalizado el proceso de mezclado (no deben transcurrir más de 6 horas desde el inicio del proceso de mezclado en seco). Una vez finalizada la compactación y el perfilado de la capa, se debe ejecutar un riego de curado con material bituminoso, el que no deberá ser inferior a 0.3 litros/m2 de asfalto residual. 3.2 Suelo-Cemento

El suelo-cemento es una mezcla conformada por suelo y cemento portland. Al igual que las mezclas de suelo-cal, las mezclas de suelo-cemento son muy utilizadas como bases o sub-bases en nuestra región debido a la escasez de agregados pétreos. El empleo de este tipo de capas abarca estructuras semi-rígidas (sub-bases y bases de pavimentos asfálticos) y rígidas (bases de pavimentos de hormigón). La incorporación de cemento modifica algunas propiedades naturales del suelo, lográndose resistencia y rigidez, estabilidad volumétrica, durabilidad e impermeabilidad. La cementación lograda por el cemento portland es muy superior a la Vías de Comunicación II

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lograda por la cal, por lo que el suelo-cemento se comporta como un material rígido que posee un módulo de elasticidad. Debido al alto grado de cementación que se logra, la resistencia al corte de estas capas se debe principalmente a la cohesión lograda, más que a la fricción interna. Por consiguiente los ensayos a realizar para evaluar la resistencia de este tipo de capas serán similares a los de materiales rígidos y no a los que se usan para capas granulares. Ensayo de compactación: El ensayo de compactación para el caso de mezclas de suelo-cemento se realiza según la Norma de Ensayo VN-E19-66 “Compactación de mezclas de suelo-cemento y suelo-cal”. Capacidad estructural: Para valorar la aptitud estructural de mezclas de suelo-cemento se utilizan los siguientes ensayos: ·

  Resistencia a la compresión simple:

El ensayo de probetas a la compresión simple a los 7 días aplicando la Norma de Ensayo VN-E33-67 (ya descripta para las capas de suelo-cal), es usualmente utilizado para valorar la capacidad estructural del suelocemento. Este ensayo es muy empleado para el control de ejecución de capas de suelo-cemento en obras viales. La tensión de rotura a los 7 días deberá ser mayor o igual a la exigida en la especificación. A modo orientativo, en las especificaciones técnicas se suelen exigir valores del orden de los 20 Kg/cm2 para bases y los 14 Kg/cm 2 para sub-bases de suelo-cemento. Vías de Comunicación II

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  Módulo dinámico:

El ensayo de módulo dinámico evalúa la deformabilidad de un material a través de su módulo de elasticidad aplicando cargas pulsantes y tiempos de aplicación de carga similares a los producidos por el tránsito. Como técnica de ensayo es muy empleada la tracción indirecta por compresión diametral. El suelo-cemento presenta módulos de elasticidad elevados (entre 10.000 y 35.000 Kg/cm2), poco variables con la frecuencia de aplicación de la carga e insensibles a los cambios de temperatura. Este parámetro es utilizado para el diseño estructural de pavimentos, en el cálculo de tensiones y deformaciones de estructuras viales, aplicando métodos de capas elásticas. Dosificación: El porcentaje de cemento portland a emplear será función del tipo de suelo a estabilizar y de la resistencia requerida en la especificación técnica particular. Generalmente varía entre 5 y 12 % referido al peso de suelo seco. Usualmente en el caso de suelos arcillosos, se incorpora arena en la mezcla (suelo-arena-cemento) con el fin de reducir el porcentaje de cemento necesario para la estabilización. La Norma de Ensayo VN-E20-66

Determinación del dosaje para

“

ensayar mezclas de suelo-cemento”  proporciona tablas con valores como puntos de partida de los porcentajes de cemento a incorporar para suelos granulares y suelos finos, en función de sus características granulométricas, la densidad obtenida en el ensayo de compactación y su índice de grupo. Además las muestras de suelo-cemento deberán ser sometidas a los Vías de Comunicación II

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siguientes ensayos: ü  Ensayo

de durabilidad por humedecimiento y secado de mezclas de

suelo-cemento (Norma de Ensayo VN-21-66) ü  Ensayo

de durabilidad por congelamiento y deshielo para mezclas de

suelo-cemento (Norma de Ensayo VN-22-66) Estas normas detallan el procedimiento a seguir para valorar la perdida de material (empleando un cepillo raspador con hilos de alambre normalizado) en probetas de suelo-cemento, cuando se las somete a ciclos de “humedecimiento y secado”  y “congelamiento y deshielo”. Según lo establecido en la Sección C.IV. “Base o sub-base de suelo-cemento”  del Pliego de Especificaciones Técnicas Generales de la Dirección Nacional de Vialidad la pérdida de material no deberá ser superior a los siguientes límites: Ø 

Suelos A1, A2-4, A2-5 y A3: 14%

Ø 

Suelos A2-6, A2-7, A4 y A5: 10%

Ø 

Suelos A6 y A7: 7%

Ejecución en obra: El suelo-cemento debe elaborarse mediante el empleo de mezcladora fija, controlando la homogeneidad de la mezcla (Norma de Ensayo VN-E3465). Una vez finalizado el mezclado en planta, se transporta y distribuye la mezcla en el lugar donde se ejecutará la capa, se incorpora la humedad óptima mediante equipos regadores y se inician los trabajos de mezclado final (mezclado húmedo) con el fin de homogeneizar la humedad de la mezcla. La compactación deberá ejecutarse dentro del plazo de 3 horas, Vías de Comunicación II

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desde el inicio del proceso de mezclado inicial. Una vez finalizada la compactación y el perfilado de la capa, se debe ejecutar un riego de curado con material bituminoso, el que no deberá ser inferior a 0.3 litros/m2 de asfalto residual. 3.3 Suelo-Arena-Escoria-Cal

Las mezclas de suelo-arena-escoria-cal también pertenecen a la categoría de estabilizados físico-químicos con aditivos inorgánicos y consisten en una mezcla íntima entre suelo natural, cal hidratada, arena silícea y escoria de acería o alto horno. Los suelos naturales son mejorados granulométricamente con arena silícea y arena de escoria siderúrgica de alto horno triturada o de acería, dando lugar a estabilizados de suelo-arenaescoria-cal. Estas mezclas son menos empleadas que las de suelo-cal y suelocemento, pero son muy utilizadas como bases de pavimentos urbanos en nuestra región.

Si bien la escoria carece de propiedades cementicias y actividad hidráulica por sí sola, contiene constituyentes que se combinan con la cal a temperaturas ordinarias y en presencia de agua, dando lugar a compuestos permanentemente

insolubles y estables que

se

comportan

como

conglomerantes hidráulicos. Ensayo de compactación: El ensayo de compactación para el caso de mezclas de suelo-arena-

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escoria-cal se realiza según la Norma de Ensayo VN-E19-66 “Compacta Compactación ción de mezclas de suelo-cemento y suelo-cal”, para el Ensayo Tipo III (molde chico, pisón chico y 35 golpes por capa). Capacidad estructural: Para valorar la aptitud estructural de mezclas de suelo-arena-escoriacal se utilizan los siguientes ensayos: ·

  Valor Soporte o CBR:

Al igual que para el caso de suelo-cal, debido a la cementación inicial que se produce en este tipo de mezclas se toma como válido el valor de CBR resultante para la quinta penetración (0.5”). Se pueden lograr valores soportes relativos de 80%, siendo aptos para trabajar como bases. ·

  Resistencia a la compresión simple:

El ensayo de compresión simple de probetas compactadas de suelo-cal y suelo-cemento (Norma de Ensayo VN-E33-67) también puede ser empleado para determinar la resistencia de estas mezclas. Las probetas se compactan en la forma especificada con la humedad óptima obtenida del ensayo de compactación, son sometidas a curado húmedo durante 7 días y luego se las ensaya a compresión simple en la prensa de ensayo. Dosificación:  En los estabilizados del tipo suelo-arena-escoria-cal, la participación de la cal no debe ser inferior al 1,5 %. El porcentaje mínimo de arena silícea Vías de Comunicación II

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incorporada en peso respecto al peso seco de la mezcla sin cal es del 15 %. Cuando se emplee escoria de alto horno enfriada al aire y triturada el porcentaje de participación en peso en la mezcla no debe ser inferior al 35 %, en tanto que cuando se utilice escoria de acería, el porcentaje en peso no será inferior al 40%. El índice plástico de la mezcla suelo- arena deberá ser como máximo 10, sin perjuicio de la cantidad mínima de arena a incorporar. Para obtenerlo se podrá adicionar más cal hidratada a la mezcla. Ejecución en obra: Previo a la mezcla de materiales, el suelo a utilizar deberá ser pulverizado hasta que el 100 % pase por el tamiz 3/4" y el 60 % como mínimo pase por el tamiz de 4,8 mm mediante equipo pulverizador adecuado. Una vez controlada esta condición granulométrica se procede al mezclado en seco de los materiales (suelo, arena, escoria y cal). Luego de finalizado el mezclado en seco, se incorpora la humedad óptima mediante equipos regadores móviles, se realiza un mezclado húmedo para homogeneizar la humedad en todo el espesor de la capa y se inician los trabajos de compactación. No deben transcurrir más de 6 horas desde el inicio del proceso de mezclado en seco hasta la finalización de los trabajos de compactación. Una vez finalizada la compactación y el perfilado de la capa, se debe ejecutar un riego de curado con material bituminoso, el que no deberá ser inferior a 0.3 litros/m 2 de asfalto residual.

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3.4 Suelo-Asfalto

La estabilización de suelos con emulsiones asfálticas tiene una amplia aplicación en distintas tareas de la construcción vial. El asfalto impermeabiliza al suelo y aporta una importante cohesión, lográndose capas de gran aptitud estructural. Los principales usos de este tipo de mezcla son los siguientes: ·

  Suelo-arena-asfalto: La cohesión e impermeabilización brindada por

el asfalto, sumado al aporte friccional de la arena conforman una capa estable, impermeable y de alta durabilidad, con capacidad estructural para actuar como bases en estructuras de pavimento. ·

  Suelo-asfalto: Presenta una técnica constructiva de bajo costo y

buenas condiciones de servicio para mejorar caminos no pavimentados utilizando el mismo suelo del lugar. ·

  Arena-asfalto: Estas capas son utilizadas en delgados espesores

(usualmente 2 cm) como membranas antirreflejo de fisuras cuando se ejecutan repavimentaciones. Son mezclas muy flexibles debido a que llevan altos contenidos de cemento asfáltico. Ensayo de compactación: El ensayo de compactación recomendado para el caso de mezclas conformadas por suelo y asfalto es el AASHTO T-180 (Tipo II o V de nuestra Norma de Ensayo en función del tipo de suelo).

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Capacidad estructural: Para valorar la aptitud estructural de mezclas conformadas por suelo y asfalto usualmente se emplea el ensayo de Valor Soporte Relativo, lográndose valores de CBR 80 % para mezclas de suelo-arena-asfalto. Las condiciones para el ensayo CBR son las siguientes: Ø 

Compactación estática a 135 Kg/cm2 

Ø 

Pérdida del 40 % de la humedad de compactación

Ø 

Inmersión en agua durante 7 días (sobrecarga de 4,54 Kg)

Ø 

Ensayo a penetración del pistón en la prensa de ensayo

Dosificación: La dosificación usual para una mezcla de suelo-arena asfalto es la siguiente: Ø 

70% arena

Ø 

30% suelo (A2 o A4 con IP < 6)

El porcentaje de emulsión asfáltica a incorporar será el mínimo necesario para alcanzar la estabilidad requerida (alrededor del 7% de emulsión asfáltica rotura lenta). Para arena-asfalto, el índice de plasticidad de la arena debe ser inferior a 10 y el porcentaje y tipo de emulsión asfáltica a emplear será función del estado de la superficie sobre el que se va a aplicar, las condiciones climáticas de la región y las cargas de tránsito.

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Ejecución en obra: La mezcla puede realizarse en el camino o en planta central. Una vez mezclados el suelo y la arena y extendidos en el camino, se incorpora la emulsión asfáltica. Se incorpora la humedad de compactación (2 a 3% por encima de la óptima para evitar la rotura prematura de la emulsión) mediante camiones regadores y se procede al mezclado húmedo. Una vez terminado el proceso de mezclado se levanta la mezcla formando caballetes a ambos lados de la calzada con el propósito de secar el exceso de humedad que la mezcla le transfirió a la sub-base. Cuando la subbase se encuentre seca se distribuirá nuevamente la mezcla sobre la calzada y se procede al oreado y desterronado hasta que la humedad llegue a un punto por debajo de la óptima. Finalmente se realiza la compactación con rodillos pata de cabra, neumáticos y liso respectivamente (respetar un máximo de 10 cm de espesor de compactación), para luego realizar el perfilado. Se debe esperar el secado de la mezcla antes de colocar la capa superior o riego de liga a menos del 60% de la humedad óptima de compactación. 4. ESTABILIZACIÓN QUÍMICA 

Este tipo de estabilización se logra mediante un intercambio de bases, al incorporarle al suelo un agente estabilizador (resinas). Esta reacción

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química produce modificaciones permanentes y constantes de las propiedades del suelo. El objetivo principal de la incorporación de resinas al suelo es reducir la absorción de agua, y por lo tanto aumentar su estabilidad. Esto puede lograrse, en suelos apropiados, con un porcentaje muy pequeño de resinas (del 1 al 3 %). Experimentalmente se comprobó que en suelos alcalinos la absorción de agua es apreciable, no ocurriendo lo mismo con suelos ácidos, siendo estos últimos los apropiados para estabilizar con resinas.

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ANEXO ÁMBITO RECOMENDADO DE ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

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