ESTABILIZACIÓN CON SODA CÁUSTICA

Estabilización de subrasantes con hidróxido de sodio (soda caustica). CONCEPTOS GENERALES Soda Caustica = Sosa Caustica = Hidróxido de sodio

NaOH =

Hidróxido Sódico

Es un sólido blanco, higroscópico (absorbe humedad del aire), que corroe la piel y se disuelve muy bien en el agua liberando una gran cantidad de calor. Generalmente se utiliza en forma sólida o en solución. El hidróxido de sodio es uno de los principales compuestos químicos utilizados en la industria. Por ejemplo, es ampliamente utilizado en la fabricación de papel, en la industria del algodón, en la industria textil, en la fabricación de jabón y en la fabricación de muchos otros productos químicos. Es un aditivo químico para la estabilización, inmovilización e inertización de suelos y otros materiales.

Estabilización con hidróxido de sodio Cuando los suelos al ser tratados están contaminados por sustancias altamente orgánicas o químicamente tóxicas, que neutralizan la hidratación natural del mismo, el aditivo transforma esas partículas dañinas y permite la reacción máxima de éstas. Con su aplicación se mejora el comportamiento físico-químico y mecánico de las partículas ligadas del suelo. Aun no se conocen bien los efectos de la sosa caustica como estabilizante; sin embargo se mencionan experiencias muy favorables obtenidas en la india con pequeñas cantidades de estabilizaciones en los suelos lateríticos. Algunas investigaciones recientes en laboratorio

corroboran ese sentimiento favorable. Aunque el costo de la soda caustica es elevado, puede usarse en porcentajes muy pequeños. Lo usual para la estabilización de subrasantes con soda caustica es el 10%.con muy buenos resultado después entre más días pasen luego de la estabilización.

Suelos lateríticos o Latisols, latosols .

Los latisols están constituidos principalmente por lateritas, las que son el resultado de un proceso conocido como lateritización. La laterita se forma en la superficie de la corteza terrestre en las zonas tropicales cálidas y húmedas, y está enriquecida con hierro y aluminio. Se desarrolla por la meteorización intensa y de larga duración de la roca madre subyacente. Casi todos los tipos de rocas pueden ser profundamente descompuestas por la acción de las grandes precipitaciones y las temperaturas elevadas. El agua de lluvia que se filtra a las profundidades, causando la disolución de los minerales de la roca primaria y la disminución de los elementos fácilmente solubles como sodio, potasio, calcio, magnesio y silicio. Esto da lugar a una concentración residual de los elementos más insolubles predominantemente hierro y aluminio. La abundancia de hierro, les da generalmente a estos suelos un color rojizo.

Ventajas y Desventajas La principal ventaja está en la facilidad con que se aplica y en el efecto que parece tener para ayudar a la compactación de los suelos. Sus efectos más ventajosos se tienen con arcillas caoliníticas de tipo lateríticos y con arcillas caoliníticas ricas en aluminio de acuerdo a su baja plasticidad. La principal desventaja de la soda está en su causticidad, que puede ser un peligro para los operadores y en el hecho de que se carbonata en el aire muy rápido y pierde su poder.

Propiedades de los Suelos Las propiedades de los suelos que más frecuentemente se estudian en problemas de estabilización son:

ESTABILIDAD VOLUMÉTRICA Problemas relacionados con los suelos expansivos por cambios de humedad. Se trata de transformar la masa expansiva en una masa rígida, con lazos fuertes de unión para resistir las presiones de expansión, esto se logra con tratamientos químicos o térmicos

RESISTENCIA En pos de mejorar este parámetro en los suelos son muy utilizados los métodos mecánicos y los químicos especialmente con cemento, cal o aditivos. Es muy importante el contenido de materia orgánica, ya que estos no permiten una buena estabilización de las subrasantes.

PERMEABILIDAD Es un parámetro modoficable mediante métodos como la compactación y las inyecciones principalmete, y generalmente las reducciones de éste parámetro no van ligados con la variación de la estabilidad volumétrica o la resistencia.

COMPRESIBILIDAD La compactación es una forma rutinaria de estabilización que modifica fuertemente la compresibilidad de los suelos.

DURABILIDAD Se refiere a la resistencia al intemperísmo, a la erosión, o a la abrasión del tráfico; de esta manera se asocia generalmente a problemas situados cercanos a la superficie de rodameinto.

Los cambios químicos determinan: 1. La unión entre partículas resistente a la acción del agua. 2. Matriz o estructura interna rígida o semirrígida que determina su comportamiento ante las cargas. 3. Poros llenos de agua o aire, el hinchamiento está limitado por la resistencia de la matriz a los esfuerzos internos.

Los cambios físicos determinan: Bajo contenido de agua y mejor comportamiento mecánico a la acción de las cargas.

Los cambios físicos-químicos determinan: Un intercambio con los cationes naturales de la fracción arcillosa que: 1. Modifica profundamente su plasticidad. 2. Retención de agua. 3. Cambios de volumen. 4. Adherencia.

PROCESO CONTRUCTIVO A continuación se presentan las diferentes actividades que hacen parte en el proceso de estabilización: 

Definir de los parámetros de control (densidades máximas, humedades óptimas, porcentaje de dosificación del aditivo).

Aspecto inicial de la vía. 1. Escarificación del material de subrasante natural. De acuerdo al espesor definido en el diseño de la estructura. Esta etapa se realiza empleando de la motoniveladora el escarificador o retroexcavadora si se encuentra presencia de sobre tamaños en la vía.

Escarificación con motoniveladora

Escarificación con retroexcavadora. 2. Extendido del materia El extendido del material en la vía con motoniveladora, para iniciar la aplicación del aditivo estabilizante.

Extendido del material.

3. Ubicación y aplicación del aditivo estabilizador. Esta etapa se lleva a cabo ubicando cada saco soda caustica en polvo a lado y lado de la banca, con igual distancia de esparcimiento dependiendo de la longitud del tramo que se trabaje. Se debe garantizar una distribución tal que la dosificación sea uniforme, abriendo cada saco y extendiendo manualmente el material, de tal manera que se cubra toda la superficie del suelo que antes fue escarificada y extendida.

Ubicación y aplicación del aditivo estabilizador fase 1.

Ubicación y aplicación del aditivo estabilizador fase 2.

4. Mezclado del suelo con el aditivo previamente extendido: Se realiza con motoniveladora, permitiendo la homogenización del material y luego el extendido del suelo para acondicionarlo a su humedad optima de compactación.

Mezclado del suelo con el aditivo fase 1.

Mezclado del suelo con el aditivo fase 2.

Mezclado del suelo con el aditivo fase 3.

Mezclado del suelo con el aditivo fase 4. 5. Adición del contenido de agua Se adiciona el contenido de agua necesario para adecuar el suelo en si humedad optima, empleando carrotanque irrigador.

Adición del contenido de agua empleando tanque irrigador fase 1.

Adición del contenido de agua empleando tanque irrigador fase 2.

6. Mezclado del material Se realiza el mezclado del material con el contenido de humedad optima empleando motoniveladora y perfilado para preparar la compactación

Mezclado de material empleando motoniveladora fase 1.

Mezclado de material empleando motoniveladora fase 2.

Mezclado de material empleando motoniveladora fase 3.

7. Compactación de la capa de la capa en franjas Con espesor no mayor a 15 cm. Del material preparado mediante la aplicación de energía con vibrocompactador, hasta obtener un 98% de la máxima densidad seca.

Compactación de la capa en franjas empleando vibrocompactador fase1.

Compactación de la capa en franjas empleando vibrocompactador fase 2. 8. Control del proceso: Mediante medición de densidades con ensayos de campo.

Medición de densidades con ensayos de campo.

9. Colocación de una superficie protectora: Es necesario sobre poner una capa impermeable, inicialmente un riego de liga y finalmente se puede realizar la aplicación de un tratamiento superficial o capa de sello con crudo o emulsión asfáltica, que aumente el confort al desplazarse por la vía y proteja la capa estabilizada de los efectos degradantes del ambiente.

Imprimación. 10. Curado Con un tiempo mínimo de 15 días. 11. Comparación del aspecto inicial y final de la construcción de la vía.

Antes

Después

Básicamente los ensayos más utilizados para medir los mejoramientos son: 

Límites de Atterberg.



Ensayo Proctor de compactación.



Valor Soporte Relativo (CBR).



Resistencia a la Compresión Inconfinada.

Control de humedades (tanto durante la compactación como a posteriori) 

Toma de densidades (Método del Cono de Arena)



Control de la pendiente transversal (Min. Aconsejable 3%)



Ensayos de DCP (Penetrómetro de Cono Dinámico) o ensayos de CBR IN SITU en su efecto.

CIBERGRAFIA http://www.sabelotodo.org/suelos/lateritico.html http://hercules.cedex.es/hidraulica/prohimet/GU06/Comunicaciones/Com-Guardado.pdf  http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/6106/06TESI5.pdf;jsessionid=807FD1C8DB31 99655EE58EE9B8EF9B01.tdx2?sequence=6 http://repositorio.uis.edu.co/jspui/bitstream/123456789/1920/2/113064.pdf  http://www.goldenviewfhg.net/info/videos/suelosgoldenview.pdf  http://es.wikipedia.org/wiki/Discusi%C3%B3n:Hidr%C3%B3xido_de_sodio