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ESTABILIZACIÓN DE SUELOS. La estabilización de suelos es el proceso al que se someten los materiales naturales con la finalidad de mejorar sus cualidades y propiedades mecánicas para tener un mejer aprovechamiento y lograr que tenga un buen desempeño en su vida útil. Varias de las propiedades que tiene un suelo se pueden modificar o alterar de muchas formas como puede ser: por medios mecánicos, drenaje, medios eléctricos, cambios de temperatura o adición de agentes estabilizantes. Cada método es aplicable o funcionan mejor en determinado tipo de suelos. Desgraciadamente, en unos cuantos metros podemos tener variabilidad de suelos, por lo que si optamos por aplicar un tipo de estabilización, esta no puede ser tan efectiva para todos los suelos encontrados, por lo que la elección del tipo de estabilización está regida por el número y tipos de suelos, así como la extensión de los mismos en los que el tipo de estabilización sea efectivo. Se debe tener una clara apreciación de las propiedades que desee mejorar, ya que es un elemento muy importante para tomar la decisión correcta, a la hora de elegir el mejor método de estabilización. Las principales propiedades de un suelo para construcción o para su uso en las vías terrestres que pueden interesar a un ingeniero, podemos contar con los siguientes: 1. 2. 3. 4. 5.

Estabilidad volumétrica Resistencia mecánica Permeabilidad Durabilidad Compresibilidad

El uso de la estabilización no solamente debe verse como una medida correctiva sino también como medida preventiva o de seguridad contra condiciones adversas que se desarrollen durante la construcción o durante la vida útil de la estructura.

MÉTODOS DE ESTABILIZACIÓN DE SUELOS. Son varios los procedimientos para modificar un suelo natural, y someterlo a tratamiento, una forma de clasificarlos es de la siguiente manera

Imagen 1: Amasado

a) Procedimientos mecánicos (compactación): 1) 2) 3) 4) 5)

Amasado (rodillos pata de cabra) Impactos de carga (pisones) Presión estático (rodillos lisos y neumáticos) Vibración (rodillos vibratorios) Métodos mixtos (combinación de los métodos anteriores)

b) Procedimientos físicos: 1) 2) 3) 4)

Mezcla (suelo con suelo) Confinamiento (suelos friccionantes) Consolidación previa (suelos finos arcillosos) Vibroflotación

Imagen 2: Vibroflotación

c) Procedimientos químicos (estabilizaciones) 1) 2) 3) 4) 5)

Cal Cemento portland Ceniza volante (Fly Ash) Asfaltos Otros

Este trabajo se enfoca directamente en estabilización por medio de mezcla suelo con suelo, en este caso roca blanda combinada con una arena limosa, lo cual

se expondrá a detalle más adelante. Imagen 3: Estabilización con Cal

ESTABILIZACIÓN MECÁNICA La estabilización mecánica es una técnica de mejora basada en la mezcla de diversos materiales con propiedades complementarias, de forma que se obtenga un nuevo material de mayor calidad y que cumpla las exigencias deseadas. Las propiedades que generalmente se pretenden mejorar con este tipo de estabilización son la plasticidad y/o la granulometría;  la primera afecta a la susceptibilidad del material al agua y su capacidad drenante; la segunda incide sobre su resistencia, trabajabilidad y compacidad final. Nuestra misión se centrara por tanto en determinar las proporciones a mezclar de los dos (o tres) materiales disponibles, valiéndose para ello de tanteos previos, y empleando diagramas triangulares en caso de tratarse de tres materiales diferentes. Actualmente existen herramientas de análisis informático que solventan fácilmente el cálculo, limitándose únicamente el ingeniero a establecer los parámetros de calidad requeridos. La ejecución de una estabilización mecánica puede llevarse a cabo en el propio lugar de empleo (in situ) o en una central de tratamiento de áridos; requiere una serie de operaciones que, aunque omitibles o variables en su orden, suelen ser las siguientes:  

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Escarificación y pulverización  –reducción a polvo- del suelo, si el procedimiento se realiza in situ, o pulverización únicamente si se realiza en central. En el caso de las gravas, este paso es innecesario. Mezcla íntima y homogénea de los materiales, tanto en obra, empleando una graba de discos, como en central, empleando tolvas dosificadoras. Extensión y nivelación de la mezcla. Humectación y compactación de la misma hasta alcanzar la densidad mínima prescrita en la obra, generalmente el 95% ó 100% del Proctor modificado.

Los nombras de algunos ilustres pioneros de la Mecánica de Suelos, como Terzaghi, Casagrande y Hogentogles no son ajenos a los desarrollos más pioneros de esta técnica. Cuando se diseñan mezclas de suelos, la granulometría suele ser el requisito más relevante en la fracción gruesa, en tanto que la plasticidad lo es naturalmente, en la fina.

Tamaños demasiado grandes son difíciles de trabajar y producen superficies muy rugosas; conduce a mezclas muy segregables. La presencia de contenidos importantes de materiales finos, menores que la malla 40, hace difícil lograr buenas características de resistencia y de deformabilidad, además de que puede conducir a superficies demasiado lisas y fangosas, cuando están húmedas y pulverulentas, cuando están secas. Difícilmente puede pensarse en obtener un buen comportamiento de una mezcla en la que haya más de un 8 a un 10% de finos menores que la malla No. 200 y este límite puede ser aceptable solo si los finos son realmente inertes, lo que resulta muy difícil de garantizar para un caso particular dado en la tecnología de las vías terrestres. El aspecto más delicado de la estabilización con mezclas de otros suelos es el criterio mismo que se adopte para medir las propiedades del nuevo suelo. Si, como es frecuente, se adopta el criterio de lograr un mayor peso volumétrico, se corre el riesgo de tolerar la inclusión de cantidades de finos excesivamente elevadas. La preparación de mezclas de dos suelos para producir un tercero que tenga una granulometría que le garantice ciertas propiedades deseables, previamente establecidas por un estudio de laboratorio o por unas especificaciones, existen en la práctica diversos métodos: si se tiene un suelo dividido en varias fracciones, conocido el porcentaje que constituye cada fracción y se desea variar uno o más de esos porcentajes, por la adición de alguna proporción de otro suelo, de granulometría conocida.         

Los problemas de mezclas son de varios aspectos; a veces habrá que obtener toda la curva granulométrica de la mezcla y, otras bastara con garantizar algún o algunos porcentajes apropiados, de algunos tamaños específicos; un ejemplo del último caso sería la modificación de la fracción fina de suelo para mejorar su plasticidad o su permeabilidad. Las siguientes expresiones dan los porcentajes en que los suelos 1 y 2 deben combinarse, para que la mezcla tenga el porcentaje p pasando la malla que se haya elegido como base del cálculo. Obviamente p debe ser seleccionado por el proyectista, con base en sus necesidades prácticas.  

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El método grafico se comienza por dibujar un cuadro en cuyos lados se colocan escalas de porcentajes granulométricos en la disposición mostrada. En la escala

vertical de la derecha se dibujan puntos según la granulometría que muestra el material 1, señalando en cada porcentaje la malla correspondiente en que tal porcentaje ocurre; igual se hace con el material 2 en la escala vertical de la izquierda. Si se unen tales puntos por líneas rectas, se tendrá una recta para cada malla. Sobre esas líneas rectas y con base en las escalas verticales de porcentajes que pasan se colocan, en cada una, los límites de la especificación a que se desea se sujete la mezcla. La figura está constituida de tal manera que un punto cualquiera de los señalados en una de las líneas inclinadas, que representa un cierto porcentaje de la mezcla, en el tamaño correspondiente a la línea, permite leer en las escalas horizontales superior e inferior los respectivos porcentajes en que deberán entrar en la mezcla los materiales 1 y 2 para producir un porcentaje como el señalado, en el tamaño correspondiente.  Así, si se trazan las dos líneas verticales de puntos, por los puntos más próximos entre sí de todos los que corresponden a límites de especificación de la mezcla, se habrá limitado una zona tal que si los porcentajes en que se mezclan los suelos 1 y 2 quedan dentro de ella, se producirá una mezcla que automáticamente resulta dentro de todas las especificaciones.