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lunes, 27 de abril de 2009

Suelo Cemento

1. INTRODUCCION AL ESTABILIZADO CON CEMENTO:

Este tipo es el mas antiguo de todos los sistemas de estabilización, su técnica es mas rigurosa que la de corrección del suelo con otro complementario. Al igual que la estabilización con cal, la estabilización con cemento es del tipo Físico – Química , en este caso la interacción entre suelo y cemento da origen a un nuevo material, el Suelo Cemento, cuyas propiedades pueden considerarse del punto de vista de la mecánica de suelos, como de una Cohesión aumentada en forma considerable, sucediendo igual que en el caso del Suelo Cal , pero con un valor mucho mayor.

Esta cohesión es llamada verdadera con respecto a la aparente que poseen los materiales con fricción y cohesión natural, que puede ser anulada por el agua. Esta cohesión verdadera, NO alterable por el agua, hace que al Suelo Cemento debamos tratarlo como a un Material Rígido, que posee un módulo de elasticidad y su resistencia al corte están dadas más por esa cohesión que por la fricción interna. Por consiguiente los ensayos a realizar serán mas similares a los de un sistema rígido que a los que se usan para los sistemas granulares.

Por otra parte, una gran variedad de suelos pueden estabilizarse con cemento: en el caso de las arcillas el porcentaje empleado es alto , por lo cual para reducirlo se incorpora a la mezcla cierta proporción de arena ; en el caso de suelos arcillo-arenosos, la acción del cemento en el proceso de estabilización es doble ya que disminuye su plasticidad y produce una cementación de sus partículas. Cabe recordar que los suelos arcillosos con altos contenidos de humedad son difíciles de pulverizar, dando mejores resultados los suelos limosos o limo-arenosos.

El proceso normal de fraguado del cemento, mezclado con el suelo, produce el endurecimiento del conjunto, al unir las partículas granulares del mismo o bien las de arcilla, en este último caso al fijar estas partículas con unos enlaces rígidos, además de disminuir el agua que pueden adsorber, aumenta en proporción apreciable la resistencia al esfuerzo cortante de la mezcla.

La proporción de materia orgánica de un suelo, no es solamente como tal, indicativa de una dificultad para la estabilización con cemento, influye la calidad de la materia mas que su cantidad.
Los suelos Acidos PH < 7 suelen ser difíciles de estabilizar, los Básicos con PH de 7 a 12,6 suelen estabilizarse sin dificultad, siendo mas fácil alcanzar mayores rcias. en suelos de PH > 12.

Los suelos que contienen sulfatos son peligrosos para su estabilización, por los efectos conocidos: la descomposición del cemento y la reducción de resistencia.

2. OBJETIVOS DEL ESTABILIZADO:

La estabilización con cemento, responde a dos objetivos:
a) Obtener suelo modificado con cemento
b) Obtener mezclas de Suelo – Cemento compactables

El uso de materiales locales reduce los costos. Prácticamente, todos los suelos pueden estabilizarse con cemento, pero la variación del % a agregar determinará estudios económicos que son necesarios considerar antes de tomar decisiones.

El éxito de un Suelo Cemento se basa en los siguientes elementos:
1) Elección correcta del suelo
2) Cantidad de cemento apropiada
3) Humedad apropiada
4) Densidad correcta


3. DOSIFICACIÓN:

Para la determinación de la proporción mas conveniente de cemento pueden seguirse dos técnicas: la Americana o la Inglesa.
Según la técnica Americana deben tantearse proporciones de:



(1) En el caso en que la Curva Humedad – Densidad sin cemento, sea Regular
(2) En el caso en que la Curva Humedad – Densidad sin cemento, sea Irregular

La técnica Inglesa sigue otro camino, proyecta la mezcla para alcanzar una resistencia determinada, a los siete días exige un mínimo de 17,5 kg / cm2 cuando el tráfico es ligero y 28 kg / cm2 cuando es pesado


4. ENSAYOS:

Los ensayos referidos al suelo serán:
 La determinación de sus constantes físicas
 Su granulometría

Se efectuará un ensayo de Resistencia a la Compresión a los 7 y 28 días. La resistencia a la compresión debe dar valores crecientes con la edad después de siete días de curado.

El ensayo se efectúa en máquina de compresión a velocidad constante, luego de sumergir la probeta en agua durante 4 hr.

Suelos granulares, dan a los 28 días valores de 70 kg / cm2 para porcentajes adecuados de cemento.

La determinación del contenido óptimo de cemento a agregar se efectúa por medio del ensayo de Durabilidad que comprende dos aspectos.
 Humedecimiento y Secado
 Helado y Descongelado
Son ensayos bastante violentos que tratan de desintegrar las probetas, las que acusen menores pérdidas serán las mas convenientes.

Las muestras se preparan para cada proporción de cemento, en el molde Proctor y a la densidad máxima. El ensayo de Máxima densidad y humedad debe hacerse previamente con cada porcentaje de cemento. La humedad del suelo debe ser la Optima mas el porcentaje de humedad necesario para el frague del cemento.

Para cada proporción de cemento se preparan cuatro probetas, dos para el ensayo de capacidad de duración frente a los cambios de humedad y sequedad, y dos para los de hielo y deshielo. Todas ellas se dejan fraguar en la cámara húmeda durante siete días, las dos probetas destinadas al ensayo de Humedad-Sequedad se sumergen en agua a la temperatura ambiente, durante cinco horas, al cabo de cuyo tiempo se colocan en una estufa a 71°C , durante 42 hr. Este ciclo se repite 12 veces.

Después de cada ciclo, una de las probetas es pesada y medida, con lo cual puede calcularse el agua absorbida y la variación de volumen. La otra se limpia enérgicamente dos veces, con un cepillo metálico, para separar todo el material suelto, y se pesa. De ella se obtiene el tanto por ciento de material desagregado después de cada ciclo

Para el ensayo de Hielo–Deshielo, las probetas fraguadas se colocan en una bandeja sobre un fieltro empapado y se llevan a una cámara frigorífica, en la cual se tienen durante 24 hr. a - 23 °C , al cabo de cuyo tiempo se sacan. Una de las probetas que se toma como testigo se pesa y se mide, se colocan las dos en la cámara húmeda sobre un fieltro empapado, durante 22 hr. , para permitir el deshielo, después de lo cual se pesan y la testigo se mide. La otra probeta se limpia con el cepillo metálico y se vuelve a pesar para ver la cantidad de material desagregado. Este ciclo se repite 12 veces.

Según la Asociación del Cemento Portland, la dosificación adecuada de cemento es la Mínima que cumple las siguientes condiciones:

1) Las pérdidas de material desagregado durante los doce ciclos no deben ser mayores de:


2) El aumento de volumen durante los ensayos no debe exceder en mas de 2% de la probeta recién terminada

3) El Máximo contenido de humedad no debe sobrepasar al necesario para llenar los huecos de la probeta en el momento de ser fabricada.

5. CRITERIOS PARA LA DOSIFICACION

Como la medida de la resistencia es relativamente rápida, mucho mas que la de ciclos de Humedad-Sequedad , Hielo-Deshielo, es el procedimiento recomendable en casos normales.

Si se dispone del tiempo suficiente para estudiar la dosificación y la obra lo merece es aconsejable el empleo de ambos métodos

Las proporciones de Cemento suelen oscilar entre las siguientes cifras:


6. PROCESO CONSTRUCTIVO:

Puede realizarse por mezcla In Situ , con mezcladora móviles o con una Instalación Fija, el primer sistema se recomienda cuando se emplee en el firme el mismo terreno de explanación, la instalación fija esta especialmente indicada cuando se utilicen materiales tomados de préstamos.

La construcción consta de las siguientes operaciones:
1. Escarificado y preparación del cimiento
2. Pulverización de la tierra que se va a estabilizar
3. Distribución del cemento
4. Mezcla del cemento y la tierra en seco
5. Riego de la mezcla hasta alcanzar la humedad óptima.
6. Mezclado húmedo
7. Compactación y perfilado
8. Curado

1) Escarificado y preparación del cimiento: se escarifica la explanación hasta una profundidad de 15 cm a 30 cm , efectuándose luego una calificación del tipo de suelo, siendo el tamaño máximo del agregado 75 mm con un 55 % que pase por el tamiz N° 4, esto se realiza en el caso de que se use el suelo del lugar, sino se debe traer suelo de algún préstamo y colocarlo en el lugar de trabajo.

2) Pulverización: hay que lograr en el suelo una pulverización tal, que el 80 % del mismo pase por el tamiz N° 4 y el 60 % el tamiz N° 10


3) Distribución del cemento: puede hacerse de dos formas, 1) vaciando las bolsas en la explanación, de tal manera que después de extendido, resulta la dosificación fijada, o 2) empleando aparatos distribuidores de productos pulverulentos ( dist. a granel ) , en la dosificación del material hay que tener en cuenta un exceso de 10 % en concepto de pérdidas, en el proceso de mezcla, por viento, etc.
4) Mezcla del suelo y el cemento: se la efectúa primero en seco, debe hacerse inmediatamente después de extendido, debe removerse la mezcla por lo menos una vez cada 30 min.

5) Riego de la mezcla: debe añadirse la proporción de agua precisa para mantener la proporción determinada en laboratorio y que en todo momento exista la necesaria para la hidratación del cemento, toda ella debe ser añadida en menos de tres horas desde que se extiende el cemento. El riego debe efectuarse con picos rociadores a presión ( lluvia mas uniforme que los por gravedad )


6) Mezclado húmedo: el mezclado debe hacerse hasta lograr la homogeneidad de la mezcla con la humedad buscada.

7) Compactación y perfilado final: el tiempo máximo en que debe realizarse esta operación será de dos horas. La humedad durante la compactación no deberá ser menor que 0,75 de la óptima. El máximo tiempo transcurrido desde la extensión del cemento hasta la terminación del firme será de seis ( 6 ) horas. La compactación deberá empezarse con rodillos de Pata de cabra, la longitud de las patas será de 15 cm como mínimo, la compactación se efectuará longitudinalmente , empezando por los bordes y progresando hacia el centro, se suspenderá cuando la marca de la pata tenga una profundidad de 6 a 7 cm , procediendo al Perfilado con la niveladora, sin suspender las pasadas de rodillo. Cuando las patas penetren menos de 2,5 cm se pasará una Grada de púas, realizándose después el Perfilado Definitivo.


8) Curado: el firme terminado deberá protegerse con una capa de 8 a 10 cm de tierra o paja mojada u otro medio apropiado ( regado 3 veces por día ), durante un plazo de siete días para su curado. Pasado este tiempo puede limpiarse la superficie del camino y abrirse al tráfico o bien construir una capa superficial cuando se trata de emplearlo como cimiento. Puede ser conveniente un tratamiento superficial cuando el suelo estabilizado con cemento se emplee como capa de rodadura y el tráfico es de cierta intensidad, es normal una capa de imprimación de 0,50 a 0,75 litros / m2, con un producto bituminoso fluido, seguido, cuando se haya secado, de una capa superficial de 1,5 a 1,75 de un betún viscoso, cubierto con gravilla, de 12 a 15 mm., en proporción de 16 a 20 litros / m2 .


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