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Resumen Estabilizacion de suelos

Suelo estable

Un suelo es estable cuando presenta buena resistencia a la deformación y es poco sensible a la presencia de agua.

- Capacidad portante

Carga crítica que aportada a un suelo produce en él una deformación irreversible consistente, normalmente, en un deslizamiento de capas adyacentes.
Cuánto mayor sea la capacidad portante mayor es la carga crítica.
La capacidad portante es el límite de resistencia y se mide a través del CBR. A mayor CBR mayor es la capacidad portante.
También influye la relación entre las cargas cortantes, que regía la Ley de Coulomb y las tensiones normales.

Un suelo estable es el que tiene cierta cohesión y cierto rozamiento entre partículas.
En un suelo de arcilla pura no hay rozamiento interno entre las partículas y, exclusivamente, tendrá cohesión. La relación entre tensiones cortantes y normales será constante, c.
En un suelo con gravas y arenas no hay cohesión, por no haber elementos finos (c es cero) y sólo hay rozamiento interno.

- Estabilización de suelos

La estabilización del suelo, respecto a la característica de dar resistencia a la deformación, añade al suelo aquello de lo que adolece. Si hay un suelo arcilloso hay que añadir material granular. Si es un suelo granular hay que añadir un ligante (material arcilloso).
Respecto a la baja sensibilidad a la presencia de agua se obtiene compactando el suelo. Con esto disminuimos el número de poros, con lo que entra menos cantidad de agua en los poros.

- Tipos de estabilización

Se mezcla un suelo con otro para conseguir una mejor granulometría.

Hay dos maneras:

* Estabilización granulométrica, mecánica o natural: se mezclan dos, o más, tipos de suelo de diferente granulometría, y que sean complementarios.

* Estabilización química: se le añade al suelo algún producto industrial, o un ligante, para darle cohesión, o disminuir la excesiva plasticidad. Se le suele añadir cemento, cal o productos bituminosos.

- Estabilización granulométrica

Hay mezclas binarias (lo más normal) y terciarias. Sólo suelen ser viables mezclas binarias por el coste.
Se busca una combinación de material granular y limo-arcilloso. Si hay exceso de material limo-arcilloso hay problemas por entumecimiento. Si hay exceso de material granular hay una falta de cohesión y la única interacción es el rozamiento.
Se llegó a la conclusión de que la capacidad de compactación (mayor o menor posibilidad de compactar un suelo, es decir, conseguir mayor o menor densidad) tiene relación con la granulometría de la mezcla. Una buena compacidad va a implicar que sea mayor la densidad seca, con lo que la permeabilidad es menor, lo mismo que la sensibilidad al agua. Además aumentamos el rozamiento interno de las partículas y hay mayor capacidad cementante de la arcilla.
Cuánto más compactado está un material la capacidad de la arcilla es mayor.

Para establecer las granulometrías existen dos métodos:

- Según la ecuación de Talbot

P=%, en peso, de las partículas que pasan por el tamiz de apertura d
D= tamaño máximo de las partículas que pasan
n= valor que varía en función de D
D=2'' n=0.5
D=11/2'' n=0.4
D=1'' n=0.33

- Según el huso granulométrico (límites entre los que se comprenden diferentes granulometrías).

Esos husos se han ido comprobando experimentalmente, y se comprobó que para cada tamiz no se desvirtúa la capacidad estabilizante del suelo cuya granulometría esté comprendida entre los máximos y los mínimos.
Se establecieron diferentes husos (B, C, D, A, ¾). El huso B tiene como tamiz máximo el de 2'', el C el de 1 ½'', el D y el A usa el de 1''.
Estos husos son experimentales.

Consejos
+ Evitar la estabilización con el huso de ¾, porque tiene poca cantidad de elementos gruesos
+ Evitar que el tamaño máximo sea superior a 1/3 del espesor de la capa de camino a estabilizar.
+ El material retenido en el tamiz de ½´´ debe tener más del 50% del material procedente de machaqueo con 2 caras de fracción como mínimo.

Las caras de fractura son más irregulares y se favorece la unión con el resto de las partículas.
La curva debe tener una curvatura continua y no tener codos.

Características :
- Suelo pesado, denso y de resistencia notable
- De bajo hinchamiento; su fracción fina (>tamiz nº 200) es inferior al 25%

En un suelo arcilloso aportamos arena para reducir la plasticidad. En un suelo arenoso aportamos arcilla para que tenga coherencia.
El aporte de arcilla no debe ser superior al 15-18%.
Los elementos que se suelen usar suelen ser arenas angulosas y de sílice. Las arcillas deben ser homogéneas, de plasticidad moderada y bajo hinchamiento.
Para realizar la mezcla se suele pedir un control de la humedad. Si la arcilla está muy húmeda dificulta la mezcla. Si está más dura se van a formar terrones. La arcilla debe estar entre el límite de retracción y el límite plástico.

- Mezclas de suelo

Atendiendo a la granulometría hay dos métodos que nos dicen la cantidad a mezclar de un suelo y de otro.

- Método del módulo granulométrico

Suelen interesar mezclas binarias.
Este método consiste en conseguir una mezcla de suelos cuyo módulo granulométrico coincida con el de la curva deseada.
El módulo granulométrico es el resultado de dividir, por 100, la suma de cantidades retenidas acumuladas en los distintos tamices de una mezcla de suelos.
Siempre es necesario que estén los tamices nº4, 10, 20 y 200.
Al mezclar dos suelos uno es de granulometría gruesa y otro de granulometría fina (menor módulo granulométrico)
Si tengo 2 suelos A y B y quiero la granulometría del huso 1 ½ cojo el huso y busco los valores intermedios. Obtengo los valores del % retenido acumulado y consigo el módulo granulométrico para ese huso. Luego calculo el módulo granulométrico para el suelo A y B.

XA x módulo + YB x módulo= 100 x módulo intermedio
XA + YB= 100

- Método de Rothfuchs o gráfico

Parto del suelo A y B y quiero llegar a cierta granulometría. Para ello hacemos el gráfico de granulometrías para el huso al que queremos llegar. Modifico el eje de abscisas para que quede una recta, que corresponde a los valores medios de estabilización.
Represento la curva del suelo A y del suelo B y trazo una recta de modo que las superficies entre la recta y la curva sean iguales, para la parte de arriba y para la de abajo. Trazadas estas rectas trazo una recta que une el inicio del suelo B con el final del A. Donde corta a la recta inicial marca los % de cada suelo.

Hay otros métodos que usan la plasticidad.
- Michigan State Highway Department
Usa la expresión:

L= %, en peso, de ligante en la mezcla
K= constante que se calcula sabiendo, primero, el IP de la mezcla, luego mirando el IP del material granular y, por último, mirando el del ligante.
g40 = 5 del material granular que pasa por el tamiz nº 40
l40 =%de material ligante que pasa por el tamiz nº 40
El valor de K depende del índice de plasticidad del ligante, de la mezcla y del material granular.
Construcción de capas de mezcla

- Con suelos aportados
Una vez hecha la traza del camino se aportan suelos
Al estar con suelos aportados se prepara el material en cantera (se tritura, criba, al necesitar caras de fractura, y mezcla). Se transporta al punto de aportación y se descarga formando cordones longitudinales. Posteriormente se trae el otro suelo y se echa encima de los cordones. A continuación se pasa una motoniveladora o mototrailla para mezclarlos y se va aportando agua, entre las pasadas, y se compacta. El acabado suele ser con rodillo neumático.

- Con explanada mejorada
Se estabiliza el suelo con técnicas de estabilización
Cuando mejoramos la explanada el proceso es similar. Lo que hacemos es escarificar el suelo (hasta 20 cm), para que quede suelto, se forman cordones, se aporta el suelo para la estabilización y el proceso sigue siendo el mismo.

- Estabilización con cemento: suelo-cemento
Se aplica cemento y agua a un suelo granular para que sea más cohesivo. La cantidad máxima de cemento debe ser menor del 7%.
La estabilización puede ser:

+ por cemento: menos del 7%
+ suelo-cemento: mezcla con más del 7% de cemento

También se habla del hormigón pobre (mezcla de arena, grava, cemento y agua), con muy poco cemento.

Esta estabilización disminuye el límite líquido y el índice de plasticidad, aumenta la cohesión, aumenta los ángulos de rozamiento, disminuye el hinchamiento, aumenta la resistencia a compresión, los esfuerzos cortantes y el índice de retracción.
La máxima estabilización se produce a los 28 días, pero hay que hacerlo, como máximo, en 2 horas, porque empieza a fraguar. Por eso se debe hacer menos de 250 m de camino a la vez.

Los condicionantes del suelo para esta estabilización son:

- Granulometría: Prácticamente admite cualquier tipo de suelo. Influirá en el % de cemento a emplear. Con un % de cemento superior al 7% se desaconseja económicamente su uso
- Plasticidad: No apto para suelos con elevada plasticidad. Hay de cumplir con LL< 40 y IP<18.
- Contenido máximo de sulfatos (SO3):1% (PPTP Xunta)
- Suelo sin materia orgánica. (PPTP Xunta)

- Estabilización con cal

Se mezcla cal aérea, con el suelo arcilloso y con agua. Se recomienda en suelos arcillosos, porque facilita la floculación (las partículas se unen unas a otras y precipitan) de partículas de arcilla.
Disminuye el límite líquido y el índice de plasticidad, aumenta la resistencia a compresión y el CBR y disminuye la capilaridad.
El de cal no debe superar al 7%.

Los condicionantes del suelo para estabilizar son:
- Granulometría: < ½ espesor tongada compactada
< 75 mm (PPTP Xunta)
- Tamiz nº 40 ----------------" 75% en peso que pasa
- Tamiz nº 200 --------------" 35% en peso que pasa
- Plasticidad: 17" IP" 40
- Suelos sin materia orgánica (PPTP Xunta)

- Estabilización grava-cemento

Tiene un alto coste y es poco usada.
La mezcla se ha de hacer en planta y se usa grava que se mezcla con cemento.
El cemento no debe ser superior al 5%.

- Estabilización con productos bituminosos

Son de elevados costes y poco usadas.
Es una mezcla de suelo, agua y producto bituminoso.
Mejora las características resistentes, disminuye la absorción de agua y aumenta la cohesión.
Se impermeabiliza la arcilla.

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3 comentarios:

  1. brother crees q me puedas pasar los libros de donde as sacado esta informacion xfa

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  2. Esto nos lo pasaron en un archivo de word al mail... vere si averiguo quien es el autor y agrego ala publicacion. Saludos

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  3. Tabla Nro.1
    Tipos de Suelo
    A-1 y A-3
    Límite de A-3 y A-2
    A-7
    A-5 y A-6
    Límite de A-2 y A-4
    Suelo Estabilizado
    3-8
    5-10
    7-12
    8-15
    10-16
    Suelo-Cemento
    5-8
    6-10
    9-14
    No económico

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