Estabilización de suelos.pdf - EVA Fing

PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN PARA

ESTRUCTURAS

Estabilización de suelos


DEFINICIÓN:

Procedimiento para modificar las propiedades de un suelo en sitio, para adaptarlo a los requerimientos de la obra a realizar, en especial mejorando su estabilidad


Conceptos asociados:

Suelos granulares: > 65% granos gruesos

Suelos cohesivos: > 35% granos finos

Estructura de un suelo:Granos gruesos EsqueletoGranos finos RellenoEspacio libre ocupado por agua y aire (poros

pequeños Capilaridad)


Capacidad soporte del suelo:

Resistencia de los granos Forma de los granos Fricción entre granos Cohesión Granulometría


Capacidad soporte del suelo. Como mejorarla:

Mejorar la granulometría Control de humedad Compactación adecuada

Estabilización de suelos Ventajas

Se realiza en sitio fundamentalmente, se utiliza el suelo del lugar (economía)Se reducen los tiempos de construcción

Procedimiento

Preparación de la base:Estudio del suelo a estabilizarRetiro de suelo vegetal y “piedras grandes”Conformar perfil del terrenoAgregar aglutinante (cal, portland, etc)MezclarConformar y compactar

Estabilización de suelos Terminaciones:

MotoniveladoraRodillo (cemento)Vibratorios (cal)

Número de pasadas depende de:Tipo de material y humedadGrado de compactación necesarioEquipo disponibleEspesor de las capas


Posibles problemas

Posibilidad física de mezclado y compactaciónReacciones químicas negativasPh del sueloEconomía del trabajo


Aglutinantes mas comunes:

Cemento portland

Cal (viva o hidratada)

Materiales bituminosos


Cemento portland

Da muy buenos resultadosMejor en suelos granulares no cohesivosBuena capacidad soporteUso frecuente

(suelo cemento)


Cal: VivaHidratada

Viva: en suelos cohesivos. Aún con humedad alta

Hidratada: Para suelos cohesivos o granulares. Demora mas en hidratar que el CP, pero la resistencia es menor.


Materiales bituminosos: AlquitránAsfalto

Mezclado en sitio; en planta o en capas

Alquitrán: se puede aplicar en frío o caliente

BacheoSellado

Imprimación Reparaciones

MacadamMezclas en planta


Asfalto:

Producto natural /destilado del petróleo Se presenta sólido o semi-sólido, negro a marrón

oscuro. Se funde al calentarlo. Viscosidad depende de la temperatura Impermeable Estable Se diluye con derivados del petróleo Se emulsiona con agua


Suelo Cemento:

Mezcla homogénea de material granular (suelo y/o árido), cemento y agua (y aire), a la que se le exige una determinada densidad, homogeneidad, resistencia y durabilidad.Mejora la resistencia a flexión, abrasión y compresión


TIPOS:

Compactado

Modificado con cemento: sin hidratar, se usa en bases y sub bases. Controla la humedad y Mejora la granulometría. Por ej. en terraplenes.

Plástico: con agua en exceso, se usa en revestimiento de canales, se compacta con planchas vibratorias; colado similar al hormigón


EQUIPOS DE MEZCLADO

HormigonerasRetroexcavadorasMotoniveladoras

ENSAYOS

% de agua y de cementoGrado de compactaciónPendiente mínima de la superficie


CURADO

Se debe asegurar la reacción química completaEvitar la evaporaciónPrecauciones en tiempo cálido ó frío

PRECAUSIONES

Asegurar el escurrimiento de lluvias; definir puntos bajos par el drenaje

Orear si hay humedad en excesoMantener la humedad 3% por debajo de la

óptima


EJEMPLO: Camino con suelo cementoEtapa previa:

Replanteo del terreno (perfiles)Muestras para el laboratorio % de agua y cemento a agregar; y si el suelo es apto.

Definir las capas a mover En sitio, para determinar la cantidad de agua

suficiente: lo moldeo con la mano y no debe exudar ni partirse

Consumos de agua:Arenas 22lt/m2 esp 0.15mLimo arcillosos 32lt/m2 esp 0.15m


EJEMPLO: Camino con suelo cemento

Preparación:Sustitución de “zonas malas” con material buenoCaballete con motoniveladoraEscarificarPulverizarMojarReconformar el perfil


EJEMPLO: Camino con suelo cementoConstrucción:

Tendido el cemento (con camión báscula, camión tanque; o en bolsas)Mezclado con motoniveladoraRegado con camión cisternaTendido con motoniveladoraCompactación (pata de cabra, rodillo neumático y/o cilindro)PerfiladoVerif. De densidad y espesor finalCompactación (neumática)TerminaciónCurado


EJEMPLO: Camino con suelo cemento Suelos aptos:

Contenido orgánico < 2%Consumo de cemento: 30 a 55kg/m2Compactación 100% Uso a los 8 díasResistencia a compresión:

Con materia orgánica: 3.5kg/cm2Limos y arcillas limosas: 3.5 a 7kg/cm2Arenas con arcilla: 7 a 10.5kg/cm2Arena – arena limosa: 7 a 17.5kg/cm2Arena con grava: 10 a 20kg/cm2Arena graduada >25kg/cm2


Mezclas con hidrocarburosModifican la naturaleza física de los suelos:Aumenta impermeabilidad.Aumenta E (mas elásticos, permiten movimientos

sin fisuración).

Usos:A. Imprimación asfálticaSobre suelos ya preparados.Se riega el producto asfáltico que es absorbido por el

suelo.Se obtiene una superficie impermeable.Cierra los capilares del suelo.


Mezclas con hidrocarburosB. Riego de adherenciaC. Cemento asfálticoD. Concreto asfálticoE. Estabilización en masa:

Se ara el terreno con disco o motoSe agrega el liganteSe mezcla con arado o motoniveladoraSe compacta (pata de cabra)Se termina con rodilloSe agrega arena como protecciónSe vuelve a compactar (neumático)


Mezclas con hidrocarburosF. Macadam asfáltico:

Sobre la base se extiende una capa de piedraSe extiende asfaltoSe termina con cemento asfáltico y suelos finos

G. Penetración invertida:Sobre la base se extiende el asfaltoSe tiende arriba el suelo (graduado, etc)Se compacta de forma que el asfalto suba a la

superficie, por capilaridadH. Estabilización superficial:

Se compacta el sueloSe tiende una capa fina de asfalto


Mezclas con hidrocarburosConsumo de ligante:

Depende de la granulometría del suelo (4 al 7% del volumen de suelo)

Reciclaje:En caso de reparaciones de caminos existentes, se utiliza el material del pavimento existente.

Ventajas economía al usar ese materialse ahorra asfalto


Mezclas con hidrocarburosReciclaje:

Aplicación: Si se renueva solo la capa superficial (base tiene que estar bien)

Procedimiento: Retiro del pavimento existenteTransporte de lo excavado a plantaMolido en plantaAgregado de asfalto necesarioMezcla en calienteTransporte al sitio

Imprimación previa de la superficieTendido de la mezclaCompactado


Estabilización químicaAgregado de sustancias que por reacción química con el suelo lo transforman en un material rígido

Tipos:1. Silicato de sodio en suspensión coloidal: Pasta

relativamente fluida al evaporarse el agua precipita y se rigidiza

2. Silicato de sodio y agregados (de acción rápida se usan retardadores)

3. Ácido fosfórico (para estabilizar arcillas)4. Etc.


Congelación Para suelos con mucha agua El suelo se congela lentamente Es una solución transitoria Ejemplo: para excavar sin peligro de

desmoronamientos Solución cara

Se hacen perforaciones Se colocan tubos de congelación Se instalan los equipos de refrigeración (con respaldo, y asegurando fuentes de energía) Se congela el suelo Se inician los trabajos Se descongela el suelo.


Estabilización electrofísica

Para suelos poco permeables

Se hace pasar una corriente eléctrica en el suelo (que contiene agua)

El agua va hacia el cátodo (que se extrae por bombeo, con filtros) y el suelo se seca cerca del ánodo


Pilotes Cónicos ExpansiblesCon cal

Cónicos: se colocan por percusión; al introducirlos en el terreno desplazan lateralmente el suelo natural, apretándolo Expansibles: Se perfora; se coloca una camisa metálica plegada (acordeón); se inyecta: hormigón, suelo cemento, etc a presión de forma que la camisa se expande y aprieta el suelo alrededor

Se conoce la presión a la que queda sometido el suelo, sirve para reducir costos de fundaciones, o para realizar anclajes.



Con cal (lime column method):En suelos arcillosos poco resistentes.

Se perfora; se inyecta cal a medida que el elemento que perfora sube, de modo que se vaya mezclando con el suelo; en general el agua existente en el suelo es suficiente para la hidratación; la resistencia del suelo va aumentando con el tiempo (10 a 20 veces al mes y llega a la resistencia última a los 3 años). Sirve como elemento resistente y como dren.



Con cal (lime column method):

Mejora la capacidad resistente del suelo Estabiliza lateralmente taludes Estabiliza excavaciones en zanja Reduce el asentamiento Al actuar como dren, aumenta la velocidad de

asentamiento en presencia de agua.


Drenes verticales de arena

Usos: suelos blandos con alto contenido de agua.

Se trata de eliminar el agua.

Ej.: en terraplenes de caminos sobre terrenos pantanosos.



Método:Eliminar la capa vegetal del sueloColocar placas(3”x3”) con un caño vertical para medir

asentamientosColocar estacas para control del desplazamiento lateralRellenar con arena para crear una capa permeableArriba grava que permita la circulación de maquinariaConstruir vías de salida del aguaPerforaciones entubadas que lleguen al firme o suelo

impermeableRellenar perforaciones con arena (mientras se retiran los

tubos)



Método:Extender el material de la baseEl efecto de los equipos de compactación va haciendo subir

el agua por los tubos de arena (drenes)Pasado un tiempo se verifica que los descensos van

disminuyendo, pero se demora en llegar al equilibrioEl control del grado de estabilización del suelo se realiza

midiendo la presión intersticial del agua.La terminación del camino se realiza con la superficie

elástica y es posible que haya que reconstruirla mas de una vez.

Estabilización de suelos.pdf - EVA Fing

Documents

Transcript of Estabilización de suelos.pdf - EVA Fing