Actualmente las limitantes más importantes en el diseño y ejecución de vías se deben a aspectos económicos y ambientales; las soluciones tienden a nuevas






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5.1 Influencia del tiempo y temperatura de curado.



A una capa estabilizada con suelo cal, se le debe permitir que se endurezca hasta que los camiones pesados puedan operar sin ahuellar la superficie. Durante este tiempo la cal deberá mantenerse húmeda para ayudar al incremento de resistencia. Esto se conoce como curado y debe de hacerse de 2 maneras: Curado húmedo, que consiste en mantener la superficie en una condición húmeda a través de un rociado leve y compactándolo cuando sea necesario y b) curado con membrana que implica el sellado de la capa compactada con una emulsión bituminosa ya sea de una o varias aplicaciones. Una dosificación típica es de 0.12 a 0.30 galones por metro cuadrado.

Se recomienda no estabilizar cuando amenace lluvia o cuando la temperatura ambiente sea menor a 5 ° C, además se recomienda que la superficie mejorada se abra al tránsito vehicular en un tiempo de 24 a 48 horas.
No deberá utilizarse cal viva, solo será recomendable cuando la humedad del suelo sea mayor que la humedad óptima”. La avidez de la cal viva por el agua hace que tome agua de la destinada a la laborabilidad del suelo, por otra parte es cáustica y puede dañar a los trabajadores en su manipulación y en cuanto a las condiciones de reaccionar estará en ventaja la cal hidratada.
También agregamos que así como las mezclas con cemento han de compactarse inmediatamente después de formadas, las mezclas con cal pueden manejarse de forma menos expedita, lo que conduce a un proceso constructivo más cómodo y flexible. Sin embargo a medida que el tiempo pasa, las mezclas con cal requieren más agua para su compactación, por lo que dejar transcurrir tiempo en exceso pudiera incurrirse en un costo de agua adicional.
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5.1 Comparación con el suelo cemento.



Según Ing. SOFIA FIGUEROA, (MsC En Docencia de la Universidad de La Salle, Esp), en la estabilización con cal uno de los aspectos que se logra controlar es el

Contenido de agua en suelos muy húmedos de tal manera que sean manejables y

se logren mejores condiciones de compactibilidad. Al mezclar el suelo con la cal

se mejora la condición plástica del mismo, la estabilidad volumétrica, la reducción

de permeabilidad y por ende su capacidad de soporte.la estabilización con cemento generalmente se emplea para aumentar la resistencia del suelo y así mismo incrementar las cargas de tránsito y obtener mezclas con un mejor comportamiento ante la erosión y los cambios abruptos de

temperatura.
En ambos casos se puede realizar el tratamiento en planta o in situ y el proceso

implica la adición del estabilizante, la mezcla con el suelo o el material que se

quiere mejorar y el proceso de compactación.
Según EL IECA, en general, puede afirmarse que los suelos plásticos, arcillosos, reaccionan bien con la cal. Y los suelos granulares, no plásticos, reaccionan bien con el cemento. Los dos parámetros que mejor pueden clasificar un suelo de cara al conglomerante más adecuado con la plasticidad y la granulometría.
Los suelos con un Índice de Plasticidad menor o igual a 12 son suelos que reaccionarán mejor con el cemento. Los suelos cuyo I.P. sea mayor de 20 son suelos cohesivos, que reaccionarán mejor con la cal. Y los suelos cuyo I.P. esté entre esos valores, entre 12 y 20, serán suelos más aptos para una estabilización mixta.
En el caso de suelos muy plásticos, con valores del I.P. superiores a 40, se debe realizar la estabilización con cal, y en dos etapas, para mejorar su eficacia.
Analizando la granulometría, lo que interesa es ver la fracción fina del suelo. En el caso de suelos muy finos, con más del 50% de pase por el tamiz de 63 μm, son claramente suelos aptos para reaccionar mejor con la cal.
Si el porcentaje de finos es menor del 35%, son suelos aptos para el cemento. Y, como en el caso anterior, los suelos cuya fracción fina se encuentre entre el 35 y el 50%, serán suelos para realizar una estabilización mixta cal + cemento.
Puede haber casos especiales en los que, a pesar de ser suelos muy finos, no sean plásticos. En estos casos, deberán realizarse ensayos con la cal y con el cemento para determinar cuál de ellos actúa mejor sobre el suelo.

Algunas comparaciones especificas:


SUELO CEMENTO

SUELO CAL

Para suelos arcillosos resulta más complicado y peor comprendido que en los suelos más gruesos.

Disminuye el índice de plasticidad de suelos plásticos

Complicaciones al mezclar cementos con arcillas suaves y húmedas (LL>50%, IP>18). Requiere pre tratamiento con cal.

Aumenta el IP de los suelos no plásticos

Aumenta la resistencia a la compresión del suelo hasta contenidos de cemento de más del 10%

Aumenta la resistencia a la compresión del suelo hasta contenidos de cal de 8%

Suelos Arcillo limosos brinda resistencia a la compresión de 30 kg/cm² con 5% de contenido de cemento.

Suelos Arcillo limosos brinda resistencia a la compresión de 18 kg/cm² con 5% de contenido de cal.

Suelos Grava arenosos brinda resistencia a la compresión de 58 kg/cm² con 5% de contenido de cemento.

Suelos Grava arenosos brinda resistencia a la compresión de 8 kg/cm² con 5% de contenido de cal.

Suelos Arcillo arenosos brinda resistencia a la compresión de 24 kg/cm² con 5% de contenido de cemento.

Suelos Arcillo arenosos brinda resistencia a la compresión de 5 kg/cm² con 5% de contenido de cal.

Suelos Arena uniforme brinda resistencia a la compresión de 8 kg/cm² con 5% de contenido de cemento.

Suelos Arena uniforme brinda resistencia a la compresión de 2 kg/cm² con 5% de contenido de cal.

Mejores resultados en combinación con suelos granulares a los que se les quieren mejorar sus propiedades

Con contenidos de aditivos en el orden del 1 al 2% de Meta silicato sódico, oxido de calcio, sulfato sódico, mejora en más de un 100% la resistencia a la compresión simple, al estabilizar una arcilla.

En 1 hora de estabilización alcanza valores de resistencia con Beteta de 120º. A 10 horas alcanza resistencia con Beteta de 500º. (Contenido de 5% de cemento).

En 1 hora de estabilización alcanza valores de resistencia con Beteta de 250º. A 10 horas alcanza resistencia con Beteta de 290º. (Contenido de 5% de cal).

Requiere compactación inmediata

A mayor tiempo de fraguado, la cal requiere mayor cantidad de agua para compactarse.

El gd es mayor en las horas iníciales (recién elaborado).

Con el paso del tiempo de fraguado, el valor de gd es casi invariable.

* Tomado de Altamirano, González, Soriano Ings. Investigación comparación con cemento.
6. Ensayo de compresión in confinada.

Este ensayo es una prueba de compresión uniaxial en el cual la probeta es ensayada sin soporte lateral y en condiciones no drenadas. Es muy similar a la prueba convencional de las probetas cilíndricas de hormigón, excepto que la probeta es normalmente mucho más pequeña, así como las cargas para requerir la falla de ésta.

Esta probeta remoldeada es esencialmente ensayada con la misma humedad y densidad que provee la probeta de suelo no perturbada.
El uso de cal para mejorar suelos con mayor plasticidad, aparte de conseguir ese fin, aumenta también su resistencia a la compresión sin confinar, produciendo una textura granular más abierta.



En el ensayo de compresión in confinada se aplica una carga normal sin confinamiento lateral de la muestra, hasta que alcance la falla. La falla de la muestra ocurre cuando se presentan una de las tres situaciones siguientes:

  • Rotura de la muestra (No se presenta incremento en la lectura de carga de la muestra).

  • La lectura de carga permanece constante.

  • La deformación alcanza el 20%



Tipos de fallas en el ensaye de compresión in confinada:




Resultados en una arcilla muy similares a las de un triaxial.



Precauciones: 

1.      La muestra debe estar intacta y homogénea, libre de fisuras.

2.      El suelo debe ser cohesivo.

3.   El ensayo se debe realizar rápidamente debido a que se están determinando parámetros no drenados, normalmente el tiempo de falla típica es de 5 a 10 minutos.

Ventajas: 

  • Rápido

  • Barato

  • No hay restricción para la superficie de falla.

  • No hay rotación de los ejes principales.

Teniendo en cuenta ciertas precauciones e interpretando los resultados adecuadamente, se obtienen resultados razonablemente confiables.

Desventajas: 

  • Solamente es adecuado para suelos cohesivos.

  • Se obtienen los parámetros de resistencia al corte en términos totales.




Ejemplo de ensayo de resistencia a compresión in confinada de Suelo-Cal
Para llevar a cabo el ensayo de resistencia a la compresión in confinada se confeccionaron mezclas de un suelo tipo A-4 (MO42) con 2, 3 y 4% de cal, siendo las mismas compactadas y obteniéndose los resultados que se muestran en la siguiente Tabla:


Las mezclas con 3 y 4% de cal ensayadas a compresión simple a los 7 días, presentan importantes resistencias, eligiéndose en este caso el porcentaje más elevado a fin de maximizar las condiciones de rigidez que serán evaluadas dinámicamente. Es importante apreciar que del 4% de cal solo 0,5% será consumido mediante intercambio catiónico quedando un importante resto para las reacciones puzolánicas.
Curvas de compactación para la Muestra M042 con diversos porcentajes de cal.



La evaluación de la rigidez se llevó a cabo mediante la realización de ensayos CBR en diversas condiciones, utilizando en todos los casos pares de moldes de 6”, compactados con la máxima energía (5 capas, 56 golpes por capa, pisón de 4,5 kg.).
Primeramente se estimó la importancia de las reacciones debidas al mejoramiento del suelo con la adición de cal. Para ello se compararon dos ensayos de Valor Soporte: uno realizado con el suelo M042 sin el agregado de cal, obteniéndose un valor soporte para el máximo grado de compactación de 34% y otro confeccionado de la siguiente manera: se realizó la mezcla del suelo con un 4% de cal, se compactó y curó en cámara húmeda a 21º durante 30 días, realizándose el ensayo de penetración.
Ensayos de resistencia a la compresión in confinada sobre mezclas estabilizadas de suelo M042 con diversos porcentajes de cal.


La estructura cementada se rompe con el remoldeo, evidenciándose solamente el mejoramiento del suelo producido por la adición de cal. El valor soporte máximo logrado es de 48%, siendo la diferencia con el valor correspondiente al suelo solo, una medida de la importancia del mejoramiento.
A continuación se llevó a cabo un procedimiento que permite obtener el grado de influencia de la cementación puzolánica en el valor soporte. Para ello se confeccionó un juego de dos moldes de suelo con el 4% de cal, de modo de obtener el CBR máximo correspondiente a condiciones estáticas. Se colocaron los moldes en una cámara de curado durante 48 horas a 50ºC, valor que de acuerdo a métodos internacionales (CALTRANS Method, Doty y Alexander, 1978) se corresponde con el obtenido con 7 días de curado a 21º, para ser posteriormente embebido por inmersión durante 4 días y realizar la penetración. El valor soporte máximo obtenido para el 100% de la compactación (56 golpes) fue en promedio de 86%.
Resultados del ensayo de Valor Soporte sobre la Muestra M042 sin cal y

con el 4% de cal.

El mejoramiento producido por un 4% de cal, implica un incremento en el valor soporte del 41% con respecto al suelo solo.


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