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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6.2 Dosificación en términos de "cal útil vial"



La determinación de la cal útil vial es de aplicación específicamente para las estabilizaciones de suelo con cal, permitiendo dosificar acertadamente en base a porcentajes de CUV en vez de porcentajes de cal comercial (CC), cuyos valores de CUV pueden ser muy variados.
El ensayo de determinación del porcentaje de cal útil vial registra como antecedente el método utilizado en el estado americano de Texas
Consiste en titular potenciométricamente una cierta cantidad de cal suspendida en agua destilada, mediante la incorporación de una solución de ácido clorhídrico 1N, determinando la variación progresiva de pH. A partir del pH de origen de la suspensión de cal (alrededor de 12,5) se lo lleva sucesivamente hasta valores de pH 7 y pH 2, registrándose los consumos respectivos de ácido y titulándose el exceso de ácido por retorno hasta pH 7 con una solución de OHNa 1 N
Potenciómetro indicador de PH

foto

Curva pH – ml de ClH 1N consumidos para diversos tipos de cales (Lilli, 1964).


La curva pH – ml de ClH consumidos realizada para diversos tipos de cales presenta diversos tramos (Lilli, 1964):


  • A – B: no hay una caída marcada del pH consumiéndose el ácido por neutralización de la cal disuelta y solubilización progresiva del hidróxido de calcio.




  • B – C: disminución brusca del pH, el goteo del ácido debe hacerse en forma lenta a fin de dar tiempo a la liberación de la cal unida a los compuestos hidraulizantes.




  • C – E: En el punto C se observan diferentes curvas en función del tipo de cal. La recta vertical descendente corresponde a la reacción del Ca(OH)2 puro y desde allí las cales altamente cálcicas (Cal A) dan una curva muy inclinada, que se va haciendo más tendida a medida que se trata de cales más hidráulicas (Cales B y C). La pendiente de este tramo es un buen indicador para comparar los distintos tipos de cales comerciales y definir con exactitud el “punto final” de la primera parte de la titulación, que en el caso de las cales de Texas de elevada pureza corresponde al punto D para pH 8,3 y que en el caso de las cales argentinas debe ser tomado no antes de pH 7, ya que hasta ese punto se libera cal de uno u otro tipo.


Cuando se llega a pH 7, los ml de ClH consumidos permiten calcular la “cal útil vial” en la forma de óxido e hidróxido de calcio de acuerdo a los equivalentes:
1 ml ClH 1N = 0,028 gr OCa

1 ml ClH = 0,037 gr de Ca(OH)2
En la segunda parte del ensayo se agrega ácido hasta pH 2 con lo cual se asegura una descomposición total de los carbonatos presentes, retornando a la neutralidad con el agregado de la base y midiendo por diferencia los carbonatos.
Siendo “n” la cantidad total de mililitros de ClH gastados hasta pH 7, “m” el total acumulado hasta pH 2 y “O” la cantidad de solución base de HONa para el retorno de 2 a 7, N1 y N2 las normalidades de las soluciones ácida y básica respectivamente, se obtendrá para una muestra de 3 gramos de cal:
OCa % = (0.028.n.N1.100) / 3

Ca(OH)2 % = (0.037.n.N1.100) /3 = 1,3214 OCa

CO3Ca % =0,050 ((m-n).N1- O N2) / 3 100
En la última fórmula 0,050 es el equivalente en carbonatos.
Este procedimiento es válido para cales cálcicas o con un contenido inferior al 10% de magnesio. Para valores superiores se deben considerar las diferencias en pesos moleculares entre el Ca y el Mg ya que el valor de CUV está considerando los OMg y expresándolos como OCa.
Del concepto de cal útil vial surge la necesidad de un factor de conversión, por el cual se debe multiplicar un cierto peso de cal comercial para obtener el equivalente de CUV.
En los Estados Unidos se utilizan cales con valores superiores al 90% de cal útil expresada en Ca(OH)2.
En suelos estabilizados con cal, habitualmente se emplea cal aérea hidratada en polvo. Es conveniente determinar que debe determinarse, mediante ensayos el porcentaje de cal que efectivamente está disponible para reaccionar con el suelo (cal útil vial). Si este resulta menor del 65 %, deberán emplearse correcciones a los dopajes orientativos dados a continuación:
Para suelos estabilizados con cal o cal y arenas, es común dosificar entre 3 y 5 % en peso seco del suelo.
Dosificación de cal en el laboratorio


  1. Se determina el contenido optimo de cal de acuerdo a la norma ASTM C97, de la siguiente forma:




  1. Se toman 20 gr. De suelo pasado por la malla No.40 y en estado seco, colocándolo en un recipiente tapado de 150 ml.




  1. Pesar la cal según el porciento a usar (al 2, 3, 4,5 y 6%) y se vierte en cada recipiente con el suelo seco agitando el recipiente para producir la mezcla seca suelo-cal.




  1. Se añaden 100 ml de agua destilada y se sacude el recipiente por 30 s hasta que no quede material seco. Cada 10 s se agita el recipiente por 30 s.




  1. Después de 1 hora se pasa parte de la mezcla a un beaquer plástico midiéndose el PH con equipo para medir este parámetro. Se debe buscar el menor valor de porciento de cal que tenga un PH de 12,40 y este porcentaje será el % requerido para estabilizar el suelo.


Si solo una muestra llega al PH de 12.3 habrá que aumentar los % de cal analizados. La limitante de este método es que no garantiza un incremento de la resistencia.


  1. Se preparan probetas para hacer resistencia a compresión sin confinar a partir del molde próctor variando los contenidos de cal de 2, 3, 4,5 y 6%. Las muestras serán curadas por 7 días a 40 °C y después de este periodo de curado se someten por 24 a 48 horas a condiciones de humedad.


Las muestras se colocan sobre piedras porosas con agua al nivel superior de las piedras porosas simulando la peor condición de saturación en la obra.


  1. Se realizan los ensayes a compresión sin confinar para todos los testigos con variaciones en el contenido de cal y a partir de los resultados evaluar el contenido de cal adecuado.


Dosificación de cal por métodos tradicionales
Para determinar el % de cal se debe ensayar el suelo que se desea estabilizar usando el ensayo Próctor, definiéndose la densidad seca máxima y la humedad optima.
Luego definida la humedad óptima se toman dos por cientos por encima de este valor y dos por debajo. Para cada humedad añadir cal en por cientos de 2, 3,4 y 5%.
Para cada humedad, variando los contenidos de cal se obtiene la densidad máxima obtenida del ensayo Próctor. Con las densidades secas máximas se realizan los ensayes de CBR.
Finalmente con los resultados obtenidos se fabrica un grupo de curvas de humedad contra % de cal para los CBR de proyecto deseado. Luego con solo entrar en las figuras con la humedad natural del terreno, ya se determinara el por ciento de cal que permitirá brindar el CB de proyecto.


7. Intercambio de bases.

La importancia del intercambio de bases.


  • •Interviene en los procesos de floculación -dispersión de arcilla y por consiguiente en el desarrollo de la estructura y estabilidad de los agregados.

  • •Determina el papel del suelo como depurador natural al permitir la retención de elementos contaminantes incorporados al suelo.

  • Controla la disponibilidad de nutrientes para las plantas: K+,Mg++, Ca++, entre otros.



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