UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

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UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERA

TEMA:

ESTABILIZACION DE SUELOS EN PAVIMENTOS

PAVIMENTOSCTEDRA :

ING. MARIA, GIRON URETACATEDRTICO :

MALLMA RIVERA ANISABEL ROMERO TORRES YLLESCA WENDI

ALUMNOS :

VIIISEMESTRE :TURNO :

MAANA

HUANCAYO PER 2014

INTRODUCCINCuando un suelo presenta resistencia suficiente para no Sufrir deformaciones ni desgastes inadmisibles por la accin del uso de los agentes atmosfricos y conserva adems esta condicin bajo los efectos climatolgicos normales en la localidad, se dice que el suelo es estable. El suelo natural posee a veces la composicin granulomtrica y la plasticidad as como el grado de humedad necesario para que, una vez apisonado, presente las caractersticas mecnicas que lo hacen utilizable como firme de un camino.Los mtodos empleados en la antigedad para utilizar los suelos en la construccin eran empricos y, como las dems actividades artesanas, se transmitan de generacin en generacin. Los conocimientos en la actualidad sobre este campo se basan principalmente en estudios sistemticos con fundamento cientfico corroborado mediante la experimentacin.En general puede decirse que todos los suelos pueden ser estabilizados, pero si la estabilizacin ha de lograrse por aportaciones de otros suelos o por medios de otros elementos (por ejemplo cemento, cal, cloruro de sodio) el costo de la operacin puede resultar demasiado alto si el suelo que se trata de corregir no posee determinadas condiciones.Entre las aplicaciones de un suelo modificado o estabilizado se encuentran la mejora de los suelos granulares susceptibles a las heladas y el tratamiento de los suelos limosos y/o arcillosos para reducir los cambios de volumen.

OBJETIVOS: OBJETIVO GENERALDeterminar los mtodos para la estabilizacin de suelos para pavimentos. OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar los mtodos ms adecuados para la estabilizacin de los distintos tipos de suelos que se presentan en la pavimentacin de una va. Identificar el mtodo ms adecuado para solucionar el problema.

ESTABILIZACIN DE SUELOS EN PAVIMENTOSLlamamos estabilizacin de un pavimento al proceso mediante el cual se someten los suelos naturales a cierta manipulacin o tratamiento de modo que podamos aprovechar sus mejores cualidades, obtenindose un firme estable, capaz de soportar los efectos del trnsito y las condiciones de clima ms severas. Se dice que es la correccin de una deficiencia para darle una mayor resistencia al terreno o bien, disminuir su plasticidad. Las tres formas de lograrlo son las siguientes:Es un proceso de mejoramiento del suelo a fin de hacerlo apto para su uso en base y sub base de pavimentos, el proceso consiste en aumentar la densidad de un suelo, compactndolo mecnicamente CASOS QUE JUSTIFICAN UNA ESTABILIZACION:1. Suelo de subrasante desfavorable, o muy arenoso o muy arcilloso 1. Condiciones de humedad desfavorable.1. En repavimentacin aprovechar los materiales existentes ANTES DE COMENZAR A TRATAR UN SUELO DEBE ANALIZARCE LOS SIGUIENTES ENSAYOS: GRADACION LIMITES DE ATTEBERG CONTENIDO DE HUMEDAD C.B.RFACTORES QUE INCIDEN EN LA SELECCIN DE UN PROCESO DE ESTABILIZACION: BAJO COSTO RESISTENCIA DURABILIDADTIPOS DE ESTABILIZACIONES: Estabilizacin Fsica:Se logra mediante un cambio real o aparente en la granulometra, que consiste simplemente en el mejoramiento de un suelo mediante la adicin de otro suelo proveniente de un sitio seleccionado.Este se utiliza para mejorar el suelo produciendo cambios fsicos en el mismo. Hay varios mtodos como lo son: Mezclas de Suelos: este tipo de estabilizacin es de amplio uso pero por si sola no logra producir los efectos deseados, necesitndose siempre de por lo menos la compactacin como complemento.

EJEMPLO

los suelos de grano grueso como las grava-arenas tienen una alta friccin interna lo que lo hacen soportar grandes esfuerzos, pero esta cualidad no hace que sea estable como para ser firme de una carretera ya que al no tener cohesin sus partculas se mueven libremente y con el paso de los vehculos se pueden separar e incluso salirse del camino. Las arcillas, por lo contrario, tienen una gran cohesin y muy poca friccin lo que provoca que pierdan estabilidad cuando hay mucha humedad. La mezcla adecuada de estos dos tipos de suelo puede dar como resultado un material estable en el que se puede aprovechar la gran friccin interna de uno y la cohesin del otro para que las partculas se mantengan unidas. Geotextiles Vibro flotacin (Mecnica de Suelos) Consolidacin Previa Estabilizacin Qumica:Se refiere principalmente a la utilizacin de ciertas sustancias qumicas patentizadas y cuyo uso involucra la sustitucin de iones metlicos y cambios en la constitucin de los suelos involucrados en el proceso. Cal: Disminuye la plasticidad de los suelos arcillosos y es muy econmica. Cemento Portland: Aumenta la resistencia de los suelos y se usa principalmente para arenas o gravas finas. Productos Asflticos: es una emulsin muy usada para material triturado sin cohesin. Cloruro de Sodio: impermeabilizan y disminuyen los polvos en el suelo, principalmente para arcillas y limos. Cloruro de Calcio: impermeabilizan y disminuyen los polvos en el suelo, principalmente para arcillas y limos. Escorias de Fundicin: este se utiliza comnmente en carpetas asflticas para darle mayor resistencia, impermeabilizarla y prolongar su vida til. Polmeros: este se utiliza comnmente en carpetas asflticas para darle mayor resistencia, impermeabilizarla y prolongar su vida til. Hule de Neumticos: este se utiliza comnmente en carpetas asflticas para darle mayor resistencia, impermeabilizarla y prolongar su vida til. Estabilizacin Mecnica: Es aquella con la que se logra mejorar considerablemente un suelo sin que se produzcan reacciones qumicas de importancia. Compactacin: este mejoramiento generalmente se hace en la sub-base, base y en las carpetas asflticas.ESTABILIZACION SUELO-ASFALTO :Con la adicin de productos bituminosos se busca disminuir la absorcin de agua y sus efectos posteriores. Logrndose muros durables, sin revestimiento y de mejor apariencia. TEORA DE LA ESTABILIZACIN DE SUELOS CON ASFALTO La estabilizacin de bloques con asfalto se fundamenta en el hecho de que la arcilla es el nico componente del suelo que es inestable en presencia de la humedad. El asfalto emulsificador que se usa como estabilizador de suelos consiste de glbulos microscpicos de asfalto que estn rodeados y suspendidos en medio acuoso, se recomienda mantener el estabilizador a una temperatura superior a 0 centgrado. El estabilizador hace contacto con la parte arcillosa del suelo y a medida que se realiza la evaporacin del agua, los glbulos de asfalto forman una fina pelcula que rodea a las partculas de arcilla, cuando est totalmente seca, la masa tratada con la emulsin de asfalto mantiene aproximadamente la misma firmeza y resistencia a la compresin de un suelo que ha sido mezclado solamente con agua. Pese a que un contacto con el agua pude producir cierta absorcin, las partculas de arcilla no se expandirn o pendern cohesin.SUELOS APROPIADOS:Se recomienda suelos con una composicin bsica de arena y arcilla, la segunda actuara como un cementante de la primera, la fraccin fina de un suelo debe contener suficiente arcilla para formar una pasta delgada alrededor de las partculas ms gruesas.Suelos arcillosos ocasionan demasiado encogimiento y rajaduras. Adems el constante aumento y disminucin del volumen en presencia de agua producen adobes fcilmente erosionables: suelos con excesiva arena no tienen suficiente ligazn entre partculas, generando adobes de poca fuerza cohesiva que se desmoronan, suelos con excesivo contenido de materia orgnica no son aptos por su gran encogimiento, baja resistencia y de poca duracin ante la humedad.Las sale y lcalis aun en cantidades reducidas ocasionan deterioro en los adobes expuestos a ciclos de humedecido y secado, el problema principal radica en la identificacin de los elementos nocivos y en los porcentajes mximos admisibles.Requisitos de seleccin: Como la adicin de asfalto no altera significativamente la resistencia mecnica. El encogimiento y la trabajabilidad del barro de han tomado como especificaciones de partida las usualmente empleadas para adobes comunes empleadas al sol.

GRANULOMETRIA :

Segn el sistema SUSC , LAS PARTICULAS que pasan la malla ASTM N 200 SON CLASIFICADOS COMO LIMOS Y ARCILLAS , loa tipos de suelos requeridos deben tener un contenido de 55 % a 75% de arena ( retinas en la malla #200 ) y de 25% a 45% de materiales finos ( limos ms arcillas ) .OJO: La proporcin ideal de arcilla seria el 15 % , segn la clasificacin internacional arena , ( 2 a 0.02 mm ) , limo ( 0.02 a 0.002mm) . Arcilla (0.002 a 0.0002mm) CONTENIDO DE SALES SOLUBLES EN AGUA : el mximo porcentaje permisible seria el 0.2% RESITENCIA MECANICA : son las mismas para suelo estabilizado ENSAYOS DE CAMPO: existe una serie de ensayos de campo, para estimar la factibilidad de un suelo.ESTABILIZACION DE ASFALTOS EMPLEADOS:ASFALTORC-250: llamado popularmente Asfalto de Caminos , sustancia viscosa de color oscuro , disponible en cilindros de 54v galones a granel, transportado en camiones cisterna , la temperatura ideal de mezclado varia de 27 c a 66 C . OTROS :La utilizacin de emulsiones asflticas se ve limitado en nuestro medio pos la restringida proteccin de costos, denotan un precio 2 veces mayor que el asfalto RC- 250 y loa ensayos realizados con emulsiones mostraron un consumo requerido tres veces mayor. PORCENTAJES OPTIMOS DE ASFALTO:Espcimen de ensayo:Para estudios de investigacin en laboratorio las probetas sern moldeadas segn el tipo de ensayo, que se realice,Los testigos se tomaran en el adobe recin moldeado, no debe tomarse ms de un testigo por adobe, para cada ensayo.PREPARACION DE ESPECIMENES: Dosificacin

El asfalto se dosifica como porcentaje en peso de suelo seco, para ensayos de campo y fabricacin en obra podrn usarse dosificacin en volumen. Para el primer caso se ensayaran porcentajes de 1%. 2%, y 3%. Tomndose para el primer caso luego valores intermedios hasta encontrar el contenido ptimo de asfalto. Para campo y obra la variacin puede hacerse de de 3,6,9 galones por m3 tomndose igualmente los valores intermedios , si el ptimo contenido de asfalto es mayor que 3% deber estudiarse la factibilidad econmica de utilizar otro suelo , a cantidad de agua estar comprendida entre el limite lquido y el limite plstico del suelo. MEZCLADO:Esta proporcin de suelo se dejara remojar un mnimo de 24 horas para lograr una mejor hidratacin del suelo, el asfalto de aadir progresivamente terminado el mezclado cuando no se noten manchas ni trazas de asfalto. SECADOLos testigos se dejaran en su posicin original hasta que adquiera una consistencia que permita su manipulacin aproximadamente tres das luego podrn ser trasladados al secado, puede durar de dos a cuatro semanas dependiendo del clima.Su uso est limitado a suelos granulares o de partculas gruesas. Tiene los fines: Reducir la absorcin del agua del material Incrementar la resistencia de un material FORMULA PARA LA DETERMINACION DE ASFALTO P= 0.015 A +0.02B+0.03C+0.09D

DONDE:P= % de asfaltoA= %de material retenido en el tamiz N 10B= % de material que pasa el tamiz n 10 y se retiene en el # 40C=% de material que pasa el tamiz # 40 y es retenido en el N 200D= % de material que e pasa el tamiz # 200ESTABILIZACIN O MEJORAMIENTO CON PRODUCTOS ASFLTICOSEl material asfltico que se emplea para mejorar un suelo puede ser el cemento asfltico o bien las emulsiones asflticas, el primero es el residuo ltimo de la destilacin del petrleo. Para eliminarle los solventes voltiles y los aceites y para ser mezclado con material ptreo deber calentarse a temperaturas que varan de 140 a 160 C, el ms comn que se emplea en la actualidad es el AC-20. Este tipo de producto tiene la desventaja de que resulta un poco ms costoso y que no puede mezclarse con ptreos hmedos. En las estabilizaciones, las emulsiones asflticas son las ms usada que este tipo de productos si pueden emplearse con ptreos hmedos y no se necesitan altas temperaturas para hacerlo maniobrable, en este tipo de productos se encuentra en suspensin con el agua, adems se emplea un emulsificante que puede ser el sodio o el cloro, para darle una cierta carga a las partculas y con ello evitar que se unan dentro de la emulsin; cuando se emplea sodio, se tiene lo que se conoce como emulsin aninica con carga negativa y las que tienen cloro son las emulsiones catinicas que presentan una carga positiva, siendo estas ltimas las que presentan una mejor resistencia a la humedad que contienen los ptreos. Se tienen emulsiones de fraguado lento, medio y rpido, de acuerdo al porcentaje de cemento asfltico que se emplea. Una emulsin es una dispersin de asfalto en agua en forma de pequeas partculas de dimetro de entre 3 y 9 micras. Este tipo de aglutinantes puede usarse casi con cualquier tipo de material aunque por economa se recomienda que se emplee en suelos gruesos o en materiales triturados que no presenten un alto de plasticidad, puede usarse tambin con las arcillas pero solo le procura impermeabilidad, resultando un mtodo muy costoso, adems con otros productos se logra mayor eficiencia y menor costo para los suelos plsticos. Es importante que el material ptreo que se va a mejorar, presente cierta rugosidad para que exista un anclaje adecuado con la pelcula asfltica, situacin que se agrava si el material ptreo no es afn con el producto asfltico. Algunos productos asflticos contienen agua y si esto no se toma en cuenta se pueden presentar problemas muy serios al momento de compactar, la prueba que ms comnmente se emplea en el laboratorio para determinar el porcentaje adecuado de asfalto a utilizar se conoce como "prueba de valor soporte florida modificada" y el procedimiento consiste en elaborar especmenes de ptreos que presentan cierta humedad usando diferentes porcentajes de asfalto, se compactan con carga esttica de 11.340 Kg. (140 Kg/cm).Despus de esto se pesan y se meten a curar al horno a una temperatura de 60 C, se sacan y se penetran hasta la falla o bien hasta que tengan una profundidad de 6.35mm registrndose la carga mxima en Kg., se efecta una grfica para obtener el porcentaje ptimo de emulsin y se recomienda que el material por mejorar presente un equivalente de arena mayor de 40% y el porcentaje de emulsin vare en un porcentaje de 1. El procedimiento constructivo se desarrolla de la manera siguiente: la capa a mejorar ya tiene que estar completamente terminada. No se debe hacer la estabilizacin cuando hay mucho viento, menos de 5 C o lluvia. Tambin se puede estabilizar con cido fosfrico y fosfatos; fosfato de calcio (yeso), resinas y polmeros.La dosificacin depende de la granulometra del suelo, suelos finos requieren mayor cantidad de bitumen, as suelos plsticos muy finos no pueden estabilizarse a un costo razonable debido a la dificultad pulverizarlos y la cantidad de bitumen exigido. En general, la cantidad de bitumen utilizado vara entre un 4% y un 7% y en todo caso la suma de agua para compactacin ms el bitumen no debe exceder a la cantidad necesaria para llenar los vacos de la mezcla compactada.ESTABILIZACIN CON CAL:La cal hidratada es el agente estabilizador que se ha usado ms profusamente a travs de la historia, pero solo recientemente se han hecho estudios cientficos relacionados a su empleo como estabilizador de suelos y se han cuantificados sus magnficos resultados. Cuando tenemos arcillas muy plsticas podemos disminuir dicha plasticidad y consecuentemente los cambios volumtricos de la misma asociados a la variacin en los contenidos de humedad con el solo hecho de agregarle una pequea proporcin de cal. Este es un mtodo econmico para disminuir la plasticidad de los suelos y darle un aumento en la resistencia. Los porcentajes por agregar varan del 2 al 6% con respecto al suelo seco del material para estabilizar, con estos porcentajes se consigue estabilizar la actividad de las arcillas obtenindose un descenso en el ndice plstico y un aumento en la resistencia. Es recomendable no usar ms del 6% ya que con esto se aumenta la resistencia pero tambin tenemos un incremento en la plasticidad. Los estudios que se deben realizar a suelos estabilizados con cal son: Lmites de Atterberg Granulometra valor cementante equivalente de arena VRS compresin. Se ha determinado que al mezclar la arcilla con cal apagada los iones de calcio sustituyen algunos iones metlicos presentes en la pelcula de agua que rodea a la partcula de arcilla y que son responsables de los cambios volumtricos, adems, si el suelo tratado contiene suficiente slice y almina estos pueden reaccionar formando silicatos de calcio y almina. Estos silicatos tienen un gran poder cementante, lo que implica que al agregar cal tambin se logra aumentar la resistencia del suelo.OJO: Como especificamos anteriormente, la dosificacin depender del tipo de arcilla, se agregar de 1% al 6% de cal por peso seco. Este porcentaje debe determinarse en el laboratorio, pero lo ms comn en la mayora de los casos se requiere de un porcentaje cerca del 3%.PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO: La capa inferior a la que se va a estabilizar, deber estar totalmente terminada, el mezclado puede realizarse en una planta adecuada o en campo, obtenindose mejores resultados en el primer caso, la cual puede agregarse en forma de lechada, a granel o en sacada. Si se agrega en forma de lechada, sta se disuelve en el agua de compactacin, la que se incrementa en un 5%. Cuando se efecta el mezclado en el campo, el material que se va a mejorar deber estar disgregado y acamellonado, se abre una parte y se le agrega el estabilizador distribuyndolo en el suelo para despus hacer un mezclado en seco, se recomienda agregar una ligera cantidad de agua para evitar los polvos. Despus de esto se agrega el agua necesaria y se tiende la mezcla debiendo darle un curado de hasta 48 horas de acuerdo con el tipo de arcilla de que se trate. Se tiende la mezcla y se compacta a lo que marca el proyecto para despus aplicarle un curado final, el cual consiste en mantener la superficie hmeda por medio de un ligero roco. Se recomienda no estabilizar cuando amenace lluvia o cuando la temperatura ambiente sea menor a 5 C, adems se recomienda que la superficie mejorada se abra al trnsito vehicular en un tiempo de 24 a 48 horas.ESTABILIZACIN CON CEMENTO El cemento mezclado con el suelo mejora las propiedades de ste desde el punto de vista mecnico. Siendo los suelos por lo general un conjunto de partculas inertes granulares con otras activas de diversos grados de plasticidad, la accin que en ellos produce el cemento es doble. Por una parte acta como conglomerante de las gravas, arenas y limos desempeando el mismo papel que en el hormign. Por otra parte, el hidrato de calcio, que se forma al contacto del cemento con el agua, libera iones de calcio que por su gran afinidad con el agua roban algunas de las molculas de sta interpuestas entre cada dos laminillas de arcilla. El resultado de este proceso es la disminucin de la porosidad y de la plasticidad as como un aumento en la resistencia y en la durabilidad.Se pueden utilizar todos los tipos de cementos, pero en general se emplean los de fraguado y endurecimiento normales. En algunos casos, para contrarrestar los efectos de la materia orgnica son recomendables los cementos de alta resistencia y si las temperaturas son bajas se puede recurrir a cementos de fraguado rpido o al cloruro de calcio como aditivo. Este tipo de estabilizacin es de uso cada vez ms frecuente y consiste comnmente en agregar cemento Portland en proporcin de un 7% a un 16% por volumen de mezcla.Al mejorar un material con cemento Prtland se piensa principalmente en aumentar su resistencia, pero adems de esto, tambin se disminuye la plasticidad, es muy importante para que se logren estos efectos, que el material por mejorar tenga un porcentaje mximo de materia orgnica del 34%.Casi todos los tipos de suelo que encontramos pueden estabilizarse con cemento con excepcin de los que contienen altos porcentajes de materia orgnica. Por otra parte, los suelos de arcilla o limo requerirn un mayor porcentaje de cemento para lograr los resultados esperados. Por lo general, la capa que se estabiliza tiene un espesor de 10 a 15cms. y podr coronarse con una capa de rodadura de poco espesor (ya sea para trnsito ligero o medio); tambin podr servir de apoyo a un pavimento rgido o flexible de alta calidad.Para la utilizacin del cemento, lo que tiene verdadera importancia es que el suelo no contenga materias que perjudiquen el fraguado o la resistencia. Interesa tambin para la economa de la obra limitar el porcentaje de cemento necesario y prever el comportamiento de las arcillas.En este orden hay que tomar en cuenta las aptitudes intrnsecas del suelo para la estabilizacin como son la Granulometra, lo que implica que los suelos a mejorarse no deben contener piedras de tamao superior a 60mm (es decir, que el porcentaje que pasa por el tamiz #200 sea menor del 50%); y la Plasticidad, lo que determinar la calidad de las arcillas, estableciendo un Lmite Lquido menor de 50% (