estabilizacion de suelos para pavimentos maria

7/21/2019 Estabilizacion de Suelos Para Pavimentos Maria

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INTRODUCCION

Cuando un suelo presenta resistencia sufciente para no surirdeormaciones ni desgastes inadmisibles por la acción del uso o de

los agentes atmoséricos y conserva además esta condición bajolos eectos climatológicos normales en la localidad, se dice que elsuelo es estable.El suelo natural posee a veces la composición granulométrica y laplasticidad así como el grado de umedad necesario para que, unave! apisonado, presente las características mecánicas que loacen utili!able como frme de un camino."os métodos empleados en la antig#edad para utili!ar los suelosen la construcción eran empíricos y, como las demás actividades

artesanas, se transmitían de generación en generación. "osconocimientos en la actualidad sobre este campo se basanprincipalmente en estudios sistemáticos con undamento científcocorroborado mediante la e$perimentación.En general puede decirse que todos los suelos pueden serestabili!ados, pero si la estabili!ación a de lograrse poraportaciones de otros suelos o por medios de otros elementos %porejemplo cemento, cal, cloruro de sodio& el costo de la operaciónpuede resultar demasiado alto si el suelo que se trata de corregirno posee determinadas condiciones.Entre las aplicaciones de un suelo modifcado o estabili!ado seencuentran la mejora de los suelos granulares susceptibles a laseladas y el tratamiento de los suelos limosos y'o arcillosos parareducir los cambios de volumen.

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1. Estabilización de Suelos.-"lamamos estabili!ación de un suelo al proceso mediante el cualse someten los suelos naturales a cierta manipulación otratamiento de modo que podamos aprovecar sus mejorescualidades, obteniéndose un frme estable, capa! de soportar loseectos del tránsito y las condiciones de clima más severas. *edice que es la corrección de una defciencia para darle una mayorresistencia al terreno o bien, disminuir su plasticidad. "as tresormas de lograrlo son las siguientes+

a. Estabilización Física:Este se utili!a para mejorar el suelo produciendo cambiosísicos en el mismo. ay varios métodos como lo son+

b. ezclas de Suelos :Este tipo de estabili!ación es de amplio uso pero por si solano logra producir los eectos deseados, necesitándosesiempre de por lo menos la compactación comocomplemento. (or ejemplo, los suelos de grano grueso comolas grava-arenas tienenuna alta ricción interna lo que lo acen soportar grandes

esuer!os, pero esta cualidad no ace que sea estable comopara ser frme de una carretera ya que al no tener coesiónsus partículas se mueven libremente y con el paso de losveículos se pueden separar e incluso salirse del camino."as arcillas, por lo contrario, tienen una gran coesión y muypoca ricción lo que provoca que pierdan estabilidad cuandoay muca umedad. "a me!cla adecuada de estos dos tiposde suelo puede dar como resultado un material estable en elque se puede aprovecar la gran ricción interna de uno y la

coesión del otro para que las partículas se mantenganunidas.

• eote$tiles• /ibro0otación %1ecánica de *uelos&• Consolidación (revia

c. Estabilización !uí"ica:

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*e refere principalmente a la utili!ación de ciertassustancias químicas patenti!adas y cuyo uso involucra lasustitución de iones metálicos y cambios en la constituciónde los suelos involucrados en el proceso.

• Cal+ disminuye la plasticidad de los suelos arcillosos y

es muy económica.• Cemento (ortland+ aumenta la resistencia de los suelos

y se usa principalmente para arenas o gravas fnas.• (roductos 3sálticos+ es una emulsión muy usada para

material triturado sin coesión.• Cloruro de *odio+ impermeabili!an y disminuyen los

polvos en el suelo, principalmente para arcillas y limos.• Cloruro de Calcio+ impermeabili!an y disminuyen los

polvos en el suelo, principalmente para arcillas y limos.•

Escorias de 4undición+ este se utili!a com5nmente encarpetas asálticas para darle mayor resistencia,impermeabili!arla y prolongar su vida 5til.

• (olímeros+ este se utili!a com5nmente en carpetasasálticas para darle mayor resistencia,impermeabili!arla y prolongar su vida 5til.

• ule de 6eumáticos+ este se utili!a com5nmente encarpetas asálticas para darle mayor resistencia,impermeabili!arla y prolongar su vida 5til.

d. Estabilización ec#nica:

Es aquella con la que se logra mejorar considerablemente unsuelo sin que se produ!can reacciones químicas deimportancia.

• Compactación+ este mejoramiento generalmente se aceen la sub-base, base y en las carpetas asálticas.

Estabilización con Cal.-"a cal idratada es el agente estabili!ador que se a usado másprousamente a través de la istoria, pero solo recientemente sean eco estudios científcos relacionados a su empleo como

estabili!ador de suelos y se an cuantifcados sus magnífcosresultados.Cuando tenemos arcillas muy plásticas podemos disminuir dicaplasticidad y consecuentemente los cambios volumétricos de lamisma asociados a la variación en los contenidos de umedad conel solo eco de agregarle una peque7a proporción de cal. Este esun método económico para disminuir la plasticidad de los suelos y




darle un aumento en la resistencia. "os porcentajes por agregarvarían del 2 al 9: con respecto al suelo seco del material paraestabili!ar, con estos porcentajes se consigue estabili!ar laactividad de las arcillas obteniéndose un descenso en el índiceplástico y un aumento en la resistencia.

Es recomendable no usar más del 9: ya que con esto se aumentala resistencia pero también tenemos un incremento en laplasticidad."os estudios que se deben reali!ar a suelos estabili!ados con calson+ límites de 3tterberg, granulometría, valor cementante,equivalente de arena, /;*, compresión.*e a determinado que al me!clar la arcilla con cal apagada losiones de calcio sustituyen algunos iones metálicos presentes en lapelícula de agua que rodea a la partícula de arcilla y que son

responsables de los cambios volumétricos, además, si el suelotratado contiene sufciente sílice y al5mina estos puedenreaccionar ormando silicatos de calcio y al5mina. Estos silicatostienen un gran poder cementante, lo que implica que al agregarcal también se logra aumentar la resistencia del suelo.Como especifcamos anteriormente, la dosifcación dependerá deltipo de arcilla, se agregará de ): al 9: de cal por peso seco. Esteporcentaje debe determinarse en el laboratorio, pero lo máscom5n en la mayoría de los casos se requiere de un porcentajecerca del 8:.

o $%ocedi"iento Const%ucti&o:"a capa inerior a la que se va a estabili!ar, deberá estartotalmente terminada, el me!clado puede reali!arse en unaplanta adecuada o en campo, obteniéndose mejoresresultados en el primer caso, la cual puede agregarse enorma de lecada, a granel o en sacada. *i se agrega enorma de lecada, ésta se disuelve en el agua decompactación, la que se incrementa en un <:.Cuando se eect5a el me!clado en el campo, el material que

se va a mejorar deberá estar disgregado y acamellonado, seabre una parte y se le agrega el estabili!ador distribuyéndoloen el suelo para después acer un me!clado en seco, serecomienda agregar una ligera cantidad de agua para evitarlos polvos. =espués de esto se agrega el agua necesaria y setiende la me!cla debiendo darle un curado de asta >? orasde acuerdo con el tipo de arcilla de que se trate. *e tiende la

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me!cla y se compacta a lo que marca el proyecto paradespués aplicarle un curado fnal, el cual consiste enmantener la superfcie 5meda por medio de un ligero rocío.*e recomienda no estabili!ar cuando amenace lluvia ocuando la temperatura ambiente sea menor a < @ C, además

se recomienda que la superfcie mejorada se abra al tránsitoveicular en un tiempo de 2> a >? oras.

Estabilización con Ce"ento.-El cemento me!clado con el suelo mejora las propiedades de éstedesde el punto de vista mecánico. *iendo los suelos por lo generalun conjunto de partículas inertes granulares con otras activas dediversos grados de plasticidad, la acción que en ellos produce elcemento es doble. (or una parte act5a como conglomerante de lasgravas, arenas y limos desempe7ando el mismo papel que en el

ormigón. (or otra parte, el idrato de calcio, que se orma alcontacto del cemento con el agua, libera iones de calcio que porsu gran afnidad con el agua roban algunas de las moléculas deésta interpuestas entre cada dos laminillas de arcilla. El resultadode este proceso es la disminución de la porosidad y de laplasticidad así como un aumento en la resistencia y en ladurabilidad.*e pueden utili!ar todos los tipos de cementos, pero en general seemplean los de raguado y endurecimiento normales. En algunoscasos, para contrarrestar los eectos de la materia orgánica sonrecomendables los cementos de alta resistencia y si lastemperaturas son bajas se puede recurrir a cementos de raguadorápido o al cloruro de calcio como aditivo.Este tipo de estabili!ación es de uso cada ve! más recuente yconsiste com5nmente en agregar cemento (ortland en proporciónde un A: a un )9: por volumen de me!cla.3l mejorar un material con cemento (órtland se piensaprincipalmente en aumentar su resistencia, pero además de esto,también se disminuye la plasticidad, es muy importante para que

se logren estos eectos, que el material por mejorar tenga unporcentaje má$imo de materia orgánica del 8>:.Casi todos los tipos de suelo que encontramos puedenestabili!arse con cemento con e$cepción de los que contienenaltos porcentajes de materia orgánica. (or otra parte, los suelos dearcilla o limo requerirán un mayor porcentaje de cemento paralograr los resultados esperados.

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(or lo general, la capa que se estabili!a tiene un espesor de )B a)<cms. y podrá coronarse con una capa de rodadura de pocoespesor %ya sea para tránsito ligero o medio& también podrá servirde apoyo a un pavimento rígido o 0e$ible de alta calidad.(ara la utili!ación del cemento, lo que tiene verdadera importancia

es que el suelo no contenga materias que perjudiquen el raguadoo la resistencia. Dnteresa también para la economía de la obralimitar el porcentaje de cemento necesario y prever elcomportamiento de las arcillas.En este orden ay que tomar en cuenta las aptitudes intrínsecasdel suelo para la estabili!ación como son la ranulometría, lo queimplica que los suelos a mejorarse no deben contener piedras detama7o superior a 9Bmm %es decir, que el porcentaje que pasa porel tami! 2BB sea menor del <B:& y la (lasticidad, lo que

determinará la calidad de las arcillas, estableciendo un "ímite"íquido menor de <B: %F>B:& y un Gndice de (lasticidad menor de2<: %F)?:&.El é$ito de la estabili!ación con cemento depende de tres actores+

• Contenido apropiado de cemento• Contenido apropiado de umedad• 3decuada compactación

(or estos las me!clas deben ser sometidas a diversos ensayoscomo son el d compactación, durabilidad y compresión que apartede su objeto específco servirán para dosifcar el cemento que seempleará en la me!cla.

o Dosi'cación del Ce"ento:*i mediante el análisis granulométrico y la determinación delos límites de 3tterberg se a procedido a la clasifcación delsuelo de acuerdo a la .;.H. %igIay;esearcHoard o=epartamento de Dnvestigación *obre Carreteras& se puedeadoptar la dosifcación de cemento de la siguiente tabla+




E$isten dos ormas o métodos para estabili!ar con cemento(órtland, una es la llamada estabili!ación del tipo 0e$ible, enel cual el porcentaje de cemento varía del ) al >:, con estosolo se logra disminuir la plasticidad y el incremento en laresistencia resulta muy bajo, las pruebas que se les eect5ana este tipo de muestras son semejantes a las que se acen a

los materiales estabili!ados con cal.Jtra orma de mejorar el suelo con cemento, se conocecomo estabili!ación rígida, en ella el porcentaje de cementovaría del 9 al )>:, este tipo de mejoramiento es muy com5nen las bases, ya que resulta muy importante que éstas y lacarpeta presenten un módulo de elasticidad semejante, yaque con ello se evita una probable ractura de la carpeta, yaque ambos trabajan en conjunto para conocer el porcentajeóptimo a emplear se eect5an pruebas de laboratorio con

dierentes contenidos de cemento.Ensayos a ;eali!arse+

• "o primero que ay que acer es identifcar el suelo. *edeben reali!ar sondeos para determinar los dierentestipos de suelos, ya que cada tipo requerirá dierentesdosifcaciones de cemento.

• =eterminación del contenido mínimo de cemento y laumedad óptima de compactación, con lo siguiente+−

*e toma una muestra de suelo, se seca y se pulveri!aasta que pase por el tami! > para los suelos fnos yse me!cla con dierentes contenidos de cemento%entre ?: y )9: por volumen&.

• (ara cada contenido de cemento se preparan > probetascompactadas a densidad má$ima, dos para la prueba deumedad y secado y dos para la prueba de resistencia a

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la compresión a dierentes edades. Kodas se dejan raguaren cámara ría por A días.

• (asados los A días, las dos probetas destinadas a laprueba de umedad-secado se sumergen en agua atemperatura ambiente por < oras, se sacan y secan al

orno a ABLC por >2 oras. Este proceso de inmersión ysecado se repite asta un má$imo de )2 veces y luego decada ciclo una de las probetas se pesa y se le determinael grado de absorción a la otra, se limpia pasándole uncepillo metálico enérgicamente, eliminando todo elmaterial suelto y luego de pesa obteniéndose elporcentaje de material disgregado después de cada ciclo.

"as probetas destinadas a la prueba de compresión sesometen a la misma después que éstas tengan de uno acuatro días de curado. *iempre la resistencia debe aumentarcon el tiempo.

"a dosifcación mínima de cemento será la que cumpla conlo siguiente+

• "a pérdida má$ima de material disgregado durante los )2ciclos de inmersión-secado será+)>: para los suelos 3-), 3-2->, 3-2-< y 3-8)B: para los suelos 3->, 3-<, 3-2-9 y 3-2-A

A: para los suelos 3-9 y 3-A• "a resistencia a la compresión debe aumentar con la edad

y con el contenido de cemento.• El cambio volumétrico en cualquier momento de la

prueba de umedad-secado no debe ser superior a un 2:del volumen inicial.

• El contenido de umedad en todo tiempo no debe sermayor que el necesario para llenar los vacíos de laprobeta en el momento de ser abricada.

o $%ocedi"iento Const%ucti&o:

(i"itación de la )ona de T%aba*o:

"a !ona de trabajo deberá limitarse de acuerdo con ladisponibilidad de equipos de compactación, debido aque cada tramo deberá terminarse antes de que lame!cla comience a ganar resistencia.

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*e despeja la !ona del camino de piedras grandes,plantas y materia orgánica, se e$cava asta encontrarterreno frme que servirá de apoyo a la base. "aresistencia del cimiento determinada deberá contarcon un CH; de al menos 2B:.

$ul&e%ización del Suelo:

*i además de suelo nativo se utili!a suelo deaportación, éste deberá esparcirse sobre la superfcieen cantidad sufciente para lograr la proporciónadecuada de la me!cla, posteriormente se procede aescarifcar y me!clar los materiales, procurando uname!cla omogénea.

*i solo se usa suelo nativo se procede a cortar elmaterial a la proundidad de la capa a estabili!ar, paraesto se pasa varias veces el escarifcador o discos dearado rotatorio.

*i el suelo es arcilloso, presentará resistencia apulveri!arse, por lo que será necesario romper losterrones antes de pulveri!arlo si está muy 5medaormará una masa pastosa diícil de me!clar lo queencarecerá el proceso y si es arenoso conviene

umedecerlo antes de ecarle el cemento para queéste no pase por los uecos a la parte inerior endetrimento de la dosifcación en el resto de la capa.

En todo caso, el material se reducirá al mínimo tama7osin romper las partículas ya que los grumos o terronesno tendrán cemento y se convertirán en elementosdébiles del frme ya estabili!ado.

Mna ve! pulveri!ado el suelo se reconstruye el perfl

para que quede con las dimensiones dadas antes de laoperación.

o Dist%ibución del Ce"ento:

"a distribución del cemento se puede acermecánicamente, pero la orma más adecuada paralograr una distribución uniorme es aciéndolo

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manualmente y utili!ando el cemento en undas no agranel.

Conviene comen!ar la distribución del cemento a unaora del día en que la temperatura no sea inerior a los

<LC y se espere que vaya en aumento se ará de talmodo que la cantidad de cemento por unidad desuperfcie responda apro$imadamente a la dosifcaciónestablecida.

*i se acen por sacos, éstos se colocarán en ileras yflas regulares con la separación necesaria para ladosifcación. "uego se abren los sacos o undas y sedeposita el cemento en el lugar en que se allanormando peque7os montones.

Como el cemento se agrega de acuerdo a unporcentaje por volumen entonces, podemos determinarel volumen de suelo a estabili!ar en cada tramo+

/ O " $ 3=ónde+

/ O el volumen del suelo a estabili!ar" O la longitud del tramo3 O el anco de la ranja

E O el espesor de la capaConocido el volumen de suelo lo multiplicamos por elporcentaje de cemento y obtenemos el volumen total decemento. Conocida la cantidad de undas de cemento a usarel área sobre la que se va a distribuir entonces podemosacer la distribución, colocando las undas equidistantes unade otra. "uego se esparce el cemento de orma uniorme y seprocede a me!clar.

• 1e!clado Mniorme+

"a me!cla deberá ser omogénea y para lograrlo se debepasar varias veces el escarifcador asta la proundidad

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deseada, también se usarán discos rotatorios de arado astaque se determine un me!clado total.

ay dos tipos de me!cla+ 1e!cla en *eco y 1e!cla 5meda."a 1e!cla *eca consiste en una ve! distribuido el cemento se

procede a me!clarlo con el suelo asta lograr laomogeneidad requerida. "a 1e!cla 5meda es la másusada y es en la que a la me!cla se le adiciona agua.

• 3dición del 3gua+

El agua es un elemento esencial para idratar el cemento ypara acilitar la compactación, al ésta entrar en contacto con elcemento en poco tiempo se producirá una reacción química ydesprendimiento de calor esto a su ve! provocará evaporación

del agua incorporada, de modo que para lograr mantener laumedad óptima de compactación a la me!cla se agregará un8: de agua adicional al porcentaje óptimo obtenido enlaboratorio para éste tipo de suelo.

"a distribución del agua debe ser uniorme en toda la e$tensiónde la !ona cuidándose de que no quede depositada en uecos.=espués de esto, se ará una pasada de las erramientas omáquinas de que se disponga para que la me!cla quederemovida asta lograr que sea omogénea comprobándose el

contenido de agua para que por deecto o por e$ceso no diferade la umedad óptima en más del )B:. Kras esta operación,como después de cada una de las operaciones parciales serestituye el perfl a las dimensiones previstas.

• Compactación+

Dnmediatamente se comien!a la consolidación de la capaormada asta lograr una densidad igual cuando menos a la(roctor. "a compactación se reali!a partiendo de los bordes

acía en centro e$cepto en las curvas con peralte.=urante la compactación debe mantenerse el contenido deagua dentro de los límites. Como casi siempre los suelos que seestabili!an son fnos, el compactador adecuado es el pata decabra. Cuando el suelo que se estabili!a es grava-arena,

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entonces el rodillo adecuado es aquel que cuenta con un rolovibrador y llantas en el eje motor.

3 continuación de la 5ltima pasada de la máquina que seemplee es preciso que la niveladora restituya el perfl si éste a

quedado ondulado. En tal caso es preciso umedecer de nuevoel suelo suelto y volver a compactarlo.

• Kerminación+

Mna ve! completada la compactación se procede a perflar lasuperfcie dejando la pendiente transversal o bombeo deseada,luego se da un par de pasadas de un rodillo liso de 8 a )2 tons.,dependiendo del tipo de suelo.

• Curado+

El agua es muy importante en el proceso de endurecimiento delcemento por lo tanto, debemos preservarla evitando suevaporación, para ello, se debe acer un riego asáltico enproporción de B.)< a B.8Bgls'm2, el cual se puede acer con;C-2 o emulsión de rompimiento rápido.

*i la capa estabili!adora va a servir a un tránsito ligero o medioentonces se colocará la capa de rodadura que puede consistiren un doble tratamiento superfcial. *D va a servir de apoyo a un

pavimento de alta calidad se aconseja que el mismo seconstruya después de que el cemento aya alcan!ado un altogrado de resistencia.

Estabilización con Clo%u%o de Sodio.-

El principal uso de la sal es como matapolvo en bases ysuperfcies de rodamiento para tránsito ligero. Kambién se utili!aen !onas muy secas para evitar la rápida evaporación del aguade compactación.

"a sal com5n es un producto igroscópico es decir, es capa! deabsorber la umedad del aire y de los materiales que le rodean,de aí que sea un eectivo matapolvo al mantener la capa conun alto contenido de umedad.

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*e puede utili!ar en orma de salmuera o triturada. "adosifcación es de )<Bgrs'm2 por cada centímetro de espesor dela capa estabili!ada contando con un má$imo de ?cms.

(ara me!clar es más adecuado el uso de rastras con discos

rotatorios. "a compactación se puede iniciar en cualquiermomento luego de perflada la superfcie con el equipoadecuado al tipo de suelo.

Cuando se observe que se a perdido la sal por eecto deltránsito o las lluvias, la superfcie debe rociarse con ><Bgrs desal por cada metro cuadrado.

Estabilización con Clo%u%o de Calcio.-

Este producto trabaja de orma similar a la sal com5n, su costoes mayor, pero se prefere debido al eecto o$idante del clorurode sodio.

En todo caso, el cloruro de calcio ayuda al proceso decompactación y contribuye con la resistencia del suelo, previeneel desmoronamiento de la superfcie y reduce el polvo.

*e puede utili!ar de dos ormas+

o En granos regulares o Kipo D

o En ojuelas o pelotillas o Kipo DD"a dosifcación es de A a )B libras del tipo D o de <.9 a ? librasdel Kipo DD por tonelada de suelo. El me!clado, compactación yterminación son es similares a los de la estabili!ación con clorurode sodio.

Estabilización o e*o%a"iento con $%oductos +s,#lticos.-

El material asáltico que se emplea para mejorar un suelo puedeser el cemento asáltico o bien las emulsiones asálticas, el

primero es el residuo 5ltimo de la destilación del petróleo. (araeliminarle los solventes volátiles y los aceites y para serme!clado con material pétreo deberá calentarse a temperaturasque varían de )>B a )9B@ C, el más com5n que se emplea en laactualidad es el 3C-2B. Este tipo de producto tiene la desventaja




de que resulta un poco más costoso y que no puede me!clarsecon pétreos 5medos.

En las estabili!aciones, las emulsiones asálticas son las másusadas ya que este tipo de productos si pueden emplearse con

pétreos 5medos y no se necesitan altas temperaturas paraacerlo maniobrable, en este tipo de productos se encuentra ensuspensión con el agua, además se emplea un emulsifcante quepuede ser el sodio o el cloro, para darle una cierta carga a laspartículas y con ello evitar que se unan dentro de la emulsióncuando se emplea sodio, se tiene lo que se conoce comoemulsión aniónica con carga negativa y las que tienen cloro sonlas emulsiones catiónicas que presentan una carga positiva,siendo estas 5ltimas las que presentan una mejor resistencia ala umedad que contienen los pétreos.

*e tienen emulsiones de raguado lento, medio y rápido, deacuerdo al porcentaje de cemento asáltico que se emplea. Mnaemulsión asáltica es una dispersión de asalto en agua en ormade peque7as partículas de diámetro de entre 8 y N micras.

Este tipo de aglutinantes puede usarse casi con cualquier tipo dematerial aunque por economía se recomienda que se emplee ensuelos gruesos o en materiales triturados que no presenten unalto índice de plasticidad, puede usarse también con las arcillas

pero solo le procura impermeabilidad, resultando un métodomuy costoso, además con otros productos se logra mayorefciencia y menor costo para los suelos plásticos.

Es importante que el material pétreo que se va a mejorar,presente cierta rugosidad para que e$ista un anclaje adecuadocon la película asáltica, situación que se agrava si el materialpétreo no es aín con el producto asáltico. 3lgunos productosasálticos contienen agua y si esto no se toma en cuenta sepueden presentar problemas muy serios al momento de

compactar, la prueba que más com5nmente se emplea en ellaboratorio para determinar el porcentaje adecuado de asalto autili!ar se conoce como Pprueba de valor soporte 0oridamodifcadaP y el procedimiento consiste en elaborarespecimenes de pétreos que presentan cierta umedad usando

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dierentes porcentajes de asalto, se compactan con cargaestática de )).8>B Qg. %)>BQg'cmR&.

=espués de esto se pesan y se meten a curar al orno a unatemperatura de 9B@ C, se sacan y se penetran asta la alla o

bien asta que tengan una proundidad de 9.8<mmregistrándose la carga má$ima en Qg., se eect5a una gráfcapara obtener el porcentaje óptimo de emulsión y se recomiendaque el material por mejorar presente un equivalente de arenamayor de >B: y el porcentaje de emulsión varíe en unporcentaje de ).

El procedimiento constructivo se desarrolla de la manera

siguiente+ la capa a mejorar ya tiene que estar completamenteterminada. 6o se debe acer la estabili!ación cuando ay mucoviento, menos de <@ C o lluvia. Kambién se puede estabili!ar conácido osórico y osatos osato de calcio %yeso&, resinas ypolímeros.

"a dosifcación depende de la granulometría del suelo, suelosfnos requieren mayor cantidad de bitumen, así suelos plásticosmuy fnos no pueden estabili!arse a un costo ra!onable debido ala difcultad para pulveri!arlos y la cantidad de bitumen e$igido.

En general, la cantidad de bitumen utili!ado varía entre un >: yun A: y en todo caso la suma de agua para compactación másel bitumen no debe e$ceder a la cantidad necesaria para llenarlos vacíos de la me!cla compactada.

E(EENTOS TERICOS $+R+ (OS +N(ISIS DEEST+/I(ID+D

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*i bien es cierto que es posible acer estimaciones cualitativassobre las condiciones de estabilidad del terreno y que el conjuntode actores que la controlan es sumamente complejo, conviene,siempre que sea posible, determinar el mecanismo de alla yproceder a una análisis cuantitativo que contribuya a la validación

numérica del mecanismo de alla propuesto y que sirva como unelemento de análisis en la selección del método de estabili!aciónque se proponga. "os análisis de estabilidad de taludes y laderasusualmente se acen por el método de equilibrio límite en el quese compara la magnitud de las uer!as que tienden a movili!ar lamasa de suelo con las uer!as que se desarrollan en el interior deeste debido al desarrollo de su resistencia al cortante. "asprimeras son caracteri!adas como uer!as motrices y son unaunción del volumen y del peso unitario de la masa de suelo

potencialmente inestable las segundas son caracteri!adas comouer!as resistentes y son una unción del área de la superfcie dedesli!amiento, de los parámetros de resistencia al corte del suelo yde la presión intersticial en la masa del suelo o de la roca en elnivel de dica superfcie. El actor de seguridad al desli!amientoestá dado por la relación cuantitativa entre las uer!as resistentesy las uer!as motrices, o los momentos de dicas uer!ascalculados respecto a un punto dado. El valor mínimo que puedetomar este actor de seguridad en la mayor parte de losmovimientos de masas es sólo ligeramente menor que la unidad,

para la totalidad de la masa potencialmente inestable, si se aceptaque la velocidad de los movimientos de masa, y por consiguientesu aceleración, es sumamente baja y, en consecuencia, laresultante del balance de uer!as motrices y uer!as resistentes esnulo para todos los eectos prácticos. "os cálculoscorrespondientes normalmente se acen mediante programas decomputador, de los cuales ay una amplia oerta en el mercado.Mn método alterno de análisis consiste en el cálculo de lasdeormaciones del terreno. *u aplicación práctica es de e$trema

complejidad y requiere la aplicación de métodos numéricos y e$igeel uso de sotIare especiali!ado. Msualmente los análisis que sepresentan son de tipo bidimensional, vale decir se toma unasección considerada crítica y se calculan las uer!as motrices yresistentes en un conjunto de superfcies de anco unitario endica sección, y se asigna como actor de seguridad el mínimo deellos que se encuentre en este ejercicio. Estrictamente dico actor




de seguridad no corresponde al de la masa de suelo dico actordebe ser calculado como la media ponderada de los actores deseguridad calculados en varias secciones que cubran la masa enconsideración. En el caso de los desli!amientos rotacionales "osresultados de los análisis bidimensionales de estabilidad

estrictamente corresponden a masas inestables de ormacilíndrica, que no ocurren en la naturale!a, y son recuentementeconservadores en el sentido que, si se acen por el centro de la!ona inestable, el valor del actor de seguridad es el mínimo de losque resultarían en toda la !ona inestable en la 4igura ) se ilustraeste concepto+ el actor de seguridad del terreno, ).B<, esdierente a los actores de seguridad calculados para cada una delas secciones evaluadas.

Fi0u%a 1. El &alo% del ,acto% de se0u%idad calculado deende de la secciónutilizada en el an#lisis

El análisis de estabilidad de una ladera o de un talud comprendebásicamente dos partes, una la determinación de la superfcieinterna sometida a las mayores tensiones y la magnitud de lastensiones que act5an sobre dica superfcie y, dos, ladeterminación de la resistencia al cortante a lo largo de estasuperfcie. *in embargo el uso de técnicas semi cuantitativas en elanálisis de estabilidad de laderas naturales presenta seriaslimitaciones debido principalmente a la e$istencia de grandesvariaciones espaciales y temporales, en gran medidadesconocidas, de los actores que controlan los procesos deerosión en masa. "a anisotropía y eterogeneidad de las

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propiedades del suelo relevantes para el análisis de estabilidadacen diícil dico análisis y pueden dar lugar a serios errores en elcálculo del actor de seguridad. =ica variabilidad, espacial ytemporal, es más acentuada cerca de la superfcie, en la !onaactiva donde los cambios estacionales de umedad pueden

generar cambios importantes en la densidad y en la estructura delsuelo. "os análisis de estabilidad deben partir de las condicionesparticulares de la ormación superfcial del terreno que se eval5a,y de los rasgos de inestabilidad que se observen, puesto que losmétodos de análisis son dierentes para los dierentes tipos demovimientos de masa es dierente el análisis de un proceso dereptación que el de un desli!amiento traslacional, y éste de undesli!amiento rotacional. En las masas omogéneas, de suelosresiduales o de depósitos de suelos coesivos, es más probable

que el desli!amiento sea del tipo rotacional, en tanto en algunosdepósitos gravitacionales su eterogeneidad puede aber dadolugar a la ocurrencia de superfcies de discontinuidad asociadas adierentes eventos de depósito, que controlan la geometría y elmecanismo de desli!amiento, que normalmente es del tipo plano otraslacional. En las rocas estratifcadas y en los suelos residualesderivados de ellas, los planos de estratifcación pueden ser así mismo superfcies que controlan la locali!ación del plano dedesli!amiento. En los suelos residuales derivados de rocascristalinas las estructuras eredadas pueden generar superfcies

de discontinuidad tales que controlen el mecanismo dedesli!amiento que, en tal caso, probablemente sea del tipo cu7a.En todo análisis de estabilidad es necesario tener en cuenta queestrictamente el problema es indeterminado estáticamente, valedecir el n5mero de incógnitas es mayor que el n5mero deecuaciones de equilibrio. Cualquier solución que se ore!ca implicala adopción de suposiciones que agan más simple el problema.En unos casos se supone la orma de la superfcie deldesli!amiento, en otros se supone un equilibrio de uer!as en una

dirección dada o la ausencia de ellas en puntos donde realmentepueden y deben darse. (uesto que el movimiento de una masa desuelo implica que en su interior ocurren deormaciones y sedesarrollan las tensiones de ci!alladura correspondientes. Enconsecuencia, este tipo de suposiciones son conservadoras y losresultados pueden dar actores de seguridad más altos que losreales. Este eco, sumado a la consideración, sobre los

(avimentos página )?



resultados conservadores que dan los análisis bidimensionalesllevan a llamar la atención sobre la interpretación que se debe daral valor del actor de seguridad y que en general, si se parte deinormación geotécnica confable, las condiciones de inestabilidadestán defnidas por un actor de seguridad igual ).)."os elementos

de análisis que presentamos en este capítulo están orientados aacilitar la evaluación de dos tipos de desli!amientos+ losdesli!amientos planos y los desli!amientos rotacionales. En uncapítulo separado trataremos los elementos de análisis deestabilidad de taludes en roca, donde son comunes losdesli!amientos en cu7a que, igualmente pueden ocurrir en masasde suelo.

DES(I)+IENTOS $(+NOS

El caso más simple de anali!ar consiste en el llamadodesli!amiento traslacional o desli!amiento plano. Este tipo dedesli!amiento puede ocurrir en una masa de suelo de dimensionesconocidas que reposa sobre una base impermeable, o en unamasa de dimensiones tales que el espesor movili!ado es peque7oen comparación con la longitud dela ladera, lo que a originadoque en la literatura anglosajona se le llame análisis de estabilidadplana en ladera infnita.

o Desliza"iento sob%e una base i"e%"eable

El caso de la masa de suelo, 1, de dimensiones conocida quese despla!a sobre una base impermeable, cuyo ángulo deinclinación es S, ilustrado en la 4igura 2, es un problemarelativamente sencillo en estabilidad de laderas

(avimentos página )N



3 medida que el agua se infltra en la masa de suelo 0uye ygenera presiones intersticiales y satura y debilita el suelo enla !ona de contacto. En estas circunstancias la superfcie decontacto constituye un plano de debilidad a lo largo del cualpuede ocurrir el desli!amiento. "a uer!a motora a lo largode la superfcie de discontinuidad corresponde a lacomponente del peso de la masa considerada, T, en ladirección del plano de discontinuidad.

"a uer!a resistente está dada por la coesión en la

discontinuidad y la ricción. "a componente de coesión esnula cuando ay una separación ísica de la masapotencialmente inestable y la base sobre la que reposa. Enotros casos puede calcularse como el producto del áreabasal, 3 de la masa potencialmente inestable y de lacoesión, c, del material más débil en la interase de losmateriales que se anali!an.

C 2 c+

"a componente riccional está dada por el producto de lacomponente del peso de la masa potencialmente inestablenormal al plano de discontinuidad, disminuida en el productodela presión media del agua en la discontinuidad por el áreabasal, y el coefciente de ricción entre los dos materiales, U.El valor de este coefciente es igual a la tangente del ángulode ricción interna del material más débil en la interase delos materiales que se anali!an. Cuando a ocurrido undesli!amiento previo debe tomarse como ángulo de ricción

la tangente del ángulo de ricción residual.

"a uer!a resistente má$ima que puede desarrollarse endica interase está dada por la e$presión+

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El desli!amiento ocurre cuando la uer!a resistente esligeramente inerior a la uer!a motri! y el actor deseguridad aldesli!amiento está dado por lae$presión

En los casos en los que la coesión es nula y no ay presiónintersticial en la base de la masa potencialmente inestable lacondicione de estabilidad está dada por la e$presión

Fi0u%a 3. Desliza"iento lano en un te%%eno 4o"o05neo

o Desliza"ientos so"e%os en lade%a in'nita

En la 4igura > se encuentra un esquema de una ladera en lasque se dan las condiciones para que ocurra un desli!amientotraslacional a lo largo de una discontinuidad. En el esquema seilustran las uer!as y dimensiones lineales de un elemento desuelo que se consideran en el análisis así+ 4igura >.=esli!amiento somero en ladera de longitud infnita

V+ espesor de la masa potencialmente inestable equivalente ala proundidad de la superfcie de discontinuidad que coincidecon la superfcie de desli!amiento.

+ relación entre la altura del nivel reático a partir de lasuperfcie de discontinuidad y el espesor de la masapotencialmente inestable.

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Ts+ peso de la masa potencialmente inestable.

Te+ peso de la masa super impuesta al terreno por lavegetación u otros elementos en superfcie.

W+ ángulo de inclinación de la ladera

"as ecuaciones que defnen las tensiones en la !ona dedesli!amiento potencial están dadas por las siguientes

e$presiones+

donde+

CX+ coesión del suelo para tensiones eectivas YCX+ coesión debida al conjunto de raíces en el sueloZX+ angulo de icción interna del suelo para tensiones eectivas[+ tensión compresiva\+tensión por cortante.]m+ peso unitario del suelo con la umedad de campo.]sat + peso unitario del suelo saturado.]I+ peso unitario del agua.u+ presión intersticial o tensión neutra.

q+ peso por unidad de superfcie sobreimpuesto en el terreno.

"a resistencia al cortante está dada por la e$presión+

El actor o coefciente de seguridad está dado por la relaciónentre la resistencia al cortante del suelo y resulta en laecuación

" es un término que involucra los pesos del suelo y de la cargasuper impuesta en la superfcie, particularmente la debida a lavegetación y está dado por la e$presión+




donde cada término a sido ya defnido salvo q, que es pesopor unidad de superfcie de la masa de suelo inestable y lacarga super impuesta.

DES(I)+IENTOS ROT+CION+(ES

"os desli!amientos en suelos omogéneos normalmenteocurren a lo largo de superfcies curvas cuya orma genérica asido asimilada, en una primera apro$imación, a la de uncasquete esérico o elipsoidal. ^ no sólo es cuestión de

simplicidad+ si se considera que las uer!as motoras quedesencadenan los desli!amientos son unción de la masa delterreno inestable y las uer!as resistentes son unción de lasuperfcie a lo largo de la cual se despla!a la masa inestable, larelación mínima de uer!as resistentes a motoras corresponde ala relación entre mínima entre superfcie y volumen que estádada por una orma esérica. En la realidad la eterogeneidadpropia del terreno en sus propiedades ísicas del suelo y en lascondiciones de ocurrencia del agua subterránea acen que laorma de los desli!amientos reales sea dierente a la ormateórica de un casquete esérico que, con todo, sigue siendo, conrecuencia una apro$imación aceptable. =icas condicionescontrolan la orma y los límites del desli!amiento que puede sercaracteri!ado en principio como un desli!amiento simple om5ltiple seg5n el n5mero de superfcies de desli!amiento quepueden ser identifcadas, y como de pata o de talud seg5n seala ubicación de la intersección de la parte inerior de lasuperfcie del desli!amiento en el terreno. En la 4igura< estáilustrada esta tipología.




Fi0u%a 6. Tiolo0ía de desliza"ientos %otacionales

Fellenius

El análisis de estabilidad de desli!amientos en terrenosomogéneos se ace com5nmente por el llamado método de lasajas o tajadas, llamado por mucos, en orma incorrecta, métodode las dovelas. Este es una orma simple que idearon losingenieros de la Comisión eotécnica *ueca y que es conocidocomo el método sueco o el método de 4ellenius.

(ara aplicar este método se toma una sección del terreno que se

desea anali!ar, en su interior se escoge una superfcie curva y sedivide la sección, delimitada por la superfcie y la curvaseleccionada, en un conjunto de tajadas de anco l, como seilustra en la 4igura <, para evaluar la uer!a total por cortante y secompara con la resistencia total a lo largo de ella. Kodas lasuer!as que intervienen en el análisis son calculadas en cada unode los elementos o tajadas en las que se divide la masa evaluaday, fnalmente, se ace una sumatoria tanto de uer!as de cortanteo motrices como de uer!as resistentes. "a relación entre estas dosmagnitudes permite establecer un actor de seguridad para esasuperfcie en particular. "uego se selecciona otra superfcie y seanali!a de igual manera asta que puede considerarse que secuenta con un n5mero sufciente de posibles superfcies de roturao alla y le asigna al talud o ladera en consideración el menoractor de seguridad que a calculado de esta manera.6ormalmente se considera que la sección tiene un espesor unitario

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y que a sido tra!ada por el centro de la masa potencialmenteinestable. *in embargo estas no son ipótesis necesarias delprocedimiento de análisis.

Fi0u%a 7. Fue%zas conside%adas enuna ,a*a ele"ental en el an#lisisde estabilidad o% el"5todo deFellenius.

En el método de 4ellenius el cálculo de las uer!as de cortante setoma el peso de cada aja o tajada y se descompone en ladirecciones ortogonal y paralela a la superfcie de desli!amientopotencial y se supone que la resultante de la uer!as entre lasajas es nula. "a componente paralela a la superfcie potencial dedesli!amiento es la uer!a cortante correspondiente a la aja sobrela que se está aciendo el cálculo. "a uer!a resistente puedecalcularse como la suma de la coesión y la ricción en la base dela aja. En el cálculo de la coesión debe considerarse tanto lacoesión propia del suelo como el incremento que resulte en esteactor por la presencia de raíces o de cualquier tipo de reuer!oque se introdu!ca en el suelo, Yc la ricción a su ve! resulta delproducto de la componente normal del peso de la aja, 6,

disminuída en el valor de la uer!a idrostática a ese nivel, ul, ydel ángulo de ricción interna del suelo, en términos de esuer!oseectivos o totales seg5n sea el caso. "a uer!a cortante en lasuperfcie considerada, representada en el análisis como una curvade longitud ", es la sumatoria de las uer!as de cortante en la basede todas las ajas. =ebe tenerse en cuenta que dica sumatoria esvectorial y bien puede aber uer!as de cortante en sentidos

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contrarios, particularmente en los desli!amientos rotacionalesconocidos como desli!amientos de base. "a resistencia, a su ve!,es la sumatoria de uer!as resistentes que pueden desarrollarse enla base del conjunto de ajas. El actor se seguridad total está dadopor la e$presión siguiente+

Fi0u%a 8. +n#lisis de estabilidad o% el "5todo de Fellenius.

El método de 4ellenius a sido muy popular por su sencille! yadaptabilidad a cualquier orma de superfcie de desli!amiento y

combinación de materiales a más de dar resultados ligeramenteconservadores.

/is4o

Hisop %)N<<& propuso un método más riguroso de análisis paradesli!amientos con superfcie de alla esérica Hisop supuso, enuna versión simplifcada de su método, quela resultantes de lasuer!as a ambos lados de cada aja son ori!ontales y que el actorde seguridad es el mismo para todas las ajas. (or otra parte, la

resistencia al cortante utili!ada en el desarrollo del método es laresistencia solicitada en lugar de la resistencia má$ima la relaciónentre una y otra es igual al inverso del actor de seguridad. Elactor de seguridad calculado por este método simplifcado estádado por la e$presión




En ella el actorde seguridad se encuentra en ambos lados de la ecuación lo queimpide una solución directa e implica la utili!ación de un método

iterativo y el uso de computador y el sotIare correspondiente. Enel método de Hisop se utili!a un valor de resistencia al cortantemenor que el utili!ado en el método de 4ellenius, lo que resulta enun mayor valor de la tensión normal en la !ona de ci!alladora, unamayor estabilidad calculada y un actor de seguridad mayor quepor el método de 4ellenius. "a comparación de los resultados deanálisis de estabilidad por dierentes métodos para un caso enparticular, presentada en la Kabla 2 a sido preparada por amel%)N9N&. En esta tabla cabe observar que la variación de losresultados de aplicar los dierentes métodos es mínima y más a5ncuando, tomada en consideración la incertidumbre asociada a la

calidad de la inormación con la que usualmente se acen estosanálisis, se acepta sólo dos ciras signifcativas en el actor deseguridad.

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estabilizacion de suelos para pavimentos maria

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