Materiales de Construcción II
Llamamos estabilización de suelos al proceso mediante el cual se someten los suelos naturales a cierta manipulación o tratamiento de modo que podamos aprovechar sus mejores cualidades, obteniéndose una plataforma firme y estable, capaz de soportar los efectos del transito y las condiciones de clima más severas.
Un suelo es estable cuando presenta buena resistencia a la deformación y es poco sensible a la presencia de agua. La estabilización del suelo, respecto a la característica de dar resistencia a la deformación, consiste en añadir al suelo aquello de lo que carece. Si hay un suelo arcilloso hay que añadir material granular. Si es un suelo granular hay que añadir un ligante (material arcilloso).
TIPOS DE ESTABILIZACION DE LOS SUELOS
1- ESTABILIZACION MECANICA: aquella con la cual se logra mejorar considerablemente un suelo sin que se produzcan reacciones químicas de importancia. Consiste generalmente en mezclar dos o más suelos naturales para tener un material compuesto que sea superior a cualquiera de sus componentes; pero también incluye la adición de roca triturada o escoria o la tamización del suelo para remover partículas de cierto tamaño.
2- ESTABILIZACION QUIMICA: se refiere principalmente a la utilización de ciertas sustancias químicas patentizadas y cuyo uso involucra la sustitución de iones metálicos y cambios en la constitución de los suelos involucrados en el proceso; con esto se busca darle cohesión al suelo, o disminuir la excesiva plasticidad. Se le suele añadir cemento, cal o productos bituminosos.
FORMAS MAS USADAS
1- Compactación.
2- Mezclas de materiales.
3- Uso de aglomerantes.
4- Tratamientos químicos.
1- La compactación: Se define como un proceso mecánico mediante el cual se logra la densificación del suelo al reducirse los espacios vacíos por la expulsión de parte del aire contenido en ellos a través de la aplicación de una determinada carga.
2- Mezcla de materiales: La estabilización mediante este método es también de amplio uso pero por si sola no logra producir los efectos deseados, ya que siempre se necesitara por lo menos la compactación como complemento de la misma.
ejemplo: los suelos de grano grueso (gravas-arena) poseen alta fricción interna, por lo que son capaces de soportar grandes esfuerzos, pero no poseen la estabilidad requerida por la carretera ya que carecen de cohesión, esto permite que las partículas se muevan libremente y con el paso de los vehículos los granos se pueden separar y salirse del camino.
El caso de las arcillas es lo contrario a las gravas ya que poseen gran cohesión y muy poca fricción (excepto cuando están secas), esta situación provoca que pierdan estabilidad en presencia de humedad excesiva.
Importancia de ESTABILIZACION DE SUELOS
La mezcla de estos en proporción adecuada puede dar como resultado un material estable todo el tiempo, en el cual se aprovecha la gran fricción interna de las gravas-arenas y la cohesión de las arcillas de manera que las partículas gruesas se mantengan unidas.
Es muy frecuente la estabilización llamada arena-arcilla o grava-arena-arcilla principalmente por lo económico. Aunque en todo caso, deben hacerse mezclas de prueba con diferentes proporciones y utilizar la más adecuada en cada caso, de forma que se puedan satisfacer las necesidades.
3- Uso de aglomerantes (suelo-cemento):
En esta se aplica cemento y agua a un suelo granular para que sea más cohesivo. La cantidad de cemento debe estar entre el 7% - 16%.
La capa que se estabiliza, generalmente tiene un espesor de 10 a 15 cms. Y podrá coronarse con una capa de rodadura de poco espesor (para transito ligero a mediano)
Básicamente se pueden estabilizar todos los tipos de suelos mediante este método, excepto los que contienen grandes porcentajes de material orgánico. Se debe tomar en cuenta que los suelos más finos (limos, arcillas) requerirán mayor cantidad de cemento para obtener buenos resultados. Y también es importante determinar si esta resulta razonablemente económica o si es preferible sustituir el suelo nativo con un préstamo de mejor calidad.
Para que el suelo sea estabilizado a un costo razonable debe reunir ciertas características, tales como:
a) Porcentaje que pasa a tamiz #200: >50%
b) Limite líquido: >50%
c) Índice de plasticidad <25 data-blogger-escaped-br="">
El éxito de la estabilización con cemento dependerá de un contenido apropiado de cemento, un contenido apropiado de humedad y de una compactación adecuada.
ESTABILIZACION CON CAL
Se mezcla cal arena, con el suelo arcilloso y con agua. Se recomienda en suelos arcillosos, porque facilita la floculación (las partículas se unen unas a otras y precipitan) de partículas de arcilla.
Disminuye el límite líquido y el índice de plasticidad, aumenta la resistencia a compresión y el CBR y disminuye la capilaridad.
El nivel de cal no debe superar al 7%.
Los condicionantes del suelo para estabilizar son:
- Granulometría: --------------- < ½ espesor tongada compactada < 75 mm (PPTP Xunta)
- Tamiz nº 40 ----------------" 75% en peso que pasa
- Tamiz nº 200 --------------" 35% en peso que pasa
- Plasticidad: 17" IP" 40
- Suelos sin materia orgánica.
RIEGOS ASFALTICOS
Son aplicaciones de asfalto rebajado sobre la superficie previamente preparadas y que pueden ser cubiertas o no con agregados. La dosificación de producto asfalticos va a depender principalmente del tamaño del agregado con que se cubre.
Tipos de riego asfaltico:
• Riego de imprimación.
• Riego de sellado.
• Riego de adherencia.
RIEGO DE IMPRIMACION
Es la aplicación de un asfalto fluido a una base o superficie de rodamiento tratamiento previo de manera que el bitumen penetra la superficie y por lo general esta lo absorbe.
Imprimación
Es un riego asfáltico sobre la superficie de una base granular estabilizada, antes de la ejecución de cualquier revestimiento asfáltico, con el propósito de proveer la suficiente adherencia entre la base y la capa superior, aumentar la cohesión de la superficie de la base ligándolas partículas sueltas en la superficie y otorgar un dándole impermeabilización temporal, además de controlar polvo.
MATERIALES
El producto asfaltico ideal es el mc-o que por su baja viscosidad y curado relativamente lento da oportunidad a que el producto penetre en la base antes de que la viscosidad aumente por la evaporación.
RIEGO DE SELLO
Las carpetas asfálticas de mezcla en el lugar y las de concreto asfáltico, deben recibir un riego de sello, para impermeabilizar, o para vitalizar su superficie reseca y desgranada.
Los riegos de sello pueden ser de dos clases.
a) De tratamiento superficial.
b) De mortero asfáltico (SlurrySeal )
Los riegos de sello por “ tratamiento superficial “; consisten en aplicar el asfalto FR (2 o 3) o emulsión asfáltica y cubrirlo con agregado Núm. 3 ( A, C, D o E). El material 3-B, sólo se usa para tratamiento superficial de las carpetas de 2 o 3 riegos.
La cantidad de asfalto FR, varía de 1 a 2 lt/m`2, y se aplica en caliente. La emulsión asfáltica se aplica en frío. El defecto de este sé lo es de gran cantidad de agregado que no se liga con el asfalto, provocando mucho polvo y el rompimiento de parabrisas de vehículos durante mucho tiempo.
Los riegos de sello con “mortero asfáltico”, son muy adecuados para pavimentos de calles y aeropuertos, y consisten en mezclar un agregado (arena) , emulsión asfáltica, cemento portland o cal y agua haciendo un “lodo asfaltico” , el cual se coloca en frío sobre la carpetas.
El cemento y la cal pueden no ser necesarios dependiendo de los agregados finos.
En las emulsiones asfálticas, al evaporarse el agua agregada y la de la emulsión, el agregado quede cementado junto con el asfalto, produciendo una delgada capa solamente sobre la carpeta asfáltica. Al abrirla al tránsito, no se desprende el agregado, ya que al compactar ligeramente la capa, éste queda totalmente fijo, pero con salientes para dar una superficie antiderrapante.
Hoy se producen emulsiones asfálticas de tipo aniónico o catiónico (fraguado normal y rápido) muy estables, que permiten hacer un tendido continuo usando máquinas dosificadoras y mezcladoras montadas sobre un chasis de camión, que producen muchos metros cuadrados de sello por hora.
Los sellos de mortero asfáltico varían de acuerdo a la condición del pavimento (viejo o nuevo), o de la base en donde también pueden aplicarse como carpeta simple, todo en función de la textura y agrietamiento correspondiente.
Otras funciones de los riegos de sello consisten en dar rigurosidad a superficies desgastadas evitando el deslizamiento de los vehículos y agregar visibilidad nocturna utilizando un agregado de color claro.
RIEGO DE ADHERENCIA
Un riego de adherencia consiste en la aplicación de emulsión bituminosa sobre una superficie bituminosa o tratada con un conglomerante hidráulico con el objetivo de conseguir su unión con una capa bituminosa que se vaya a ejecutar con posterioridad. Tanto el tipo de emulsión como su dotación, vendrán fijados por el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares.
Las emulsiones que se suelen utilizar son poco viscosas y de rotura rápida (EAR, ECR), o modificadas con polímeros, estando estas últimas prescritas obligatoriamente en riegos de adherencia para capas de rodadura con espesores iguales o inferiores a 4 cm, para las carreteras con categorías de tráfico pesado T00 y T0.
Como primer paso en la ejecución de un riego de adherencia, se debe proceder a la preparación de la superficie existente, que previamente se habrá comprobado que cumple con las condiciones especificadas para la unidad de obra correspondiente. Esta superficie se deberá barrer enérgicamente, inmediatamente antes de la aplicación del ligante, para que el riego se realice de forma efectiva. Este barrido limpiará la superficie de polvo, suciedad, barro y otros materiales perjudiciales.
En el caso de que la superficie fuese un pavimento bituminoso en servicio, se deberán eliminar mediante fresado los excesos de emulsión bituminosa que hubiese. Y si la superficie tuviese un riego de curado, transcurrido el tiempo de curado, se eliminará por barrido enérgico, seguido de soplo con aire comprimido o cualquier otro método aprobado por el Director de Obra.
Tras estas operaciones se procederá a la extensión de la emulsión bituminosa de manera uniforme, evitando duplicarla en las juntas transversales de trabajo. Para ello se colocarán bajo los difusores, tiras de papel u otro material en las zonas donde se comience o interrumpa el riego. En el caso de regar por franjas, se procurará una ligera superposición del riego en la unión de dos contiguas.
La emulsión se extenderá con equipos adecuados montados sobre neumáticos, pero en puntos inaccesibles se podrá emplear un equipo portátil, provisto de una lanza de mano.
MATERIALES: Es recomendable utilizar asfaltos viscosos de curado rápido.
DOSIFICACION: La cantidad de bitumen requerida es muy pequeña variando con las condiciones de la superficie, generalmente de 0.05 a 0.15 gls/m2.
Asfaltos fluidificados
Asfalto rebajados o fluidos: son productos obtenidos al mezclar cemento asfaltico con un solvente de manera que al usarlo estos produzcan rápidamente un alto valor de aglutinamiento o cementación.
La velocidad del curado de estos depende del tipo de solvente, así tenemos los RC, MC, SC según sea la mezcla con gasolina, kerosene o gasoil. Se pueden lograr características diferentes dependiendo de la proporción de mezclas así podemos tener: RC-O; RC-1; RC-2; RC-3; RC-4; RC-5, variando el contenido de la gasolina desde un 45% en el RC-O hasta un 15% en el RC-5.
Emulsiones asfálticas: son productos asfalticos logrados al dispersar pequeñas bolitas de cemento asfaltico en agua. Esta dispersión se logra gracias a la acción de un agente emulsificador que garantiza la estabilidad de las mezclas.
Las emulsiones pueden ser de rompimiento rápidos, medio o lento y podrán ser anionicas o catiónicas dependiendo del agente emulsificador. En todo caso la carga eléctrica que contienen los globulitos de asfalto es lo que los mantiene separados evitando la precipitación o rompimiento.
VENTAJA DE LAS EMULSIONES:
*Se utiliza el producto sin necesidad de calentarlo evitando el consumo de energías.
*Al utiliza el agua que es un producto natural como fluidificador minimiza la contaminación ambiental.
*Son más fáciles de aplica.
PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCION
* Se perfilara y compactara la base, cuidando dar a la misma la pendiente longitudinal y transversal especificada en los planos.
* Barrer la superficie para retirar el material suelto o el exceso de polvo.
* Aplicar el producto con un camión distribuidor debidamente equipado.
* No se deberá aplicar sobre la superficie mojada.
PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCION:
-Barrer enérgicamente la superficie con la escoba mecánica.
-Eliminar cualquier exceso de grasa en alguna zona de la superficie.
-Aplicar uniformemente en toda la superficie con el equipo distribuidor.
-Proteger del tránsito.
-Dejar secarse hasta que alcance la viscosidad adecuada para transitar.
Nunca se aplicara sobre la superficie mojada excepto cuando se utilice emulsión que se pueda aplicar en partes ligeramente húmedas.
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES:
Consiste en la aplicación de un asfalto fluidificado sobre la superficie previamente preparada (que ha recibido riego de imprimación) y su posterior cubrición con material pétreo, formando una especie de carpeta delgada que por lo regular no pasa de una pulgada de espesor.
La ventaja en el uso de estos es que permiten construir una carpeta por etapas, en forma relativamente sencilla y sin el uso de equipos sofisticados.
Todos los tratamientos superficiales sellan y prolongan la vida de los caminos. Cada tipo tiene una o más propósitos especiales.
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES SIMPLES (TSS): Ideal para carreteras con tránsitos muy ligeros y emplazados en zonas poco lluviosas.
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES DOBLES (TSD): Admite el tránsito de hasta 600 veh\día.
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES TRIPLES (TST): Consta de una carpeta compuesta por tres riesgos de material asfaltico y cubierto cada uno por agregado de tamaño decreciente. Admite transito mediano.
PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCION
• Se elimina el exceso de polvo y cualquier material contaminante mediante barrido.
• se seca la superficie, excepto cuando se use emulsión asfáltica, la cual puede aplicarse sobre una superficie ligeramente húmeda.
• Se aplica el producto asfaltico sobre la superficie de forma uniforme y a la temperatura especificada.
• Se cubre inmediatamente con el agregado granulométrico especificado.
• Se compacta inmediatamente con un rodillo de 5 a 8 tons.
• Se compacta hasta que las partículas queden totalmente incrustadas en el asfalto, de manera que no se suelten por la abrasión de los neumáticos.
• Si el producto asfaltico empieza a fraguar debe suspenderse la compactación.
• No se puede sobre-compactar para evitar el quiebre de las partículas agregadas.
• No se abrirá el transito hasta que el producto asfaltico haya alcanzado la viscosidad requerida.
• En los tratamientos múltiples se repetirá el proceso teniendo en cuenta:
-En los sucesivos riegos se barrera el exceso de agregado antes de la aplicación asfáltica.
- Los agregados se colocaran en orden decreciente.
- Debe contarse con un buen drenaje.
- Debe darse un mantenimiento regular para prolongar su duración.
MACADAM ASFALTICO
Consiste en la construcción de una superficie de rodado de un camino usando 3 capas de diferentes tamaños de agregados, colocando la más gruesa abajo y la más fina arriba para luego ser compactada.
PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCION:
- Similar a los tratamientos superficiales con la diferencia de que en el macadam la capa de piedras se compacta y luego se hace un riego asfáltico que penetra ligando las partículas de piedra.
- Al hacer el último riego asfáltico se cubren un material granular fino para lograr una superficie cómoda para el transito.
TELFORD
Esta es otra estructura de piedras similar al macadam, diferenciándose en que en el Telford se usa grandes piedras (no trituradas) planas, las cuales se acomodan en posición de equilibrio manualmente.
El Telford perdió importancia debido a que produce una superficie de rodadura incomoda para el vehículo moderno; de ahí su uso muy limitado.
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