Estabilización de suelos con Cal - Anfacal

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ESTABILIZACION DE SUELOS CON CAL1


SUELOS TRATADOS CON CAL AHORRA TIEMPO YDINERO La cal es el único producto capaz <strong>de</strong> proveer unavariedad <strong>de</strong> beneficios, pue<strong>de</strong> ser utilizada en <strong>suelos</strong>inestables para: Secar Modificar Estabilizar- 2 -


SUELOS TRATADOS CON CAL AHORRA TIEMPO YDINEROSECADO La cal viva (óxido <strong>de</strong> calcio) químicamente combinada<strong>con</strong> el agua, pue<strong>de</strong> ser utilizada muy efectivamente parael secado <strong>de</strong> cualquier suelo <strong>con</strong> humedad. La combinación <strong>de</strong>l óxido <strong>de</strong> calcio + agua, genera unareacción exotérmica, provocando calor que evapora elagua <strong>de</strong>l suelo. El óxido <strong>de</strong> calcio se hidrata al agregarle agua ó por lahumedad <strong>de</strong> suelo.*Para hidratar 1 ton <strong>de</strong> óxido <strong>de</strong> calcio se requiere <strong>de</strong> 320 L <strong>de</strong> agua.El tratamiento <strong>con</strong> óxido <strong>de</strong>calcio transforma lascaracterísticas y el<strong>de</strong>sempeño <strong>de</strong> <strong>suelos</strong>arcillosos. En estasimágenes se muestra elmismo suelo antes(izquierda) y <strong>de</strong>spués(<strong>de</strong>recha) <strong>de</strong> haberlo tratado<strong>con</strong> cal viva).- 3 -


SUELOS TRATADOS CON CAL AHORRA TIEMPO YDINEROSECADO El efecto neto es que el secado ocurre rápidamente,<strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> unas horas, habilitando más rápido el accesoal lugar y compactación <strong>de</strong>l suelo, que a que el suelo seseque a través <strong>de</strong> la evaporación natural.*Para hidratar 1 ton <strong>de</strong> óxido <strong>de</strong> calcio se requiere <strong>de</strong> 320 L <strong>de</strong> agua.El tratamiento <strong>con</strong> óxido <strong>de</strong>calcio transforma lascaracterísticas y el<strong>de</strong>sempeño <strong>de</strong> <strong>suelos</strong>arcillosos. En estasimágenes se muestra elmismo suelo antes(izquierda) y <strong>de</strong>spués(<strong>de</strong>recha) <strong>de</strong> haberlo tratado<strong>con</strong> cal viva).- 4 -


SUELOS TRATADOS CON CAL AHORRA TIEMPO YDINEROMODIFICADO Ocurre <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> hacer el mezclado inicial <strong>de</strong>l óxido <strong>de</strong>calcio y los materiales arcillosos presentes en el suelo. Los iones <strong>de</strong> calcio (Ca++) <strong>de</strong> la cal se intercambian <strong>con</strong>las partículas <strong>de</strong> arcilla, <strong>con</strong> el agua y otros iones. Gracias al intercambio iónico, el suelo arcilloso semodifica, resultando: Reducción <strong>de</strong>l Indice <strong>de</strong> Plasticidad El suelo se hace friable y granular Mejora la estabilizad y compactación Se reduce la expansividad <strong>de</strong>l suelo- 5 -


SUELOS TRATADOS CON CAL AHORRA TIEMPO YDINEROESTABILIZACIÓN La cal es utilizada para estabilizar y fortalecer las subbases ybases <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong>l pavimento. Ganancia progresiva <strong>de</strong> resistencia a la compresión (VRS) <strong>con</strong>el tiempo. Durabilidad a largo tiempo en muy adversas <strong>con</strong>diciones Se crea una barrera resistente al agua. Reducción <strong>de</strong>l índice <strong>de</strong> plasticidad. Reduce las características <strong>de</strong> expansión y agrietamientos. Cuando se agregan las cantida<strong>de</strong>s a<strong>de</strong>cuadas <strong>de</strong> cal y agua,el pH <strong>de</strong>l suelo rápidamente se incrementa, siendo favorablepara la formación <strong>de</strong> silicatos y aluminatos <strong>de</strong> calcio. Incrementa substancialmente la capacidad <strong>de</strong> carga.- 6 -


REACCIÓN QUÍMICA DE LA CAL CON ARCILLASLa cal reacciona químicamente <strong>con</strong> laspartículas <strong>de</strong> arcilla alterando la interacciónmolecular.Las arcillas sin tratar tienen una estructuramolecular similar a algunos polímeros, y danpropieda<strong>de</strong>s plásticas. La estructura pue<strong>de</strong>atrapar agua entre sus capas moleculares,causando cambios en la <strong>de</strong>nsidad y el volumen. Amayor área superficial <strong>de</strong> una arcilla, mayor serásu capacidad <strong>de</strong> atraer agua y mayor tambiénserá su comportamiento expansivo.Floculación/AglomeraciónPartículas <strong>de</strong> arcilla inestablesEn <strong>suelos</strong> arcillosos tratados <strong>con</strong> cal, los átomos<strong>de</strong> calcio (<strong>de</strong> la cal) han re-emplazado los átomos<strong>de</strong> sodio e hidrogeno, produciendo un suelo <strong>con</strong>características muy friables. El intercambio iónicoexpulsa también las partículas <strong>de</strong> cal que sehallaban acumuladas en la superficie <strong>de</strong> la arcilla.La siguiente reacción ocurre <strong>con</strong> la sílice yalúmina disponible en suelo, formando unmaterial cementante (el efecto puzolánico),ganando resistencia a la compresiónprogresivamente.Floculación: la textura cambia, <strong>de</strong>crece el índice<strong>de</strong> plasticidad y se hace trabajable el materialtratado.Floculación/AglomeraciónArcilla <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> la floculación / Aglomeración- 7 -


REACCIÓN QUÍMICA DE LA CAL CON ARCILLASCuando las cantida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> cal y agua son agregadasa<strong>de</strong>cuadamente, el pH <strong>de</strong>l suelo rápidamente incrementa arriba<strong>de</strong>l 10.5, siendo favorable para la formación <strong>de</strong> hidratos cálcicos<strong>de</strong> sílice y alúmina. Estos compuestos forman una matriz que<strong>con</strong>tribuye a la resistencia <strong>de</strong>l suelo. A como se forma esta matrizó estructura, el suelo es transformado <strong>de</strong> su alta expansividad, <strong>de</strong>un estado natural in<strong>de</strong>sable a más granular, a un materialrelativamente impermeable que pue<strong>de</strong> ser compactado en unasuperficie <strong>con</strong> una capacidad <strong>de</strong> soporte <strong>de</strong> carga. La <strong>con</strong>troladareacción puzolánica crea un material que es permanente, durable,resistente a los agrietamientos y significativamente impermeable.La capa estructural que se forma es fuerte y flexible.- 8 -


REACCIONES PUZOLANICAS USANDO CAL Esencial para el tratamiento <strong>de</strong> <strong>suelos</strong> arcillosos Durante la reacción <strong>con</strong> la sílice y alumina disponible en los<strong>suelos</strong>, se forma una estructura <strong>de</strong> materiales cementantes. (elefecto puzolánicos)Reacción PuzolánicaCa (OH ) 2Ca (OH ) 2Clay ParticleCa (OH ) 2CementitiousMaterial frompozzolanic reactions[CSH and CAH]Ca (OH ) 2<strong>Cal</strong>cium Hydroxi<strong>de</strong>From lime or cement- 9 -


REACCION QUIMICA DE LA CAL CON FLYASH (CENIZAVOLANTE) PARA PROVEER RESULTADOS CEMENTANTES Esencial para el tratamiento <strong>de</strong> <strong>suelos</strong> no-arcillosos ymaterial granulado (fragmentos <strong>de</strong> piedras, gravas,arena) La reacción entre la cal, ceniza volante (flyash), la sílice yalumina forman una estructura <strong>de</strong> materiales cementantes. La cal y la ceniza volante (flyash) proveen un filler para laspartículas gran<strong>de</strong>s <strong>de</strong> un suelo arenoso o <strong>con</strong> grava.Reacción PuzolánicaCa (OH ) 2Ca (OH ) 2Clay ParticleCa (OH ) 2CementitiousMaterial frompozzolonic reactions[CSH and CAH]Ca (OH ) 2<strong>Cal</strong>cium Hydroxi<strong>de</strong>From lime or cement- 10 -


Well gra<strong>de</strong>d gravels & gravel sandmixtures, little or no finesPoorly gra<strong>de</strong>d gravles & gravel sandmixtures, litlle or no fines.Silty gravels, gravel-sand-silt mixturesClayed gravels, gravel-sand-clay mixturesWell-gra<strong>de</strong>d sands-and-clay mixturesPoorly gra<strong>de</strong>d sands and gravelly sands,little or no finesSilty sands, sand-silt mixturesClayed, sands, sand-clay mixturesInorganic silts, very fine sands, rock flour,silty or clayed fine sandsInorganic clays of low to medium plasticity,gravelly clays, sandy clays, ilty clays, leanclayOrganic silts & organic silty clays of lowplasticityInorganic silts, micaceous or diatomaceousfine sands or silts, elastic silts.Inorganic clays of high plasticity, fat claysOrganic clays of medium to high plasticityPeat, muck & other hoghly organic soilsDISEÑO DE MEZCLAS PARA DIFERENTES TIPOSDE SUELOSTipo <strong>de</strong> sueloUnifiedGroupSymbolGW GP GM GC SW SP SM SC ML CL OL MH CH OH PTASSHTOGroupClassificationA-1-a A-1-a A-1-b A-1-b A-1-bA-1-borA-3A-2-4orA-2-5A-2-6orA-2-7A-4 A-6 A-4 A-5 A-7-6 A-7-5 A-8Recommen<strong>de</strong>dadditivesLIME PLUS TYPE “F” Coal Fly Ash (Stabilization)LIME (Stabilization & Modification)Prefix : G = Gra<strong>de</strong>d, S= Sand, M = Silt, C = Clay, O = OrganicSuffix : W = Well Gra<strong>de</strong>d, P = Poorly Gra<strong>de</strong>d, M = Silty, L = Low plasticity (LL< 50%), H = High Plasticity (LL > 50%)*Ver anexos- 11 -


LA CAL EN LA MODIFICACIÓN DEL SUELO: PREPARANDOEL TERRENO O ÁREA Seca el suelo para seguir trabajando Gran plataforma <strong>de</strong> trabajo para maquinaria pesada Hace que las arcillas no trabajables, se <strong>con</strong>viertan ensuelo trabajable en minutos.- 12 -


Rc (Mpa)LA CAL EN LA ESTABILIZACIÓN Las reacciones puzolánicas <strong>de</strong>l tratamiento <strong>con</strong> cal<strong>con</strong>tinua a lo largo <strong>de</strong>l tiempo, permitiendo que la basegane resistencia.1.06% Cao0.84% CaO0.62% CaO0.41% CaO0.20% CaO0.0Edad en días1 28 360- 13 -


COSTO EFECTIVO, SOLUCIÓN PARA LA ESTABILIZACION Costos más bajos en la <strong>con</strong>strucción. Hace que los materiales <strong>de</strong>l lugar sean usables y trabajables. Elimina los costos <strong>de</strong> remover y acarrear materiales. Elimina el costo asociado <strong>con</strong> materiales para rellenar. Costos <strong>de</strong> vida más bajos Más bajos costos <strong>de</strong> mantenimiento a través <strong>de</strong> mejorresistencia <strong>con</strong>tra el agua y a los efectos <strong>de</strong> heladas y<strong>de</strong>shielos. Vida útil <strong>de</strong> largo tiempo.- 14 -


ESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON ÓXIDO DECALCIO¿Qué lograr <strong>con</strong> el tratamiento <strong>de</strong>l suelo? Tratamiento <strong>de</strong> suelo: es un término general que seaplica cuando se quiere modificar un suelo para unpropósito en específico. ¿Qué propósito? Secar Modificar Estabilizar- 15 -


EFECTOS DEL ÓXIDO DE CALCIO SOBRE ELSUELO TRATADO1. SecadoEl tratamiento <strong>con</strong> óxido <strong>de</strong> calcio permite el secado <strong>de</strong> <strong>suelos</strong> <strong>con</strong>alto <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong> humedad, mejorando su <strong>de</strong>sempeño durante elproyecto <strong>con</strong>structivo.El óxido <strong>de</strong> calcio se hidrata tomando humedad <strong>de</strong>l suelo, generandogran<strong>de</strong>s cantida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> calor que provocan la evaporación <strong>de</strong> másagua <strong>de</strong>l suelo.La cantidad total <strong>de</strong> agua eliminada <strong>de</strong>l suelo por efecto <strong>de</strong>l óxido <strong>de</strong>calcio es igual al doble <strong>de</strong>l agua que se requiere para hidratarlo.*Para hidratar 1 ton <strong>de</strong> óxido <strong>de</strong> calcio se requiere <strong>de</strong> 320 L <strong>de</strong> agua.El tratamiento <strong>con</strong> óxido <strong>de</strong>calcio transforma lascaracterísticas y el<strong>de</strong>sempeño <strong>de</strong> <strong>suelos</strong>arcillosos. En estasimágenes se muestra elmismo suelo antes(izquierda) y <strong>de</strong>spués(<strong>de</strong>recha) <strong>de</strong> haberlo tratado<strong>con</strong> cal viva). - 16 -


EFECTOS DEL ÓXIDO DE CALCIO SOBRE ELSUELO TRATADO2. ModificaciónLa modificación ocurre cuando el óxido <strong>de</strong> calcio reacciona<strong>con</strong> los materiales arcillosos presentes en el suelorealizándose un intercambio iónico entre las partículas <strong>de</strong>óxido <strong>de</strong> calcio y <strong>de</strong> suelo.Gracias a este intercambio iónico, el suelo arcilloso modificasu carga superficial lo que resulta en:Reducción <strong>de</strong> la plasticidad <strong>de</strong>l sueloMejoramiento <strong>de</strong> la trabajabilidadMejoramiento <strong>de</strong> las características para la compactación*Aplicación <strong>de</strong>l óxido <strong>de</strong>calcio sobre suelo arcillosopara reducir su plasticidad eincrementar los valores <strong>de</strong>resistencia a la compresiónfinales.- 17 -


EFECTOS DEL ÓXIDO DE CALCIO SOBRE ELSUELO TRATADO3. EstabilizaciónProceso que ocurre progresivamente durante varios meses e incluyela reacción <strong>de</strong> óxido <strong>de</strong> calcio <strong>con</strong> el sílice y la alúmina presentes enel suelo.El PH <strong>de</strong> la mezcla suelo+óxido <strong>de</strong> calcio se incrementa siendofavorable para la formación <strong>de</strong> silicatos y aluminatos <strong>de</strong> calcio.Inicialmente estos compuestos toman la forma <strong>de</strong> un gel querecubre las partículas <strong>de</strong>l suelo y que posteriormente se cristalizanpara formar hidratos cálcicos <strong>de</strong> sílice y alúmina.Como resultado se obtiene unaganancia progresiva <strong>de</strong> resistenciaa la compresión (VRS)- 18 -


EFECTOS DEL ÓXIDO DE CALCIO SOBRE ELSUELO TRATADO3. EstabilizaciónReduce la plasticidad, la expansión y le da resistencia entre las partículas<strong>de</strong> arcilla.- 19 -


MECANISMO DE REACCIÓN (CONTINUA…)Las <strong>de</strong>nominadas arcillas están compuestas por una multitud <strong>de</strong> pequeñasláminas que posee una gran área superficial (150 a 400 m 2 / gr).Estas arcillas posee una carga superficial negativa y para alcanzar neutralidadatraen partículas <strong>de</strong> sodio (+) y <strong>de</strong> agua (bipolares).Entre mayor sea el área superficial <strong>de</strong> una arcilla, mayor será su capacidad <strong>de</strong>atraer agua y mayor también será su comportamiento expansivo.A menos que se modifique la superficie <strong>de</strong> las arcillas, éstas se expandirán y<strong>con</strong>traerán <strong>de</strong> acuerdo a los cambios climáticos causando daños.H 2 OH 2 O H 2 O H 2 O H 2 ONa Na Na NaH 2 OH 2 OH 2 O- 20 -


MECANISMO DE REACCIÓN (CONTINUA…) Cuando se agrega óxido <strong>de</strong> calcio a un suelo arcilloso, el calcio (++)reemplaza al sodio y las partículas <strong>de</strong> arcilla se transforman enhidratos cálcicos <strong>de</strong> sílice y alúmina.Este intercambio iónico expulsa también las partículas <strong>de</strong> cal que sehallaban acumuladas en la superficie <strong>de</strong> la arcilla.Los hidratos cálcicos <strong>de</strong> sílice y alúmina forman una estructurapermanente y fuerte <strong>con</strong> características cementantes que ganaresistencia a la compresión progresivamente.OHCaNaNaOHOHOHNa Ca Ca Ca CaOHCaNaCaOHCa- 21 -


MECANISMO DE REACCIÓN (CONTINUA…)Reacciones inmediatas (horas).Reducción en <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong> aguaFloculación (la textura cambia, <strong>de</strong>crece el índice <strong>de</strong> plasticidad y seapropia la trabajabilidad <strong>de</strong>l material tratado).Reacciones <strong>de</strong> mediano y largo plazo (semanas, meses, años).Reacción puzolánica entre las partículas <strong>de</strong> cal <strong>con</strong> la arcilla.Recarbonatación <strong>de</strong> la cal.OHCaNaNaOHOHOHNa Ca Ca Ca CaOHCaNaCaOHCa- 22 -


¿CUÁNDO APLICAR UN TRATAMIENTOCON ÓXIDO DE CALCIO?El tratamiento <strong>con</strong> óxido <strong>de</strong> calcio mejora la textura y la resistencia a lacompresión <strong>de</strong>l suelo, haciéndolo fácil <strong>de</strong> manejar durante lacompactación. El beneficio obtenido por el tratamiento es mayor cuantomayor es el <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong> arcilla <strong>de</strong>l suelo.Los tratamientos <strong>de</strong> estabilización pue<strong>de</strong>n ser aplicados sobre una amplia variedad <strong>de</strong><strong>suelos</strong>.La efectividad <strong>de</strong>l tratamiento <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>rá <strong>de</strong>l nivel <strong>de</strong> arcilla presente (mínimo 7%) y<strong>de</strong> su capacidad para reaccionar.El diseño <strong>de</strong>l tratamiento más a<strong>de</strong>cuado se <strong>de</strong>spren<strong>de</strong> <strong>de</strong> un análisis <strong>de</strong>l suelo, para<strong>con</strong>ocer la cantidad <strong>de</strong> óxido <strong>de</strong> calcio adicionada para lograra un PH <strong>de</strong> 12.454.- 23 -


¿CUÁNDO APLICAR UN TRATAMIENTOCON ÓXIDO DE CALCIO?Los <strong>suelos</strong> <strong>con</strong> menos <strong>de</strong>l 7% <strong>de</strong> arcilla pue<strong>de</strong>n ser tratados adicionando materialescementantes como el fly ash (ceniza volante).La dosificación <strong>con</strong>veniente es generalmente <strong>de</strong> una a tres partes <strong>de</strong> fly ash <strong>con</strong>tra unaparte <strong>de</strong> cal (1-3:1).El fly ash es un subproducto <strong>de</strong> la combustión <strong>de</strong>l carbón que <strong>con</strong>tiene gran<strong>de</strong>scantida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> sílice y alúmina que pue<strong>de</strong>n reaccionar <strong>con</strong> la cal.- 24 -


PRUEBAS PARA LA ESTABILIZACIÓNDE SUELOS (PREPARACIÓN DE MUESTRAS)Seleccione el <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong> óxido <strong>de</strong> calcio comoporcentaje <strong>de</strong>l peso volumétrico seco suelto <strong>de</strong>lsuelo.Prueba <strong>de</strong> Ea<strong>de</strong>s-Grim (ASTM D-6276): Obtener una muestra <strong>de</strong>l suelo a tratar. Secar la muestra en horno Obtener una muestra <strong>de</strong> 350 grs. <strong>de</strong>l suelo quepase la malla No. 40 (0.425 milímetros). Mezclar el suelo <strong>con</strong> óxido <strong>de</strong> calcio, en frascos<strong>de</strong> plástico en una cantidad <strong>de</strong> 25 grs. <strong>de</strong> suelo ydosificar la cal en peso para un rango <strong>de</strong> 1% al10%. Cada porcentaje tendrá su propia muestra,por lo tanto, se necesitarán frascos, para 10<strong>con</strong>tenidos <strong>de</strong> cal. Agregar 100 ml. <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada por muestra. Mezclar las muestras <strong>de</strong> suelo+óxido <strong>de</strong>calcio+agua durante 30 seg., cada 10 minutosdurante una hora. Con un potenciómetro, obtener lo valores <strong>de</strong> PH<strong>de</strong> la mezcla suelo+óxido <strong>de</strong> calcio+agua.- 25 -


Valor <strong>de</strong>l pHPRUEBAS PARA LA ESTABILIZACIÓN DESUELOS (PREPARACIÓN DE MUESTRAS)Cuando el valor <strong>de</strong> PH <strong>de</strong> la mezcla suelo+óxido <strong>de</strong> calcio+agua se aproxime a12.4, esta nos indica la cantidad <strong>de</strong> óxido <strong>de</strong> calcio necesaria para estabilizar elsuelo a tratar.12,512,412,312,212,112,011,911,811,711,61% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8%% CaO Incorporado- 26 -


CAL EN LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOSResumen <strong>de</strong>l proceso <strong>de</strong> aplicación- 27 -


CAL EN LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOSResumen <strong>de</strong>l proceso <strong>de</strong> aplicación- 28 -


CAL EN LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOSResumen <strong>de</strong>l proceso <strong>de</strong> aplicaciónRecordar: el peso volumétrico <strong>de</strong>l suelo tratadoserá más bajo que el <strong>de</strong>l suelo sin tratar y lahumedad óprima <strong>de</strong>l suelo tratado será mayorque la <strong>de</strong>l suelo original.- 29 -


CAL EN LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOSControl <strong>de</strong> <strong>Cal</strong>idad- 30 -


CAL EN LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOSControl <strong>de</strong> <strong>Cal</strong>idadSe pue<strong>de</strong> llevar a cabo una prueba <strong>de</strong> campo que nosindique <strong>de</strong> manera rápida el pH <strong>de</strong>l suelo tratado, estose lograría utilizando un indicador químico, ya que selograría tener una prueba <strong>de</strong> la reacción <strong>de</strong> manerarápida que posteriormente se pue<strong>de</strong> <strong>con</strong>firmar <strong>con</strong> laprueba <strong>de</strong> VRS.Se tienen diversas opciones <strong>de</strong> indicadores, los másusuales para tal serían fenolftaleína y amarillo <strong>de</strong>alizarina.- 31 -


CAL EN LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOSControl <strong>de</strong> <strong>Cal</strong>idadA<strong>de</strong>más es una prueba <strong>de</strong> bajo costo y <strong>de</strong> fácil aplicación, yaque el costo <strong>de</strong> 250 ml <strong>de</strong>l indicador es <strong>de</strong> $650 - $700, y seutiliza en una solución al 0.1%, lo cual nos da un rendimiento <strong>de</strong>250 litros <strong>de</strong> solución indicadora. Su aplicación es sencilla yaque se pue<strong>de</strong> rociar <strong>con</strong> un atomizador o tomar una muestra ymezclarla <strong>con</strong> un pequeño volumen <strong>de</strong> indicador en un vaso <strong>de</strong>precipitado.Esta prueba es instantánea por lo que nos ayudaría a <strong>de</strong>tectar<strong>de</strong>ficiencias en el <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong> cal y así po<strong>de</strong>r evitar problemasposteriores, por lo que pue<strong>de</strong> ser parte <strong>de</strong>l servicio <strong>de</strong> calidadque se ofrece en la obra.- 32 -


CAL EN LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOSVentajas y <strong>de</strong>sventajas <strong>de</strong> usar cal en sus diferentespresentaciones para la estabilización <strong>de</strong> <strong>suelos</strong>VENTAJAS:Es más e<strong>con</strong>ómico su trasladoen un 25% por la cantidaddisponible <strong>de</strong> CaOLa <strong>de</strong>nsidad es igual a launidad por lo tanto sualmacenamiento requieremenor volumen para silos.Reacción más rápida <strong>de</strong>secado.Extien<strong>de</strong> las temporadas <strong>de</strong><strong>con</strong>strucción (exceso <strong>de</strong>humedad o lluvia, portemporadas).CAL VIVADESVENTAJAS:La hidratación en camporequiere un cuidado especial.Problemas <strong>de</strong> seguridad en suaplicación.- 33 -


CAL EN LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOSVentajas y <strong>de</strong>sventajas <strong>de</strong> usar cal en sus diferentespresentaciones para la estabilización <strong>de</strong> <strong>suelos</strong>VENTAJAS:No tenemos problemas <strong>de</strong>polvo en la aplicación.LECHADA DE CALSe distribuye uniformemente elproducto en el suelo.Reduce costos para suhidratación y mezclado por elmanejo <strong>de</strong> pipas y equipo <strong>de</strong>mezclado para su distribuciónen la forma seca.Ayuda a la humectación pronta<strong>de</strong> los <strong>suelos</strong> en periodo <strong>de</strong>lverano.DESVENTAJAS:La velocidad <strong>de</strong> aplicación eslenta y necesitas camionespipas <strong>con</strong> gran capacidad paraaplicar la lechada.No es práctico para <strong>suelos</strong>húmedos.- 34 -


CAL EN LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOSVentajas y <strong>de</strong>sventajas <strong>de</strong> usar cal en sus diferentespresentaciones para la estabilización <strong>de</strong> <strong>suelos</strong>VENTAJAS:Se aplica dos o tres veces másrápido que la lechada.Muy efectivo en <strong>suelos</strong> que notienen mucha humedad.La hidratación <strong>de</strong> la cal estatotal y correctamenteterminada.CAL HIDRATADADESVENTAJAS:El polvo que se genera en suaplicación.Su peso volumétrico la haceque sea más costoso sutraslado <strong>con</strong>tra el productoseco.La dosificación se pier<strong>de</strong> enlugares <strong>con</strong> mucho viento.El proceso <strong>de</strong> hidratación enplanta es más caro que hacerloen el lugar <strong>de</strong> aplicación.- 35 -


CASO PRACTICO –CONTEPEC, MICH.PARQUE INDUSTRIALEstudio para diseño <strong>de</strong> pavimentosMétodo TradicionalSN= 3.65, AASHTO=Método Estabilización <strong>con</strong> <strong>Cal</strong>SN= 3.67, AASHTOCarpeta Asfáltica10 cmImpregnación y LigaBase Hidráulica20 cm8 cmCarpeta AsfálticaImpregnación y Liga18 cmBase HidráulicaBase Hidráulica35 cm20 cmArcilla y arena fina limosaestabilizados <strong>con</strong> óxido <strong>de</strong> calcio al6% en peso seco suelto <strong>de</strong>l materialCompactación T.N.15 cm- 36 -


CASO PRACTICO (1) –CD. GUADALUPE, NL.Cliente: Grupo RubaFecha: Agosto/Septiembre 2005Estabilización calle Río Tigris, Fracc. Privada San CarlosCaracterísticas <strong>de</strong>l estrato natural y modificadoCaracterísticasEstrato(Virgen)Estrato(Con cal al 5%)Pasa malla No. 200 (%) 69 75Límite líquido (%) 58 27Índice plástico (%) 36 9Contracción lineal (%) 14 3VRS Estándar Saturado (%) 0.90 102Expansión (%) 1.75 0.31ObservacionesArcilla altamente plástica(CH) “Tierra <strong>de</strong> cultivo”- 37 -


CASO PRACTICO (1) –CD. GUADALUPE, NL.Cliente: Grupo RubaFecha: Agosto/Septiembre 2005Estabilización calle Río Tigris, Fracc. Privada San CarlosAhorro en Plataformas para viviendas y vialida<strong>de</strong>sCONCEPTOTratamientoTradicionalP.U. $ /MT3Tratamiento<strong>con</strong> cal al 5%P.U. $/MT3Corte, carga, acarreo y regalías <strong>de</strong> material arcilloso en la obra 49 0Corte, carga, acarreo, regalías, tendido y compactado <strong>de</strong> material<strong>de</strong> banco puesto en la obra al 90% <strong>de</strong> compactaciónSuministro <strong>de</strong> material para la estabilización <strong>de</strong> suelo arcilloso<strong>con</strong> cal viva al 5% en peso <strong>con</strong> CaO disponible <strong>de</strong> 85%Maquila para el mezclado, pulverización, humectado, tendido ycompactado <strong>de</strong> suelo. (proceso <strong>de</strong> estabilización)103 00 720 41Total = 152 113Ahorro <strong>con</strong> el proceso <strong>de</strong> estabilización 34%A<strong>de</strong>más se pudo trabajar en presencia <strong>de</strong> agua, durante elperiodo <strong>de</strong> prueba- 38 -


CASO PRACTICO (2) –CARR. MONTERREY-CD.MIERCliente: SCTFecha: Noviembre 2005 Ca<strong>de</strong>namiento 30+800Ampliación <strong>de</strong> cuerpo <strong>de</strong>splante <strong>de</strong> terraplenCaracterísticas <strong>de</strong>l estrato natural y modificadoCaracterísticasEstrato(Virgen)Estrato(Con cal al 4%)Límite líquido (%) 49 29Índice plástico (%) 21 12Contracción lineal (%) 9 0VRS Estándar Saturado (%) 7 99Expansión (%) 3 0ObservacionesArcilla plástica café obscuro- 39 -


CASO PRACTICO (3) –SAN FERNANDO, TAMPS.Cliente: CNAFecha: Junio 2006Brecha Este 107 entre sur 22 y sur 29Características <strong>de</strong>l estrato natural y modificadoCaracterísticasEstrato(Virgen)Estrato(Con cal al 3%)Límite líquido (%) 44 33Índice plástico (%) 10 5Contracción lineal (%) 1.5 0VRS Estándar Saturado (%) 22 100Expansión (%) 1 0ObservacionesArcilla plástica encombinación <strong>con</strong> arenas ygravas- 40 -


CONCLUSIONESConstruyendo el futuro sobre bases sólidas. Los <strong>suelos</strong> estabilizados mejoran <strong>de</strong> manera dramática suspropieda<strong>de</strong>s mecánicas y se vuelven impermeables. Este tratamiento produce cambios inmediatos en lascaracterísticas <strong>de</strong>l suelo, así como una ganancia <strong>de</strong> laresistencia a la compresión progresiva. Se logra importantes ahorros al evitar costos en carga,acarreo y regalías (<strong>de</strong> material <strong>de</strong> banco y el existente en laobra), al hacer manejables y resistentes los <strong>suelos</strong> tratados<strong>con</strong> cal en el lugar <strong>de</strong> <strong>con</strong>strucción <strong>de</strong> las obras y lograr unmejor <strong>con</strong>trol <strong>de</strong> calidad sobre estos <strong>con</strong>tra el material <strong>de</strong>banco.- 41 -


ANEXOSESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON CAL- 42 -


UNIFIED SOIL CLASSIFIACTION (USC) SYSTEM(FROM ASTM D 2487)Course-GrainedSoilsMore than 50%retained on the0.075 mm(No. 200) sieveFine-GrainedSoilsMore than 50%passes the 0.075mm (No. 200)sieveMajor DivisionsGravels50% or moreof fractionretained onthe 4.75 mm(No. 4) sieveSands50% or moreof fractionpasses the4.75 (No. 4)sieveClean Gravels(less than 5%fines)Gravels withfines (Morethan 12% fines)Clean Sands(less than 5%fines)Silts and ClaysLiquid Limit 50% or lessSands withfines (Morethan 12% fines)Silts and ClaysLiquid Limit greater than 50%GroupSymbolGWGPGMGCSWSPSMSCMLCLOLMHCHOHTypical NamesWell-gra<strong>de</strong>d gravels & gravel-sand mixtures, little or no finesPoorly gra<strong>de</strong>d gravels & gravel-sand mixtures, little or no finesSilty gravels, gravel-sand-silt mixturesClayey gravels, gravel-sand-clay mixturesWell-gra<strong>de</strong>d sands and gravelly sands, little or no finesPoorly gra<strong>de</strong>d sands & gravelly sands, little or no fines.Silty sands, sand-silt mixturesClayey sands, sand-clay mixturesInorganic silts, very fine sands, rock four, silty or clayey fine.Inorganic clays of low to medium plasticity, gravelly/sandy/silty/leanclaysOrganic silts and organic silty clays of low plasticityInorganic silts, micaceous or diatomaceous fine sands or silts, elasticsiltsInorganic clays or high plasticity, fat claysOrganic clays of medium to high plasticityHighly Organic Soils PT Peat, muck, and other highly organic soilsPrefix : G = Gra<strong>de</strong>d, S= Sand, M = Silt, C = Clay, O = OrganicSuffix : W = Well Gra<strong>de</strong>d, P = Poorly Gra<strong>de</strong>d, M = Silty, L = Low plasticity (LL< 50%), H = High Plasticity (LL > 50%43


AASHTO SOIL CLASSIFICATION SYSTEMS (FROMAASHTO M145 OR ASTM D 3282)AASHTO Soil Classification System (from AASHTO M 145 or ASTM D3282)GeneralClassificationGranular Materials (35% or less passing the 0.075 mm sieve)Silt-Clay Materials (>35% passing the 0.075 mm sieve)A-1A-2A-7Group Classification A-1-a A-1-b A-3 A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-4 A-5 A-6 A-7-5 A-7-6Sieve Analysis, %passing2.00 mm (No. 10) 50 max … … … … … … … … … …0.425 (No. 40) 30 max 50 max 51 min … … … … … … … …0.075 (No. 200) 15 max 25 max 10 max 35 max 35 max 35 max 35 max 36 min 36 min 36 min 36 minCharacteristics offraction passing0.425 mm (No. 40)Liquid Limit …… 40 max 41 min 40 max 41 min 40 max 41 min 40 max 41 minPlasticity In<strong>de</strong>x 6 maxN.P. 10 max 10 max 11 min 11 min 10 max 10 max 11 min 11 min1Usual types ofsignificant<strong>con</strong>stituentmaterialsstone fragments, graveland sandfine sandsilty or clayey gravel and sand silty soils clayey soilsGeneral rating as asubgra<strong>de</strong>Recommen<strong>de</strong>dadditivesexcellent to goodLIME PLUS TYPE "F" COAL FLY ASH (STABILIZATION)fair to poorLIME (STABILIZATION & MODIFICATION)Note (1): Plasticity in<strong>de</strong>x of A-7-5 subgroup is equal to or less than the LL - 30. Plasticity in<strong>de</strong>x of A-7-6 subgroup is greater than LL - 30Prefix : G = Gra<strong>de</strong>d, S= Sand, M = Silt, C = Clay, O = OrganicSuffix : W = Well Gra<strong>de</strong>d, P = Poorly Gra<strong>de</strong>d, M = Silty, L = Low plasticity (LL< 50%), H = High Plasticity (LL > 50%44

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