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Jesús Díaz Minguela jdiaz@ieca.es
Rafael Rueda Arriete iecalevante@ieca.es
IECA
1. Definición. Ventajas
2. Clasificación de los suelos
3. Requerimientos. Tipología
4. Efecto cal y cemento sobre el suelo
5. Formula de Trabajo
6. Equipos - Construcción
7. Campos de aplicación
8. Conclusiones
IECA
Índice
TECNICA CUYO FIN ES MODIFICAR LAS
CARACTERISTICAS DE UN SUELO,
al incorporar un conglomerante, para su
aprovechamiento
IECA
ESTABILIZADO DE SUELOS
MUY LIGADA AL
CONCEPTO DE SOSTENIBILIDAD
1
• PERMITE EL USO DE SUELOS DE LA ZONA
• LOGRAN PLATAFORMA DE APOYO ESTABLE
• REDUCE TENSIONES TRANSMITIDAS Y COLABORA
CON EL RESTO DE LAS CAPAS: MAYOR CAPACIDAD
DE SOPORTE, MAYOR RIGIDEZ Y MENORES ASIENTOS
• SENSIBILIDAD AL AGUA,
• RESISTENCIA A LA
EROSION (Y HELADA).
• PERMITE CIRCULACIÓN
• DURABILIDAD
IECA
VENTAJAS TECNICAS
DICHO MASSAI
LA TIERRA NO LA HEREDAMOS DE NUESTROS PADRES
SINO QUE LA TOMAMOS PRESTADAPARA NUESTROS HIJOS
IECA
• USO DE LOS SUELOS EXISTENTES
• NO SE NECESITAN VERTEDEROS
• NO ES NECESARIO DISPONER CENTRAL
• NO REQUIERE TRANSPORTE:
• NO HAY DAÑOS A OTROS CAMINOS
• NI EMISIONES de CO2, VERTIDO de COMBUSTIBLES, ACEITES,
POLVOS, EROSIONES, …
• TAMPOCO HAY IMPACTOS COLATERALES (FLORA-FAUNA)
• TECNICAS QUE USAN CEMENTOS CON ADICIONES (V-LL):
CUMPLEN COMPROMISOS DESARROLLO SOSTENIBLE
• TECNICA EN FRIO (CONSUME POCA ENERGIA)
IECA
VENTAJAS MEDIOAMBIENALES
• REDUCCION DE COSTES AL USAR LOS SUELOS
EXISTENTES (evitar vertederos)
• ECONOMÍA AL SUPRIMIR TRANSPORTE Y CENTRAL
• EMPLEO EQUIPOS ALTO RENDIMIENTO
• SE REDUCEN LOS COSTES DE CONSERVACION DE
ESTAS CAPAS
• ECONOMÍA DERIVADA DE LA DURABILIDAD
• Y DE LAS VENTAJAS TECNICAS Y ECOLOGICAS
IECA
VENTAJAS ECONOMICAS
LIMITACIONES
SUELOS CON MUCHOS SULFATOS ó MATERIA ORGANICA
1962 = PRIMEROS CAMINOS
ESTABILIZADOS: INSTITUTO NACIONAL DE COLONIZACION
1975 = PUBLICACION OFICEMEN
IECA
pirámides de Shaanxi hace 5.000 años
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000<
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
03
/04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
20
11
720
962
1.42
7 3.41
4
1.62
5
902 3.
275 4.93
6
28.289
33.302
26.2
55
25.7
94
16.7
66
18.3
81
23.5
19
40 915
18
689
4.63
9
3.00
3 5.72
6
25.0
82
21.3
11
27.8
31
15.5
14
21.7
22
19.1
53
16.4
55
miles m2SUPERF. (m2) ESTABILIZADA CON CEMENTO
SUPERF. (m2) ESTABILIZADA CON CAL
Normas JCyL
Normas M FOM
año
IECA
Normas Andalucía
IECA
ESTABILIZACIÓN DE SUELOS EN EL FFCC
• TÉCNICA QUE SE HA IMPUESTO EN OTROS ÁMBITOS
• POR SU SOSTENIBILIDAD…
• NECESIDAD DE NORMALIZACIÓN
• LAS CAPAS TRATADAS CON CEMENTO
NO SON DESCONOCIDAS EN EL FFCC
CUÑAS DE TRANSICIÓN G0113
OTROS USOS: SOLUCIÓN DE UN PROBLEMA
IECA
ESTABILIZACIÓN DE SUELOS EN EL FFCC
G0104 RELLENOS
G0106 CAPA DE FORMA
IECA
G0104 RELLENOS
• APTOS: cimiento y núcleo
• ESPECIALES: en núcleo encapsulados o tratados con cal
• NO UTILIZABLES: A vertedero
SE CLASIFICAN LOS SUELOS EN:
Suelos APTOS
CLASIFICACION DE SUELOS2
IECA
G0104 RELLENOS
•
• ESPECIALES: en núcleo encapsulados o tratados con cal
•
SE CLASIFICAN LOS SUELOS EN:
> 5 m
> 1 m
Cal o cemento
Cal y cemento
Cal y cemento
IECA
G0104 RELLENOS
•
•
• NO UTILIZABLES: ¿caminos de servicio?
SE CLASIFICAN LOS SUELOS EN:
¿Estabilización mixta?
Cal + Cemento
N II GERONA
IECA
- SECAR - TRATAR
- SUELOS FINOS MUY PLASTICOS
- 1 - 2 % de Cal reduce plasticidad
% HOPT y DMAX
- > 6 horas de reposo
- 3 - 4 % de Cemento RESISTENCIAS
ESTABILIZACIÓN MIXTA
IECA
G0104 RELLENOS
• SUELO APTO +
• Mayores exigencias granulométricas +
• LL < 40 +
• CBR ≥ 10
• Placa de carga Ev2 ≥ 60 MPa
PARA LA CORONACIÓN SE EXIGE:
Fácilmente conseguible
con un suelo no muy
bueno
El CBR de un suelo tratado con
cemento evoluciona con el tiempo
S-EST1 CBR ≥ 6 a 7 días
S-EST2 CBR ≥ 12 a 7 días
REQUERIMIENTOS. TIPOLOGIA3
IECA
G0106 CAPA DE FORMA
PARA LA CAPA DE FORMA SE EXIGE:
CBR ≥ 15
Placa de carga Ev2 ≥ 80 MPa
Si conseguimos esta
capacidad de soporte en la
capa de coronación no sería
necesario disponer la capa
de forma
0
S-EST2
Capa de forma
Terraplén
Sub-balasto
Movimiento de tierras
balasto
Tipología de Tratamiento
Después deltratamiento
Suelo tratado con cemento (estabilizado)
(SUB-BALASTO)
Mejora - Estabilización(TERRAPLEN + CAPA DE FORMA) )
Antes deltratamiento
IECA
Solución experimentalMeirama
TIPOS DE SUELOS TRATADOS CON CEMENTO
SUELOS MEJORADOS - ESTABILIZADOS CON CEMENTO:
• material no suelto pero de reducida rigidez después del fraguado
del cemento
• cantidad de cemento relativamente baja
• mejora de algunas de sus características (por ejemplo,
su susceptibilidad a los cambios de humedad)
• no se exige resistencia, sino capacidad de soporte (CBR)
SUELOS TRATADOS (ESTABILIZADOS) CON CEMENTO:
• producto final: material no suelto, con cierta resistencia mecánica
• mayor dotación de cemento que en suelos mejorados
• S-EST 3 (carreteras): R. a compresión (7 días) = 1,5 MPa
• Suelocemento : Resistencia a compresión (7 días) = 2,5 MPa
IECA
S
P
PERO NO VALEN TODOS LOS SUELOS PARA
CUALQUIER FUNCION Y CON CUALQUIER
CONGLOMERANTE
¿VALEN TODOS LOS SUELOS PARA ESTABILIZAR?
SI
IECA
(cuidado con suelos con asiento en ensayo de colapso, hinchamiento libre o sulfatos)
EFECTO CAL y CEMENTO
SOBRE EL SUELO
IECA
4
EFECTO DE LA CAL SOBRE EL SUELO
A CORTO PLAZO: Reacción rápida de floculación e intercambio iónico
Modifica la fracción arcillosa: formación de grumos friables, se
reduce la plasticidad e hinchamiento, mayor compactabilidad y
aumento de la capacidad de soporte
Modifica el estado hídrico (seca): suelos con H > H opt.compt.
aplicar tratamiento por vía seca (cal viva o apagada en polvo)
• A LARGO PLAZO
Aumenta la capacidad de soporte y resistencia: reacción
puzolánica lenta con formación de silicatos y aluminatos
cálcicos hidratados
IECA
EFECTO DEL CEMENTO SOBRE EL SUELO
Con el cemento se buscan mejoras a largo plazo resultantes
del fraguado y endurecimiento del conglomerante
A CORTO PLAZO:
Modifica un poco el estado hídrico: materia seca e hidratación
del cemento
No modifican la fracción arcillosa
A LARGO PLAZO:
Importante aumento capacidad de soporte y resistencia: en
función del tipo de suelo y del tipo y dosificación de cemento
IECA
• SUELOS GRANULARES: acción cementante similar al hormigón
– el conglomerante no rellena los huecos del esqueleto granular
– arenas: cementación sólo en puntos de contacto entre granos
– mejor cuanto más continua sea la granulometría
– arenas monogranulares, como las de playa:
dotación elevada y problemas compactación
EFECTOS A LARGO PLAZO DEL CEMENTO
• SUELOS FINOS (arcillosos y limosos):
- Matriz con estructura de panal de la cual depende la resistencia de
la mezcla (aglomeraciones de partículas dentro de las “celdas” con
resistencia muy reducida): reducción de plasticidad
- Efecto químico de la superficie del cemento que reduce la afinidad
por el agua: menores hinchamientos provocados por la absorción
de agua y disminución de efectos de congelación y deshielo
IECA
LA ELECCIÓN DEPENDE DE:
Tipo de suelo
Su humedad
Condiciones climáticas
Prestaciones mecánicas deseadas
CAL: Suelos muy plásticos y con muchos finos (arcillas,
limos…) o suelos muy húmedos.
CEMENTO: Suelos granulares no muy plásticos o húmedos y
con contenidos de finos moderados.
IECA
Categoría resistente
32,5 N – 22,5 N (ESP VI)
IECA
EN PRINCIPIO TODOS LOS CEMENTOS SON UTILIZABLES
• MUY RECOMENDABLES
(+ ADICIONES)
– CEM II/B CEM III CEM IV
CEM V ESP VI
• MENOS RECOMENDABLES
– CEM II/A (CEM I)
si 0,5 < SO3 < 1% cemento SRsi 1 ≤ SO3 requiere ESTUDIO ESPECIFICO
CEMENTOS PARA SUELOS TRATADOS
• el tipo de conglomerante tiene una importancia menor en
comparación con la dosificación del mismo o la densidad
alcanzada en la compactación
• es posible utilizar la gran mayoría de los cementos
comercializados en España
• en muchos casos su elección dependerá de la
disponibilidad y precio de los mismos
• en cualquier tipo de suelo, se obtiene el máximo partido del
proceso cementante cuando la mezcla se compacta
adecuadamente con la humedad que facilite tanto la
densificación del material, como la hidratación del cemento.
IECA
ESTUDIO FORMULA DE TRABAJOIECA
5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Proctor modificado UNE 103502
CBR UNE 103502 ó
Resistencia a compresión
UNE-EN 13286-41
2,21
2,176
2,1862,195
2,142,135
2,12
2,14
2,16
2,18
2,20
2,22
0 60 120 180 240 300
Edad de compactación (minutos)
Den
sid
ad
seca (
g/c
m3)
PLAZO DE TRABAJABILIDAD UNE-EN 13286-45
Tª DE OBRA
100%
98%
205 min
IECA
COMPROBAR LA PROFUNDIDAD DE TRABAJO
AJUSTAR LA VELOCIDAD DE LOS EQUIPOS
COMPROBAR LA FORMULA DE TRABAJO
COMPROBAR LA DOSIFICACIÓN Y
DENSIDAD – HUMEDAD
DEFINIR EL PROCESO DE
COMPACTACIÓN
CBR, RESISTENCIAS (a 7 días)
TRAMO DE VERIFICACION
IECA
REFINO COMPACTACION
EXTENDIDO CONGLOMERANTE MEZCLADO
EQUIPOS
IECA
6
34
Procedimiento de vía seca: conglomerante en forma de polvo
Procedimiento de vía húmeda: conglomerante en forma de lechada
IECA
IECA
ESTABILIZADORAS
IECA
IECA Anchura de fresado: 2,5 m.
Profundidad ≤ 50 cm.
Motor 670 HP
Tambor con 16 inyectores
Fresa con 216 picas
NO PARA MEZCLAR
IECA
NO NIVELAR, RASANTEO
SISTEMAS 3D
RODILLO LISO
NEUMÁTICOS
DOBRA 98% DMÁX P.M.
DEFINIR PARÁMETROS DE TRABAJO
COMPACTACIONIECA
IECA
CURADO
CAPAS SUPERPUESTAS
TERRAPLENES, BLOQUES TÉCNICOS…
EJECUCIÓN EN CONTINUO: NO ES NECESARIO ESPERAR
LIMITAR TRÁFICO: SÓLO EQUIPOS ESTABILIZACIÓN
“MORDER” CAPA INFERIOR
IPI norma EN 13286-47
GUÍA DE SOLUCIONES PARA OBRAS DE
ESTABILIZACIÓN DE SUELOS
EJECUCIÓN DE SUELOCEMENTO IN
SITU Y RECICLADO DE FIRMES
www . anter . es
GUÍAS TÉCNICAS:
ESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON CEMENTO EN OBRAS FERROVIARIAS
VIA EN PLACA MEDIANTE LOSA EN PORTANTE DE HORMIGON PARA EL
FERROCARRIL
www.ieca.es
IECA
Aeropuerto de Barajas
5 Millones m2 ejecutados
25 cm espesor
6 % cemento
CAMPOS DE APLICACIONIECA
7
Plataformas en Puertos
• 25 – 30 cm espesor
• 3 - 5 % de cemento
IECA
Cimentaciones grandes estructuras
• 35 cm espesor
• 3 - 5 % de cemento
IECA
Urbanizaciones
•Reparación de urbanizaciones deterioradas
•Construcción de urbanizaciones nuevas
IECA
Autovías
• Varios millones m2
• 25 – 30 cm de espesor
• 4 - 6 % de cemento
IECA
Carreteras comarcales
• 25 – 30 cm espesor
• 3 - 5 % de cemento
IECA
IECA
Caminos y pequeñas vías
• 20 – 30 cm de espesor
• 3 – 4 % de cemento
• Con / sin tratamiento superficial
FFCC: Plataforma del AVE
• 30 – 40 cm espesor
• 3 - 5 % de cemento
IECA
AMPLIAS POSIBILIDADES DEL ESTABILIZADO EN EL FFCC
Secado de suelos para permitir su puesta en obra
Cuñas de transición o bloques técnicos en trasdoses
de estructuras
Mejora de suelos para su uso en núcleos de terraplén
Capas de forma
Rellenos en zonas inundables
Suelos contaminados: evita lixiviados de los elementos
químicos…
IECA
CONCLUSIONES8
IECA
EL EMPLEO DE SUELOS ESTABILIZADOS CEMENTO EN EL FFCC…
• Mayor aprovechamiento de materiales
• Mayor rigidez y absorción de cargas
• Disminución de los asientos
• Ideal bajo vía en placa
• Menores costes mantenimiento y mayor tiempo de explotación…
“No nos atrevemos a muchas cosas porque
nos parecen difíciles, pero en realidad son
difíciles porque no nos atrevemos a hacerlas.”
Séneca Filósofo y escritor andaluz. 4 a.C.-65d.C.
IECA
IECA
Jesús Díaz Minguela jdiaz@ieca.es
Rafael Rueda Arriete iecalevante@ieca.es
GRACIAS POR SU
ATENCIÓN
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