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estabilidad de suelos para una buena construcción
Tipo: Apuntes
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¡No te pierdas las partes importantes!
El uso de cal a lo largo de la historia ha significado la construcción de muchas obras de ingeniería que perduran hasta la actualidad, y eso da cuenta de las excelentes propiedades que puede brindar este material en cuanto a durabilidad, resistencia y compatibilidad con otros materiales, sin dejar atrás las propiedades adicionales que se generan en conjunto con los suelos. Teniendo en cuenta lo anterior, la cal desde la antigüedad ha sido un material de uso en la construcción de vías. Uno de los precedentes más importantes data del Imperio Romano, en la construcción de la primera vía, denominada “La Vía Apia” en el año 312 a.c; en este proyecto que pretendía unir varias ciudades de Roma con fines militares y sociales, fue necesario el uso de agregado grueso y cal para lograr una buena superficie de rodadura; se podría decir entonces que esta vía fue el primer precedente de uso de cal en la construcción de vías. En cuanto a antecedentes de uso de ceniza, se remontan a la edad antigua donde las civilizaciones griega y romana usaron cenizas volcánicas como endurecedor para varias obras portuarias y viales en conjunto con la cal. Los problemas denominados “habituales” en los que los suelos forman parte del medio natural y se ven sometidos a la acción antrópica, respondiendo a los problemas generales que esta acción o acciones plantean, como son las excavaciones a cielo abierto, la construcción de cimentaciones, las obras subterráneas, etc.
Uno de los mayores problemas para poder estabilizar el suelo es el exceso de agua debido a que provoca que el suelo pierda su resistencia, ya que algunos suelos no pueden absorber el agua provocando que hallan desmoronamiento, una mala resistencia en el suelo para realizar una construcción, dando una solución para poder dar una calidad efectiva en el suelo.
La estabilidad de los suelos nos ayuda a que podamos realizar una mejor construcción evitando problemas futuros debido a los desniveles que se pueden encontrar en algunas zonas donde halla exceso de humedad de algunos suelos que no tienen características y propiedades adecuadas que son muy importantes tomar en cuenta para que no se presenten fallas en los suelos a la hora de proceder una construcción. Se pretende llevar a cabo mediante el estudio del comportamiento mecánico de un suelo, a través de una estabilización química con cal realizando diversas pruebas de laboratorio estableciendo dosificaciones del 2%, 4%, 6% 8% de cal y otro material para mezclarlos luego con el material en estudio a una humedad establecida.
El suelo se define como una mezcla de varios minerales meteorizados y de materia orgánica en descomposición, se encuentra en una capa delgada que cubre la tierra y contiene grandes cantidades de agua y aire que sirven de sustento y soportes a las plantas y demás organismos. Desde la perspectiva de la ingeniería civil, el suelo se define como un material no consolidado compuesto por partículas liquidas, sólidas y vacíos que ocupan espacio entre ellas. 2.4.2 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS Se aplican una serie de métodos físicos y químicos para permitir el mejoramiento de una muestra de suelo y así lograr el uso adecuado de este. En el contexto de vías, la estabilización incluye aquellos métodos que permitan mejorar suelos para proporcionar o generar capas que sirvan a una estructura de pavimento, como pueden ser bases, capas de rodadura, sub bases y sub rasantes, llevándolas a condiciones óptimas de humedad y densidad que provean mejores propiedades en cuanto a durabilidad, economía y resistencia. 2.4.3 PROPIEDADES DE LOS SUELOS ESTABILIZADOS Los suelos que se desean estabilizar deben tener ciertas propiedades físicas previamente establecidas para lograr un buen resultado a la hora de obtener una mejora en sus propiedades, estas son:
En estado natural, se explota el carbonato cálcico (𝐶𝑂 3 𝐶𝑎) que se descompone en dióxido de carbono (𝐶𝑂2) y oxido de calcio (𝐶𝑎𝑂) o cal viva para su posterior uso. 2.4.4.1 CAL VIVA Tipo de cal obtenido por calcinación que, al desprender dióxido de carbono, se convierte en oxido de calcio (CaO), y así, en presencia de agua poder obtener los morteros de cal para realizar tareas de estabilización. Algunas de sus ventajas se traducen en lo económico, pues al existir cantidad de este material se reducen costos por traslado, su almacenamiento se requiere menor volumen disponible, tiene buen comportamiento en temporadas de lluvia ya que disminuye la expansividad de suelos arcillosos. En cuanto a desventajas, la hidratación requiere un cuidado especial y existen problemas de seguridad durante la aplicación. 2.4.4.2 CAL HIDRATADA Tipo de cal con un componente principal de hidróxido de cal proveniente de la reacción del óxido de calcio con el agua. Entre sus ventajas, se encuentra en la facilidad de su aplicación, tiene mayor efectividad en suelos con poca humedad. En cuanto a desventajas, se genera polvo a la hora de la aplicación, mayor costo de traslado debido a su peso volumétrico, la dosificación se pierde en lugares con mucho viento, el proceso de hidratación es más caro ya que la mayoría de las veces se realiza en plantas especializadas. 2.4.5 REACCIÓN AL ADICIONAR AGUA La cal viva reacciona de forma violenta al contacto con el agua, pues es inestable debido a su capacidad de absorción de humedad, generando una reacción exotérmica (expulsión de energía calórica). CaO + H2O Ca(OH)2 + Calor (Reacción exotérmica) - Propiedades físicas y químicas:
mayor a 15, la cal disminuye el límite líquido y aumenta el LP, por consiguiente, disminuyendo el IP.
El correcto análisis y estudios de suelos para la estabilización de suelos con métodos de cálculos adecuados en las dosificaciones para estabilizar los suelos por el exceso de agua y aumentar la resistencia. Cuando se proyecta las obras de construcciones de cualquier tipo es necesario que se pretenda estabilizar el suelo para que no presente fallas y evitar futuras complicaciones, así como problemas de derrumbes, hundimientos, socavación y/o deslizamientos de suelos que provoquen ineficacias y encarecimiento de la obra. El necesario Análisis de estabilidad de suelos a través de comparaciones con algunos otros materiales como el caolín y ceniza volante donde permitirá obtener una mayor estabilidad y economizar el precio del material en una dosificación.
En base a la formula anterior se realiza una tabla con los Porcentajes de cal según tipo de estabilización para proceder hacer una muestra Los porcentajes de cal para agregar están en un rango de entre el 2 y 6% respecto al suelo seco, y según el trabajo de grado de la Universidad tecnológica de Cartagena, no es recomendable agregar más del 6%, pues se aumenta la plasticidad. Los estudios para suelos estabilizados con cal deben ser límites de Atterberg, granulometría y equivalente de arena. Se establecieron las dosificaciones de cada material para luego agregarlas al suelo a estabilizar Adquiridos los materiales y definidas las dosificaciones, se partió de los parámetros de humedad optima y densidad seca máxima para calcular la masa necesaria según la dosificación requerida, con la ecuación: 𝜌 = 𝑚 𝑣
Masas calculadas a partir de dosificaciones establecidas Resultados, ensayo de gravedad especifica 2.6.2 DETERMINACIÓN DEL TIPO DE ESTUDIO El tipo de Investigación que se está ocupando es la investigación cuantitativa ya que se están recopilando datos en la estabilización de los suelos como la humedad y tipo de suelo ya que se presentan fenómenos como socavación, asentamientos, desmoronamiento a causa de que los suelos pueden que no tengan una resistencia en los suelos y para ello hay que recopilar datos del suelo para poder realizar cálculos de estabilidad en los suelos para que se obtenga una mayor resistencia. En base a esta investigación procederemos hacer los cálculos mezclándolo con otros 2 materiales las cuales son el caolín y la ceniza. Con estos cálculos podemos hacer comparaciones en resistencia para que proponga una conclusión.
En esta etapa se recopiló y seleccionó toda la documentación existente concerniente a las características y datos del municipio de “Jiquipilas”, procesos de estabilización y normativas para la realización de los estudios descritos. Dicha documentación sirvió de base para organizar el trabajo de campo y laboratorio. 2.7.4.1 MUESTREO DE SUELOS En esta se realizó el muestreo de los suelos en el municipio de “Jiquipilas” mediante la realización de calicatas de un metro cuadrado y con profundidades que varían en 1 - 2 metros. 2.7.4.2 ANÁLISIS DE LABORATORIO Las muestras se sometieron a un análisis y así fueron caracterizadas siguiendo los procedimientos descritos en las normas ASTM, revisión anual 2007, (ver tabla 2..7.4.3 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS COHESIVOS CON CAL. Luego de determinar las características y clasificar los suelos se realizó una correlación, para posteriormente ser sometidos a la estabilización con cal. 2.7.4.5 ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS. Los resultados obtenidos fueron sometidos a análisis manuales para obtener las características de los suelos de la comunidad, clasificarlos según el método HRB, proponer dosificaciones o porcentajes de cal para su estabilización, comparar las
