Compactación Estabilización Suelo Cemento

Estabilización de Suelos con Suelo Cemento

A veces los tipos de suelos ideales que garantizan la estabilidad y la durabilidad no se encuentran en las carreteras o terrenos a intervenir, ya que es común encontrar suelos con propiedades mecánicas pobres. Es necesario recurrir a una técnica diferente, denominada estabilización de suelos para mejorar las propiedades físicas del mismo y aumentar su capacidad de soporte. Esta es una técnica que mejora las propiedades naturales del suelo mediante la adición de productos químicos, en este caso, hablamos de agregar cemento al suelo. El cambio en las propiedades del suelo permite optimizar las estructuras de los pavimentos, así como reducir su espesor, sin que ello deteriore su resistencia mecánica a lo largo del tiempo.

Con un mundo cada vez más concienciado con el medio ambiente, la necesidad de suelos naturales para construir vías nunca ha sido mayor. Con los gobiernos siempre buscando formas de ahorrar dinero y recortar sus presupuestos, el uso de materiales de construcción ecológicos en las estructuras de pavimentos es una obviedad. No solamente el costo de la conformación de las estructuras de pavimentos es importante, sino el costo del mantenimiento del pavimento a lo largo de los años; lograr la sostenibilidad del pavimento mediante la innovación en materiales de pavimentos. 

Compactación Estabilización Suelo Cemento
Compactación de Estabilización – Suelo Cemento

Con la creciente demanda de personas que prefieren las «obras verdes», además de la necesidad latente de los gobiernos de encontrar soluciones de ahorro que amplíen el alcance de su presupuesto, el uso de suelos como materia prima para crear un pavimento durable, se ha vuelto una alternativa necesaria para crear vías sostenibles y económicas. 

Es habitual que la arcilla, el limo y la arena no tengan las propiedades adecuadas para formar una estructura resistente. Por suerte, existen diferentes productos químicos en el mercado que pueden fortalecer los suelos para crear un material de pavimento con una alta resistencia a compresión que permita vías duraderas. 

Es importante analizar el tipo de suelo a estabilizar para formar la estructura del pavimento y asimsimo, determinar la mejor técnica o producto para la estabilización:

  • Estabilización con cemento (suelo cemento)
  • Estabilización iónica (polímeros)
  • Estabilización acrílica
  • Estabilización con cal (suelo cal)
  • Estabilización con Emulsión

¿Qué es la estabilización de suelos?

La estabilización de un suelo permite transofrmar un suelo con baja capacidad portante en un suelo con elevada capacidad portante que cumpla con las características técnicas exigidas en un determinado diseño y/o normativa vigente. 

Para conocer más sobre la estaiblización de suelos en general, haga click en el siguiente enlace: *Estabilización de Suelos*

El proceso consta de lograr una mezcla económica con un estabilizante determinado, en este caso encontrar el contenido de cemento, que permita obtener una mezcla de suelo con determinados valores de resistencia y durabilidad. Lo primero es realizar un análisis del suelo que determine los valores de resistencia naturales, plsticidad, granulometría, entre otros. En base a lo anterior se establece una dosificación de estabilizante, en este caso, los dosajes de cemento que permitan lograr la resistencia deseada, en base a el desempeño del cemento hidráulico estimada, este proceso se conoce como un diseño de mezcla. Es importante conocer el contenido de cemento de tal forma que el porcentaje de cemento en peso del suelo (%) sea económicamente viable, típicamente se establece un 8% como el máximo para lograr una estabilización económica mediante la modificación con cemento. 

Existe diversa literatura al respecto, tal como Guide to Pavement Technology de AustRoads, Low Volume Road Engineering de Robert Douglas, Soil Cement Construction Handbook de PCA, Manual de Estabilización de Suelos con Cemento o Cal de IECA. 

En Pro-Road contamos con amplia experiencia para la estabilización de suelos con cemento y además, contamos con una serie de estabilizantes y aditivos que nos permiten generar suelos estabilizados a precios muy competitivos. 

Beneficios del suelo Cemento

Los principales beneficios de este tipo de estabilización es el ahorro en costos de transporte, ya que reemplazamos el uso de bases de pavimentos convencional que es necesario extraer y transportar, por pavimentos formados con el suelo natural de las vías. Adicionalmente, el proceso de reciclado con cemento tiende a ser mucho más rápido que métodos convencionales en cuanto a la conformación de estructuras de pavimentos se refiere. En resumen, los principales beneficios del suelo cemento, se traducen en ahorro económico y ahorro en tiempo de construcción para la conformación de la estructura del pavimento. 

¿Cuándo se utiliza suelo cemento?

Las características del suelo a estabilizar determinan el tipo de estabilizante a utilizar, o por lo contrario, la combinación de estabilizantes óptima. Es necesario hacer un análisis completo de las características del suelo, tales como sus límites de Atterberg, granulometría y resistencia a la compresión. Por otra parte, es necesario conocer las condiciones de uso del pavimento (ESAL) y su período de diseño para establecer una resistencia mecánica terminal para el pavimento. Lo segundo, es determinar si el contenido de cemento para lograr esta resistencia, es económicamente viable y si la modificación con cemento del suelo es la opción óptima económicamente y técnicamente. 

¿Qué suelo se puede estabilizar con cemento?

En teoría todos los suelos se pueden estabilizar con cemento, excepto los de muy alta plasticidad y los suelos orgánicos. El uso de cemento hidráulico o cemento estabilizante mezclado con suelos, generalmente debe resultar en el incremento de la capacidad de soporte del mismo para la conformación de la estructura de pavimento. Más allá de si se puede estabilizar o no un suelo natural con esta metolodgía, es importante analizar el costo de estabilizar un suelo de esta forma. Por tanto, es necesario determinar el porcentaje óptimo para la mezcla de suelo y poder logar la resistencia y las condiciones requeridas, ya que un contenido de cemento alto hace que el m3 de suelo estabilizado quede por fuera del presupuesto. También es importante analizar la composición matricial del suelo, ya que suelos muy finos, en algunas ocasiones, requieren la mezcla de agregados para lograr una mezcla compactada con un módulo competente. El cemento también puede ser usado de forma combinada con estabilizantes iónicos (PREI-16) en suelos de alta o media plasticidad para reducir el costo de la mezcla de suelo para lograr la resistencia a compresión deseada.

¿Cómo se prepara el suelo cemento?

La preparación del suelo cemento consta, al igual que la mayoría de las técnicas para la estabilización de suelos; de incorporar un producto en un suelo de baja capacidad portante, en este caso, cemento hidráulico u estabilizante, con el suelo existente, homogenizarlo. Siempre, al igual que otros procesos de estabilización, se debe adicionar agua para que el suelo llegue a su humedad óptima de compactación, es vital nunca concentrarse en el ahorro del agua ya que un suelo con un contenido de agua por debajo de su humedad óptima puede tener resultados fatales en cuanto a sus propiedades estructurales se refiere. Posterior a la mezcla del suelo con cemento se realiza el perfilado de la vía, idealmente con una comisión topográfica para garantizar la geometría y el óptimo drenaje y posteriormente la compactación del suelo. Por último, luego de la compactación, es necesario controlar el fraguado del cemento, por lo que es necesario realizar un proceso de curado que consta de humectar la superficie para reducir su velocidad de deshidratación y así evitar la aparición de patologías como el agrietamiento y poder cumplir a cabalidad con las condiciones de entrega.

Perfilado de Suelo Cemento con Motoniveladora
Perfilado de Suelo Cemento con Motoniveladora

En resumen, este tipo de estructuras de pavimentos permiten lograr una resistencia a la compresión óptima mediante la mezcla de tierra o suelo natural con un producto estabilizante, en este caso el cemento, que es el respondable de aumentar la resistencia a compresión del suelo. Es posible convertir un suelo de baja resistencia en un suelo con capacidad estructural idónea mediante el aumento de resistencia que se da gracias a el proceso químico descrito anteriormente. 

Existen otros métodos que resultan en igualdad de capacidad portante para determinados suelos y que pueden lograr propiedades estructurales buenas, sin embargo, el objetivo principal de la estabilización en general, es lograr materiales de resistencia óptima con el uso máximo de suelos naturales y el menor costo por m3 posible. 

Para conocer con mayor profundidad las diferentes formas de ejecución de obra, con diferentes tipos de maquinaria y conocer sobre el darwinismo de la construcción y cual es el mejor proceso constructivo para su obra, ingrese al siguiente enlace:

No podemos dejar atrás, de forma complementaria, las capas de pavimento formadas con cal, que muchas veces, es un excelente complemento para el suelo cemento, especialmente en suelos finos o de alta o mediana plasticidad.  

Suelo Cal

El suelo cal, o la estabilización de suelos con cal, consta de la mezcla de cal, generalmente cal viva, con suelos para mejorar sus condiciones de desempeño. La mezcla con cal genera un aumento en la capacidad de soporte (resistencia a la compresión), y una reducción del índice de plasticidad.

¿Qué suelo se puede estabilizar con Cal ?

Los suelos idóneos para la estabilización con cal son los arcillosos, inclusive limosos, de mediana y alta plasticidad, el resto de suelos, incluidos los orgánicos, no son idóneos para este tipo de solución.. Más allá de si se puede estabilizar o no un suelo natural, es importante analizar el costo de estabilizar un suelo de esta forma. Para lo anterior, es necesario determinar el porcentaje de cal óptimo para llegar a la resistencia y las condiciones requeridas, ya que un contenido de cal demasiado alto, posiblemente hace que el m3 de suelo estabilizado quede por fuera del presupuesto. De forma complementaria, el cemento, puede ser usado de forma combinada con estabilizantes iónicos (PREI-16) en suelos de alta o media plasticidad y con cemento porland, y así optimizar las dosificaciones, y asimismo, los costos.

Métodos de construcción

El suelo cemento consta, al igual que la mayoría de las técnicas para la estabilización de suelos; de incorporar un producto, en este caso, cal, con el suelo existente, homogenizarlo, adicionar agua para que el suelo llegue a su humedad óptima de compactación, y así poder perfilar el suelo y posteriormente compactarlo. Por último, luego de la compactación, sigue un proceso de curado que consta de humectar la superficie compactada para reducir su velocidad de deshidratación y así evitar la aparición de patologías como el agrietamiento.

Para conocer con mayor profundidad las diferentes formas de ejecución de obra, con diferentes tipos de maquinaria y conocer sobre el darwinismo de la construcción, ingrese al siguiente enlace:

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