Viasi - Mov Suelos Y Estabilizaciones 5642z

Universidad Tecnológica Nacional Departamento de Ingeniería Civil

VIAS DE COMUNICACIÓN I MOVIMIENTO SUELOS

ESTABILIZACIONES Facultad Regional Buenos Aires Septiembre 2011

PERFILES LONGITUDINALES PENDIENTES Mínima Normal Máxima

0,4 % 1,0 % a 2,0 % 5,0 % 7,0 % con tercer carril en ascenso

BOMBEO - Para pendientes longitudinales menor a 2% Concreto Asfáltico : 0,06 m. para 7,30 ancho; 0,12 m. para 16,00 ancho. Tratam. Asfáltico : 0,11 m. para 7,30 ancho; 0,21 m. para 16,00 ancho. Hormigón : 0,08 m. para 7,30 ancho; 0,17 m. para 16,00 ancho. BOMBEO - Para pendientes longitudinales mayor a 2% Concreto Asfáltico : 0,03 m. para 7,30 ancho; 0,08 m. para 16,00 ancho. Tratam. Asfáltico : 0,08 m. para 7,30 ancho; 0,16 m. para 16,00 ancho. Hormigón : 0,06 m. para 7,30 ancho; 0,12 m. para 16,00 ancho.

PERFILES TRANSVERSALES ANCHOS Calzadas : 3,65 m. por carril Banquinas : 3,00 m. las externas y las internas con separ. > 17,60 m. 1,50 a 2,00 m. las internas con separacion de defensas

PENDIENTES Calzadas : Tipo superior 1,0 % a 2,5 % Tipo intermedio 1,5 % a 3,5 % Tipo inferior 2,5 % a 6,0 % Banquinas : Pavimentadas = Pendiente de calzada + 2 % Sin pavimentar = Pendiente de calzada + 3 %

MOVIMIENTO DE SUELOS  Terminado el Proyecto Ejecutivo de obra básica  Definidos Perfil Longitudinal y Perfiles Transversales  Materializadas: las expropiaciones; los contratos de delimitación de uso y derecho de paso de la zona de camino y de los yacimientos de materiales.  Convenidas las explotaciones de canteras y mat. comerciales.  Localización de obradores, plantas, zonas de acopio.  Determinación de parque de máquinas necesario.  Determinación de planteles de personal.  Materialización de las construcciones provisorias .  Traslado de personal y equipos a obra.

MOVIMIENTO DE SUELOS           

Desbosque, destronque, limpieza y preparación del terreno. Excavaciones Excavaciones para fundaciones. Terraplenes. Recubrimiento con suelo seleccionado. Compactación especial. Abovedamientos. Transporte de suelos. Preparación de subrasante. Construcción de banquinas. Despedrado de laderas.

TERRAPLENAMIENTO

TERRAPLENAMIENTO

Forma de avance del terraplenamiento Laguna

TERRAPLENAMIENTO

M B

TERRAPLENAMIENTO

TERRAPLENAMIENTO

RECUBRIMIENTO CON SUELO SELECCIONADO

Trabajo que se mide y paga

Suelo seleccionado

EQUIPOS DE COMPACTACION DE ARRASTRE

EQUIPOS DE COMPACTACION DE ARRASTRE

EQUIPOS DE COMPACTACION DE ARRASTRE

EQUIPOS DE COMPACTACION CON AUTOPROPULSION

EQUIPOS DE COMPACTACION CON AUTOPROPULSION

EQUIPOS DE COMPACTACION CON AUTOPROPULSION

EQUIPOS DE COMPACTACION CON AUTOPROPULSION

EQUIPOS DE COMPACTACION CON AUTOPROPULSION

EQUIPOS DE COMPACTACION MANUALES

EQUIPOS DE COMPACTACION MANUALES

EQUIPOS DE COMPACTACION MANUALES

EQUIPOS DE COMPACTACION MANUALES

ABOVEDAMIENTO

3% Suelos arenosos Pendientes 6% Suelos limo - arcillosos

PREPARACION DE SUBRASANTE

PREPARACION DE SUBRASANTE

Nivel de mano

GALIBO

CONSTRUCCION DE BANQUINAS

Después de construido el pavimento

DESPEDRADO DE LADERAS

DESPEDRADO DE LADERAS

El tiempo empleado por una maquina cualquiera, entre el deposito del suelo (préstamo) y el lugar de su colocación 1234-

Carga (independiente de la distancia) Ida (cargado) Descarga (independiente de la distancia) Regreso (vacío)

Al tiempo de carga lo llamaremos tk y al de descarga td .

El tiempo ida

Ti 

d vi

el tiempo de regreso

Tr 

d vr

El tiempo total de ida y vuelta será

Tv  Ti  Tr 

T f  tk  td

v  vr  d d  d i vi v r vi  v r

El tiempo empleado por una maquina cualquiera, entre el deposito del suelo (préstamo) y el lugar de su colocación

El valor medio de la velocidad Vm es:

Reemplazando

Vm 

Vm 

2d t

2  vi  v r vi  v r

En definitiva e tiempo total del ciclo de trabajo será:

Tc  t k  t d 

2d 2d  Tf  Vm Vm

El número de viajes que hará en una hora una máquina determinada será:

60 min. T

Eficiencia del Trabajo Ninguna máquina trabaja continuamente durante el día completo, por circunstancias diversas, por lo que se ite que en la realidad la eficiencia del trabajo varía entre 45 y 55 min. Por hora, dependiendo del estado de la máquina, de las condiciones del trabajo y de la eficiencia del operador. Tomando un valor medio de la eficiencia de 50 min/hora, la producción horaria será:

Ph 

60  W  E 60  W  E  2d Tc Tf  Vm

Donde Ph : Producción horaria de la máquina. W : Rendimiento de la pala expresado en m3. E : Coeficiente de eficiencia (50/60). Tc : Tiempo de ciclo. Considerando P en función de la distancia corresponde a la ecuación de una hipérbola.

Gráfico para una máquina que trabaja sola (Motopala)

160

Producción Horaria (m3/hora)

140 120 100 80 60 40 20 0 0

200

400

600

Distancia (m.)

800

1000

Gráfico trabajo conjunto (Camiones y Pala cargadora)

Producción en función de la distancia recorrida

TRABAJO DE EQUIPOS

v v1 d

v

v1 d

ESTABILIZACIONES MATRIX :

Suelo Granular Grueso Suelo Granular Fino Suelo Fino Limo Arcilloso

Suelo

Suelo Granular Grueso Suelo Granular Fino Suelo Fino Limo Arcilloso

Sales

Cloruro de Sodio Silicato de Sodio Cloruro de Calcio

Cales

Aerea Hidráulica

Cemento Portland Asfaltos

Propiedades del suelo natural a mejorar

*] Resistencia mecánica *] Estabilidad volumétrica *] Compresibilidad *] Durabilidad *] Permeabilidad

Los tipos de estabilizaciones

MECANICA FISICA QUIMICA FISICO QUIMICA

CONDICIONES QUE DEBEN CUMPLIR LOS AGENTES ESTABILIZANTES 1)

Ser asequible en grandes cantidades y en calidad normal.

2)

No presentar problemas de transporte, ni ser tóxico.

3)

Tener una acción duradera, avalada por experiencias. Dar un material durable y que mantenga la estabilidad a lo largo del tiempo.

4)

Conformar una capa que presente una rigidez compatible con el resto de la estructura; un módulo de elasticidad razonable.

5)

El proceso constructivo debe ser realizable, sencillo y en condiciones climáticas diversas.

6)

El precio unitario del producto y el de la capa terminada deben ser convenientes, dentro del rango del conjunto de valores.

ESTABILIZACION FISICA •Condiciones de granulometría •Condiciones de Plasticidad

•Condiciones relativas a la calidad de los materiales

ESTABILIZACION QUIMICA SOLUCIONES SALINAS Presión de vapor menor y Tensión Superficial mayor A temperatura constante, la presión de vapor disminuye, cuando la concentración crece; y lo hace mas rápido a temperaturas mas altas. Si la presión de vapor es mayor que la del vapor de la humedad ambiente, evapora agua aumentando la concentración hasta el equilibrio. Si es menor, absorbe agua disminuye la concentración, alcanzando el equilibrio. La tensión superficial es mayor que la del agua, y la diferencia aumenta con la concentración. Disminuye la evaporación, y las películas cohesivas mas delgadas tienen mas resistencia; y a igual humedad total mayor lubricación.

% aum ento de densidad s/m aterial suelto

102 96 90 Serie2 84 78 72

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

% de concentración de la solución salina

% De pérdidas de hum edad con respecto al original

60

50

40 Con Tratamiento

30

Sin Tratamiento

20

10

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Edad de la Base Estabilizada, en días

10

% aum ento de densidad s/m aterial suelto

2200

2000 Sin Trat amient o 1800

Con Trat amient o

1600

1400 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

N° de pasadas de rodillo neum ático m últiple

ESTABILIZACION FISICO-QUIMICA CALES HIDRAULICAS

•Bajo contenido de Mg.O entre 1 y 3 % •Mínimo 5 % Arcillas iH

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 = OCa

CALES AEREAS •Calizas cálcicas

•Calizas dolomíticas Bajo contenido de arcillas <5%

C.U.V = ( Expresado en Ca(OH)2 )

SUELOS NO REACTIVOS

SUELOS REACTIVOS

ACCIONES DE LA CAL SOBRE EL SUELO • Carbonatación: Que da lugar a un aumento de la cohesión. • Formación de cristales de (OH)2Ca Que aumenta la fricción. • Formación de productos insolubles.

PRIMERA ETAPA – Modificación a Edad Temprana

•Modificación de las constantes físicas, por aumento L.P.

•Modificación de la textura, con mejora de la trabajabilidad, por aglutinamiento de partículas. •Disminución del hinchamiento, por menor superficie específica.

•Mejoramiento de la capacidad soporte.

SEGUNDA ETAPA – Modificación a Edad Tardía

•Transformación de materiales arcillosos aun disponibles.

•Eficiencia, velocidad y fuerza de transformación según características de la cal. •Formación del una matríz rígida, tridimensional e insoluble. •Distinta característica de la capacidad soporte.

Estabilización Bituminosa -

Efectos buscados

 Suministrar resistencia cohesiva a suelos sin cohesión "Arena-asfalto"  Estabilizar el contenido de humedad de los suelos finos cohesivos. "Suelo-asfalto"

 Suministrar resistencia cohesiva e impermeabilizar suelos granulares "Estabilización granular impermeabilizada"

Estabilización Bituminosa 

Materiales

Arena - asfalto Suelos: Arenas de río, playa, médanos o de yacimiento. Materiales bituminosos: Asfaltos diluidos ER 1, ER 2, ER 3. Emulsiones asfálticas de rotura lenta RL 1 – RL 2



Suelo – asfalto Suelos: Arenas limosas o arcillosas, arcillas arenosas o limos arenosos. Materiales bituminosos: Asfaltos diluídos de curado rápido ER 1 al ER 4 Asfaltos diluídos de curado medio EM 1 al EM 4 Asfaltos diluídos de curado lento EL 1 al EL 4 Emulsiones asfálticas de rotura lenta RL 1 y RL 2

Estabilización Bituminosa 

Materiales

Grava - arena - asfalto

Suelos: Mezcla natural de grava y arena de yacimientos y de ríos, o mezcla artificial de ambos materiales . Materiales bituminosos: Asfaltos diluídos de curado rápido ER 1 a ER 3 Emulsiones asfálticas de rotura lenta RL 1 y RL 2 

Suelo – aceitado Suelos: Superficie de un camino de suelo o grava. Materiales bituminosos: Asfaltos diluídos de curado lento y medio. Emulsiones asfálticas de rotura lenta.

Estabilización Bituminosa R EQU ISIT OS

T A M I C E S

1 1/ 2 " Retiene Pasa 1" Retiene Pasa 3/ 4 " Retiene Pasa Nº 4 Retiene Pasa N º 10 Retiene Pasa N º 40 Retiene Pasa N º 100 Retiene Pasa N º 200 Retiene Pasa

SUELO - ASFALTO

ARENA - ASFALTO

GRAVA - ARENA - ASFALTO

100 100

75

100

35

100

10

50

Límite Líquido

< 30

Indice de Plasticidad

< 12

Ma te ria le s Bituminosos

Materiales

ER 1 EM 1 EL 1 RL 1

al al al y

50

100

5

25

60

100

35

100

13

50

8

35

0

12

< 10 ER 4 EM 4 EL 4 RL 2

<6

ER 1

al

ER 3

ER 1

al

ER 3

RL 1

y

RL 2

RL 1

y

RL 2

Mezclador rotativo tipo Pulvi - Mixer

Estabilizadora de suelos de varios rotores

Planta mezcladora de tránsito tipo de elevación

Los tipos de estabilizaciones

MECANICA FISICA QUIMICA FISICO QUIMICA

MATERIALES Suelo

Suelo Granular Grueso Suelo Granular Fino Suelo Fino Limo Arcilloso

Sales

Cloruro de Sodio Silicato de Sodio Cloruro de Calcio

Cales

Aerea Hidráulica

Cemento Portland Asfaltos

DEFINICIÓN El suelo cemento es un material estructural compuesto por una mezcla íntima de suelo pulverizado y cemento Portland, con el agua necesaria para alcanzar el porcentaje de humedad óptima ; que es compactado a máxima densidad, antes de la hidratación del cemento.

VENTAJAS DE LA ESTABILIZACIÓN CON CEMENTO • Aunque no llegue a constituir suelo cemento, la adición del cálcico mejora considerablemente las características de suelo adicionado. • Se mejoran de manera significativa las estructuras de viejos pavimentos, aprovechando todos los materiales existentes. • Se logran capas de excelente respuesta con máquinas y equipos relativamente comunes. • Una vez endurecido no se consolida o deforma bajo carga. • No se ablanda aun frente a condiciones climáticas extremas. • Dan capas de mejor rendimiento, frente a cambios del comportamiento del apoyo, posteriores a la construcción.

DESVENTAJAS

• Si está mal dosificado o mal ejecutado, no presenta ninguna de las propiedades; es un suelo mas. • Trabaja fisurado, en bloques que pueden tener desplazamientos relativos. • Tienen costos semejantes a otras estabilizaciones, pero se pierden los materiales si ocurre una falla en cualquier paso del proceso.

MODIFICACIONES LOGRADAS Suelo tratado Suelo modificado o corregido Suelo estabilizado = SUELO CEMENTO

NORMAS de aplicación Normas IRAM Clasificación HRB

10521

Normas ASTM D-423/424

Normas DVN E-1 a E-4

D-2487 Sedimentometría

10512

D-422

-

Compactación

10522

D-558

E-19

Elección % Cemento

10523

-

E-20

Durabilidad congelamiento y deshielo

10514

D-560

E-22

Durabilidad Humedecimiento y secado

10524

D-559

E-21

Resistencia de compresión simple

10513

D-1633

E-33

COMPACTADO o PLÁSTICO ? La diferencia radica en el agua de mezclado. Para igual resistencia -aporte estructuralel compactado requiere menor cantidad de cemento y la contracción es menor; menor fisuración. En determinadas aplicaciones, estrechas o limitadas, donde es imposible la acción de equipos de compactación, se recurre al vertido con éxito.

TEXTURA DE SUELOS GRANULARES

DOSIFICACION Ensayos Previos

 Identificación HRB e IG  Elección de % de cemento según clasificación  Determinación de humedad de mezclado densidad máxima con ese porcentaje  Determinación de los porcentajes a ensayar

 Moldeo de probetas  Ensayos  Cálculos

Contenidos normales de cemento para los suelos de los distintos grupos del Highway Research Board. Grupo de suelo AASHTO

%

%

en volumen

A-1-a A-1-b A A A A

-2-4 -2-5 -2-6 -2-7

A A A A A

-

3 4 5 6 7

en peso

% en peso por Compactación

% en peso por Durabilidad

5 - 7 7 - 9

3 - 5 5 - 8

5 6

3 - 4 - 5 4 - 6 - 8

7 - 10

5 - 9

7

5 - 7 - 9

8 8 8 10 10

-

12 12 12 14 14

7 7 8 9 10

-

11 12 13 15 16

9 10 10 12 13

7 8 8 10 11

-

9 - 11 10 - 12 10 - 12 12 - 14 13 - 15

Determinación porcentaje óptimo DURABILIDAD (Exclusivamente)

Humedecimiento: 5 horas sumergidas

12 CICLOS

Secado:

42 horas en estufa a 71° C

Cálculo de Pérdida total, con correcciones

12 CICLOS

Congelamiento:

24 horas a -23 ° C

Deshielo:

23 horas en cámara húmeda

Cálculo de Pérdida total con correcciones

En ambos: Durante todo el ensayo el volumen de la probeta < 1,02 Volumen Inicial y Humedad < que volumen de vacios para probeta moldeada.

ENSAYO DE COMPRESIÓN (Control)

Perdidas máximas isibles

SUELOS

A-1-a ; A-1-b;

A-3;

A-2-6;

A-4

A-6;

A-2-7;

A-7-5

Y

A-2-4 y

A-7-6

A-5

y

A-2-5

14% 10% 7%

CARACTERISTICAS DEL CEPILLO NORMALIZADO

ELECCIÓN DEL PORCENTAJE OPTIMO

ELECCIÓN DEL PORCENTAJE OPTIMO

Factores influyentes en el rendimiento de la mezcla



Densidad lograda



Humedad de compactación



Retardo en la iniciación de la compactación



Grado de pulverización del suelo



Terrones de arcilla



Tamaño máximo de los granos