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Tecnología de la Construcción 21 | Compactación | Procedimiento de construcción del suelo – cemento

Procedimiento de construccion del suelo-cemento

La estabilizacion con cemento comprende escarificar el terreno, esparcir el cemento Portland uniformemente sobre la superficie del suelo (ver Figura 5.13), mezclar el cemento con el suelo hasta una profundidad especificada, preferiblemente con una maquina de tipo pulverizadora (Figura 5.12), compactarlo, nivelarlo o refinarlo y curarlo. Si el contenido de humedad del suelo es bajo, sera necesario adicionar agua durante la operacion de mezclado. El material debe ser compactado dentro de los 30 minutos posteriores a su mezcla, usando rodillos de pisones o neumaticos, seguidos al final por un rodillo liso. Para retener la humedad en la mezcla se puede aplicar un sello de asfalto u otro material aceptable.

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23 procedimiento de construccion de suelo cemento - figura 5.13

FIGURA 5.13 Esparcidora posterior usada para aplicar cemento uniformemente durante un proyecto de estabilizacion con “suelo-cemento”.

 

La naturaleza de la mezcla en obra del suelo-cemento no permite horarios de trabajo de 7 am a 3 pm. Cuando el cemento es aplicado, el material no puede dejarse hasta el dia siguiente. Por eso el proceso debe terminarse aun si para ello se requiere tiempo extra.

 

  • El sitio del proyecto. Cuando se esta estimando un trabajo con suelo-cemento, se deben considerar la configuracion de las areas de tratamiento. Muchos aspectos del proceso pueden ser afectados por tal configuracion. Puede ser necesario viajar sobre las areas tratadas para obtener agua que es requerida para tratar otras areas del proyecto. En algunos casos, los lugares son muy pequeños y es dificil cargar y descargar equipo de una manera segura. El polvo de cemento es otro tema que deberia ser tomado en consideracion. El personal que trabaja en el proyecto necesita tener equipo de proteccion adecuado, incluyendo proteccion de la vista. El polvo de cemento tambien puede causar daño a vehiculos cercanos. Siempre se debe trabajar con condiciones favorables de viento. La mayor consideracion en una operacion de suelo-cemento es la cantidad de roca de tamaño mayor a 4 pulgadas. Las rocas pueden dañar el equipo de pulverizacion y hacer dificil la nivelacion. La remocion de las piedras de mayor tamaño es una labor intensiva, convirtiendola en una consideracion de costo critica.

 

  • Escarificado. Soltar el suelo o escarificarlo puede ayudar a identificar areas de problemas. Si las rocas son un problema imprevisto, el escarificado puede llevar rocas inaceptables a la superficie. Un buen esfuerzo en la remocion de rocas protegera el equipo de daños. Si se remueven grandes cantidades de rocas, la nivelacion debe ser reconfirmada despues de completar el proceso de remocion. El escarificado puede ademas revelar areas humedas, suelo blando, asentamientos o materia organica oculta.

 

  • Esparcido. Durante las operaciones de esparcido, las aplicaciones de cemento a granel (tasa de esparcido) se chequean y se hacen los ajustes necesarios. La calibracion del equipo es un punto crucial en trabajos federales, estatales y de aeropuertos. El patron de esparcido del cemento se determina por la configuracion del lugar. Los equipos que entregan el cemento a granel varian un poco (ver Figura 5.13) y conjuntamente con el tamaño del lugar determinaran el equipo a usar. El equipo que entrega el cemento debe moverse a una tasa continua sin detenerse mientras el producto esta siendo descargado.

 

  • Mezcla. La mezcla debe realizarse inmediatamente despues de la aplicacion del cemento (ver Figura 5.12). La mezcla del suelo y el cemento deberia verificarse para asegurar la uniformidad de mezcla. Es importante que el cemento sea mezclado vigorosamente con el suelo para lograr el producto final deseado. El procedimiento normal de mezclado del suelo-cemento es un movimiento de corte bajo usando un estabilizador rotatorio. En suelos cohesivos es mejor usar una maquina de corte de dientes conicos que levantan el material.

 

En el caso de condiciones muy secas o con viento, el humedecimiento previo de la rasante puede ayudar a proporcionar un contenido de humedad del material adecuado y a controlar el polvo. En condiciones extremas, un humedecimiento previo al escarificado del material puede ser necesario.   Durante la aplicacion del agua, los conductores de los camiones de agua deberian cuidar que la descarga de agua no empoce o genere charcos. Los charcos y puntos saturados pueden darse cuando los camiones estan estacionados o estan detenidos en esperas sobre el terreno. Tales situaciones pueden resultar en condiciones de terreno blando o hundimientos. Estos puntos debiles pueden, a su vez, convertirse en areas donde no se pueda alcanzar la compactacion.   Debe asegurase un control de contenido de humedad estricto y permanente.

 

  • Compactacion. Inmediatamente despues de la mezcla sigue una compactacion inicial con un rodillo vibratorio de pisones. Se deberia establecer un patron del rodillo al inicio del esfuerzo de compactacion inicial. Normalmente se requeriran dos o tres pasadas completas del rodillo. La profundidad de mezcla, el tipo de suelo y la densidad requerida son los factores que controlan el numero de pasadas requeridas. La compactacion deberia mantenerse al mismo ritmo de la operacion de mezclado.

 

Despues de la compactacion inicial, el material tratado deberia conformarse a su alineamiento y nivel aproximado. Durante la nivelacion, se deberia tener cuidado especial para asegurar el drenaje adecuado. Es dificil hacer correcciones de nivel al material curado. El esfuerzo de compactacion deberia continuarse hasta que se logre la densidad requerida.

 

La operacion de refinado deberia seguir despues de que se haya conseguido una densidad aceptable y se haya pasado un rodillo liso vibratorio o un rodillo neumatico al material. El material tratado deberia mantenerse lejos del secado todo el tiempo, durante la compactacion, la conformacion y el refine. Nuevamente, es importante que los conductores de los camiones de agua cuiden de no empozar el agua o que no ocurran empozamientos de agua.

 

  • Curado. Se aceptan diversos metodos de curado de suelo-cemento. Algunos proyectos especificaran el uso de curado con asfalto liquido. Ese metodo tiene posibles impactos ambientales y el material puede acumularse sobre caminos adyacentes, requiriendo una operacion de limpieza. En muchas areas, el efecto de filtracion es de gran preocupacion, particularmente en proyectos ubicados cerca de canales. El uso de compuestos de curado de color blanco ha probado ser efectivo. Este debe aplicarse a una tasa fuerte (0.25 a 0.30 gal/yd2 o 1 a 1.4 lt/m2) para lograr una cobertura completa. Este puede ser una operacion que consume tiempo y requiere equipo especial. Por lo tanto, el metodo mas preferido es el de curado humedo.

 

Es necesario mantener la superficie terminada humeda por un periodo de siete dias, con el minimo trafico posible permitido en el material tratado. El conductor del camion de agua deberia ser cuidadoso de no hacer virajes fuertes durante el curado inicial. El equipo de construccion, particularmente las maquinas con orugas deben estar estrictamente prohibidos de entrar en el area.

 

Durante la operacion de curado, el area tratada debe protegerse del congelamiento durante siete dias. No deberia permitirse que se forme hielo sobre la superficie durante las primeras 48 horas del proceso de curado. El uso de fibra (minimo de 4 pulgadas) y/o polivinilo pueden ayudar para reducir la posibilidad de congelamiento, dependiendo de la baja temperatura anticipada. La temperatura deberia tomarse siempre en consideracion al inicio del proyecto. No se debe empezar un proyecto sin una proyeccion del clima que mantenga por siete dias continuos temperaturas por encima del congelamiento despues de completar la mezcla y la nivelacion.

RESUMEN

Aplicar energia a un suelo usando uno o mas de los siguientes metodos, causara su compactacion: impacto, presion, vibracion o amasado. La efectividad de los diferentes metodos de compactacion depende de cada tipo de suelo que este manipulando. El equipo de compactacion usado en un proyecto debe tener una capacidad de produccion que  corresponda con la del equipo de excavacion, acarreo y esparcido.    Generalmente, las capacidades de excavacion o acarreo son las que estableceran la maxima produccion esperada para el trabajo.

 

La estabilizacion se refiere a cualquier tratamiento en el suelo que incrementa su resistencia natural: (1) mecanica y (2) quimica. En ingenieria de la construccion, sin embargo, la estabilizacion hace referencia al proceso en el cual la compactacion es precedida por la adicion y mezcla de una sustancia o producto de poco costo, llamado “agente estabilizante”, el cual altera la composicion quimica del suelo y da como resultado un material mas estable.

 

Los objetivos criticos de aprendizaje incluyen los siguientes:

 

  • La comprension de cuando usar un metodo de compactacion determinado.
  • La habilidad para calcularla produccion de compactacion estimada.
  • La comprension de los procedimientos de construccion involucrados tanto en la estabilizacion con cal como con cemento.

 

Estos objetivos son la base para los problemas que siguen a continuacion.

PROBLEMAS

  1. Un material-cuyo peso en banco es 112 lb/ft3, su peso suelto es 95 lb/ft3 y su peso compactado es 120 lb/ft3- es colocado en un relleno a una tasa de 250 yd3/hr, medidos como tierra compactada. El espesor de las capas de compactacion es 6 pulgadas. Para compactarlo se usa un compactador de tambor liso de 75 pies a una velocidad de 2.5 mph. Asuma una eficiencia de 55 minutos por hora. Determine el numero de rodillos requeridos para proporcionar la tasa de compactacion necesaria si se ha especificado ocho pasadas del rodillo para cada capa de compactacion.
  2. Estime la produccion en yd3C/hr para un rodillo si su velocidad promedio sera 4 mph y cubrira un ancho de 5.5 pies en una pasada. Las especificaciones del trabajo limitan el espesor del lift a 5 pulgadas y se requieren cuatro pasadas por lift. La empresa generalmente estima su produccion con base a una eficiencia de 50 min por hora.
  3. Un material cuyo peso in situ es 105 lb/ft3 y cuyo peso compactado es 122 lb/ft3 es colocado en un relleno a una tasa de 260 yd3/hr, medidos en condicion compactada. El espesor de las capas compactadas es de 7 pulgadas. Un rodillo con un tambor de 4.16 pies de ancho opera a una velocidad de 2 mph. Asuma que la eficiencia de la operacion es de 55 minutos por hora. Determine el numero de rodillos requeridos para proporcionar la compactacion necesaria si se especifican cuatro pasadas por capa.
  4. Estime la produccion en yd3C/h para un rodillo cuya velocidad promedio sera 4 mph y cubrira un ancho de 7 pies en una pasada. Las especificaciones del trabajo limitan el espesor del lift capa a 4 pulgadas y se requieren tres pasadas por lift. La empresa normalmente estima su produccion con base a una eficiencia de 55 minutos.

LOS RECUSOS

  1. ASTM Volumen 04.08 Soil and Rock (I): D 420 - D 5876 (2008). ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA, 19428-2959.
  2. ASTM Volumen 04.09 Soil and Rock (II): D 5877 (2009)., Los Volumenes 04.08 y 04.09 combinados tratan mas de 375 Estandares Geotecnicos y Geoambientales que cubren ensayos de suelos, incluyendo compactacion, muestreo, investigacion de campo, textura, plasticidad, caracteristicas de densidad, propiedades hidrologicas y barreras hidraulicas. ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA, 19428-2959.
  3. Construction and Controlling Compaction of Earth Fills (2000). . Publicacion tecnica especial ASTM, 1384, D. W. Shanklin Ed., ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA, 19428-2959.
  4. Guide to Earthwork Construction (1990). Informe sobre el estado del arte 8, TRB, National Research            Council           Washington,   DC.     Version           en        PDF disponible en: http://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/sar/sar_8.pdf
  5. Lukas, Robert G. (1986). Dynamic Compaction for Highway Construction Volume I: Design and Construction Guidelines, U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration, Julio.

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RECURSOS DE LA WEB

  1. www.cat.com Caterpillar es un gran fabricante de equipo de construccion y mineria. En su seccion Productos, Equipos de la pagina web, se pueden encontrar las especificaciones para los rodillos fabricados por Caterpillar (www.cat.com/cda/layout?m=163603&x=7). www.equipmentworld.com Equipmentworld.com es un sitio web de novedades y comercio electronico para contratistas, fabricantes y distribuidores de equipo, que proporciona ademas servicios y suministros para la industria de la construccion.
  2. www.fhwa.dot.gov/pavement/fafacts.pdf “Fly Ash Facts for Engineers”. Este documento proporciona informacion tecnica basica sobre diversos usos de cenizas volantes en la construccion de carreteras.
  3. http://www.horcalsa.com/contents/content-files/manual_cal.pdf    “Lime Treated Soil Construction Manual, Lime Stabilization &Lime Modification”publicado por la National Lime Association.
  4. http://www.bomag.com/southamericas/index.aspx?&Lang=10019 Bomag GmbH es un fabricante de equipo de compactacion. Su linea de equipo pesado cuenta con mas de 30 variaciones de rodillos simples, tandem, estaticos, neumaticos y estabilizadores de suelos. Bomag ademas produce planchas vibratorias y compactadoras.
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