Estabilización de Suelos

Se denomina estabilización de suelos al proceso de someter a los suelos naturales a ciertos tratamientos para aprovechar sus mejores cualidades, de manera que puedan soportar las condiciones adversas del clima, rindiendo en todo momento el servicio adecuado que se espera de ellos.

Cuando se habla de estabilizaciones de acotamientos, se entiende que mediante el procedimiento adecuado, ya sea revistiéndolos, impermeabilizándolos, dándoles cohesión, sembrándolos, se consigue que no se deslaven y que, distinguiéndose de la superficie de rodamiento del camino, permitan el estacionamiento de vehículos sin producir lodo y, en casos de emergencia, puedan utilizarse como superficie de rodamiento para evitar accidentes.

Tipos de Estabilización de Suelos

Los sistemas que se pueden emplear en la estabilización de los suelos requieren lo siguiente:

• El material básico que se debe emplear es el suelo.
• Es necesario que se desarrolle suficiente cohesión y fricción interna en los suelos.
• El suelo debe resistir la acción de los agentes atmosféricos.
• Deben seleccionarse los materiales y métodos de construcción apropiados.

Los sistemas de estabilización más usados en la actualidad son los siguientes:

• Por compactación.
• Mediante la unión de los granos del suelo con un material cementante (cementos, asfalto, cal).
• Estabilización mediante tratamientos químicos.
• Mecánica, empleando suelos granulares.

Estabilización por Compactación

Cuando se compactan los suelos, se aprietan los granos entre sí, aumentando su fricción interna, lo que incrementa su poder soportante. Al densificarse la masa del suelo por la compactación, se reducen los vacíos del mismo y, por lo tanto, se reduce también la cantidad de agua que puede penetrar y afectar la resistencia al corte.

Estabilización con Cemento Portland

Para poder llevar a cabo la mezcla del cemento con el suelo, este debe ser antes pulverizado completamente, ya que los grumos de arcilla sin cemento serán puntos débiles en el camino terminado.

Para efectuar el curado, puede extenderse sobre la superficie cualquier material que retenga humedad, como paja, serrín, tierra, materiales asfálticos o productos químicos especiales. Cuando se emplean productos asfálticos, sirve más como impregnación.

Estabilización con Productos Asfálticos

El comportamiento de los materiales sometidos para caminos, sometidos a la acción del tránsito, depende de dos propiedades:

• Cohesión
• Fricción interna

Por lo tanto, si se mezcla un suelo con asfalto que le proporcione la suficiente cohesión y fricción interna, o contribuya a mejorar dichas propiedades, entonces se habrá logrado un material estabilizado.

Si los productos asfálticos que recubren las partículas de un suelo se encuentran en cantidades excesivas, pueden actuar como lubricantes, disminuyendo la fricción interna y dando como resultado mezclas esponjosas e inestables.

Otro requisito importante es efectuar una mezcla uniforme entre el suelo y el producto asfáltico para evitar que haya zonas débiles por exceso o por falta de producto asfáltico.

Existen estabilizadoras modernas que pulverizan el suelo y lo mezclan con el producto asfáltico en forma satisfactoria.

Cuando se vaya a estabilizar, hay que tomar en cuenta el tipo de suelo que exista en el cambio. Influye sobre la selección del producto químico y sobre el sistema de construcción, por lo que deben obtenerse datos completos de los suelos, tales como:

• Granulometría
• Límites de consistencia
• Cambios volumétricos.

El tipo de suelo más fácil de estabilizar es aquel que tenga gran cantidad de material grueso con granos de más de 6 mm de diámetro.

Es de mucha importancia la selección del tipo de asfalto a emplear para el trabajo. La selección influye en el tipo de suelo a estabilizar, la clase de equipo y el tiempo que se espera en la construcción.

Estabilizador con Acrilato de Calcio

Es un polvo blanco muy soluble en agua, en la cual puede permanecer estable durante muchos meses a temperatura ambiente, pero si se pone en presencia de un catalizador, polimeriza formando un material insoluble y de consistencia gelatinosa.

Es muy útil en suelos cohesivos, requiere aproximadamente del 2 al 4% de estabilizador para obtener mejoras apreciables en el suelo, considerándose que el porcentaje máximo que se debe emplear es de 10%. La densidad del suelo aumenta con la adición de acrilato, y los valores del límite líquido y plástico disminuyen.

Estabilización con Cloruro de Sodio o Calcio

Son sales que también pueden ser empleadas como estabilizadores y principalmente como matapolvo. El cloruro de sodio debe ser machacado de manera que pase el tamiz número 4 totalmente.

La presencia de sal común en el agua usada durante la compactación causa algunos cambios en la estructura de las partículas finas del suelo, reflejándose estos cambios en un aumento en la densidad máxima del suelo para un esfuerzo de compactación constante y un aumento en el valor relativo de soporte del mismo, lo que significa que se obtiene un material más resistente con el mismo esfuerzo de compactación.

Tiene la ventaja de que puede estar un gran periodo de tiempo sin agua, lo que ayuda a la construcción de caminos en climas áridos donde el agua es escasa. La sal común puede emplearse ya sea seca o en solución, y es posible mezclarla con el suelo en plantas estacionarias o in situ.

La dosificación comúnmente empleada es de 150 gr de sal por metro cuadrado y por centímetro de espesor en los primeros 8 cm. El camino debe rociarse con medio kilogramo de sal por metro cuadrado cada vez que se observe que se ha perdido sal por acción del tránsito o arrastrada por las lluvias.

Estabilización Combinando 2 Productos Químicos

El silicato de sodio combinado con cloruro de calcio se ha usado bastante para solidificar los granos gruesos sueltos, de tal manera que estos puedan soportar debidamente las cimentaciones. Cuando las dos sustancias químicas mencionadas se ponen en contacto, reaccionan produciendo un precipitado blanco de silicato de calcio, que es un aglutinante fuerte y duro.

Está limitado exclusivamente a los materiales granulares porosos, ya que los productos químicos no penetran ni se mezclan con los suelos finos.

En la estabilización de los suelos se emplean asfaltos rebajados y emulsiones asfálticas, y por ello el tipo de trabajo a realizar indicará cuál es el producto asfáltico que producirá resultados más satisfactorios. Los asfaltos rebajados producen gran cantidad de productos que prácticamente se adaptan a casi todos los tipos de suelos.

Los asfaltos rebajados de fraguado medio dejan un residuo asfáltico menos viscoso, pero no imparten dureza como los de fraguado rápido; pero el suelo debe tener granulometría alta y contener algún material aglutinante o grano fino. Los asfaltos rebajados de fraguado lento pueden ser muy útiles para estabilizar arcillas y, además, desempeñar con éxito funciones de agentes impermeabilizantes.

Las emulsiones asfálticas son muy fáciles de mezclar, ya que su agente fluidificante es el agua. Normalmente, la cantidad de producto asfáltico varía de 3 a 10% en peso de material pétreo.

Estabilización con Cal

Las arcillas que presentan alta plasticidad son difíciles de pulverizar, mezclar y compactar, y experimentan grandes cambios volumétricos con variaciones en su contenido de humedad. Agregándole a estas arcillas cierta cantidad de cal apagada, se reduce en ellas su índice plástico y su contracción lineal. En muchos casos, además de cambiar sus propiedades ya indicadas de los suelos, causa en ellos efectos aglutinantes y aumenta su resistencia.

La cantidad de cal varía del 2 al 5% del peso seco del suelo. Un 1% de cal al material pétreo en las mezclas asfálticas le da mejor manejabilidad y mayor estabilidad. Siempre debe llegarse al contenido de cal que presente un pH de 12.4 al mezclarlo con las arcillas.

Un estabilizador químico debe ser tal que pequeñas cantidades del mismo produzcan los efectos deseados, que actúe rápidamente y que su función sea muy poco afectada por la composición del suelo. Someramente, se indicará cómo actúan algunos de estos estabilizadores, tales como las resinas de anilina, el acrilato de calcio, el cloruro de calcio y el cloruro de sodio.

Estabilización con Anilina

Cuando se mezcla con un suelo en presencia de un catalizador, origina una polimerización de condensación que produce una resina de gran poder aglutinante e impermeabilizante, presenta buena resistencia al intemperismo y alta durabilidad.

Estabilización Combinando 2 Productos Químicos

El silicato de sodio combinado con cloruro de calcio se ha usado bastante para solidificar los granos gruesos sueltos, de tal manera que estos puedan soportar debidamente las cimentaciones. Cuando las dos sustancias químicas mencionadas se ponen en contacto, reaccionan produciendo un precipitado blanco de silicato de calcio, que es un aglutinante fuerte y duro.

Está limitado exclusivamente a los materiales granulares porosos, ya que los productos químicos no penetran ni se mezclan con los suelos finos.

Estabilización Mecánica Empleando Suelos Granulares

La estabilización mecánica depende de la cohesión y de la fricción interna que se puedan desarrollar mezclando adecuadamente distintos tipos de suelos. Como la fricción interna sola no imparte total estabilidad en su camino…

Estabilización Arena-Arcillas

En zonas cercanas a las playas, el suelo de la subrasante generalmente es arena con un buen drenaje que puede ser fácilmente estabilizado con arcillas. Cantidades de arcillas menores del 10% en volumen con respecto a la arena no son aconsejables, por ser muy difícil su distribución uniforme en la masa de arena.

Estabilización Grava-Arena-Arcilla

Un material francamente arenoso y carente de cementación puede estabilizarse mezclándose con cierto porcentaje de un material arcilloso, y viceversa. El problema estriba nada más en encontrar las cantidades a mezclar de cada material. El aglutinante debe pulverizarse para poder distribuirlo convenientemente por todo el volumen de los agregados, y se recomienda una compactación efectiva y uniforme.

Estabilización Electrosmótica

En suelos blandos y saturados, se utiliza la denominada electrosmosis. El sistema consiste en aplicar al suelo, combinadamente, una corriente eléctrica que origina una serie de fenómenos de naturaleza físico-químicos y la acción de dispositivos de bombeo.

El fenómeno de flujo del agua a través de los poros del suelo bajo la acción de un gradiente de potencial eléctrico se conoce como electrosmosis.