Estabilización De Suelos Con Cemento

Introducción

La estabilización de suelos es una técnica cuyo fin es

modificar sus características mediante la incorporación de un

conglomerante (normalmente cal y/o cemento) para permitir

su aprovechamiento. Los objetivos directos que se obtienen

suelen ser:

• Permitir el aprovechamiento de suelos de la traza de

deficiente calidad, evitando su extracción y transporte a

vertedero así como el tener que aportar otros diferentes

que en ocasiones pueden hallarse a distancias importantes.

• Reducir la sensibilidad al agua de los suelos, y con ello

aumentar su resistencia a la erosión, a la helada, y a otros

agentes climáticos.

• Permitir la circulación por terrenos intransitables.

• Obtener una plataforma estable de apoyo del firme que

colabore estructuralmente con el mismo.

Contribución a la sostenibilidad

El aprovechamiento de los suelos existentes mediante la

estabilización, incluso en el caso de suelos marginales o

contaminados, evita la reducción de los recursos naturales

disponibles al disminuir el empleo de suelos de mejor calidad.

Por otra parte, se suprimen las operaciones de remoción de los

suelos existentes y su transporte a vertedero, así como las de

extracción y transporte a obra de los suelos que los sustituyen.

Se trata de una técnica enfocada claramente a lograr una

mayor sostenibilidad, a cuyas ventajas medioambientales y

técnicas, se suman importantes beneficios económicos.

Ventajas medioambientales

• El empleo de suelos de la traza evita explotar nuevos

yacimientos y disminuye la necesidad de vertederos.

• La eliminación del transporte de los suelos disminuye las

emisiones de CO2 y otros contaminantes y reduce el daño

que generan los combustibles y aceites, así como los

impactos colaterales (polvo, erosiones y otros) que provoca

sobre las carreteras y flora adyacentes.

• Se trata de una técnica especialmente adaptada al empleo

de cementos con alto contenido de adiciones. Esto se

traduce en una disminución de las emisiones durante su

fabricación, al reducir la cantidad de clinker empleado

e incorporar subproductos industriales como escorias

o cenizas volantes, lo que favorece el cumplimiento del

protocolo de Kioto y de los compromisos de desarrollo

sostenible.

• Es una técnica en frío que consume poca energía. Se

disminuyen con ello notablemente la contaminación y las

emisiones de vapores nocivos.

Ventajas técnicas

• Permite el empleo de los suelos de la traza, mejorando sus

características hasta el grado deseado.

• Proporciona una elevada capacidad de soporte a la

explanada, disminuyendo las tensiones que llegan a las

capas del firme, con lo que aumenta la vida de servicio del

mismo.

• Asegura la estabilidad de los suelos, tanto por la reducción

de su sensibilidad al agua y a la helada, como por el

incremento de su resistencia a la erosión.

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Estabilización de suelos con cemento

• Puede permitir en ciertos casos el paso inmediato del

tráfico de obra.

• Se disminuyen las molestias por el tráfico de obra y los daños

a la red de carreteras adyacentes debido a que se evita

transportar los suelos a vertedero y aportar otros nuevos.

Ventajas económicas

• El empleo de los suelos de la traza y la eliminación del

transporte suponen una reducción importante de costes.

• La obtención de cimientos de mayor calidad permite una

economía en los firmes y en el volumen total de áridos

empleados en los mismos.

• Se reducen los plazos de ejecución dado que la

estabilización se realiza con equipos de alto rendimiento y

que se disminuye el espesor total de la explanada frente a

las alternativas con suelos sin tratar.

• Las ventajas técnicas y ambientales citadas también se

traducen en beneficios económicos.

Limitaciones

Las limitaciones para estabilizar suelos con cemento son

fundamentalmente el que tengan contenidos elevados

de sulfatos solubles (por encima del 1% se puede formar

ettringita muy expansiva) o de materia orgánica (puede inhibir

el endurecimiento de la mezcla, aunque se puede resolver con

altos contenidos de cemento).

Aunque en principio todos los demás suelos pueden

estabilizarse con cemento, las altas dotaciones de

conglomerante que se precisan cuando el contenido de finos

plásticos es muy elevado, así como las mayores dificultades

de mezclado, aconsejan restringir los tratamientos con

cemento a los suelos con un índice de plasticidad inferior a 15

y un cernido ponderal por los tamices UNE 2 mm y 0,063 mm

superior al 20% e inferior al 35% respectivamente.

Tipología

Los suelos estabilizados para formación de explanadas se

clasifican en tres tipos diferentes:

• S-EST 1 y S-EST 2 o “suelos mejorados con cemento o cal”,

en los que con un pequeño porcentaje de conglomerante

se mejoran algunas propiedades del suelo (como por

ejemplo la susceptibilidad a los cambios de humedad), y

que después del tratamiento, siguen constituyendo un

material suelto. Se exige un índice CBR (según norma UNEEN

13286-47) superior a 5 y 10 respectivamente, valores que

se incrementan a 6 y 12 si se emplean en la capa superior

de las utilizadas en formación de explanada.

• S-EST 3 o “suelo estabilizado con cemento”, al que se le

exige una resistencia mínima a compresión de 1,5 MPa a

los 7 días según norma UNE-EN 13286-41 sobre probeta

de Ø 15 cm x 18 cm longitud confeccionada según UNEEN

13286-50 o UNE-EN 13286-51, y que por tanto tiene una

rigidez apreciable.

Efecto del conglomerante. Cementos más

adecuados

El cemento,mezclado íntimamente con el suelo desarrolla

una red de enlaces durante las reacciones de hidratación que

proporciona a la mezcla, una buena capacidad de soporte

e incluso, con la dotación adecuada, una cierta resistencia

mecánica a corto plazo, y mejora tanto su durabilidad,

entendiendo por tal la resistencia a los agentes físicos y

químicos agresivos, como su estabilidad dimensional.

La gama de suelos que se pueden estabilizar con cemento

es muy amplia. Aunque son los suelos granulares los que

presentan una mejor y más rápida mejora de resultados ante

una reducida aportación de cemento, no se debe a priori

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Estabilización de suelos con cemento

eliminar otros tipos, pues se dan casos de suelos de elevada

plasticidad cuyo comportamiento es mejor al ser mezclados

con cemento que con cal (por la presencia, por ejemplo, de

carbonatos como sucedió en tramos de la autovía de Castilla).

Con suelos muy finos y arcillosos suele resultar más adecuado

realizar un tratamiento mixto cal-cemento: la aplicación de

la cal logra reducir la plasticidad y consigue agrupar los finos

en granos de mayor diámetro sobre los que sí puede actuar

el cemento, lográndose obtener una resistencia apreciable.

Análogamente se puede emplear este doble tratamiento

en suelos muy húmedos, donde la cal actúa secando. En

la estabilización mixta, antes de la aplicación del cemento,

conviene dejar un período de actuación de la cal de al menos

5 o 6 horas (plazo que se debe definir en los ensayos previos).

En los suelos estabilizados con cemento, el tipo de

conglomerante tiene una importancia menor en comparación

con la dotación del mismo o la densidad mínima alcanzada en

la compactación. Aunque es posible utilizar la gran mayoría de

los cementos comercializados en España, los cementos más

recomendables para estabilizar suelos son aquellos con alto

contenido de adiciones activas como pueden ser los tipos ESP

VI-1, CEM V, CEM IV, CEM III o CEM II-B. Se trata de cementos

con inicio y final de fraguado suficientemente largos (mayor

plazo de trabajabilidad), moderado calor de hidratación

(limitada fisuración por retracción) y desarrollo inicial de

resistencias lento, que se recuperan (salvo en los cementos

ESP las resistencias a 28 días son las mismas que las de otros

tipos de cementos) o mejoran a largo plazo. Con ello se limita

el efecto de la retracción. Son muy apropiados también los

denominados conglomerantes hidráulicos para carreteras,

regulados por la norma UNE-EN 13282, pero su disponibilidad

en España es escasa hasta el momento.

En general deben procurar emplearse cementos de resistencia

media o baja (clase 32,5 N o 22,5 en el caso de cementos

ESP), reservando las categorías superiores para situaciones

especiales como la ejecución en tiempo frío.

Si la capa estabilizada se tiene que disponer sobre terrenos

yesíferos o que contengan sulfatos, es conveniente aislarla y,

en cualquier caso, utilizar cementos resistentes a los sulfatos.

En los suelos estabilizados

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