¿Qué porcentaje de cemento se utiliza en el suelo-cemento?

Generalmente entre el 4% y el 10% de cemento. Los suelos arcillosos requieren mucho más material, por lo que normalmente no se emplea en ellos.

¿Para qué sirve la subbase en un firme flexible?

Disminuye el coste del firme ayudando a la base a soportar y transmitir los esfuerzos, y sirve de capa de filtro o anticontaminante para proteger la base.

¿Qué ocurre si hay exceso de agua durante la compactación?

Se produce un desplazamiento de las partículas sin que se consiga el asiento deseado.

Estabilización de suelos y capas de firmes flexibles: mezclas, subbase, base y compactación

Resumen

El texto describe las principales técnicas de estabilización de suelos con conglomerantes (suelo-cemento, grava-cemento, hormigón magro, cal, escorias y ligantes hidrocarbonatados) y las funciones de la subbase y la base en un firme flexible. También explica la relación entre humedad y densidad en la compactación y cómo influye la energía aplicada en la humedad óptima.

Puntos clave

El suelo-cemento estabiliza in situ suelos de reducida plasticidad, con un 4% a 10% de cemento.
La cal aérea se usa para estabilizar suelos arcillosos de elevada plasticidad, con 2-5% de cal viva o 4-7% de cal apagada.
La subbase reduce el coste del firme y actúa como capa filtro o anticontaminante; si la explanada es arcillosa se coloca una capa de arena.
La base es la capa estructural que resiste las cargas del tráfico y puede ser zahorra, macadam o terreno estabilizado.
En la compactación, las partículas pequeñas ocupan los huecos entre las grandes, aumentando la densidad al reducirse los poros.
La humedad óptima no es constante: al aumentar la energía de compactación, disminuye.

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Mezclas para la Estabilización de Suelos

Existen diversos métodos para mejorar las propiedades mecánicas del terreno mediante la adición de conglomerantes:

Suelo-cemento: Consiste en la estabilización in situ de suelos con reducida plasticidad. La cantidad de cemento a añadir suele estar entre el 4% y el 10%. Los suelos arcillosos requieren un gran aporte de este material, por lo que generalmente no se utiliza en ellos.
Grava-cemento: Es una mezcla de áridos con cemento. Se debe añadir aproximadamente el 5% de cemento sobre el peso seco de los áridos.
Hormigón magro: Es una mezcla de áridos con cemento, cuya principal diferencia respecto a la grava-cemento es que se añade una mayor cantidad de cemento.
Cal aérea: Se emplea para la estabilización in situ de los suelos arcillosos con elevada plasticidad. Se utiliza entre el 2-5% de cal viva o el 4-7% de cal apagada.
Escorias granuladas de alto horno y cenizas volantes: Funcionan como sustitutivos del cemento cuando el camino a construir no esté lejos de los centros de producción de estos materiales. Se obtiene añadiendo al árido un 15-20% de escoria granulada y un 1% de cal viva o apagada.
Estabilizaciones con ligantes hidrocarbonatados: Utiliza una emulsión bituminosa, que es una mezcla de betún, fluidificantes y el resto agua.

Capas de Suelos en Firmes Flexibles

La Subbase

Su función principal es disminuir el coste del firme al ayudar a la base a soportar y transmitir los esfuerzos. La subbase suele estar compuesta por elementos de menor calidad que la base, resultando más económica. Además, debe servir de capa de filtro o anticontaminante, protegiendo a la base.

El problema se presenta si la explanada es de suelo arcilloso, ya que la arcilla puede penetrar en los huecos de la base o de la subbase, alterando su granulometría y, por tanto, sus características. Para evitarlo, se coloca una capa de material anticontaminante a base de arena.

La Base

Tiene una misión estructural fundamental: proporciona un elemento resistente a la acción de las cargas del tráfico y transmite los esfuerzos resultantes. La base puede estar constituida por una zahorra, macadam o terreno estabilizado.

Relación Humedad-Densidad en la Compactación

La finalidad de la compactación en cualquier obra es conseguir el asiento del suelo de forma rápida y durante la fase de construcción. Un suelo compactado aumenta su resistencia y disminuye su compresibilidad.

En el proceso de compactación se produce un movimiento de las partículas en el suelo; las más pequeñas pasan a ocupar los espacios existentes entre las de mayor tamaño. Esto genera un aumento de la densidad al haber reducido el volumen total de poros, sin variar inicialmente la humedad.

Factores Determinantes

La humedad es uno de los principales factores que afectan al proceso:

Si el suelo está seco, será necesaria mucha más energía para vencer el rozamiento entre partículas.
Si hay un contenido excesivo de agua, se provocará un desplazamiento de las partículas sin que se produzca el asiento deseado.

Para cada suelo se representa una curva de densidad-humedad para una determinada energía de compactación. La humedad óptima no es una constante intrínseca del suelo, ya que al variar la energía de compactación que se aplique, aparecerá una nueva curva con un máximo desplazado hacia la izquierda a medida que se aumenta la energía, lo que significa que la humedad óptima disminuye conforme aumenta la energía aplicada.