Estabilización de suelos arcillosos con cal

Historia de la estabilización de suelos arcillosos con cal

La estabilización de suelos arcillosos con cal, es una de las formas más comunes que se vienen implementando desde hace muchos años atrás, es por ello que se mencionan algunas características importantes a la hora de usar cal en suelos.

Esta técnica fue utilizada en la construcción de las pirámides del Tíbet, muy empleado en China y la India, este método se empezó a utilizar en gran medida en carreteras y pistas de aterrizaje alrededor el año 1950.

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

Características de estabilizar con cal los suelos arcillosos

  • Disminución de la plasticidad en el suelo.
  • Aumento de la rigidez del suelo.
  • El endurecimiento es de solamente 3 días desde su aplicación en el suelo.

Ventajas de la estabilización de suelos con cal

  • Ventajas económicas.
  • Ambientales.
  • Aprovechar los materiales de la zona en donde se utilizará.
  • Fácil de compactar.
  • Excelente capacidad portante.

La cal es una sustancia sólida cáustica, blanca cuando es pura, que se obtiene calcinando caliza y otras formas de carbonato de calcio. Los suelos pueden ser sometidos a varios tipos posibles de tratamiento con cal, en función de los objetivos a conseguir.

La estabilización de suelos arcillosos con cal es uno de los métodos más económicos que podemos aplicar en la actualidad, siendo muy efectivo al mismo tiempo, aparte de estabilizar suelos arcillosos se puede aplicar a suelos muy orgánicos.

Este tipo de proceso para estabilizar suelos con cal, debe de realizarse primero con una homogeneización con cal, con un determinado porcentaje con respecto al peso volumétrico seco suelto (PVSS), en el estrato que se desea estabilizar con cal, para posteriormente proceder con un compactado que será determinado también según el peso volumétrico seco máximo (PVSM).

Pasos para tratamiento de estabilización de un suelo con cal

  • Definir el tipo de suelo, en los siguiente párrafos se menciona los ensayos necesarios para determinar este proceso.
  • Definir un porcentaje de aplicación de la cal en el suelo (ASTM 6276).
  • Mezclar, esto se realiza en el sitio con la maquinaria que mejor rendimiento pueda dar.
  • Compactar, según los resultados del laboratorio, se puede usar rodillos neumáticos, vibratorios, pata de cabra.
  • Curar, se debe curar la capa entre 3 y 7 días, según el clima, antes de poder aplicar la capa asfáltica.

Suelos que pueden ser tratados con cal

  • Arcillosos
  • Limos plásticos
  • Finos

Esta estabilización de suelos con cal lo que hace es transformar químicamente las partículas de arcilla, creado una estructura que soporta una mayor carga y es más impermeable a como se encontraba en su estado natural.

Tratamiento usados con cal

  • Secado
  • Modificación
  • Estabilización

Aspectos que negativamente pueden influir en la estabilización de suelos con cal

  • Su contenido en sulfatos solubles.
  • Su contenido en materia orgánica.

Formas de aplicar la cal para la estabilización de un suelo

  • Escarificar o pulverizar parcialmente el suelo.
  • Esparcir la cal.
  • Adición de agua y mezcla.
  • Compactar a la densidad máxima práctica.
  • Curado antes de la colocación de la siguiente capa o capa de protección.

Formas en las que se puede aplicar la cal al suelo

  • Cal viva.
  • Cal hidratada seca.
  • Lechada de cal.

Todas las bases estabilizadas con cal requieren una superficie de rodadura, o al menos una imprimación bituminosa, una base estabilizada con cal sin protección, tiene una resistencia pobre a la acción abrasiva del tráfico continuo.

La modificación con cal puede utilizarse para mantener una plataforma de trabajo firme que elimine la humedad.

porcentaje de cal para estabilizar suelos

Consideraciones que se deben tener en el diseño y construcción de caminos estabilizados con cal

  • Mantenimiento de tráfico.
  • Necesidad de una capa de rodadura.
  • Limitaciones climáticas.

Factores que tienen más influencia en la calidad y reactividad de las cenizas con el uso de la cal

  • Fuente del carbón.
  • Grado de pulverización.
  • Eficiencia de la operación de quemado.
  • Métodos de recolección y almacenaje de las cenizas.

Otras aplicaciones en el uso de la cal

  • Aeropuertos
  • Urbanizaciones
  • Terraplenes
  • Áreas comerciales

Porcentaje de cal para estabilizar suelos

Los porcentajes de cal utilizados comúnmente en la práctica oscilan entre un 2% a un 8% del peso del material. Durante una estabilización con cal se llevan a cabo reacciones puzolánicas por lo que se forman materiales cementantes.

Esta efectividad va a depender mucho de la cantidad de arcilla presente en el suelo, generalmente se toma como mínimo un 7%, también depende de la capacidad que tiene el tipo de suelo en reaccionar con la cal, es por ello que se debe de llevar muestras al laboratorio para un análisis primero.

El diseño para toda estabilización con cal va a depender en gran medida del análisis de suelo, para poder conocer con certeza la cantidad de óxido de calcio que se necesita para que se logre un pH de 12.4 según la prueba Eades & Grim (ASTM 6276).

Esfuerzo de preconsolidación

Es el máximo esfuerzo que ha experimentado un suelo en toda su vida.

Este esfuerzo es conocido en geología y geotecnia, como un esfuerzo máximo, en el cual ha sido sometido algún tipo de suelo a lo largo de un tiempo, es muy importante este concepto en los orígenes de los suelos sedimentarios.

Preconsolidación en los suelos

  • Cambio en el esfuerzo efectivo.
  • Cambios en la presión de poros.
  • Bombeo profundo.
  • Desecación debido a las plantas.
  • Desecación debido a secado superficial.
  • Cambio en el esfuerzo total.
  • Cambio en la estructura del suelo debido a la compresión secundaria.
  • Cambios ambientales.
  • Alteraciones químicas en la composición del suelo.
  • Precipitación.
  • Cambios en la velocidad de deformación durante el proceso de cargado.

Velocidad de consolidación

Depende de las fronteras del suelo, la cantidad de asentamiento está directamente dado por la cantidad de agua que sale del estrato.

La derivación matemática se basa en las siguientes suposiciones:

  • El sistema arcilla/agua es homogéneo.
  • La saturación es completa.
  • La compresibilidad del agua es despreciable.
  • La compresibilidad de los granos del suelo es despreciable pero se pueden reacomodar.
  • El flujo del agua es en una dirección.
  • La Ley de Darcy es aplicable.

Condiciones

  • Hay drenaje completo en la parte superior del estrato compresible.
  • El exceso inicial de agua en los poros es igual al nacimiento de esfuerzo aplicado en la frontera.
  • La estabilización del suelo con cal es irreversible.

Factores que afectan la permeabilidad en los suelos

  • La porosidad es el porcentaje de espacio vacío que contiene un sólido, el cual determina la cantidad de espacio existente para que los líquidos fluyan a través del mismo.
  • El tamaño y la forma de los poros también es importante. Dos rocas pueden presentar porosidades iguales, es decir la misma cantidad total de espacio poroso, sin embargo la que posee poros más grandes podría presentar una permeabilidad más alta.
  • La forma de los poros también afecta la permeabilidad por razones similares. Cuanto más contacto haya entra el fluido y la superficie de los poros, más baja será la permeabilidad.
  • La interconexión entra los poros también es crucial.

Ensayos para identificación de suelos

  • Límites de Atterberg.
  • Granulometría.
  • Expansión.
  • Humedad natural.
  • Contenido de sulfatos solubles.
  • Carbonatos.
  • Materia orgánica.

Con todo estos resultados se obtendrá una mayor claridad de la clasificación del suelo y poder diseñar la estabilización con cal.

Clasificación de los suelos en función de la granulometría

Clasificación del suelo en función de la granulometría

En este ejemplo de uso del triángulo, se utilizan los siguientes datos para demostrar que tipo de suelo es:

Fracciones:

  • Arcilla: 15 %
  • Limo: 20 %
  • Arena: 65 %

Clasificación: Franco Arenoso

Ensayos de comportamiento

  • Prueba Proctor Normal o Modificada.
  • Capacidad portante C.B.R.

Beneficios de una estabilización de suelos con cal

  • Cuando se aplica cal al suelo, las partículas se aglomeran y tienden a aglutinarse, lo que conforman agregados más grandes y formación lo que llamamos floculación aglomeración.
  • Incrementa la capacidad de soporte, esto sucede por la reacción química del suelo/cal.
  • Incrementa la acción impermeable del suelo.
  • Reduce el índice plástico en gran medida, ocurriendo al disminuir el límite líquido del suelo.
  • Se disminuye la expansión y compresión que tenía la arcilla anteriormente.

Respuestas a las preguntas más frecuentes: correos y comentarios despejados

¿Cuáles son los procedimientos para estabilización de suelos?

Los procedimientos para la estabilización de suelos varían según el tipo y las condiciones del suelo, pero algunos métodos comunes incluyen:

– Compactación: Consiste en usar maquinaria para compactar y densificar el suelo, mejorando su resistencia y capacidad de carga.

– Mejoramiento químico: Implica el uso de productos químicos, como cemento, cal o aditivos especiales, para modificar las propiedades del suelo y aumentar su capacidad de soporte.

– Reforzamiento con geotextiles: Consiste en la colocación de geotextiles o georedes en el suelo para mejorar su resistencia y estabilidad.

– Inyección de grout: Se utiliza la inyección de una mezcla de cemento o resinas en el suelo para mejorar su cohesión y resistencia.

– Columnas de suelo cemento: Se crean columnas de suelo cemento en el suelo utilizando un método de mezcla in situ, lo que proporciona una mayor resistencia y estabilidad al suelo.

Es importante tener en cuenta que estos procedimientos deben ser realizados por profesionales cualificados y se deben adaptar a las condiciones específicas del suelo y los requisitos del proyecto.

¿Cómo se realiza la estabilización de suelos con cal?

La estabilización de suelos con cal se realiza siguiendo estos pasos:

1. Preparar el suelo: Eliminar cualquier material vegetal o desechos presentes en la superficie del suelo.
2. Verificar la humedad: Asegurarse de que el suelo no esté demasiado seco ni demasiado húmedo. La humedad óptima para la estabilización con cal es alrededor del 10-12%.
3. Aplicar la cal: Extender la cal sobre el suelo de manera uniforme. La cantidad de cal requerida dependerá de la naturaleza del suelo y del grado de estabilización deseado. Como guía general, se suele utilizar alrededor de un 3-6% de cal en relación al peso del suelo seco.
4. Mezclar: Mezclar la cal con el suelo utilizando maquinaria adecuada, como un motoniveladora o un tractor con una cuchilla niveladora. Asegurarse de que la cal se mezcle de manera uniforme en todo el suelo.
5. Compactar: Compactar el suelo utilizando equipos de compactación, como un rodillo vibratorio. Esto ayudará a aumentar la densidad del suelo y mejorar su resistencia.
6. Curar: Dejar que el suelo estabilizado cure durante al menos 48 horas. Durante este tiempo, es importante proteger el suelo de la lluvia y mantenerlo húmedo mediante riego si es necesario.
7. Verificar la estabilización: Realizar pruebas de laboratorio para verificar la efectividad de la estabilización con cal. Esto puede incluir pruebas de compresión, permeabilidad y resistencia al corte.

Seguir las recomendaciones específicas de diseño y las regulaciones locales para garantizar una estabilización adecuada del suelo con cal.

¿Qué porcentaje de cal para estabilizar suelos?

El porcentaje de cal para estabilizar suelos puede variar dependiendo de las características del suelo y el objetivo de estabilización.

Generalmente se recomienda utilizar entre un 2% y un 6% de cal para estabilizar suelos. Es importante tener en cuenta que este rango puede variar y es recomendable realizar pruebas de laboratorio o consultar a un ingeniero geotécnico para determinar el porcentaje de cal adecuado para su situación específica.

¿Qué suelo se puede estabilizar con cal?

El suelo que se puede estabilizar con cal es el suelo arcilloso.

¿Qué es la estabilidad de los suelos?

La estabilidad de los suelos se refiere a la capacidad de un suelo para mantener su integridad estructural y resistir los cambios o colapsos bajo diversas condiciones, como cargas aplicadas, cambios en la humedad o movimientos del terreno.

¿Cómo se estabiliza un terreno?

Se pueden estabilizar terrenos mediante técnicas como la consolidación del suelo, el drenaje adecuado, la construcción de terrazas o muros de contención y el uso de materiales estabilizadores como geotextiles o geoceldas.

¿Cómo estabilizar suelos blandos?

Puede estabilizar suelos blandos mediante el uso de técnicas como la compactación, el drenaje, la inyección de cemento o la instalación de geotextiles. Es importante evaluar el tipo de suelo y las condiciones específicas antes de elegir la técnica adecuada.

¿Cómo endurecer tierra con cal?

Para endurecer tierra con cal, sigue estos pasos:

Prepara la tierra: Retira piedras grandes, malas hierbas y desechos del área donde deseas endurecer la tierra.

Riega el suelo: Asegúrate de que la tierra esté húmeda antes de aplicar la cal. El agua ayudará a que la cal se adhiera mejor y se mezcle adecuadamente.

Aplica la cal: Esparce la cal sobre la tierra de manera uniforme. La cantidad de cal necesaria dependerá

Proporción de cal para mejorar suelo

La proporción adecuada de cal para mejorar el suelo depende del tipo de suelo y de los resultados deseados.

Determinar la proporción exacta según las condiciones específicas de su suelo, esto realizado por un ingeniero local para revisar bien la necesidad y las pruebas de laboratorio en caso de ser proyecto grande.

Líquido para endurecer la tierra

Puedes usar un líquido para endurecer la tierra llamado estabilizador de suelos. Este producto se rocía sobre el suelo y ayuda a compactarlo, lo que mejora la resistencia y evita que se erosione.

Bomba para estabilizar pavimentos

Una bomba para estabilizar pavimentos es un tipo de equipo utilizado en la construcción para consolidar y fortalecer el terreno debajo de los pavimentos.

Se utiliza comúnmente en proyectos de carreteras y aeropuertos para mejorar la resistencia y la estabilidad del suelo. Con esta bomba, se inyecta un material estabilizador, como cemento o cal, en el suelo para mejorar sus propiedades mecánicas. Esto ayuda a prevenir el hundimiento, la deformación y otros problemas asociados con los pavimentos.

Cal para pozo séptico

La cal para pozo séptico es un aditivo que se utiliza para mantener el equilibrio químico en los pozos sépticos. Ayuda a controlar los olores y descomponer los desechos de manera más eficiente. Sin embargo, es importante tener en cuenta las recomendaciones del fabricante y no sobrepasar la cantidad recomendada, ya que un exceso de cal puede tener efectos negativos en el sistema séptico.

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👨🏻‍💻 Alberto Pinto


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10 comentarios en «Estabilización de suelos arcillosos con cal»

  1. me gusta esta página, no hay otra pagina de ingenieria que explique bien la cosa como esta, gracias ingeniero por los aportes a la comunidad ingenieril

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  2. Felicidades; por dicha información. Rápidamente les comentó que utilice este proceso para estabilizar una plataforma de cimentación. Dosificación 3:1 (Calhidratada y Cemento portal d CPC 30R), una magnífica experiencia.

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    • Hola Ing. Raúl,

      Nos podría comentar más acerca del proceso, nos puede enviar fotos para ampliar el artículo y sea de apoyo a todos de como se utiliza en distintos lugares.

      Muchas gracias por el comentario, saludos!

      Responder
  3. muy descriptivo y practico lo que se publica, ese me gusta a parte de otras webs que publican asi sin entenderse lo que se dice, un beso!

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  4. GENERALMENTE NO SE PIENSA EN EL USO DE LA CAL PARA LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOS, YA QUE TENEMOS EN MENTE LO QUE SE LLAMA SUELO-CEMENTO Y EN SU PROPORCIÓN MAS HABITUAL 20:1 0 16:1 SEGÚN DATO TÉCNICO. (ES DECIR 20 O 16 CARRETILLADAS DE TIERRA BLANCA POR UNA BOLSA DE CEMENTO).
    PERO YO HE UTILIZADO LA CAL COMO AGREGADO PARA ESTABILIZACIÓN DE SUELO Y LOS RESULTADOS HAN SIDO MUY SATISFACTORIOS TANTO A NIVEL DE RESISTENCIAS COMO ECONÓMICOS (EN ESTE ULTIMO EL AHORRO ES MUY SIGNIFICATIVO)

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    • Gracias por el dato Ing. Adrián, esos comentarios donde nos brinda información muy importante para todos son bien recibidos por todos, ese apoyo lo agradezco mucho.

      Saludos cordiales!

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