Tratamiento de suelos marginales o inadecuados con aditivos cementantes para terraplenes viarios
- Autores: Rafael Pérez Arenas
- Directores de la Tesis: Carlos Oteo Mazo (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2006
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Luis Fort López-Tello (presid.), Davor Simic Sureda (secret.), Luis Sopeña Mañas (voc.), José Joaquín Celma Giménez (voc.), Luis González de Vallejo (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
- Resumen
Dada la importancia creciente que presenta la reutilización total en las infraestructuras lineales de los materiales excavados para minimizar la afección ambiental por creación de nuevos préstamos o vertederos, se están desarrollando metodologías y procedimientos para el aprovechamiento de materiales que, de acuerdo con el pliego de Carreteras, se definirían como marginales.
La marginalidad de un suelo puede ser debida bien a su naturaleza arcillosa plástica o a la presencia de yesos o sales solubles o materia orgánica, etc., o incluso a una distribución granulométrica que no pueda encuadrarse dentro del terraplén ni del todouno.
Un volumen importante de materiales marginales que podrían ser reutilizados con el procedimiento adecuado serían los arcillosos plásticos, con la gran ventaja de que estos suelos son habituales dentro de los depósitos terciarios de origen continental, muy abundantes en la península ibérica.
De acuerdo con esta importancia y partiendo de la propuesta de reutilización de materiales marginales y estructura de terraplén que se refleja en la ponencia del Profesor Oteo, Marzo de 2.004, se ha limitado el estudio al análisis de los condicionantes para el tratamiento de estos suelos arcillosos con cal.
Tal y como recoge la extensa bibliografía consultada, y a la que se hace referencia dentro de la tesis, hay diversos puntos de importancia a considerar para la elaboración de un procedimiento de tratamiento que evite el riesgo de comportamientos indeseables y anómalos del terreno tratado, bien sea por la presencia de componentes secundarios que puedan reaccionar con la cal y provoquen la pérdida a largo plazo de la capacidad portante, o porque las condiciones de temperatura durante la colocación impidan el correcto fraguado del tratamiento.
Para cada uno de los puntos analizados y que seguidamente se exponen, se ha realizado previamente una recopilación de toda la bibliografía existente y en base a las conclusiones de esta misma, se han realizado los ensayos necesarios para la comprobación de sus postulados.
En primer lugar, se ha analizado cómo influye en el comportamiento del material las variaciones en la estructura mineralógica de la arcilla, describiendo las distintas fases que pueden diferenciarse dentro del complejo fenómeno de la acción de la cal con la arcilla y el agua.
En segundo lugar, se ha realizado un análisis de los métodos para la determinación del porcentaje del tratamiento, destacándose cuál debe ser la granulometría del material ensayado en laboratorio para que los resultados que se obtengan sean representativos del material que realmente se coloque en el terraplén. En base a esto, se realizan unas recomendaciones sobre el porcentaje de material desmenuzado (binder), que debe presentar las capas colocadas en terraplén, y cuál sería la malla de corte para la definición de este material.
En tercer lugar se ha estudiado el efecto de la maduración o periodo en el que se deja actuar el suelo parcialmente humedecido con la dotación de cal, antes de proceder a la humectación y mezclado final y compactación de la capa. La necesidad de este proceso, recomendado en todas las normativas americanas, es cuestionada por algunos investigadores ingleses; de los resultados obtenidos en los ensayos realizados para esta tesis, se deduce que la importancia de la maduración es escasa, y por tanto las conclusiones estarían próximas a los criterios establecidos por investigadores de la Gran Bretaña.
Otro aspecto tratado en cuarto lugar es la variación de la capacidad portante y de la estabilidad frente al agua del material tratado según cuál sea el porcentaje de humedad.
De los resultados obtenidos, y tal y como se recoge en recomendaciones tanto inglesas como americanas, se deduce que con el empleo de tratamiento de cal puede aumentarse notablemente el rango de humedades del lado húmedo en que es estable la plataforma, y por otro lado la mezcla es tanto o más insensible al agua cuanto mayor sea la humedad de colocación o mezclado.
Por la influencia de las técnicas de estabilización, parecería obligado el empleo de rozadoras de eje horizontal, como única maquinaria capaz de garantizar una suficiente trituración y mezclado del material a tratar con el ligante. Sin embargo, tal y como se justifica mediante ensayos de muestras tomadas, la disgregación y mezclado mediante el empleo de pata de cabra puede dar resultados suficientes en cuerpo de terraplenes, aunque razonablemente para las capas de coronación siga siendo aconsejable el empleo de la maquinaria tradicional de estabilizaciones.
Finalmente, se ha analizado la estabilidad, esto es, el mantenimiento de sus propiedades y como las mismas pueden verse influidas o alteradas por la presencia de sulfatos en los suelos a tratar o en el agua que sature el terreno con posterioridad al tratamiento, por las bajas temperaturas que producen la paralización de las reacciones entre el suelo arcilloso y la cal aportada, etc.
Tanto de la recopilación bibliográfica como de los ensayos realizados, se ha concluido que en el caso de tratamientos con cal de suelos que contienen sulfatos, la pérdida de resistencia va a ser tanto mayor cuanto mayor sea el porcentaje de cal hidratada, lo que se produce incluso con pequeños contenidos de sulfatos. Debe destacarse que la parte principal de pérdida de resistencia puede llegar a producirse después de 3 meses de realización de la mezcla en las probetas de laboratorio. Sin embargo, el suelo tratado con un porcentaje reducido de cal, como sería el necesario para el tratamiento del cuerpo de un terraplén, puede mantener unos parámetros suficientes a pesar de que el terreno contenga sulfatos.
Respecto al efecto de la helada, se han comprobado las conclusiones reflejadas en la bibliografía sobre la pérdida de resistencia que se produce cuando durante el periodo de maduración y fraguado de la mezcla se alcanzan temperaturas de helada. Sin embargo, y contrariamente a lo publicado por algunos autores canadienses, no se ha observado ninguna recuperación de la resistencia cuando después del periodo de helada vuelve a alcanzarse un periodo de temperaturas más cálidas.
Finalmente, se ha incluido un procedimiento constructivo así como los métodos de control de los materiales tratados que se ha empleado en algunas de las obras realizadas en España y en las que se han realizado parte de las investigaciones que se exponen en esta tesis.
