Estabilización de suelos y reciclado de firmes con cemento

Transcripción

1 Jornada tècnica sobre ESTABILITZACIÓ i RECICLATGE de camins rurals, agrícoles i forestals Barcelona, 9 d octubre de 2013 Estabilización de suelos y reciclado de firmes con cemento Sergi Carrascón Ortiz Área Nordeste y Canarias (

2 índice LA ESTABILIZACION DE SUELOS 1. DEFINICION Y VENTAJAS 2. NORMATIVA Y REALIZACIONES 3. TIPOLOGIAS DE TRATAMIENTOS 4. CLASIFICACIÓN DEL SUELO 5. EFECTOS DE INCORPORACION DEL CEMENTO 6. CONCLUSIONES EL RECICLADO DE FIRMES IN SITU CON CEMENTO 1. DEFINICION Y VENTAJAS 2. CONSTRUCCION 3. CONCLUSIONES

3 LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

4 1 DEFINICIÓN TÉCNICA CUYO FIN ES MODIFICAR LAS CARACTERÍSTICAS DE UN SUELO AL INCORPORAR UN CONGLOMERANTE PARA SU APROVECHAMIENTO MUY LIGADA AL CONCEPTO DE SOSTENIBILIDAD

5 SUELOCEMENTO IN SITU: Capa de base del nuevo firme

6 RECICLADO IN SITU DE FIRMES ES UNA TÉCNICA DE REHABILITACIÓN QUE REUTILIZA EL FIRME DETERIORADO COMO CANTERA MEZCLÁNDOLO CON. CEMENTO Y AGUA (a veces corrector aditivo) QUE SE EXTIENDE Y COMPACTA LOGRANDO CAPA RESISTENTE Y DURADERA

7 LA ESTABILIZACIÓN DE SUELOS SUELOCEMENTO IN SITU RECICLADO IN SITU DE FIRMES

8 VENTAJAS TÉCNICAS PERMITE EL USO DE SUELOS MARGINALES ó DE LA ZONA LOGRAR BUENA PLATAFORMA DE APOYO REDUCE TENSIONES AL SUELO Y COLABORA CON EL RESTO DEL FIRME (si existe) SENSIBILIDAD AL AGUA, RESISTENCIA A LA EROSIÓN Y LA HELADA. PERMITE CIRCULACIÓN PERMITE COLOR TERROSO DURABILIDAD

9 DICHO MASSAI LA TIERRA NO LA HEREDAMOS DE NUESTROS PADRES SINO QUE LA TOMAMOS PRESTADA PARA NUESTROS HIJOS

10 VENTAJAS MEDIOAMBIENALES USO DE LOS SUELOS EXISTENTES NO REQUIERE VERTEDEROS NO REQUIERE TRANSPORTE: NO HAY DAÑOS A OTROS CAMINOS NO EMISIONES CO 2, COMBUSTIBLES, ACEITES, POLVOS, EROSIONES, NO HAY IMPACTOS COLATERALES (FLORA PRÓXIMA) TÉCNICA QUE USA CEMENTOS CON ADICIONES (COMPROMISOS DESARROLLO SOSTENIBLE) TÉCNICA EN FRÍO (CONSUME POCA ENERGÍA)

11 VENTAJAS ECONÓMICAS REDUCCIÓN DE COSTES AL USAR LOS SUELOS EXISTENTES ECONOMÍA AL SUPRIMIR TRANSPORTE EMPLEO EQUIPOS ALTO RENDIMIENTO COSTES DE CONSERVACIÓN REDUCIDOS ECONOMÍA DERIVADA DE LA DURABIIDAD LAS VENTAJAS TÉCNICAS Y ECOLÓGICAS TAMBIÉN SON ECONÓMICAS LIMITACIONES SUELOS CON SULFATOS (>1%) ó MATERIA ORGÁNICA (>2%)

12 2 NORMATIVA Y REALIZACIONES ARTÍCULO 512

13 1962 = PRIMEROS CAMINOS ESTABILIZADOS 1975 = PUBLICACIÓN OFICEMEN

14 1962 INSTITUTO NACIONAL DE COLONIZACIÓN

15 Por qué en 1962 pensaron en estabilizar? Soluciones granulares no soportaban bien solicitaciones tangenciales tractores y vehículos (ni soportan) Con las lluvias y heladas se formaban charcos, deformaciones, roderas, (y se forman) Soluciones bituminosas resultaban muy caras (y resultan)

16 miles m SUPERF. (m 2 ) ESTABILIZADA CON CEMENTO SUPERF. (m 2 ) ESTABILIZADA CON CAL < Normas JCyL Normas Andalucía /04 Normas M FOM año

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19 3 Mejora (Corto plazo) ) Tipología de Tratamiento Estabilización (Medio a largo plazo) Antes del tratamiento Después del tratamiento Firme Explanada Terraplén

20 TIPOS DE SUELOS TRATADOS CON CEMENTO SUELOS MEJORADOS CON CEMENTO: después del tratamiento siguen siendo un material suelto cantidad de cemento relativamente baja mejora de algunas de sus características (por ejemplo, su susceptibilidad a los cambios de humedad) no se exige resistencia, sino capacidad de soporte (CBR) suelos estabilizados del PG3: S-EST 1 y S-EST 2 SUELOS ESTABILIZADOS CON CEMENTO: producto final, después del fraguado del cemento:. material no suelto, con una cierta resistencia mecánica mayor dotación de cemento que en suelos mejorados S-EST 3 : resistencia a compresión a 7 días = 1,5 MPa Suelocemento : resistencia a compresión a 7 días = 2,5 MPa

21 TIPOLOGÍA ART. 512 PG-3 MFOM (BOE 6 abril 2004) Conglomerante CBR a 7 días % mínimo % D máx S-EST 1 cemento o cal % S-EST 2 cemento o cal % S-EST 3 cemento R 7d 1,5 MPa 3 98% P S

22 4 CLASIFICACIÓN DE SUELOS Marginales Tolerables Adecuados Seleccionados Granulometría D máx = 10 cm Pase 2 UNE<80% D máx = 10 cm Pase 0,40<15% o Pase 0,080<35% Pase 2/0,40/0,080< <80%/75%/25% Plasticidad Si LL>90 IP<0,73 (LL-20) LL<65 Si LL>40 LL<40 Si LL>30 IP>4 LL < 30 IP < 10 IP>0,73 (LL-20) M. Orgánica < 5% < 2% <1% (E) < 1% < 0,2% Sales solubles Yeso < 5% Otras < 1% SO 3 < 1% (E) < 0,2 % < 0,2% Hinchamiento < 5% <3% <1% (E) CBR coronación 3% 5 6(Ex) (Ex)

23 VALEN TODOS LOS SUELOS PARA ESTABILIZAR? SI PERO NO VALEN TODOS LOS SUELOS PARA CUALQUIER FUNCIÓN Y CON CUALQUIER CONGLOMERANTE

24 ART. 512 PG-3 (MFOM) SUELO S-EST 1 S-EST 2 S-EST 3 TAMAÑO MÁXIMO 80 mm CAL (Pase 63 m) (Pase 63 m) < 50 < 35 CEMENTO (Pase 2 mm) > 20 CAL ( IP ) y ( LL ) CEMENTO ( IP ) 15 % MATERIA ORGÁNICA < 2 < 1 % SULFATOS SOLUBLES < 1

25 ESTABILIZACIÓN CON CEMENTO O CAL INDICE PLASTICIDAD CEMENTO CAL F E2 E1 IP > 40 ESTABILIZAR CON CAL EN 2 ETAPAS F = FUERA DE PLIEGO GRANULOMETRÍA % pasa por 63 m CEMENTO CAL T MÁX = 80 mm E3 F

26 5 EFECTOS INCORPORACIÓN DEL CEMENTO 1. EFECTOS INMEDIATOS Modificaciones del estado hídrico (secado): por adición de materia seca, agua consumida en la hidratación = % por punto cemento Modificación de las características de la fracción arcillosa del suelo Índice de plasticidad cemento Pruebas de laboratorio Ensayos de campo Tiempo (días)

27 EFECTOS INCORPORACIÓN DEL CEMENTO 2. EFECTOS A LARGO PLAZO (son los que se buscan) - Desarrollo de resistencias (fraguado y endurecimiento) 1ª etapa: hasta el comienzo del fraguado. plazo de trabajabilidad (2h, hasta >24 h con retardador) fija un límite máximo a las operaciones de puesta en obra 2ª etapa: rigidización de la mezcla por el fraguado (de días a semanas) 3ª etapa: crecimiento de resistencias mecánicas (de semanas a varios meses) - El fraguado se interrumpe por debajo de 0 ºC (en algunos casos hay que repetir tratamiento)

28 EFECTOS A LARGO PLAZO DEL CEMENTO SUELOS GRANULARES: acción cementante similar al hormigón el conglomerante no rellena los huecos del esqueleto granular arenas: cementación sólo en puntos de contacto entre granos mejor cuanto más continua sea la granulometría arenas monogranulares, como las de playa: dotación elevada y problemas compactación SUELOS FINOS (arcillosos y limosos): - Matriz con estructura de panal de la cual depende la resistencia de la mezcla (aglomeraciones de partículas dentro de las celdas con resistencia muy reducida): reducción de plasticidad - Efecto químico de la superficie del cemento que reduce la afinidad por el agua: menores hinchamientos provocados por la absorción de agua y disminución de efectos de congelación y deshielo

29 ESTABILIZACIÓN MIXTA - SECAR - TRATAR - SUELOS FINOS MUY PLASTICOS % de Cal reduce plasticidad % H OPT y D MAX - > 6 horas de reposo % de Cemento RESISTENCIAS S-EST 2 / S-EST 3 N II GERONA

30 EN PRINCIPIO TODOS LOS CEMENTOS SON UTILIZABLES MUY RECOMENDABLES (+ ADICIONES) CEM III/B, CEM IV/B, CEM V/A, ESP VI RECOMENDABLES CEM IV/A, CEM III/A, CEM II/B MENOS RECOMENDABLES CEM II/A, CEM I Categoría resistente 32,5 N 42,5 N SR si SO 3 > 0,5

31 CEMENTOS PARA SUELOS TRATADOS el tipo de conglomerante tiene una importancia menor en comparación con la dosificación del mismo o la densidad alcanzada en la compactación es posible utilizar la gran mayoría de los cementos comercializados en España en muchos casos su elección dependerá de la disponibilidad y precio de los mismos en cualquier tipo de suelo, se obtiene el máximo partido del proceso cementante cuando la mezcla se compacta adecuadamente con la humedad que facilite tanto la densificación del material, como la hidratación del cemento.

32 6 ESTABILIZACIONES CON CEMENTO Conclusiones El tratamiento de los suelos con cemento permite obtener importantes mejoras a corto y largo plazo Reducción de la sensibilidad al agua Mayor capacidad de soporte Disminución de tensiones en el terreno Resistencia mecánica Durabilidad Cualquier suelo puede ser estabilizado con cemento, aunque los más adecuados son los de pocos finos plásticos Puede emplearse cualquier tipo de cemento (+ adición)

33 RECICLADO DE FIRMES IN SITU CON CEMENTO

34 1 DEFINICIÓN El reciclado de firmes in situ con cemento es una técnica de rehabilitación de carreteras o caminos con la que se consigue transformar un firme deteriorado en una capa nueva de base de notable capacidad estructural, aprovechando el mismo firme como cantera o fuente de suministro de áridos. MUY LIGADA AL CONCEPTO DE SOSTENIBILIDAD

35 VENTAJAS (a sumar a las ya citadas) Ahorro de áridos estimado en t/km : el reciclado evita extraer unas t/año de áridos. Permite transformar un firme fatigado y deformado, en una capa estructural más homogénea con gran capacidad de soporte de trafico. Se disminuyen las tensiones que llegan a la explanada y las que se producen en las capas bituminosas superiores (si hay). No es necesario instalar una central de fabricación. Permite alcanzar elevados rendimientos.

36 LA EXPERIENCIA ESPAÑOLA EN RECICLADO millones m 2 2,80 2,60 2,40 2,20 2,00 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,094 0, ,4 millones m 2 hasta , , , , , , , , , , ,642 2, , ,583 2, , año

37 2 EJECUCIÓN

38 REPARACIONES DE TRAMOS

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42 PASO DEL TRÁFICO

43 3 Conclusiones LA EXPERIENCIA ESPAÑOLA EN RECICLADO años > 25,4 mill. m km carreteras TÉCNICA CONTRASTADA CON MUY BUENOS RESULTADOS

44 GUÍA DE SOLUCIONES PARA OBRAS DE ESTABILIZACIÓN DE SUELOS, EJECUCIÓN DE SUELOCEMENTO IN SITU Y RECICLADO DE FIRMES www. anter. es GUÍAS TÉCNICAS: ESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON CEMENTO RECICLADO DE FIRMES CON CEMENTO www. ieca. es

45 GRACIAS POR SU ATENCIÓN Sergio Carrascón Ortiz