*Por Mg. Ing. María Pía Cruz y Mg. Ing. Italo F. Martin-Schmädke del Laboratorio de Suelos de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Católica de Córdoba.
PROBLEMÁTICA
El mayor bagaje de estudios y diseños de paquetes estructurales viales siempre apuntan a caminos pavimentados; siendo, estos los que permiten el transporte de gran parte de los bienes, servicios productivos y recursos constructivos provinciales/nacionales de cada ámbito territorial. Desde la Universidad Católica de Córdoba, se viene estudiando hace más de diez años distintas técnicas de estabilización de caminos no pavimentados. Donde efectivamente los problemas prevalecen en forma consistente tanto en las estaciones primavera-verano como otoño-invierno. La presencia de precipitaciones en las estaciones cálidas, propician una gran acumulación de agua superficial y, por ende, importantes baches debido al insuficiente bombeo transversal requerido para facilitar el escurrimiento superficial, ver Foto 1 A Incurriendo en caminos rurales de subrasantes saturadas casi intransitables para el paso de vehículos pesados (camiones, maquinarias) como incluso livianos. Es justamente en esta época cuando la mayor actividad de mantenimiento correspondería realizarse por el alto flujo de tránsito comercial agrícola y no es posible. Por otra parte, en las estaciones secas y frías, cuando casi es baja/nula la presencia de precipitaciones y las horas de asoleamiento se acumulan generando una alta sequedad ambiental, estos caminos sufren de una alta presencia de polvo ambiental al rodar cualquier tipo de vehículo. Una escasez de lluvias en estas épocas estivales, provocan una disgregación de tamaños de partículas, o sea la capa de rodamiento inmediata al tránsito pierde su contenido de humedad y debilita la cohesión aparente entre las partículas más finas y las más gruesas. La abrasión impulsada por un moderado tránsito de vehículos termina de romper el enlace fino-grueso y el material más liviano de estos suelos se eleva en forma de polvo ambiental, ver Foto 1 B Sedimentándose estos casi de forma residual en cunetas o banquinas de la red vial, bajando la capacidad hidráulica de circulación en época de lluvias.
OBJETIVO
Por ende, este artículo sienta bases para estabilizar vialmente subrasantes como banquinas con sus mismos suelos finos problemáticos adicionando de forma óptima cemento portland normal CPN30; procurando una mezcla de consistencia líquida al ser materializada in situ o sea con una alta relación agua/cemento (A/C) en su proceso de elaboración, I.C.P.A (2000). Los sedimentos problemáticos son caracterizados como limos-loéssicos del tipo A4-A6 dentro de la llanura pampeana cordobesa según American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Dichos suelos no alcanzan los límites admisibles mínimos de CBR2,5mm como hinchamiento según la normativa vigente de la Dirección Nacional de Vialidad para ser aceptables como una subrasante natural. Sumado a que su valor de resistencia compresión simple es 100% menor al admisible a lo requerido para ser considerado como una potencial subrasante o relleno estructural dentro de un paquete vial flexible, ver Tabla 1. Por ende, la incidencia de los problemas de ahuellamiento, anegamiento, erodabilidad, como polvo en suspensión son un claro reflejo de no alcanzar al menos valores mínimos para que estos suelos sean admitidos al menos como caminos de tierra transitables sin/con capa de rodamiento. Esto último se menciona ya que se ha evaluado el valor de resistencia a compresión simple según la normativa TM 5-822-14/AFJMAN 32-1019: siendo ésta considerada como competente para diseñar un paquete vial con banquinas para un pavimento flexible.
METODOLOGÍA
Se busca obtener el porcentaje óptimo de la mezcla de suelo con cemento portland para una relación agua/cemento alta o sea por arriba de 5:1. Se indicarán los pasos para incorporar las fracciones sólidas con el agua de amasado, el modo de incorporar la mezcla óptima fluida dentro de los moldes para confirmar las probetas a ensayar a compresión simple, sus tiempos de curados como de desmolde, ensayos correspondientes y conclusiones.
Los principales ensayos realizados en forma para caracterizar al suelo fino problemático, limo-loéssico son: lavado tamiz Nº 200, ensayos granulométricos, límites de Atterberg, Proctor estándar, CBR con hinchamiento, peso unitario seco, compresión simple desde probeta extraída de forma inalterada del campo. En cuanto a la identificación de la mezcla óptima, esta resultó de haber analizado la incorporación de tres porcentajes de cemento portland o sea 3%, 5% y 7% (en peso). La preparación de cada mezcla con el suelo problemático, se ejecutó con la siguiente secuencia de pasos (buscando garantizar sí o sí la hidratación inicial del cemento): una vez pesados los tres elementos constitutivos de la mezcla (agua, suelo y cemento), se mezcló el agua con cemento y por último se adicionó, el suelo fino. Este ordenamiento tiene por objeto lograr un mezclado “perfecto” sin grumos del cemento con el agua para que recién después de alcanzado se mezcle ésta “lechada cementicia” con el suelo. Posteriormente se vertió cada mezcla en moldes de PVC de diámetro 3,5cm; siendo estos cortados con caras paralelas entre sí y respetando una relación 1 vez la altura igual a 2 veces el diámetro. Una de las bocas de estos moldes, fue tapada con su tapa de PVC para procurar que el mismo sea estanco a la hora de ser llenado con la mezcla fluida. Luego del llenado, se varilló cada mezcla con el fin de eliminar la fase gaseosa atrapada durante el vertido. El desmolde de las correspondientes probetas, se realizó con una sierra de banco, propiciando dos cortes a lo alto de cada molde; siendo, esto realizado a dos días de su elaboración. Finalmente, todas las probetas identificadas, se colocaron en una cámara de curado húmeda durante 28 días y luego, se ensayaron a compresión simple bajo deformación controlada.
Los resultados de las compresiones simples para cada porcentaje de cemento estudiado, se observan en la Figura 1. Cada mencionar que, por cada dosificación estudiada, se realizaron 3 juegos de probetas para procurar tener una somera estadística de muestreo.
ANÁLISIS
A la luz de lo antedicho, se ha demostrado que una mezcla de suelo-cemento vertido, logra estabilizar el suelo loéssico natural problemático cordobés. Siempre y cuando sean mezclados de forma óptima técnica-económicamente.
Esto último además, apunta a determinar un techo en el porcentaje de cemento para evitar ser inviable la materialización completa del proyecto final. Ya que adicionar sin sustento técnico más de un 5% de cemento portland, no implica mayores beneficios en el parámetro técnico de resistencia a compresión simple, pero si impacta en un elevado costo por metro lineal de su materialización final. Por ello, este producto no solo alcanza uso o utilidad dentro del campo vial, sino que, además, puede aplicarse en otras obras civiles, como sustituir bases de apoyo de terraplenes, mejorar el suelo de apoyo de zapatas superficiales, constituir bases de apoyo para plateas de hormigón de viviendas económicas, construir barreras impermeables en enterramientos sanitarios, mejorar la zona de cisternas enterradas o semienterradas, Caffaro y Cruz (2012). Este nuevo material “suelo – cemento” vertido surgido de mezclar un suelo con estructura metaestable con cemento y agua, haciendo aprovechable algo que es desechable como suelo de fundación (inclusive).
En la Tabla 2, se resumen las principales características “promedios” del suelo natural fino y de las mezclas estudiadas con 3%, 5% como 7% (porcentajes en peso) de cemento portland.
CONCLUSIONES
- La clasificación técnica de los sedimentos finos que conforman las subrasantes estabilizadas de la llanura loéssica de Córdoba, sería A4 a A6 según el sistema de clasificación de suelos viales AASHTO.
- El agente para estabilizar química-mecánicamente dichas subrasantes y banquinas es cemento portland normal CPN30.
- La dosificación óptima para suelos loéssicos no debería superar un 5% de descarte (porcentaje en peso); garantizando que el mismo aumenta 15 veces el valor de CBR 2,5mm y 5,5 veces la resistencia a compresión simple.
- Las principales aplicaciones viales de esta mezcla en subrasantes como banquinas no pavimentadas son: “estabilizar” la superficie de rodamiento, “reducir” los costos de mantenimiento/rehabilitación anual, “eliminar” la cantidad de polvo ambiental en la zona de ancho de camino y “mejorar” la capacidad hidráulica de las banquinas.
- Del punto anterior se desprende que con esta estabilización se reduce al menos la vulnerabilidad de la red de caminos de tierra ante eventos climáticos, lluvias en periodos primavera-verano como vientos en periodos otoño-invierno, lo que se traduce en una mayor productividad de la región cordobesa. Además, brinda otros usos o utilidades para ser incorporado como un nuevo material estable tenso-deformacional dentro del campo civil como constructivo.
BIBLIOGRAFÍA PRINCIPAL
-CAFFARO G. y CRUZ, M. P., 2012.
Caracterización geotécnica de Ecomuros con suelo-cemento en Córdoba. Congreso CAMSIG XXI, Rosario, Santa Fe, Argentina.
-INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO (I.C.P.A), 2000.
Aplicación de suelo cemento para mejoramiento de caminos vecinales y rurales.
-MONTEJO FONSECA A., MONTEJO FONSECA A. y MONTEJO FONSECA A., 2018
Estabilización de suelos, ISBN 978-958-762-878-4. Ediciones de la U, Bogotá, Colombia.
