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¿Por qué usar cal hidrat vial?

Cal hidráulica, hidratada en polvo.
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EDITORIAL

Cal hidráulica, hidratada en polvo

Es una cal especialmente diseñada para su aplicación en el campo vial. Se encuentra constituida por uno de los máximos contenidos de cal útil vial (CUV) del mercado en cales hidráulicas (en el orden del 70 %), y una importante cantidad de silicatos de calcio que le otorgan propiedades cementantes y mayor resistencia. Permitiendo obtener un mayor rendimiento en la estabilización de suelos y mezclas asfálticas.

Para visualizar las figuras nombradas en el texto, haga click aquí.


En la actualidad, para el diseño de pavimentos, se alienta el empleo intensivo de los suelos naturales existentes in situ. Por lo tanto, el ingeniero debe analizar las características del proyecto y decidir en forma racional si una base es esencial o si pueden emplearse otras alternativas menos costosas para satisfacer los requisitos de un buen desempeño.
Teniendo en cuenta que el desempeño de cualquier proyecto de construcción a largo plazo depende de la solidez de los suelos subyacentes, los suelos inestables pueden crear problemas importantes para los pavimentos o las estructuras. Pero, con técnicas de diseño y construcción adecuadas, el tratamiento con cal transforma químicamente los suelos inestables en materiales utilizables.
La cal se puede utilizar para tratar suelos en diversos grados, dependiendo del objetivo. El tratamiento con una baja cantidad de cal se utiliza para secar y modificar temporalmente los suelos. Un mayor grado de tratamiento, respaldado por pruebas, diseño y técnicas de construcción adecuadas, produce una estabilización estructural permanente de los suelos.
¿Qué es la cal?
La cal hidratada (hidróxido de calcio – Ca [OH]2) se fabrica transformando químicamente el carbonato de calcio (piedra caliza – CaCO3) en óxido de calcio (cal viva – CaO), siendo luego sometida industrialmente a una reacción química con el agua. En el ámbito vial, la calidad de la cal se valora mediante el ensayo de cal útil vial (C.U.V), especificado por la Dirección Nacional de Vialidad. Es necesario aclarar que la C.U.V. es un requisito distinto al de cal útil establecido por el Instituto Argentino de Normalización y Certificación (IRAM).
Estabilización de suelos con cal
La estabilización cambia significativamente las características de un suelo para producir resistencia y estabilidad permanentes a largo plazo, particularmente con respecto a la acción del agua y las heladas. Las propiedades mineralógicas de los suelos determinarán su grado de reactividad con la cal y la resistencia final que desarrollarán las capas estabilizadas. En general, los suelos arcillosos de grano fino (con un mínimo del 25% pasando el tamiz # 200 y un índice de plasticidad mayor de 10) se consideran buenos candidatos para la estabilización (suelos plásticos).
Químicamente, cuando se agregan cantidades adecuadas de cal y agua, el pH del suelo aumenta rápidamente a más de 10.5, lo que permite que las partículas de arcilla se descompongan. Determinar la cantidad de cal necesaria es parte del proceso de diseño. La sílice y la alúmina se liberan y reaccionan con el calcio de la cal para formar hidratos de silicato de calcio (CSH) e hidratos de aluminato de calcio (CAH).
CSH y CAH son productos cementantes similares a los formados en el cemento Portland, los cuales forman la matriz que contribuye a la resistencia de las capas de suelo estabilizadas con cal. A medida que se forma esta matriz, el suelo se transforma de un material granular arenoso a una capa dura, relativamente impermeable, con una capacidad de carga significativa.
En la Figura N° 1 se observa cómo, en un suelo tipo A-7-6 (IG 40), se modifica el índice de plasticidad (IP) en función del contenido de cal incorporado al suelo. Los resultados se tomaron de un estudio realizado por el laboratorio de ensayos de materiales de la Universidad Nacional del Centro de Buenos Aires para una obra de caminos rurales en el partido de Olavarría.

Subrasante de suelo tratado con cal
La subrasante es el suelo natural o de relleno compactado, por encima del cual se construye el paquete estructural. El empleo de coberturas de suelos no expansivos o el tratamiento de la subrasante con cal es una de las soluciones más habitualmente empleadas en nuestro país para controlar los efectos perjudiciales en subrasantes consideradas como expansivas.
El agregado de cal en la cantidad establecida en el proyecto, se realiza en una o en dos etapas según corresponda. La incorporación en dos etapas es recomendada en los suelos plásticos que no permiten obtener por pulverización mecánica los requerimientos de granulometría exigidos. En estos casos es necesario dejar en contacto al suelo y la cal durante un tiempo determinado (con un contenido de agua próximo al límite plástico) para permitir que reaccione. Luego se continuará la pulverización mecánica hasta cumplir lo especificado. El pliego de especificaciones técnicas de Vialidad Nacional y el de especificaciones técnicas generales de Vialidad de la Provincia de Buenos Aires establecen un tiempo de estacionamiento del suelo de 24 a 72 horas con el objetivo de que el material cumpla con la exigencia de granulometría por vía seca.
Químicamente, después de la mezcla inicial, los iones de calcio (Ca++) de la cal hidratada migran a la superficie de las partículas de arcilla y desplazan el agua y otros iones. El suelo se vuelve friable y granular, lo que hace que sea más fácil trabajar y compactar. En esta etapa, el índice de plasticidad del suelo disminuye drásticamente, al igual que su tendencia a hincharse y encogerse. El proceso, que se llama \»floculación y aglomeración\», generalmente ocurre en cuestión de horas (Figura N°2).

Sub-base de suelo estabilizado con cal
En el caso de que en la zona de implantación no se encuentren disponibles suelos de baja plasticidad, debe analizarse como alternativas, la incorporación de un suelo corrector o bien, el tratamiento del suelo existente con cal o cemento.
“La cantidad mínima de cal a incorporar, en términos de CUV y referida en porcentaje al peso de suelo seco, se establecerá en base a estudios previos de laboratorio, en función de las características del suelo y la modificación que se pretenda de las constantes físicas y/o parámetros resistentes del material, según se indique en la Especificación Técnica de la obra”.
Cabe señalar como referencia que, para el mejoramiento de una subrasante, el contenido de cal a incorporar no será inferior al 2% de CUV, mientras que para la construcción de bases y subbases de un pavimento, el contenido de cal a incorporar no será inferior al 5% de CUV. Porcentaje siempre referido al peso del suelo seco compactado (Figuras N° 3 A, B, C y D).
Otros usos importantes
“Secado” del suelo húmedo

El “secado” del suelo húmedo en los sitios de construcción es uno de los usos más amplios de la cal para el tratamiento del suelo. La cal se puede aplicar para uno o más de los siguientes usos:
-Ayudar a la compactación al secar las áreas húmedas (permite al contratista de nivelación compactar el suelo mucho más rápidamente que esperar que el suelo se seque por evaporación natural).
-Ayudar a cruzar el subsuelo esponjoso subyacente.
-Proporcionar una mesa de trabajo para la construcción posterior.
-Acondicionar el suelo (hacerlo viable) para una mayor estabilización con cemento Portland o asfalto.
El producto de mayor efectividad para secar suelos húmedos es la cal viva. Los suelos se secan rápidamente (en cuestión de horas) ya que el agua presente participa en la reacción química con la cal y el calor generado puede evaporar humedad adicional. A pesar de lo expuesto, el uso de la cal HIDRAT VIAL (cal hidráulica hidratada) es ampliamente utilizado. Si bien el proceso de secado es más lento, considerando que se produce sólo a través de los cambios químicos en el suelo, reduce su capacidad de retener agua y aumenta su estabilidad (Figuras N° 4 A y B).
Modificación del suelo
El tratamiento con cal puede mejorar significativamente la trabajabilidad del suelo y la resistencia a corto plazo para permitir que los proyectos se completen más fácilmente. Los ejemplos incluyen el tratamiento de suelos de grano fino o de materiales con base granulares para construir caminos de acarreo temporales u otras plataformas de construcción. La principal distinción entre modificación y estabilización es que generalmente no se otorga crédito estructural a la capa modificada con cal en el diseño del pavimento.
Relleno mineral de aporte (filler) en las mezclas asfálticas
Dentro de los agregados utilizados para la elaboración de mezlcas asfálticas se encuentra el filler, el cual puede provenir de los agregados pétreos o bien se puede utilizar cal hidratada denominada Filler de Aporte.
MERCADO DE CALES HIDRÁULICAS
El mercado de las cales se encuentra conformado por una importante cantidad de “fábricas familiares”, las cuales disponen de procesos de producción antiguos y no cuentan con sistemas de gestión que garantice la uniformidad y la calidad del producto.
En la Figura N° 5 se consignan los valores de C.U.V. y desvíos de 5 cales hidráulicas disponibles en el mercado de Buenos Aires. Valores promedios correspondientes a resultados de ensayos realizados durante los últimos 5 años en pruebas de laboratorio
A partir del análisis de los resultados, se puede considerar que la cal Hidrat Vial no sólo presenta el máximo contenido de cal útil vial (CUV) del mercado en cales hidráulicas (en el orden del 70 %), sino que adicionalmente, se destaca por el bajo rango de dispersión (< 2 %), resultado de un proceso de fabricación sumamente controlado. Características por las cuales es un producto especialmente utilizado en el campo vial (mayor rendimiento en la estabilización de suelos y calidad).
A continuación, mediante el empleo de un gráfico, se evalúa el rendimiento de las cales disponibles en el mercado, es decir, la cantidad real de cal (Kg/m²) necesaria para estabilizar un suelo en función del C.U.V.
Para la confección de gráfico se consideró un tratamiento del suelo en un espesor de 30 cm, una dosificación al 5% de C.U.V. referida al peso de suelo seco y una densidad compactada del suelo cal de 1500 kg/m³.
A partir del análisis del gráfico anterior, es posible considerar que la cal Hidrat Vial permite obtener un rendimiento mayor en la estabilización de suelos. A modo de ejemplo, si se utiliza Cal Hidrat Vial para la estabilización del suelo se necesitaría utilizar una cantidad de 32 kg/m², mientras que si se considera una cal promedio disponible en el mercado (CUV de 55 %), la cantidad necesaria de cal es 41 kg/m², en el orden del 27 % superior.

RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS
Debido a que la cal puede usarse para tratar los suelos en diversos grados, el primer paso para evaluar las opciones de tratamiento del suelo es identificar claramente el objetivo.
Los pasos de construcción involucrados en la estabilización y modificación son similares. En general, la estabilización requiere más cal y un procesamiento y control del trabajo más exhaustivos que la modificación. Los pasos básicos incluyen:
Escarificación o pulverización parcial del suelo.
Esparciendo cal.
Agregando agua y mezclando.
Compactación a la máxima densidad práctica.
Curado antes de colocar la siguiente capa o usar el curso.
Cuando se emplea la mezcla central (fuera del sitio) en lugar de la mezcla por carretera (en el lugar) ya sea en estabilización o modificación, solo se aplican tres de los pasos anteriores: esparcir la mezcla de cal y agua agregada, compactación y curado.

PRESENTACIONES
Este producto se comercializa a granel (big bag de 700 o 1100 Kg) y en bolsa de 30 kg.
SEGURIDAD
Use siempre elementos de protección para manipular el producto: se recomienda evitar el contacto del producto con la piel o su inhalación, empleando los elementos de protección personal adecuados (guantes, anteojos de seguridad, etc.). Si el producto entra en contacto con los ojos, enjuague rápidamente con abundante agua y consulte al médico.
Centro Nacional de Toxicología del Hospital Posadas: 0-800-333-0160.
SISTEMA DE CALIDAD
Cementos Avellaneda S.A. ha certificado todos sus procesos de fabricación y control bajo Norma ISO 9001.