MANUAL DE CONSTRUCCIONPARA ESTABILIZACION

CON CAL

PUBLICACION DE LANATIONAL LIME ASSOCIATION

3601 North Fairfax DriveArlington, VA. 22201

lndiceCAPITULO 1-INTRODUCCION

P A G I N ADefinición de Estabilización con Cal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..‘........................................................ 5Efectos de la Cal Sobre Suelos Arcillosos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

CAPITULO II-PROCEDIMIENTOS RECOMENDADOS PARA LA CONSTRUCCIÓN

Bosquejo del Procedimiento de Construcción.. ........................................................................A. Estabilización de la Sub-base.. ......................................................................................... :I

1. Escarificación y Pulverización.. ..................................................................................... l l2 . Esparcido de Cal.. ...................................................................................................... ll3. Mezclado y Mojado Preliminares ...................................................................................4 . Curado Preliminar.. ................................................................................................... ::5. Mezclado y Pulverización Final .....................................................................................6 . Compactación.. ......................................................................................................... 27. Curado Final.. ...........................................................................................................

B. Estabilización de la Base................................................................................................. ;:1. Escarificacibn y Pulverización.. ..................................................................................... 162. Esparcido de la Cal ..................................................................................................... 1 63. Mezclado y Humedecimiento ........................................................................................4 . Compactación.. ......................................................................................................... :55. Curado.. .................................................................................................................. 171. Mezclado Central .......................................................................................................2. Colocación del Material ............................................................................................... ;::3. Compactación.. ......................................................................................................... 184. Curado .................................................................................................................... 18

C. Modificaciones de la Cal ................................................................................................. 18

CAPITULO III-ELABORACION DETALLADA DE LOS P ASOS DE CONSTRUCCION

Escarificación y Pulverización .............................................................................................Esparcido de Cal .............................................................................................................. :;

Cal Seca en Bolsas .........................................................................................................Cal Seca a Granel.. ........................................................................................................ IZ

Método de Lechada ........................................................................................................... 2 4Pros y Contras del Método Seco Contra el de Lechada.. .............................................................

Doble Aplicación de la Cal.. .............................................................................................27

Mezclado y Humedecimiento...............................................................................................Mezclado de la Sub-base................................................................................................. ;iiMezcla de la Base .......................................................................................................... 29Mezclado Centralizado ...................................................................................................

Compactación. ................................................................................................................ ::Curado.. ........................................................................................................................ 3 4

CAPITULO IV-CONSIDERACIONES VARIAS

Cómo mantener el Tráfico.. ................................................................................................ 3 5Necesidad de una Superficie de Uso.. ..................................................................................... 3 5Limitaciones Climatológicas.. .............................................................................................. 3 5

Contingencias por Congelamiento.. ................................................................................... 3 7Comienzo anticipado de la Primavera.. ..................................................................................

La lluvia No es Obstáculo ................................................................................................:i

Precauciones de Seguridad para el Manejo de la Cal ...............................................................Ropa ..........................................................................................................................

39

Cremas Protectoras ....................................................................................................... 40Protección de Ojos.. ......................................................................................................Protección de Boca y Nariz ..............................................................................................

i4

Después del Trabajo.. .....................................................................................................Primeros Auxilios.. ........................................................................................................

ii

Densidad de la Cal a Granel .................................................. ..” ....................................... 41Uso de la Cal Viva para la Estabilización .............................................................................Uso de Otros Estabilizadores con Cal ................................................................................. 2

ANEXO “A”

Especificaciones sobre el uso de Cal Hidratadaen la Estabilización y Modificación de Suelos.. ....................................................................... 4 5

ANEXO “B”

Otras Referencias de Especificaciones sobre la Estabilización con Cal.. .......................................... 4 5Comentarios acerca del Editor.. ........................................................................................... 46

Escenas de estabilización en el Aeropuerto Dallas Fort Worth, el proyecto más grande de estabilización con cal del mundo. Lasfotos muestran el esparcido de lechada de cal , la escarificacidn con un grado de raíces , e l mezclado con una mezcladora rotatona,y la compactación con un rodillo de patas de cabra.

Manual de Construcción para Estabilizacidn con Cal

CAPITULO 1

INTRODUCCION

Naturalmente, antes de empezar laconstrucción o reparación de cualquiercarretera es necesario un detallado diseño,incluyendo las especificaciones de los tra-bajos y tomando en cuenta las condi-ciones climatológicas, de tráfico, desuelos y materiales. Esta publicación sóloabarca los pasos del procedimiento parala construcción, y presupone que toda laplaneación necesaria, pruebas y diseilosen sitio ya están hechos. Así mismo, pre-supone que se han realizado algunas prue-bas de suelo, encontrándose que reaccio-nan con la cal, (para ser usada en sitio ocon material prestado).

Definición de Estabilización con Cal

La estabilización aplicada en la cons-trucción de super carreteras puede definir-

se como un medio de consolidación perma-nente de suelos y materiales de base, por elmarcado incremento de su resistencia y sucapacidad de apoyo, así como la disminu-ción de su sensibilidad al agua y a cambiosde volumen durante los ciclos humedad-sequía. Para alcanzar la estabilidad debeincorporarse un aditivo al suelo, y uno delos métodos que más rápido está creciendoen estabilización de suelos irwolucra el usode cal. Este aditivo es particularmenteefectivo con suelos de asentamientos de ar-cilla y agregados, con los cuales reaccionatanto química como físicamente para pro-ducir materiales de calidad para la cons-trucción de carreteras.

Se ha abusado mucho de la palabra“cal” implicando muchas veces cualquiertipo de material calcáreo. Sin embargo, deacuerdo con el diccionario Webster y su

Fm. 1. Aquíse muestra la acción suavizante de la cal despu& de pasar una mezcladora rotatoria sobre la sub-base en un proyecto en Kansas. El carril justo a la izquierda del centro, represenfa la arcilla sin tratar,mientras que el carril de la derecha fue tratado con cal y usado durante dos días.

FIG. 2. Estas secuencias fotogrtífkas muestran la trituración de arcilla pesada en un proyecto con cal en Flori-da. A la izquierda, las condiciones de la arcilla después del esparcido con cal y de la primera pasada con unarastra de disco (nótese el tamailo de los terrones). Al centro, las condiciones de quebrado despues de dospa-sadas con una mezcladora rotatoria; y derecha, después de varias pasadas, la arcilla ha sido transformada auna condición de desmenuzamiento, para facilitar la compactación.

precisa definición, sólo se puede referir acal “viva” (óxido de calcio) o a cal hidra-tada (hidróxido de calcio), las cuales sonformas de piedra caliza calcinadas (carbo-nato de calcio). La estabilización con calsólo abarca los productos de cal calcina-da, no la piedra caliza pulverizada. Haysólo dos tipos fundamentales de cal: de al-to contenido de calcio, y dolomítica (altaen magnesio). Existe muy poca diferencia(si no es que ninguna) en la efectividad deesos dos tipos de cal para estabilización,

FIG. 3. Un corazón de 4 pulgadas tomado de unacarretera estabilizada con cal, de 14 ahos de uso enTexas. La resistencia original de la grava de arcilla se

aumentó en cerca de 500 p.s.i.

ya que ambas se han usado con éxito.La reacción química de cal con suelos

arcillosos tiene dos aspectos. El primero,que aglomera las partículas finas de ar-cilla en partículas gruesas desmenuzables(tamaños de arena y sedimentos) a travésde un fenómeno llamado intercambio debase. Segundo, produce una definitiva“cementación” o acción de endurecimien-to, en la cual la cal reacciona química-mente con la sílice disponible y algunaalúmina en el suelo raso (o con aditivospuzolánicos como el Fly ash) formandosilicatos de calcio y aluminatos. Los pro-ductos de la reacción son permanentes y laresistencia impartida a la capa estabiliza-da ayuda a promover la durabilidad y unamayor vida del pavimento.

En general, las reacciones de cal se fa-cilitan en la mayoría de los suelos plásti-cos que contienen arcilla, ya sean arcillasde grano fino o de arcillas tipo grava. Elrango de índice de plasticidad de dichossuelos (P.I.) es de 10 a 50 + . La única ex-cepción podria ser los suelos orgánicos.Suelos con un P.I. menor a 10 no reac-cionan fácilmente con la cal, si bien hayvarias excepciones. En suelos con bajoP.I. es imperativo que al menos esté pre-sente el 15% del material menor a unamalla del No. 200.

FIG. 4. Estabrlización con calformando mesas de trabajo.Los surcos hechos en la arcillasin tratar después de l lover sonprofundos, en tanto que apenasse perciben en la sección adjun-

ta estabilizada con cal .

Para suelos no plásticos y bajos enP.I., que no responden a la cal, se re-quiere un segundo aditivo puzolánico, pa-ra producir la necesaria reacción cal-sílice. El Fly ash, material de desecho delas plantas de calcinación de carbón, es lapulzolana más comúnmente usada paraeste propósito. Asimismo se han usadocon éxito otros materiales como cenizasde volcán y arcilla fina expandida. Bajociertas circunstancias algunas arcillasreactivas también pueden ser empleadas.

Efectos de la Cal Sobre Suelos Arcillosos

La cal cambia las características físicasde la mayoría de los suelos arcillosos, endistintos grados como sigue:

l.- El índice de plasticidad decae brus-camente (más de cuatro veces en algunoscasos). Esto generalmente se debe a que ellímite de líquidos disminuye, y el límiteplástico se incrementa.

2.- El suelo se aglomera, disminuyendosubstancialmente el contenido de la mez-cla del suelo (partículas menores a unamalla del No. 40)

3.- La cal (y el agua) aceleran la desin-tegración (rompimiento) de los nódulosde arcilla durante el mezclado. Como un

resultado del 2 y 3, el suelo se vuelve des-menuzable y puede trabajarse fácilmente(Figs. 1 y 2)

4.- La cal ayuda al secado rápido de latierra, acelerando así la compactación.

5.- La contracción y el grosor caracte-rístico de los suelos arcillosos se reducennotablemente.

6.- Después del curado, la resistencia ala compresión no confinada, se desarrollaconsiderablemente, en algunos casos tan-to como 40 veces (Fig. 3).

7.- Los valores de soporte-carga, medi-dos a través de varias pruebas (CBR,R-Value, Texas triaxial, placa de asiento ovalor-K) aumentan substancialmente.

8.- La resistencia a tensión y flexión,medida a través de diferentes pruebas(medición a la cohesión, tensión de cuar-teaduras, etc.,) aumenta notoriamente.

La capa estabilizadora de cal formauna barrera resistente al agua, la cual im-pide su paso por gravedad de la parte dearriba, y de humedad capilar de abajo.Por tanto, esta capa se convierte en unafirme mesa de trabajo, rechazando elagua de lluvia y manteniéndose estable,por lo que se reducen las demoras de laconstrucción (Fig. 4).

(a) Escanficación de una sub-base de arcilla con una rastra

de disco.

(b) Esparcido de cal a graneldesde un camión-tanqueneumático, a través de un es-

parcidor de ciclones.

(c) Rocrado de agua después delesparcido de la cal.

FIG. 5. Pasos básicos en construcción

(d) Mezclado y pulverizado dela cal con el suelo, mediante

una mezcladora rotatoria .

(e) Compactación inicial de lamezcla cal-suelo, con un rodillo

de patas de cabra .

(fl Curado y rodamiento deuna sub-base estabilizada con

cal.

con estabilización con cal.

Manual de Construcción para Estabilización con Cal

CAPITULO II

PROCEDIMIENTOS RECOMENDADOS PARA LA CONSTRUCCION

Las siguientes recomendaciones se apli-can al uso de cal hidratada en la estabiliza-ción o modificación de sub-bases o capasde asiento, y su fin es el de servir comogula general erfla planeación de especifica-ciones. Para estabilización con cal viva,ver página 41. Por lo general, la base esta-bilizadora no debe trabajarse a una alturamayor de 6 pulgadas cada vez. Existen 3clases de tratamiento con cal:

A. Estabilización de sub-bases. Estacategoría incluye la estabilización detierra granular en sitio (sub-base) o mate-riales prestados que sean utilizados comosub-bases, como arcillas hidraúlicas pararelleno, o cualquier otra arcilla de baja ca-lidad y material sedimentado obtenido deexcavaciones o fosas prestadas. Ya seaque se utilice material en sitio o prestado,se requiere de una capa de asiento sobre-puesta, cuyo grosor puede variar. Esta ca;tegoría, que incluye el mezclado en sitio,presupone una adición del 3 al 6% de calpor peso de tierra seca.

B. Estabilización de bases. Esto incluyemateriales plásticos como cal-grava, gra-va “sucia” y piedra caliza, caliche, etc.(materiales de base submarginados) quecontengan por lo menos 50% de materialgrueso retenido en una malla No. 40. Estacategoría, que se aplica tanto a caminosnuevos, como para la reconstrucción decaminos desgastados, presupone una adi-ción de cal del 2 al 4% por peso. Lamezcla hecha en sitio es la más común pa-ra la estabilización de bases, aunque tam-bién se usa mezclar en la planta de origen.

C. Modificación de cal. Esta categoríaincluye el mejoramiento tanto de tierra degrano fino, como de materiales granularesde base con pequeñas cantidades de cal,ej. de ‘/2 a 3% por peso. Dada la pequeñacantidad que se usa de cal, los materialesno se estabilizan completamente como su-cede en los puntos A y B, pero a pesar deello decididamente se mejoran. Por

ejemplo, en el caso de materiales de basegranular pequena como de % a 1% sepuede usar la cal sola para reduccióndel P.I. (o posiblemente para reducir lacantidad que pueda pasar por una mallaNo. 200) y con ésto concordar con las es-pecificaciones. Con tierras arcillosas máspesadas un poquito de cal como del 2 al3% puede usarse para lo siguiente: ayudara la compactación con el secado de áreasmojadas, ayudar a unir a través de unsubsuelo esponjoso adyacente, creandoasí una mesa de sujeción para una cons-trucción posterior, o para condicionar latierra (hacerla funcional) para una estabi-lización futura con cemento Portland opara trabajar el asfalto. La diferenciaprincipal entre modificación y estabiliza-ción es que por lo general no se le otorgacrédito a la capa con cal modificada en eldiseño de carreteras, como por ejemploreducir el espesor del pavimento.

Bosquejo del Procedimiento deConstrucción.

Los pasos de construcción relaciona-dos con la estabilización y modificaciónson similares, difiriendo sólo en pequefiosdetalles. Generalmente, la estabilizaciónrequiere de un proceso más delicado y unmayor control del trabajo de obra, que lamodificación. Los pasos básicos incluyenescarificación y pulverización parcial, es-parcido de cal, mezclado, compactación ala máxima densidad práctica y curado,antes de la colocación de una capa subse-cuente de desgaste (Fig. 5). Para alcanzaruna completa estabilización, es esencialuna adecuada pulverización de las frac-ciones de arcilla. Consecuentemente, endonde se esté estabilizando la arcilla, porlo general es necesario mezclar la capa decal-arcilla en dos etapas, dando lugar a unintervalo de 24 a 48 horas para el curado.Durante este período de curado inicial, la

Manual de Construccidn para Estabilizacidn con Cal

arcilla se “afloja” al grado de que puedeobtenerse fácilmente la pulverización du-rante el mezclado final.

Por otro lado, con la modificación decal y la estabilización de la base, unasimple etapa de mezclado es suficiente, yla compactación puede proseguir inme-diatamente después del mezclado.

Cuando se use el mezclado en planta enlugar de en sitio, ya sea en estabilización omodificación de bases, obviamente solopodrá aplicarse uno de los tres ejemplosarriba mencionados, ejem.: esparcido dela mezcla completa de cal-agregado-agua,compactación y curado.

Desde el punto de vista de obtener lamás alta calidad de construcción a unmínimo costo, se enumeran a conti-nuación en secuencia los pasos de cons-trucción y prácticas recomendables.:

A. ESTABILIZACION DELA SUB-BASE

1. Escarificación y hrlverización.

Cuando la tierra se haya llevado a nively alineación como se muestra en las seccio-

nes típicas, la sub-base debe escarificarse ala profundidad y ancho de estabilización yentonces pulverizarla parcialmente. Todoel material deletéreo como tocones, raíces,césped, etc, y agregados más largos de3 pulgadas deben removerse.

Equipo: Escarificador-nivelador y/oescarificador de disco para escarificaciónfinal, seguido de escarificador de discoy/o mezcladora rotatoria de velocidadespara pulverización.

2. Esparcido de Cal.

La cal hidratada, de acuerdo con losrequerimientos citados en el Apéndice A,debe ser esparcida uniformemente en unporcentaje específico, utilizando los mé-todos seco o de lechada (mojado). Lasaplicaciones en seco abarcan ya sea la co-locación de bolsas de papel para cal en lacama del camino (Fig. 6), o la aplicaciónde lechada de cal desde camiones apro-piadamente equipados con auto-descarga.Un esparcidor apropiado es preferible pa-ra una distribución uniforme.

Si se emplea cal seca, ésta debe rociarseligeramente para reducir el levantamiento

FIG. íi. Aplicacidn de cal envasada en un camino de acceso en Chicago.

de polvo. Si se emplea cal en bolsa, las pi-las de cal deben nivelarse con un rastrillode mano por medio de una rastra, antesde comenzar el mezclado, pero nunca conun nivelador.

La cal seca nunca debe esparcirse cuan-do hay viento, para evitar el levantamien-to de polvo. Bajo estas condiciones, o enlugares muy poblados, se sugiere la apli-cación de lechada pues es menos polvosa.La cal debe aplicarse solamente en aque-llas áreas en donde pueda mezclarse con latierra durante el mismo día de su aplica-ción. Para prevenir la pérdida provocadapor el viento y minimizar la carbonata-ción, la cal debe cubrirse y mezclarsedentro de la tierra cuando mucho 6 horasdespués de su aplicación.

Si se emplea lechada, las instalacionesen donde se prepara deben ser autorizadaspor el ingeniero. Se deben tomar previ-siones en cuanto a la agitación del camióndistribuidor para prevenir el asentamientode los sólidos de cal.

Una relación de lechada de cal es 1 to-nelada de cal x 895 litros de agua.

Equipo para aplicación en seco: Paraenvíos por camión, los camiones tanquede auto-descarga de granel son los máseficientes para transportar y esparcir lacal, ya que con ello se evita mayor mani-pulación del material. La descarga se lleva

FIG 7. Esparcrdor mecánrcoadaptado a un camón-tanquede cal hidratada a granel, en unproyecto rnterestatal en Calr-fornra. El esparcrdor tiene rn-corporado un alrmentador de

paletas.

a cabo neumáticamente o por un trans-portador de tornillo sinfin integrado. Elesparcido puede realizarse por un esparci-dor mecánico adjunto a la parte trasera(Fig. 7); por un tubo de bajada o por bo-tas de hule flexible extendiéndose de cadatransportador o línea aérea.

Para embarques de cal a granel por fe-rrocarril, se deben utilizar carros tolva cu-biertos, y se requiere de transportadoresde tornillo sinfin de alta capacidad paradescargar los carros de ferrocarril hacia elcamión o tanque de volteo (Fig. 8). Si seemplea camión de volteo, la caja debe cu-brirse con una lona para evitar el levanta-miento de polvo en el camino hacia laobra y durante el esparcido. El esparcidodesde un camión de volteo debe realizarsea través de un esparcidor mecanice adjun-to a la parte trasera. No es recomendableesparcir a través de una compuerta traserani emparejar con una niveladora.

Para las aplicaciones con bolsas, loscamiones de volteo o de plataforma trans-portan la cal hacia la obra, y las bolsas secolocan manualmente sobre la cama delcamino. Las bolsas se abren con un cuchi-llo y se vacían en pilas, estas pilas se nive-lan en forma uniforme con una rastra ja-lada por un camión o tractor.

Equipo para la aplicación de lechada:La lechada se puede preparar en un tan-

FIG 8. Dos transportadores degusano de alta velocidad trans-fmendo la cal de una tolva deferrocarril cerrada a un camiónde colteo cubierto, en un pro-

yeclo en Dakota del Norte.

que central, con una apropiada agitaciónpara el mezclado de cal y agua. El mezcla-do se realiza con paletas, aire comprimi-do, y/o una bomba de recirculación. Elsegundo método requiere de agregar unacantidad específica de agua y cal a loscamiones tanque, con un mezclado quese lleva a cabo en tránsito con bomba derecirculación. El método más recienteconsiste de una mezcladora surtidora delechada, la cual produce la lechada instan-tánea y constantemente (Fig. 20).

Se puede emplear agua estándar o ca-miones tanque para asfalto, con o sin dis-tribuidores de presión (Fig. 9). Se prefiereutilizar distribuidores de presión ya queproporcionan una aplicación más unifor-me. Dado que la cal aplicada en lechadaes menos concentrada que las aplicacionesde cal seca, usualmente se requiere de doso más pasadas para proveer la cantidadespecífica de sólidos de cal.

Precauciones de Seguridad: sin impor-tar cómo se aplique la cal, hay ciertas pre-cauciones de seguridad que deben seguir-se; para mayores detalles ver Capítulo 4.

3. Mezclado y Mojado Preliminares

Se requiere un mezclado preliminarpara distribuir la cal uniformemente a

través de la tierra a la profundidad yancho adecuado y para pulverizar la tierraa un mínimo de 2 pulgadas. Durante estaetapa debe agregarse agua para aumentarla humedad de la mezcla tierra-cal a por lomenos 5% arriba del contenido óptimo dehumedad. Es conveniente que se realiceun mezclado rotatorio de cal, tierra yagua (Fig. 10). Después de un mezcladoinicial, la capa tratada con cal debemoldearse a la próxima sección y compac-tarse ligeramente antes del curado, con elfin de minimizar la pérdida de evapora-ción, carbonatación de la cal, y paraprevenir que la lluvia pueda mojarla exce-sivamente.

Equipo: Mezcladora rotatoria de velo-cidades simple o de paso múltiple o escari-ficador de disco; camión con agua y unrodillo neumático ligero.

4. Curado preliminar

La mezcla de cal-tierra debe curarse de0 a 48 horas para permitir que el agua y lacal rompa o ablande los trozos de arcilla.La duración del período de curado debebasarse en el juicio de un ingeniero. (Paraarcilla extremadamente pesada el períodode curado debe extenderse hasta 7 días omás si es necesario).

kknual de Construcción para Estabilización con Cal

5. Mezclado y Pulverización Final.

El mezclado y la pulverización debecontinuar hasta que todos los pedazosgrandes se rompan y pasen por una mallade una pulgada, y por lo menos el 60%por una malla No. 4 (exclusiva para frac-ciones sin desmenuzar). Puede necesitarseagua adicional para elevar la mezcla al óp-timo contenido de humedad antes de lacompactación. El mezclado rotatorio esobligatorio para esta operación.

Excepción: si la pulverización requeri-da se alcanza durante el mezclado prelimi-nar, entonces el curado preliminar y lospasos de mezclado finales (No. 4 y No. 5)se pueden eliminar.

Equipo: Escarificador-nivelador paraaflojar la capa, y mezclador rotatorio develocidades, de paso simple o múltiple pa-ra la pulverización.

6. Compactación

La mezcla de cal y tierra debe ser com-pactada a por lo menos 95% de la densi-dad obtenida en la prueba AASHO T 99.

El valor de la densidad debe basarse enmuestras de campo representativas de lamezcla de cal-suelo, y no en la tierra sintratar (cruda). La compactación final de-be empezar inmediatamente después delmezclado final, pero en ningún caso debetardarse más de una semana.

Excepción: En el caso de una capa esta-bilizada de 12 pulgadas (o más gruesa),construida en varias pasadas, el 95% delrequerimiento de compactación para laparte inferior de 6 pulgadas de altura pue-de descartarse. Sin embargo, la capa de 6pulgadas para la parte superior debesiempre coincidir con el 95% de la com-pactación requerida.

Equipo: la compactación se puede rea-lizar en una sola pasada usando rodillosneumáticos pesados o vibradores, o unacombinación de rodillo pata de cabra yrodillos neumáticos ligeros. En ningún ca-so se debe permitir que un rodillo neumá-tico ligero compacte toda la capa de 6 pul-gadas en una sola pasada. Si se usa un ro-dillo neumático ligero solo la compacta-ción adecuada se debe realizar en nivelesdelgados (1 ó 2 pulgadas cada uno).

FIG. 9. Un enorme camión-tanque esparce lechada de cal en un proyecto de un Aeropuerto de Texas. Paraprevenir que la lechada se seque, una grada de dientes sigue de cerca la operación.

7. Curado final

La sub-base compactada debe entoncescurarse de 3 a 7 días para permitir que lacapa se endurezca antes de colocar la capasubsecuente de sub-base (o capa de asien-to); el tiempo exacto de curado debe debasarse en el juicio de un ingeniero. El cu-rado comprende cualquiera de los siguien-tes tipos: (a) curado a base de humedad, elcual consiste en mantener la superficie hú-meda por medio de un ligero rocío y unrodillo cuando ello sea necesario; y (b),curado de membrana, lo que requiere desellar la capa compactada con una prime-ra capa bituminosa, ya sea en una o variasaplicaciones.

Excepción: si la capa se ha compacta-do a la densidad requerida con rodillospesados (25 toneladas o más) el períodode curado final puede descartarse, y la si-guiente capa aplicarse inmediatamente.Esta capa sirve como un medio de curado(Fig. ll).

B. ESTABILIZACION DE LA BASE

La estabilización con cal de basesde asiento abarca la reconstrucción decaminos desgastados (y mantenimiento),así como construcciones nuevas. Gene-ralmente, los materiales de base en si-tio se utilizan para proyectos de re-construcción, y materiales prestadospara construcciones nuevas; en algunoscasos se estila una combinación deambos. Sin embargo, sin importar quématerial se use, los procedimientos deconstrucción son esencialmente losmismos.

Para construcción de bases, la cal ypuzolanas, de las cuales la más común esel Fly-ash, también se mezclan con tie-rra en sitio, materiales prestados o com-binados.

1. El siguiente procedimiento para es-tabilización de base se aplica a aquellosproyectos en donde el mezclado se lleva acabo en sitio.

FIG 10. Humedecido y mezclado preliminares de cal y arcilla, en un proyecto de un camino secundario enV i r g i n i a .

FlG. 11. Aplanadora de 50 tons. con bomba surtidorapara la compactación final de la sub-base de arcilla-cal,en una carretera.

1.- Escarificación y pulverización

El mismo procedimiento general que sedio arriba A(1) es aplicable para implan-tar la estabilización de la base. En la re-construcción de asfaltos deteriorados decarreteras, el asfalto de la superficie debeescarificarse, rompiéndose hasta pasaruna pantalla de 2 pulgadas, y revolversecon el material de base existente. En laconstrucción de carreteras nuevas usandomaterial de base transportado, este pasoes inaplicable.

Equipo: Igual que en A(l), excepto quepuede requerirse un tractor escarificador orompedor de caminos, para desprender elviejo asfalto.

2.- Esparcido de la Cal

Ver procedimiento en A(2), el cual esigualmente aplicable.

Equipo: El mismo que en A(2).

3.- Mezclado y Humedecimiento

En contraste con la estabilización de lasub-base, todo lo relacionado con elmezclado y pulverización ocurren durante

esta etapa. El agua sólo debe agregarse omantenerse arriba del contenido óptimode humedad.

Los mismos requerimientos de pulveri-zación para la fracción “sin aflojar” seaplican aquí: 100% pasando 1 pulgada yal menos 60% pasando una malla No. 4.

Es recomendable remover todo el agre-gado mayor a 2 pulgadas, y los terronesde asfalto de la capa de la base.

Equipo: Si se usan materiales de basetransportados o si el suelo facilita la pul-verización de la mezcla, entonces elmezclado puede efectuarse con un nivela-dor de motor por medio de camellones,viendo que al menos se den 3 pases; Sinembargo, generalmente es preferible unarevolvedora rotatoria, como en la estabili-zación de la sub-base.

4. Compactación

En general, deben tomarse las mismasprevenciones que en A(6), excepto que lacompactación debe ser al menos 98% dela máxima de unidad obtenida en laprueba AASHO T99.

Un ligero rociado puede ser necesariopara mantener la humedad al óptimo de

contenido de humedad.Durante la compactación final, la base

debe tener un acabado con las líneas y ni-veles requeridos, como se muestra en lassecciones típicas, y todas las irregularida-des deben nivelarse hasta confirmar unadensa y suave superficie.

5. Curado

La línea de la base compactada debecurarse por 5 a 7 días, usando cualquierade dos métodos; humedecimiento, omembrana de asfalto, según se describe enA(7). Durante el curado debe eliminarsede ser posible un tráfico pesado, y la su-perficie debe mantenerse tersa aplanándo-la con un rodillo cada que sea necesario.

Antes de aplicar una capa de rodadurabituminosa, la base debe ser barrida, lim-piada y humedecida. Con pavimentos deconcreto de cemento Portland esto no esnecesario.

II El siguiente procedimiento se aplica alos proyectos con mezclado centralizado:

1. - Mezclado Central

La cal y los agregados (y puzolanasaditivas, si son requeridas), deben ser ali-mentadas a un paso determinado y uni-forme, a un mezclador tipo de molino dearcilla; agregar agua hasta el óptimo dehumedad contenida; y un concienzudomezclado de los materiales (Fig. 12). Lasinstalaciones de la planta central demezclado deben ser aprobadas por el inge-niero en jefe y debe verificarse periódica-mente la eficiencia de la alimentación.

2.- Colocación del Material

Todo el material de la capa de la basedebe extenderse uniformemente sobre to-da la superficie de la carretera, de acuerdoal grueso especificado, y con un esr>arci-

F ,G. 13. Escarificación del viejo asfalto de la superficie en un camino estatal, seguido de la pulverizacron COnuna aplanadora pesada de cuadrícula, antes de aplicar la cal oara la estabilización de la nueva base.

dor de caja plenamente aprobado. No esrecomendable un esparcidor de puertatrasera humedeciendo y esparciendo, re-molcado por una unidad de motor o bull-dozer.

3.- Compactación

Los mismos requerimientos y equipoque se aplican para B(4).

4.- Curado

Los mismos requerimientos de curadoque en B(5).

C. MODIFICACIONES DE LA CAL

Generalmente esta categoría involucraun mezclado centralizado en el caso demateriales de base granulares, y unmezclado en sitio en el caso de materialesde sub-base finamente molidos.

Materiales de Base-Cuando se usa unmezclado central, se aplican los mismospasos descritos en BII, principalmente ladistribución de la mezcla cal-agregados,con un esparcidor de caja, la compacta-ción y el curado. En el caso de mezcladoen sitio, se aplican los cinco pasos delpunto BI.

Sin embargo, el período de curado pa-ra la modificación de bases con cal puede

acortarse a dos días, dado que no esimprescindible que la capa tratada de-sarrolle una gran resistencia, como con laestabilización convencional de bases.

Materiales de Sub-base-Los mismospasos de construcción antes señalados enel punto A, se aplican aquí, con excepciónde que la compactación puede seguir in-mediatamente después del mezclado. Laeliminación del paso inicial de curado esposible dado que el grado de finura de lapulverización que se requiere en la estabi-lización convencional, no es esencial conla modificación. Debido a este hecho, eluso de un solo escarificador de discopuede ser apropiado para el mezclado, asícomo son preferibles las mezcladoras ro-tatorias para suelos pesados. Los requeri-mientos de compactación también puedenser abajo de la densidad del 95’70, suje-tos a la aprobación del ingeniero en jefe.Esto es particularmente cierto donde lamodificación con cal es empleada paraproducir una mesa de trabajo; y en estecaso, sólo puede que se requiera unaprueba con un rodillo aplanador.

Cuando se usa la cal para acondicionarun suelo pesado para su estabilización concemento o asfalto, el procedimiento gene-ral es revolver la cal con el suelo, sellar lacapa, curarla por 24-48 horas, volver amezclar, compactar, y curar por sietedías.

CAPITULO III

ELABORACION DETALLADA DE LOS PASOS DE CONSTRUCCION

Las siguientes discusiones están elabo-radas sobre las mejores experiencias en lapráctica de la estabilización con cal, conlas variaciones entre proyectos de sub-base y base, analizados apropiadamentepor secciones. También están incluidospros y contras sobre métodos alternativosde construcción.

Escarificación y Pulverización

El escarificador-nivelador y el escarifi-cador de disco generalmente son usadospara un escarificado inicial, y el escarifi-cador de disco y el mezclador rotatoriopara pulverizar. Cuando el suelo está de-masiado seco, se agrega agua para apoyarla pulverización; y si está demasiado mo-jado, la mezcladora rotatoria y el escarifi-cador de disco pueden usarse para airear ysecar el suelo, especialmente en suelos pe-sados.

En la reconstrucción de carreteras de-terioradas, particularmente aquellas quetienen una gruesa capa de asfalto, puedenecesitarse un tractor rompedor de cami-nos, un rodillo de patas de cabra, o untractor de oruga, para romper la viejasuperficie (Fig. 13). La mayoría de las es-pecificaciones requieren que la capa de lasuperficie asfáltica se pulverice, de tal ma-nera que el 100% pase una malla de 2 pul-gadas; para lo cual es necesario el uso deun mezclador rotatorio enseguida del es-carificado inicial.

Asimismo, la práctica común es esca-rificar antes de esparcir la cal, aunque enalgunas partes recomiendan este procedi-miento al revés o sea, primero el uso de lacal para facilitar la pulverización inicial.Los camiones con cal también puedennegociar el contar con un camino másapropiado si está compactado, que si estáescarificado, principalmente en suelos hú-medos. Sin embargo, la principal desven-

taja de este procedimiento radica en lascondiciones del tiempo. Cuando la cal espuesta sobre una superficie suave, hay elpeligro de pérdida por viento y lluvia,principalmente si el mezclado no se co-mienza de inmediato. Para eliminar pérdi-das a los lados, se recomienda construirun camellón a lo largo de cada lado, usan-do material de la cama del camino.

Esparcido de Cal

Ambos métodos, el seco (incluyendobolsas o a granel) y en la lechada, han sidousados con éxito para la aplicación de lacal. En el primer método, es aconsejablerociar ligeramente el camino del esparci-do, para reducir el polvo.

Cal Seca en Bolsas

El uso del método de cal en bolsas esgeneralmente el más simple, pero tambiénel más costoso. Los sacos son entregadosen camiones de volteo o de plataforma, ycolocados a mano para su requerida dis-tribución. Para facilitar los cálculos de sucolocación, referirse a las Figuras 14 y 15.Un ejemplo hipotético ilustrativo de lofácil que es usar dichas gráficas es elsiguiente: Supóngase que el proyectoinvolucra 6 pulgadas de estabilización(bien compactadas), 4% de cal, un sue-lo con una densidad de compactación de110 lb/cu.ft,, y un camino de 16 ft. deancho. Usando la Fig. 14, puede verse quese requieren aproximadamente 19 lb. decal hidratada por yarda2. Usando la infor-mación de la Fig. 15, puede apreciarse quelos sacos de 50 lb. deben ser espaciados a18 pulgadas de los centros que se encuen-tran en una línea a lo largo del camino(o dos líneas, con los sacos espaciados a36 pulgadas de los centros longitudinales).Generalmente al mezclarse los camello-

Manual de Construcción para Estabilización con Cal

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Porcentaje de Cal Hidratada por peso de base estabilizada compactada

FIG. 14. Gr<tfica de conversión de la estabilización con cal hidratada, para determinar la relación de aplicación.

20

80

60

Manual de Construcción para Estabilización con Cal

1 0 20 30 40 50 60

Relación de aplicación-libras de Cal Hidratada por yd2

FIG I5, Gráfica de colocacidn de los sacos de cal hidratada.

nes con un nivelador, son usadas una odos líneas dc sacos; y con un mezcladorrotatorio se emplean varias líneas, verFig. 6. Como una regla de oro, con lamayoría dc suelos y para una capa estabi-lizadora de 6 pulgadas, 1% de cal corres-ponde a cerca de 5 Ib/yardaJ; 2%, 10 Ib;ctc. (Sin embargo puede variar de 4 a7 Ib/yardaJ por 1 Vo de aplicación, depen-diendo del suelo).

Después de que las bolsas han sido co-locadas apropiadamente, son abiertas con

una navaja 0 una pala, y la cal se amonto-na en pilas 0 en camellones tranversales através del camino. Entonces, la cal es ni-velada a mano o por medio de una gradade dientes o rastra tirada por un tractor ocamión. Generalmente se requieren dospases para nivelar la cal, e inmediatamen-te después se rocía con agua para reducirel polvo. Las bolsas vacías usualmente sequeman a lo largo del camino, de prefe-rencia en cajas de lámina o metal, parauna mayor seguridad. El resto puede ser

J

21

FIG. 16a. Un esparcidor de barra con surtidores múl-tiples, distribuye la cal en forma uniforme desde uncamión tanque neumático, en un proyecto en Missi-s i p p i i .

montado sobre largueros conforme avan-za el proceso de rociado.

Las desventajas del método de bolsassobre el de granel y el de lechada son: uncosto más alto (debido al costo de las bol-sas), mayor costo laboral debido al consi-derable manejo físico extra, y lo lento dela operación. Sin embargo, no obstanteesas desventajas, la cal en sacos parece sermás práctico para proyectos chicos, comocalles de ciudades, carreteras secundariasy mantenimiento (bacheo).

Cal Seca a Granel

Para proyectos importantes de estabili-zación, particularmente donde el polvopuede ser un verdadero problema, el USOde cal a granel ha sido una práctica CO-mún. La cal es entregada en el proyecto yasea en camiones auto-descargables o encamiones de volteo. A estos últimos, ge-neralmente se les hace una prolongaciónde su costado, con el fin de incrementarsu capacidad en un 10% o más. (Fig. 8).Comúnmente las unidades de 4 ejes soncapaces de cargar 3 a 4 toneladas de cal, ycon un remolque doble, 9 a 10 toneladas;y para evitar el polvo y la pérdida de caldurante el trayecto, se requiere una cu-bierta de lona impermeable.

Los camiones auto-descargables sonconsiderablemente más grandes y más efi-cientes, capaces de contener 15 a 24 tone-ladas. Un tipo que se usa ocasionalmentees uno equipado con uno o dos transpor-tadores de gusano que descargan por laparte posterior del camión. En los últimosaños ha crecido la popularidad por los ca-miones neumáticos, y son preferidossobre los viejos transportes del tipo barre-nador .

Con los camiones barrenadores, el es-parcido se hace a través de un esparci-dor de tipo mecánico colocado en la partetrasera, a través de tubos de metal de des-censo, o bien de manguitos de hule. Los

I

;FIG 16b. O t r o trpo de camiónneumático para distribuir cal,en el proyecto del aeropuerto

esparcidores mecánicos están integradospor una banda, gusano, paleta rotatoria,o transportador de cadenas, para distri-buir la cal en forma uniforme a través delo ancho del esparcidor.

El volumen de aplicación de cal puederegularse variando la llave de apertura delesparcidor, con la velocidad del esparci-dor o la velocidad del camión, de tal ma-nera que la cantidad de cal pueda ser apli-cada en una o dos pasadas.

Con los camiones neumáticos, el espar-cido generalmente se maneja con un es-parcidor de ciclón montado en la partetrasera, el cual distribuye la cal a través deun tubo dividido en las salidas (Fig. 5b) ocon esparcidor equipado con una barracon varios tubos de salida (Fig. 16a y b).Controles de botón en la cabina del ca-mión permiten al operador variar alancho del esparcido, ajustando la presióndel aire. Los choferes experimentadospueden ajustar la presión y la velocidaddel camión, de tal manera que pueda ob-tenerse una adecuada distribución en unao dos pasadas. Otro tipo de camiónneumático se puede apreciar en la Fig. 18.

El esparcido de cal hidratada a travésde una puerta trasera colocada en los ca-miones de volteo también se ha usado,con el riesgo del control sobre la cantidadde cal que se esparce sobre el camino,ajustando la apertura de la compuerta.

Debido a la dificultad de obtener un flujouniforme en la descarga, este métodonunca debe usarse. Sin embargo, el espar-cido con cal “viva” granular o en terro-nes, puede hacerse con una puerta trasera,dado que la cal viva fluye más fácilmente(Fig. 17). Con la cal hidratada, los camio-nes esparcidores agrícolas no son prácti-cos, por su extremada lentitud de descarga(generalmente se necesitan 10 0 más pasespara esparcir la cal necesaria). Tampocoson recomendables los esparcidores deagregados para la cal hidratada, debido asu inexactitud con materiales finos. Sinembargo se han usado con éxito camionesesparcidores de agregados, y encaladoresapícolas para cal viva granulada o cal enterrones, perspectivamente.

Cuando la cal a granel es entregada porferrocarril, pueden usarse una variedad detransportadores para transladar la cal alos camiones, lo cual incluye gusano, ban-da, o transportador de arrastre de cadena,elevadores de canjilones y elevadores detornillo. Los transportadores del tipo degusano 0 tornillo, son los más común-mente usados, con unidades de ampliodiámetro (lo-12 pulgadas), recomendadaspara descargar a alta velocidad. Para re-ducir el polvo, todo tipo de transportadordebe recubrirse. La descarga de tolvas deferrocarril generalmente se facilita pormedio de balancines y vibradores, ya sean

FIG 17. Camón de volteo es-pwcrendo cal VIVO granularsobre el mzo paru estobrlrzorun tunul de rrrrgutrón en un

projeclo en Cuhformu.

del tipo mecánico o de aire.La cal también se ha manejado a través

de plantas dosificadoras, fijas o portáti-les, en cuyo caso la cal es pesada y dosifi-cada antes de descargarse. Generalmentepuede ser práctico instalar una planta do-sificadora para proyectos muy grandes,particularmente sí puede usarse en forma

intercambiable con cemento, como porejemplo en un proyecto de una super-carretera, que incluya pavimento deconcreto.

Obviamente, el camión-tanque autodcscargable es el método menos costososobre manejo de esparcir cal, dado que nohay sobre manejo de material y puedentransportarse grandes cargas, así comoefectuar un rápido esparcido.

Método de Lechada

En este método, la cal hidratada y elagua son mezcladas, ya sea en un tanquecentral de mezclado o en un camión tan-que. En cualquier caso, la lechada seesparce sobre la cama escarificada del ca-mino, por medio de un camión esparcidorde barras. La lechada es distribuida en

una o más pasadas sobre un área Pre-viamente medida, hasta que se obtenga elporcentaje especificado (basado en el con-tenido de sólidos de la cal). Para prevenirfugas, y como consecuencia una falta deuniformidad en la distribución de la cal,la lechada se revuelve inmediatamentedespués de cada pasada.

Una típica mezcla de lechada contie-ne 1 tonelada de cal por cada 1895 litrosde agua (cerca de 31% de suspensión decal), la cual produce aproximadamente2275 litros de lechada. A concentracionesmás altas, se presentan dificultades en elbombeo y en el manejo de la lechada através de las barras esparcidoras. Un 40%de sólidos es el máximo para un adecuadobombeo de la lechada.

La verdadera proporción que se use de-pende del porcentaje de cal especificado,el tipo de suelo, y las condiciones de hu-medad. Cuando se requieren pequeñosporcentajes de cal, la combinación puedereducirse a 1 tonelada de cal por 2650 a3030 litros de agua. Asimismo, cuandolos suelos están cerca de su óptimo, senecesita una concentración más fuerte decal.

FE. 18. Camión neumático con un compartimiento esparcidor en laparteposterior, distribuye en forma unr-forme la cal en un proyecto cerca de Creen Bay, Wisc. Nótese la cubierta para reducrr el polvo.

En plantas que emplean un mezclado 57000 litros (de un diámetro de 10 piescentralizado, la acción del agitado es por 26), equipados cada uno con una líneallevada a cabo empleando aire comprimi- de aire perforada de 8 pulgadas, a lo largodo y una bomba recirculatoria, y también del fondo (Fig. 19). La línea de aire se cor-se han usado malaxadoras. La planta más tó a 18 pulgadas de la pared del tanque,típica de lechada cuenta con tanques sufi- proveyendo, por tanto, un máximo decientemente grandes para manejar toda la agitación en la zona de alimentación decarga de cal hidratada de un camión tan- la cal. Una dosificación típica consisteque (cerca de 20 toneladas). Por ejemplo, en 37860 litros de agua cargados prime-en un proyecto, se usaron dos tanques de ro, y 20 toneladas de cal, y producen cerca

Compresor de AireVISTA DE FRENTE

365 Cu. Fi. o más grande

de 45440 litros de lechada en menos de 25minutos. El cargado de los camiones-tan-que se manejó por medio de una bombade agua común y corriente, con un tanquedescargándose, mientras que el otro esta-ba siendo mezclado.

En otro proyecto, el contratista usóun tanque similar y una línea de aire, peroademás usó una bomba recirculatoria de4 pulgadas para el mezclado, usando lamisma bomba para cargar los camiones-tanque. Para evitar el asentamiento de lacal, el contratista ideó un rastrillo de ma-no con surtidores de aire adaptados.

Asimismo, en otro proyecto estuvo in-volucrado un tanque mucho más chico(9090 litros) montado debajo de una tol-va con cal y una báscula dosificadora.Una dosificación típica consistente en2 toneladas de cal por 3790 litros deagua, produjeron suficiente lechada paraun camión-tanque. El mezclado fue reali-zado con surtidores de aire y una bombarecirculatoria de 3 pulgadas.

El más nuevo y eficiente método deproducción de lechada, el cual elimina lostanques dosificadores, involucra el uso deun compacto mezclador de lechada consurtidor (Fig. 20). El agua, a una presión

de 79 psi y la cal hidratada son cargadasen una relación de peso de 65:35, dentrodel mezclador de tasón con surtidor, don-de la lechada es producida inmediata-mente. El mezclador y el equipo auxiliarpueden ser montados sobre un pequeñotrailer y transportado fácilmente a laobra, dando una enorme flexibilidad ala operación.

En el tercer tipo de sistema de lechado,cantidades medidas de agua y de cal soncargadas en forma separada al camión-tanque, con la lechada mezclándose en eltanque, ya sea por compresión de aire opor una bomba recirculante instalada enla parte trasera del camión. El agua esmedida y la cal proporcionada volumétri-camente, o por medio de básculas dosi-ficadoras, usándose tanto plantas dosifi-cadoras fijas, como portátiles. (Fig. 21).El mezclado con aire es realizado en laplanta, con los surtidores de aire fun-cionando durante la operación del carga-do, y manteniéndose trabajando hastaque la lechada está totalmente mezclada(aproximadamente 10 a 15 minutos). Sinembargo, el uso de una bomba recircula-toria permite realizar el mezclado duranteel trayecto a la obra (Fig. 22). Generalmen-

FIG. 20. Planta portátil para preparar lechada instantáneamente. La cal esinsuflada a la planta desde un camión con cal a granel (a la derecha).

1 16 21. Depósito porrárrl decol co11 báscula doslfrcadoru,u.wdu pura cqcrr un carmín

de lechada de tul.

te se usan bombas de 2, 3 ó 4 pulgadas enesta operación, con la lechada recirculán-dose a través del tanque por medio de untubo longitudinal perforado extendido alo largo del tanque y tapado en uno de susextremos.

El esparcido desde los camiones-tanque se efectúa por gravedad o porbarras aspersoras de presión, siendo pre-feridas éstas últimas debido a su mejordistribución. El uso de deflectores de as-persión también es recomendado para ob-tener una mejor distribución. La prácticageneral en materia de aspersión es haceruno o dos pases por cada carga. Sin em-bargo, pueden necesitarse varias cargaspara distribuir la cantidad de cal requeri-da. El número total de pasadas dependeráde los requerimientos de cal, la humedadóptima del suelo, y el tipo de mezcladoque se emplee. El mezclado de camelloneso montículos con un nivelador general-mente requiere de varios pases.

Pros y Contras del Método Seco Contra elde Lechada.

Existe una diversidad de opinionesentre los contratistas e ingenieros de

.. ^.. .’

carreteras sobre si es mejor el método secoo el de lechada. Desde luego donde el pol-vo es un problema, como en el caso deáreas residenciales, es recomendable elmétodo de lechada. Además de eliminar elproblema del polvo, este método tambiéncombina en una sola, las operaciones delesparcido de cal con el rociado abatiendopor tanto los costos. Además, este méto-do ofrece una mayor uniformidad en ladistribución de la cal. Por otro lado, lainstalación de una planta de lechadarepresenta una fuerte inversión, depen-diendo del tipo de planta y el equipo quese use, etc., y para proyectos menores re-sulta prohibitivo. Sin embargo, paraobras muy grandes, o si la planta puedeusarse para varios pequeños trabajos, lainversión puede resultar conveniente.

También el método de lechada es nece-sariamente desventajoso en suelos húme-dos y durante la época de lluvias, cuandolos suelos están muy cerca o rebasan elóptimo de humedad contenida. Además,su uso es generalmente limitado a trabajosque requieren pequeñas cantidades de cal(4% o menos), dado que a mayores por-centajes se requiere más aguapara llevarla cal en suspensión, y el suelo estaría por

FIG. 22. Operacidn de mezclado de lechada de cal enun proyecto de una calle urbana, usando una bombarecirculatoria en la parte posterior. La presión y lagravedad en las barras esparcidoras distribuyen la

Antes de la compactación, las mezclasestabilizadas con cal deben ser pulveriza-das de tal manera que el 100% del aglo-merante térreo pase un harnero de 1 pul-gada, y el 60% pase una malla del No. 4,exclusiva para fracciones sin desmenuzar.Para alcanzar esta especificación, general-mente se requieren dos pasos de mezcladopara suelos pesados de arcilla, empleadosen los trabajos de las sub-bases; y un pasode mezclado para bases granulares. La di-ferencia se debe al hecho de que las ar-cillas pesadas son mucho más difíciles dedesbaratar que los suelos granulares con-teniendo menos arcilla.

cal en forma uniforme. Mezclado de la Sub-base.

encima de su óptimo la mayor parte deltiempo.

Finalmente, el método de lechada no sepresta por sí solo para obtener una pro-ducción extremadamente alta. El máximoque se obtiene por día, medido en térmi-nos de consumo de cal, es cerca de 125 to-neladas, mientras que el método seco agranel es de más de 300 toneladas. Esto sedebe, primeramente, al tiempo extra quese requiere para preparar la lechada, y almayor número de pases requerido para elesparcido.

Los pasos de construcción en el mez-clado de la sub-base (enseguida del es-parcido de la cal) comprende un mezcladoprelinnnar , un curado húmedo por24-48 horas, y un mezclado final (o re-mezclado). En el primer paso del mezcla-do, la cal se distribuye por todo el suelo,facilitando así la acción suavizante de lacal. Para máxima acción química duranteel curado, los nódulos de arcilla deben serde menos de 2 pulgadas de diámetro. Conanterioridad al curado, el suelo debe ro-ciarse con agua hasta un punto de al me-nos 5 puntos porcentuales arriba delóptimo de humedad, para ayudar a la de-sintegración de nódulos de arcilla. La ex-cepción de un exceso de agua podría seren época de frío, cuando la evaporaciónde agua es mínima. Sin embargo, en épo-ca de calor es casi imposible agregar de-masiada agua. (Fig. 23).

Doble Aplicación de la Cal

En áreas donde abunda la arcilla detipo gumbo, extremadamente plástica(P.I. de 50+), puede ser ventajoso aña-dir la cantidad requerida de cal en dosincrementos, para facilitar una adecuadapulverización y obtener una completa es-tabilización. Por ejemplo, 2 ó 3% de calse añade primero, revolviéndose parcial-mente, después se sella la capa y se realiza

el curado por una semana. El 2 a 3% decal remanente es entonces agregada parapreparar el mezclado final. La primeraaplicación suaviza la arcilla, y la segun-da la estabiliza.

Mezclado y Humedecimiento

Después del mezclado preliminar, elcamino debe sellarse ligeramente con ro-dillos neumáticos. El sellado se hace comouna precaución contra las fuertes lluvias,

:IG. 23. Rociado de agua para una sub-base tratada con cal, de unapista de aterrizajepara jets, en una basemilitar de Arkansas. El uso discrecional de agua es necesario para la estabilizacidn con cal.

por ejemplo, el subsuelo compactado re- preferidos para obtener una mayor uni-chazará el agua, eliminando así la excesi- formidad en el mezclado, una pulveri-va humedad, la cual puede. retrasar la zación más fina, y una operación másconstrucción. Generalmente, en 24 a rápida. Generalmente son requeridos para48 horas se vuelve suficientemente desme- suelos de alta plasticidad que no se pulve-nuzable, de tal manera que durante el rizan fácilmente, y para la reconstrucciónmezclado final la pulverización deseada de carreteras deterioradas, con el fin depuede efectuarse fácilmente. Un rociado pulverizar el viejo asfalto.adicional puede ser necesario durante el Cuando el mezclador de cuchilla nive-mezclado para llevar al suelo a su óptimo ladora es usado en conjunción con cal se-de humedad o ligeramente arriba. En épo- ca, generalmente el material de base esca de calor se necesita más del óptimo de cortado o separado en dos camellones,humedad para conpensar su pérdida por uno a cada lado del camino. La cal se es-evaporación. parce en medio de cada camellón o en la

Tanto las rastras de disco, como los línea central de la carretera. Después deescarificadores niveladores son apro- que la cal es cubierta, el suelo se mezcla enpiados para el mezclado preliminar, y los seco por medio de una cuchilla a través demezcladores rotatorios de alta velocidad o la carretera. Después de terminada estalas plantas mezcladoras portátiles de “un operación, se agrega agua ligeramente porpaso” son necesarias para el mezclado fi- arriba del óptimo de humedad contenida,nal. (Figs. 24 y 25). Generalmente los ni- Y se efectúa un mezclado adicional. Paraveladores de motor no son eficientes para asegurar un mezclado total con este méto-el mezclado de cal con arcillas pesadas. do, el material debe ser manejado con un

tablón moldeado cuando menos tres veces.Mezcla de la Base Cuando se usa un mezclado de cuchi-

lla niveladora con el método de lecha-Tanto el mezclado rotatorio, como el da, el mezclado se efectúa en capas fi-

de cuchilla (o una combinación) han sido nas, las cuales son niveladas haciausados con éxito en proyectos que invo- los camellones. Una práctica es comenzarlucran materiales de base granulares. Sin con el material de la base en un came-embargo los mezcladores rotatorios son llón central, y nivelar a los lados

FIG. 24. Mezcladora de trabajo-e?-&,. pesado empleada en un proyec-

_-_ ‘de-.*I - _I _ _ -3 to de una sub-base tratada con._ _cal, en Love Field, Dallas.

’

:

una capa delgada después que cadaincremento de lechada es añadido,formando así los costados del came-llón. El material acumulado en elcamellón es nivelado de regreso por to-do el camino y compactado, cuidandoque el contenido de humedad esté alóptimo.

Una segunda práctica es comenzarcon el camellón de uno de los lados, lue-go nivelar una delgada capa de 2 pul-gadas a través de todo el camino; agre-gar un incremento de cal, y nivelar di-cha capa hacia el camellón del ladoopuesto.

En un proyecto, este procedimiento serepitió varias veces hasta que todo el ma-terial estuvo mezclado y nivelado a unnuevo camellón. Dado que para ese mo-mento sólo la mitad de la cal había sidoagregada, el proceso se repitió, moviendoel material de atrás hacia el otro extremode la carretera. Este proceso es sin dudalento, pero ofrece una excelente unifor-midad.

Cuando se usa una mezcladora de al-ta velocidad o una planta mezcladoramóvil de “un paso”, la cal es general-mente esparcida en forma sumamenteuniforme y lisa sobre toda la carretera,y el mezclado se inicia de arriba haciaabajo.

Dependiendo del tipo de equipo que seusa y de la dureza del suelo involucrado,con uno a tres pases puede efectuarse un

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mezclado completo. El agua es aiiadidadurante el mezclado para obtener el ópti-mo contenido de humedad, ya sea porcamiones de riego, o a través de losmezcladores de la planta móvil. Este últi-mo método tiene un considerable mérito,ya que el contacto íntimo de la cal y elagua con la arcilla puede facilitar la reac-ción química. (Fig. 26 y 27).

Un método final de mezclado de mate-riales para base estabilizados con cal es lamáquina tipo móvil para el mezclado decamellones, comúnmente conocida comomáquina “cortadora de suelos”.

Sin importar si la cal es aplicada seca olíquida, su contrastante blancura ybrillantez con todos los suelos, permite alcontratista determinar visualmente conaceptable certeza si la cal y el suelo han si-do mezclados en forma uniforme. Estoocurre aún en aplicaciones tan pequeñascomo del 1 Vo.

Mezclado Centralizado

El pre-mezclado de la cal con mate-riales granulares de base se está volviendopopular en la construcción de nuevos pro-yectos, particularmente donde se usangravas submarginales. En virtud de que lagrava tiene que ser procesada de todosmodos para dar las especificaciones, parael contratista es relativamente fácil insta-lar un depósito de cal, un alimentador yun molino de arcilla en la planta de criba-do. En una obra fue instalado un pequeño

FE 25. Otra mezcladora detrabalo pesado usada en unproyecto interestatal, en Flori-

da. (Ver figura 2).

molino de arcilla a la cabeza de la bandacolectora del transportador (Fig. 29), y enotro proyecto, fue utilizado un molino dearcilla grande (Fig. 12). La práctica gene-ral es añadir la óptima humedad conteni-da al molino de arcilla, para permitir unacompactación inmediata después de serdepositado el material.

Los materiales de base de cal-fly ash-agregados, también son producidos enplantas centrales de mezclado localizadasen algunas grandes ciudades del mediooeste (Fig. 30). En contraste con las plan-tas recién mencionadas, la mayoría de lascuales son portátiles y operadas por el

contratista, las plantas de materiales pu-zolánicos para base son más grandes, másduraderas, y son manejadas por firmascomerciales. El material es competitivocon los agregados de base comerciales, yes usado en calles residenciales, estaciona-mientos, terminales de autobuses, ban-quetas, etc., (Fig. 31).

Compactación

Para un máximo desarrollo de resisten-cia y estabilidad, las mezclas de cal-suelodeben compactarse a una alta densidad.Por ejemplo, cuando menos una densidad

FI G . 26. Mezcladora rotatoria usadapara el mezclado simultáneo de cal y agua, en una sub-base con suelo dearcilla, en un proyecto interestatal en California.

de 95% A.A.S.H.O. para sub-bases, y un98% para bases. Esto tiene una necesidadde compacto menor que el óptimo de hu-medad contenida con compactadoresaprobados. Generalmente las bases gra-nuladas son compactadas tan prontocomo es posible después del mezclado,aunque un retraso de unos 2 días no es de-trimental, especialmente si al suelo no sele permite secarse. Las sub-bases de arcillatambién pueden compactarse inme-

FIG. 27. Planta mezcladoraviajera de paso sencillo, usadapara la estabilización con cal deuna sub-base, en un proyecto

en Oregon.

diatamente después del mezclado final,aún cuando no danaría una demora de4 días. Cuando no se puede evitar unretraso de dos semanas o más, puede sernecesario añadir una pequeña cantidad decal al suelo (1/2%) para compensar pérdi-das por carbonatación y erosión.

En la estabilización con cal se han usa-do varias aplanadoras y gruesos de capas.La práctica más común es compactar auna sola altura, usando aplanadoras de

FlG. 28. Unidad niveladora automática esparciendo cal-f5v ash, como material de base en el Aeropuerto deNework. La misma unidad se empleó en el mezclado preliminar para la estabilización con cal-arcilla.

FIG. 29. Molino de arcilla mon-tado sobre un t ransportador degrava, produciendo materialde base tratado con cal, en unproyecto interestatal al sur deDakota. Un transportador degusano (a la derecha), alimenta

la cal a la banda de la grava.

pata de cabra, seguida de una aplanadoraneumática de múltiples ruedas (general-mente de 10 toneladas); y un rodillo deruedas planas para el acabado.

La compactación a una sola altura,también se puede efectuar con aplanado-ras de impacto vibratorio (Fig. 32) o poraplanadoras neumáticas pesadas con ro-dillos neumáticos o de acero, usadas paraacabados.

Cuando se usan aplanadoras de ro-

dillos ligeros, la compactación se hace ge-neralmente en capas delgadas, usualmentede 1 1/2 a 2 pulgadas de altura. La apla-nadora para lodos de trayectos de base,con rodillos de acero, no es recomen-dable, en virtud de que el exceso de aguaproduce una lechada en la parte superiorde la base, la cual evita la adhesión del as-falto (Fig. 33).

Durante la compactación puede que serequiera un ligero rociado de agua, espe-

FE. 30. Planta central demezclado para material de basecon cal- f lv ash en Marvland . Ala derecha, el alimentador dejiyash, y a la izquierda el de la cal,con una pantalla para gravasobre la banda transportadoracolectora; y arriba a laderecha, un molino de arcillamontado sobre una plataforma.

FIG. 3 1. Colocación de la mezcla cal-jly ash-grava, con un esparcidor con hombros para acotamiento.

cialmente durante el tiempo de calor seco,para compensar las pérdidas por evapora-ción.

Curado

El desarrollo máximo de resistencia yestabilidad también depende de un apro-piado curado enseguida del aplanado fi-nal. Generalmente se necesita un períodode 3 a 7 días, durante los cuales, y enlo posible, deben dejarse fuera del cami-no a aplanadoras y equipo pesado. La ex-cepción podría ser trabajos donde se usanaplanadoras pesadas (25 toneladas omás). En ese caso, el período de curadopuede cancelarse y colocar de inmediatola subsecuente capa. Esta capa super-puesta aisla la capa tratada con cal,proveyendp un adecuado medio para elcurado.

Se emplean dos tipos de curado: Hú-medo, y de membrana asfáltica. En el pri-

mero, la superficie se conserva húmedapor medio del rociado de agua, usandoaplanadoras ligeras para mantener lasuperficie perfectamente junta. En el cu-rado de membrana, el suelo estabilizadotambién se sella con una tirada de asfaltorebajado (generalmente 0.10-0.25gal/yd2), dentro de un día después delaplanado final o de la estabilización conincrementos de emulsión de asfalto, apli-cados varias veces durante el período decurado.

Una práctica común es aplicar dos tira-das el primer día, y otra cada día después,por cuatro días, a una relación de0.10-0.25 gaVyd2. El tipo de membranaque se use, la cantidad, y el número de ti-radas varía considerablemente. General-mente es díficil de aplicar más de 0.2 gal.de estabilizador de asfalto, porque la capaestabilizadora con cal está relativamenteimpermeable después de la compactación(Fig. 34).

CAPITULO IV

CONSIDERACIONES VARIAS

En el diseño y construcción de conecto- pactarse fácilmente. Los camiones deres estabilizados con cal, los ingenieros y volteo con 25 toneladas cargando materialcontratistas deben tener en cuenta los si- para base han sido soportados adecuada-guientes factores: mente por sub-bases de arcilla-cal bien

compactadas, de un día de edad.Cómo Mantener el Tráfico

Necesidad de una Superficie de Uso.La solución ideal al problema de man-

tener el tráfico durante las obras de Todas las bases estabilizadas con calestabilización, es sin duda desviar el requieren una Superficie de USO, 0 al menostránsito rodeando la obra, hasta que una capa selladora bituminosa encima deuna parte de la superficie de uso haya los pavimentos bituminosos y de concretosido aplicada. Sin embargo, a veces, con cemento Portland, de diferente espe-por muchas circunstancias, eso no es po- sor, dependiendo de las necesidades desible. tráfico. Una base estabilizada con cal sin

Durante el curado, y antes de la aplica- protección tiene una pobre reSiSknCia a lacion de la superficie de uso, el trafico acción abrasiva de un continuo tránsito.puede ser acomodado. Desde luego hay La única excepción a esta regla podrían sermenos probabilidad de daño a la capa es- accesos temporales, 0 un camino alternotabilizada si puede reducirse el volumen y para transportes. Sin embargo, si estos ul-el peso de la carga sobre ruedas. Los ca- timos van a ser usados en forma intensamiones con carga pesada causan surcos en por un período de un ano, es recomen-las bases recién compactadas. Dichos sur- dable aplicar una capa selladora.COS, por otra parte usualmente revelanuna imperfección en el grado de compac- Limitaciones Climatológicastación.

ESOS baches o puntos con hundimien- La estabilización con cal es relativa-tos, pueden trabajarse de nuevo y recom- mente lenta de fraguado, y necesita cierto

FK, 32. Compactacrón de unabase de alta densidad tratadacon cal, con una aplanadoravrbratorra. en el Sur de Dakota.

clima caluroso para endurecer apropiada-mente. Por tanto, en climas fríos, general-mente la construcción no debe permitirsedespués del 1“ de Octubre. Sin embargo,pueden hacerse ligeras excepciones local-mente, sujetas a criterio de ingeniería.Dichas excepciones dependen de las con-diciones del tiempo que prevalezca, de laurgencia del proyecto, y del grado de esta-bilización requerido. Respecto a éste últi-mo punto, cuando la cal se usa solamentepara secar la humedad del suelo para lacompactación, y no para una completa es-tabilización, la operación puede llevarsea cabo con clima frío. No obstante, enningún caso debe aplicarse cal hidratadasobre un suelo congelado. Como una re-gla general, la frase “40 grados F a lasombra y subiendo.. .” es el criterio lógicoa seguir para la estabilización con cal.

Las anteriores limitaciones sobre lafecha de parar la construcción puedemoderarse ligeramente (en cerca de dossemanas más en el otoño), en el caso de laestabilización de la sub-base en compara-ción con la estabilización de la base. Estose debe a que no se espera que la sub-baseestabilizada con cal desarrolle la alta resis-tencia de la base, y además, está parcial-mente protegida por la aplicación de lasubsecuente capa de base. La misma ex-cepción se aplica a las capas modificadascon cal, dado que la cal se aplica princi-palmente para mejorar la estabilidad y re-

ducir el P.I., más que por su resistencia.Asimismo, la época de construcción se

acorta en otoño, y de alguna manera enlos principios de la primavera se puedentolerar bajas temperaturas, dado que elsubsecuente tiempo de frío tiene una cortavida. Esto quiere decir que la estabiliza-ción con cal puede comenzarse tan prontocomo se quite el hielo del suelo; y exceptopor lluvias torrenciales no hay restric-ciones de construcción para la estabiliza-ción con cal en tiempo de lluvias.En el Norte-En la construcción de unabase estabilizada con cal, es aconsejableterminar la base y aplicar al menos unacapa selladora un mes antes de la primerahelada. Antes de que una carretera reciénconstruida soporte el tráfico en invierno,la superficie de uso debe tener al menosuna superficie con doble tratamiento bitu-minoso, o un concreto bituminoso paracarreteras primarias. Una fuerte y prolon-gada nevada antes de que la base haya te-nido la oportunidad de asentarse, puedeser detrimental e incluso desastrosa. Lascondiciones ideales para caminos con ba-ses de cal o de cal-fly ash. debe compren-der al menos dos semanas de agua tibia acaliente, que acelere la acción cementante,gracias a esto, el tiempo ideal para la esta-bilización de bases en el norte es duranteAbril hasta Agosto, pero no más allá del15 de Septiembre, más cerca de la líneaMason-Dixon la época de construcción

FIG 33. Aplanadora de rod/lloplano usada para la compacta-ción final de una base tratadacon cal, en un camino veclnal.

FIG. 34. Aplicación de un sello con emulsión de asfalto, para curar una base estabilizada con cal.

puede extenderse de finales de Marzo al1” de Octubre (o posiblemente el 15 deOctubre pero no más tarde).

En la estabilización con cal de sub-base, el período de construcción puede ex-tenderse hasta cerca de dos semanas másde lo arriba asentado. Es importante du-rante la construcción en el otoño que secubra la sub-base tratada inmediatamentedespués de la compactación.En el Sur-En el sur, donde raramenteocurren fuertes nevadas, la construcciónpuede proseguir los 12 meses del ano. Máscerca de la línea Mason-Dixon, la cons-trucción en invierno de bases estabiliza-das con cal debe evitarse, recomendándosela construcción del 15 de Marzo hasta el31 de Octubre.

Contingencias por Congelamiento

Cuando ocurren heladas prematuras, ocuando los trabajos se han retrasado has-ta el tiempo de fríos, el daño por congela-miento puede ser minimizado por los si-guientes procedimientos:

1. Volver a aplanar la base fresca com-pactada con cal al otro día de una heladay posiblemente también al día siguiente

(ya que puede nevar la noche siguiente).La experiencia ha enseñado que las si-guientes nevadas intermitentes no afectanmucho a la base. La primera helada gene-ralmente causa algunas corrugaciones 0distorsiones en la parte superior de la basede 1 pulgada

2. Sellar la base en cuanto se pueda des-pués de curada con una primera capa bi-tuminosa. Bajo circunstancias de tiempomuy frío, puede recomendarse la reduc-ción del período de curado a 3 días o aúnmenos. Sin embargo, si se acorta, el tráfi-co debe permanecer fuera del camino porvarios días, para permitir un apropiadoendurecimiento de la base.

3. Si la primavera nos sorprende comoresultado de un retraso de la construcciónhacia finales del otoño, las secciones enpeligro pueden volverse a trabajar y com-pactar, transformándolas en permanentesy durable. La mayor parte de la cal per-manece activa y “libre” y puede reaccio-nar fácilmente con el calor de la siguienteprimavera. Usualmente, cuando se traba-ja de nuevo las secciones, se recomiendaañadir el 1% de cal para compensar lapérdida parcial de este elemento durantela carbonatación en los meses de invierno.

Comienzo anticipado de la Primavera

Mientras que el lento fraguado de la cales desventajoso al acortarse el tiempo deconstrucción durante el otoño en los Esta-dos del Norte (Como se indico anterior-mente), hay muchas ventajas compensa-torias. Primero, el uso de cal alarga elperíodo de construcción en la primavera,ya que permite que las operacionescomiencen mucho antes (tan pronto comose quite el hielo del suelo).

Esto quiere decir que en los Estados delNorte es posible comenzar una construc-ción hacia finales de Marzo, o al menos aprincipios de Abril; y las subsecuentes he-ladas no van a hacer daño, ya que tendránuna corta vida. Al comienzo de la prima-vera, la construcción puede proseguir concal, no obstante que el suelo esté saturadode humedad. Esto se debe al efecto secadorde la cal, que en última instancia permi-te que el suelo saturado pueda ser trabaja-do sin que el equipo pesado se atasque(Fig. 35). Sin la cal, el contratista se veobligado a esperar que se seque por me-dios naturales, causando semanas de pér-dida de tiempo en la construcción. Portanto, en la planeación y programación dela construcción, el contratista puede con-tar con muchos meses más de construc-

ción estabilizando con cal, que con otrosmétodos de construcción de bases Y ci-mentación de carreteras.

La lluvia No es Obstáculo

La flexibilidad en la construcción tam-bién es posible, dado que en caso de con-tingencias que causen retrasos mientrasestá actuando la estabilización con cal, lasmezclas cal-suelo pueden volverse a mez-clar y trabajarse de nuevo si es necesario,incluso antes de que comience la accióncementante o de endurecimiento. Másaún, el problema de las lluvias se reduceconsiderablemente. Durante lluvias lige-ras, la operación de esparcido de cal,mezclado y compactación pueden conti-nuar normalmente (Fig. 36). De hecho laslluvias ligeras benefician, ya que reducenla cantidad de agua que se requiere para lacompactación. Aún con fuertes lluvias,no hay daño después de que la cal ha sidoesparcida, a menos que las condiciones delos chubascos causen algunas pérdidaspor erosión.

Después de la compactación, la capatratada con cal está sumamente imper-meabilizada a la humedad, y repele elagua de lluvia en forma similar a los pavi-mentos (Fig. 37). Esto quiere decir que

FIG. 35. Izquierda: distribución de sacos de cal del atmact+n del proyecto, sobre una carretera mojada de altavelocidad. Derecha: Despuks de varias horas de mezclado, la arcilla se ha secado.

FE. 36. Compactación de unab a s e e s t a b i l i z a d a c o n c a l , b a j o

i n t e n s a l l u v i a .

aún con lluvias muy fuertes, puede quesólo sean 1 ó 2 días de retraso para poderaplicar la capa de la superficie (o en el ca-so de la estabilización de la sub-base, po-ner la base). De hecho, en climas lluviososes una ventaja para el contratista procedercon la cal tan rápido como le sea posible,aprovechando un tiempo benigno, de talmanera que las lluvias subsecuentes cau-sen muy poco, si no es que ningún retraso.

Precauciones de Seguridad para el Manejode la Cal

La cal hidratada (hidróxido de calcio),como la mayoría de los materiales quími-cos de uso común, no son peligrosos detrabajar si ponemos en práctica algunassimples precauciones. La cal viva (óxidode calcio), también llamada cal“caliente” es considerablemente más pe-ligrosa de usar que la cal hidratada. Noobstante que los dos tipos de cal son fuer-temente alcalinas, la cal viva es muchomás caústica y puede producir rápidamen-te severas quemaduras con la humedad dela piel.

Por tanto, es aconsejable preveer elmayor uso posible de cal hidratada que vaa estar en contacto con la piel de los traba-jadores. Generalmente es remoto el peli-gro de quemaduras severas, pero el con-tacto prolongado de la cal hidratada con

la transpiración de la piel de los trabaja-dores, donde ésta esté rosándose con ropaceñida, ha producido graves quemaduras.Asimismo, otras personas con piel parti-cularmente sensible han desarrollado for-mas de irritación (dermatitis) a través deun contacto prolongado.

Aún cuando no hay urgencia de remo-ver la cal hidratada de la piel, sí se debelimpiar con un chorro de agua tan prontocomo sea conveniente. Sin embargo, la calviva debe lavarse o al menos sacudirse in-mediatamente después del contacto con lapiel, ya que es caústica. El clima caliente yhúmedo tiende a aumentar el efecto caús-tico de la cal hidratada en la piel de lostrabajadores.

Sin embargo, si se llevan a cabo las si-guientes recomendaciones, no hay posibi-lidad de quemaduras o irritaciones de lapiel:

Ropa

1. Usar al menos una camisa de mangalarga. No es permitido usar camisas demanga corta 0 enrrollarse las mangas; yen tiempo de frío, una segunda camisa demangas largas es una protección adi-cional.

2. Usar zapatos de media altura o botasde agujetas.

3. Usar las piernas de los pantalones

atadas a la altura de los zapatos o botas.No usar pantalones cortos.

4. Usar sombrero o casco para protegerel cuero cabelludo de la acumulación depolvo de cal.

5. Usar guantes tipo guantelete.6. No usar ropa cefiida al cuello o mu-

ñecas, ya que el calentamiento por el rocecon la cal puede irritar aun más la piel.

Cremas Protectoras

El uso de cremas protectoras como laWest No. 311, u otras de ese tipo, debenaplicarse a las partes del cuerpo expues-tas, como el cuello, la cara, las muñecas 0tobillos; cuando un trabajador va a estaren contacto mucho tiempo con el polvo decal. Una aplicación apropiada forma unadelgada película protectora, que es fácilde remover con agua y jabón.

Protección de Ojos

Usar anteojos de seguridad cubiertos alos lados, o herméticos (gogles) todo eltiempo mientras se trabaja con cal.

Protección de Boca y Nariz

Cuando las condiciones de construc-ción son muy polvosas, debe usarse una

mascara liviana con filtro, aún cuando lainhalación de algo de cal no es perjudicial.

Después del Trabajo

Darse un bafio o regaderazo después deun día de trabajo para limpiar toda la caldel cuerpo, y aplicarse una crema protec-tora.

Primeros Auxilios

1. Quemaduras de Piel-Lavarse muybien con jabón y agua tibia para quitar to-da la cal. Aplicarse un ungüento comúnpara quemaduras por calor o caústicas ycubrir la lesión con vendas esterilizadas ymantenerse vendado mientras sana la que-madura, para prevenir infecciones.

2. Cal en los ojos-Mantener los ojosdel trabajador abiertos y limpiarlos inme-diatamente con un chorro de agua. No de-be usarse mucha agua.

3. Reportar de inmediato todas las que-maduras de cal, o cal en los ojos, paraproporcionar la atención médica necesa-ria sin demora. Generalmente, los traba-jadores más vulnerables, y que debenpracticar rigurosamente las indicacionesarriba señaladas, son los que están en con-tacto con la cal envasada, o aquellos queoperan los camiones esparcidores a granel

37. Descarga de piedra traída de una cantera sobre una sub-base de arcilla estabilizada con cal, un día des-pués de una fuerte lluvia, apreciándose que no hay surcos (la piedra debe triturarsepara el trazo de la sub-base).

(Fig. 38). En general, debe tenerse un ma-yor cuidado con los que manejan la cal enbolsas, que a granel. Debido a que el ma-yor peligro está en los ojos, todos los tra-bajadores que estén vaciando bolsas decal deben usar lentes bien ajustados. Si untrabajador en posición inclinada deja caerun bulto al suelo, y se abre, se levantaráuna densa nube de polvo que ira directa-mente a la cara del trabajador, y si no estáprotegido con lentes ajustados, puede per-der la vista como resultado de las quema-duras.

El menor dalio por quemaduras de calse encuentran en las aplicaciones de lecha-das de cal. Solamente trabajadores conuna piel demasiada sensible o pueden serafectados seriamente por la salpicadurade lechada de cal sobre su piel descubier-ta. Sin embargo, el mismo estricto cuida-do debe tenerse para cualquier forma depenetración de cal en los ojos.

Las precauciones antes descritas estándirigidas principalmente para aquelloscontratistas que usan la cal por primeravez. La mayoría de los contratistas quetiene experiencia en el manejo de la caljamás han tenido problemas con quema-duras. Sin embargo, un recordatorio deprecaución es importante para que todoslos contratistas concienticen a cada traba-jador sobre las precauciones sobre la cal,y aún más importante, revisar y ver quelos trabajadores observen estas sencillasreglas de seguridad.

Prácticamente hablando, la cal hidrata-

da o la lechada de cal no es más peligrosaa la piel, que el cemento o lechada de ce-mento. La cal es simplemente más ligera yfina que el cemento y, por tanto, más pro-pensa a hacer polvo.

Densidad de la Cal a Granel

Usualmente las cantidades de cal que seaplican al suelo son especificadas por por-centaje de peso en lugar de volumen. Lacal hidratada es muy ligera y voluminosa,teniendo densidades del rango entre 30 y40 Ib/cu. ft. (promedio de 35 Ib). Las gra-vedades específicas de alto calcio hidrata-do son 2.3-2.4, y de la dolomítica hidra-tada normal 2.7-2.9. Esto quiere decir quela cal hidratada pesa cerca de un tercio,cuando mucho, del promedio del suelo.También quiere decir que en una aplica-ción de digamos 3% de cal hidratada porpeso, puede ser el equivalente a 9% dehidratada por volumen. Esto se debeprincipalmente a que la voluminosidad yextrema blancura de la cal permite versecon facilidad, más que las proporcionesrelativamente pequeñas del peso quepueden usarse.

La cal viva es más pesada que la hidra-tada, pesando 55-60 Ib/cu ft. en forma depiedras, y tiene una gravedad específicade 3.2-3.4.

Uso de la Cal Viva para la Estabilización

Dado que la cal hidratada es mhs segu-

FIG 38. Trabajadores en unapráctrcrr de seguridad usandomascarillas y gogles, mientrasesparcen caí vrva con un espar-

crdor de agregados .

ra de manejar que la cal viva, es la que hapredominado para la estabilizacion desuelos en los E.U. En contraste, los euro-peos usan mas la cal viva (en forma degranel). Sin embargo, el uso de cal viva enlos Estados Unidos está creciendo al gra-do de que actualmente representa el 15%del total de cal para estabilización.

No hay duda acerca de la efectividadde la cal viva para estabilización, ya quees igual a la cal hidratada, y algunos inge-nieros opinan que es mejor que ésta en un10 ó 25%. En ciertos estados de E.U. estáprohibido su uso por cuestiones de seguri-dad como pueden ser quemaduras en lapiel o danos en los ojos.

Dado que es un anhídrico, la cal viva esuna forma más concentrada de cal que lahidratada, conteniendo de un 23 a un24% más de cal aprovechable o contenidode óxido. Por lo tanto el 3 Vo de cal viva esequivalente al 4% de hidratada, y su costopor tonelada es más bajo debido al ahorroen gastos de transportación. Otra ventajaes que el calor de hidratación acelera elendurecimiento de las mezclas compacta-das de c ,l y tierra. Esto ofrece la posibi-lidad de extender su uso por más tiempodurante el otofio, o para usos de emergen-cia en una temperatura casi helada.

En aplicaciones en seco la cal viva inva-riablemente reduce el levantamiento depolvo, ya que es casi el doble de pesadaque la hidratada y sus partículas son másgruesas; aún la forma más pulverizadacrea menos polvo que la hidratada. Los

FIG. 39. Una escrepa grandeequipada con un depósito y unalimentador mecánico, espar-ciendo cal viva sobre una sub-base arcillosa, en el proyecto deun camino de acceso en Hull,Quebec, el esparcidor puedemaniobrar fäcilmente sobre

una base mojada.

nódulos y piedras pequehas (112 pulg.) notienen polvo y SU graduación es ideal Paraesparcir uniformemente.

Sin embargo, en áreas áridas donde es-casea el agua, la cal viva puede excluirsedebido a que tiene una mayor necesidadde agua que la hidratada (ejem: agua paraapagarse más una pérdida considerable deevaporación debido al calor de hidrata-ción). Es un tema de polémica si la venta-ja de una mayor concentración de calviva realmente sucede en la practica, yaque no es posible obtener el mismo gradode una buena mezcla y homogeneidad queccn las partículas más finas de la calhidratada. Las partículas de cal viva apa-gada tienden a aglomerarse más en tierrahúmeda y aún los tamaños más eficientescarecen de la elasticidad de la hidratada.Debido a este factor los terrones, piedrasy nódulos grandes no son prácticos parausarse.

Sin duda, si la cal viva es usada apro-piada y cuidadosamente, se evita el riesgopara los trabajadores. El peligro dequemarse se puede disminuir aún más si seusa cal viva intensamente quemada y me-nos reactiva, incluyendo el polvo del tipopulverizado. Pero el esparcimiento de lacal y el manejo de la tierra requiere de unameticulosa planeación y de experiencia(ver precauciones de seguridad sobre lacal Pag. 39). En caso de haber viento, ca-lor o humedad debe evitarse la aplicaciónde la cal viva pulverizada a granel, por elpeligro que representa.

FIG. 40. Una rastra de disco em-pieza a mezclar cal viva con unsuelo de arcilla pesada, en unproyecto en

?ebec. Asimkmo,’

ha comenzag ú n

o el apagado, se-se aprecia por el vapor que

sale de la sub-base.

Consideraciones sobre la Construc-ción-Debido a que la cal viva granuladao en nódulos fluye más fácilmente que lahidratada, es común usar un esparcidordel tipo de esparcidor de agregados anexoa un camión de volteo. El método de com-puerta trasera también se usa, mantenién-dola abierta y controlando la velocidadapropiada del camión para la aplicaciónde la cal (Fig. 17). El tanque de volteo dela figura inferior también se emplea, y losmontones resultantes se nivelan con unaconformadora antes de pasar al siguienteproceso.

Existen 2 métodos utilizados en el

campo para apagar la cal viva en proyec-tos de estabilización. El primero consis-te en rociar directamente una capa de calviva con agua en abundancia antes de lamezcla; esto convierte las partículas decal viva en cal hidratada, con una genera-ción considerable de vapor, debido alcalor de la hidratación. Con el segundométodo, primero se mezcla la cal dentrode la tierra, utilizando para ello un tras-cavo de disco o un escarificador, seguidode un intenso rocío de agua y de un es-carificado adicional, para garantizarun completo apagado por toda la capa(Fig. 40).

1

F IG. 4 1. En el almacen de un proyecto en Texas. pf *>*r*o **n tn*n*la --s?lvedor mwtátil nnrn PI nnnondnlechada de cal con inyección a presión. La piedra oe ca, vwa es rnsu~~aaa

mión de granel (a la derecha).“I rurryuc oc up”~“u” utz3uc un ‘

Manual de Construccidn para Estabilización con CalEl primer método tiene la desventaja

de provocar levantamiento de polvo acausa de la frecuencia con la que pasa elcamión del agua sobre la capa de calhidratada recientemente formada.

Después del apagado, sin importar elmétodo que se use, el balance de la opera-ción de estabilización es similar al utiliza-do con la cal hidratada. Un requisito in-dispensable para el uso de la cal viva esasegurarse de que haya una hidratacióncompleta antes de terminar de mezclarse ycomience la compactación. Para asegu-rarse, se debe observar cuándo haya cesa-do el vapor después de que el agua ha sidoaplicada y mezclada. En caso de existiruna gran cantidad de cal viva (ejem.causado por una mala distribución) seránecesario humedecer nuevamente dichasáreas para asegurar la hidratación.

En los métodos anteriores, la cal vivase usa en seco. Recientemente se ha de-sarrollado un método para la lechada decal viva, en el cual la lechada se preparaen sitio en una revolvedora apagadoraportátil grande, la cual cuenta con unacapacidad para manejar de 20 a 25 tonela-das de cal viva al mismo tiempo. Despuésdel apagado, la lechada caliente se bom-bea a camiones apagadores convenciona-les para distribuirla en el piso del camino.Este aparato (Fig. 41) es un tanque de10 pies de diámetro por 40 pies de largo,integrado por una flecha sencilla con tor-nillo de doble paso. La uniformidad seobtiene en cada dosificación agregando lacantidad requerida de agua, después decal viva, y por último agitando.

Uso de otros Estabilizadores con Cal

En áreas arcillosas en donde escaseael material básico, la cal se ha usado con-juntamente con otros estabilizadores,principalmente cemento Portland o asfal-to rebajado para proveer de una capa deasiento a los caminos secundarios y callesresidenciales. En vista de que la mezcla deestos aditívos con arcillas plásticas no dabuenos resultados, la cal (generalmente de2 a 3%) se incorpora primero dentro de la

tierra para desmenuzarla, permitiendo asíque el cemento y el asfalto se mezclen ade-cuadamente. A pesar de que esta forma deestabilización es más costosa que los mé-todos convencionales de la cal, se hacomprobado que resulta más económicaen aquellos lugares en donde los costos delos agregados básicos son muy elevados.

En la estabilización de asfalto conagregados básicos, un porcentaje pequeñode cal se usa para secar los agregados,con el fin de que el asfalto se mezcle apro-piadamente, y las partículas queden enca-ladas.Mezclas de Cenizas Puzolánicas-Para laconstrucción de capas de asiento, desdehace varios a¡Ios se usan cada vez másmezclas de cal hidratada, cenizas puzolá-nicas y agregados, mezclados centralmen-te. Dependiendo de los requerimientos dela carga, de la calidad de la cal, de las ce-nizas puzolánicas y de los agregados, asícomo de otros factores de disefio, este ti-po de base tiene las siguientes característi-. .,cas en su composicion.

IngredienteCal HidratadaFly AshAgregado

Yo de Peso2-48-16

80-90

En los últimos años, estas mezclas con-vencionales de Fly Ash con cal han sidomodificadas añadiendo cemento Portlandy agregados. Dichas mezclas se han usadoprincipalmente para pavimentos de tránsi-to pesado y pistas de aterrizaje en losaeropuertos de Newark, N.J. y Portland,Oregon, así como en ciertas áreas de laterminal de almacenaje de envase en elPuerto de Portland. Estas mezclas tienenla siguiente composición:

Material Vo de PesoLCF LCPF

Cal hidratada 2.8-3.6 3.0-3.3Cemento Portland 0.7-0.9 1.0-1.1Puzolana 0 _ _ _ 6.0-6.6Fly Ash 10-12 ---Relleno para hendiduras --- 8-10Piedra quebrada o-35 10-25Arena en sitio o prestada 50-84 56-80

Manual de Construccidn para Estabilizacidn con Ca/

ANEXO “A”

Especificaciones sobre el uso de Cal Hidratadaen la Estabilización y Modificación de Suelos

La cal hidratada se define como un polvoseco que se obtiene del tratamiento de cal vivacon suficiente agua hasta satisfacer su afinidadquímica con el agua durante su proceso dehidratación. Este material debe consistir esen-

lisis químicos de piedra caliza, cal viva y calhidratada”.

b) Cal uprovechabie: para cal hidratadacon un alto contenido de calcio se requiere uncontenido mínimo de cal (Cao) del 90% sobreuna base no-volátil. (Esto corresponde a unmínimo de 68.1% sobre una base volátil).

cialmente de hidróxido de calcio o una mezclade hidróxido de calcio. óxido de maenesio ehidróxido de magnesio,‘que son los componen-tes activos de la cal.

1. Concenfración de cal--Están permitidosdos requisitos alternativos basados en diferen-tes pruebas:

a) Oxidos totales: ya sea para cal con al-to contenido de calcio o para cal dolomíticahidratada, se requiere un mínimo del 95% decontenido total de óxido (Ca0 + MgO) sobreuna base no volátil.

En caso de elegir esta prueba, la cal hidrata-da no debe contener más del 5% de dióxido decarbón, si se realiza la prueba en la planta,ó 7% si se examina en el lugar de destino.

La determinación del contenido total deóxido y dióxido de carbón debe estar de acuer-do con la especificación C25 de ASTM, “Ana-

La determinación de cal aprovechable’tieneque concordar ya sea con la prueba de “Azú-car Rápida” en la especificación C25 ASTM oalguna otra prueba equivalente, tal comoAASHO T219-72, “Prueba de cal para deter-minar los componentes químicos y el tamahode las partículas”.

2. Tamaiio de Partículas-Toda la calhidratada tiene que concordar con la siguientegraduación: Por lo menos el 85% debe pasarpor una malla No. 200.

La determinación del tamaho de las partí-culas debe concordar con la norma sobre el usode una malla húmeda indicada en ASTM Cl 10“Métodos para el examen físico de cal viva ycal hidratada”.

ANEXO “B”

Otras Referencias de Especificaciones sobre la Estabilización con Cal1. ASTM C5-59 (1968), “Cal fina para tra-

bajos estructurales”.2. C593-69, “Polvo fino y

otros puzolánicos para usarse con cal”.

caminos y calles”, CE 807.32, 1961 (revisadaparcialmente en 1971).

3. AASHO T89-68 y T90-70, Determina-ción del límite de fluidez v límite de ulastici-dad, respectivamente. s

4. T99-70, “Relaciones de hu-medad y densidad con los suelos, usando unapisonador de 5.5 lb. y caída de 12 Puig.”

5. T180-72, “Relaciones de hu-medad y densidad con los suelos, usando unapisonador de 10 lb. y caída de 18 pulg.”

6. T220-665 > “Resistencia demezclas a base de cal y suelos”.

7. “Guía de especificacionespara la construcción de carreteras”. 1968(Sec. 307 sobre “Sub-base tratada con cal”).

8. Dento. de Transuortación de E.U.(FAA), ÁC 150/537O/lA, “Especificacionespara normas en la construcción-de aeropuer-tos”, partida P-155, “Sub-base tratada concal” 1968.

9. Cuerpo de Ingenieros de E.U., “Manualde ingeniería v diseho-Estabilización de suelosen camino y calles”, TM5-822-4 (tambiénAFM 88-7, capítulo 4), 1969.

10. “Guía de especificacionespara construcciones militares-Curso de baseestabilizada con cal, sub-base y cimientos para

11. Depto. de Carreteras de Texas, “Parti-da 260. Tratamiento de cal oara materiales ensitio”, normas de especificaciones para cons-trucción de caminos y puentes 1972:

12. “Partida 262. Tratado decal para capa de base”.

13. “Partida 264, Cal hidrata-da y lechada de cal”.

14. “Pruebas de compresióntriaxial para suelo-cal”, Manual de procedi-mientos para pruebas”, 1961.

15. “Manual de procedimien-tos para pruebas, series 100-E, secciones sobrepruebas de cal.

16. Manual de ingeniería de base para cami-nos Poz-0-Pac. Poz-0-Pac Compafiía deAmérica, Junta de Plymouth, Pennsylvania.

17. Especificaciones del Estado (o disuosi-ciones especiales) en relación a la estabilizacióncon cal-Alabama, Arkansas, Arizona, Cali-fornia, Colorado, Florida, Georgia, Idaho,Illinois, Iowa, Kansas, Lousiana, Maryland,Minesota, Mississippi, Missouri, Nebraska,New Mexico. New York. North Carolina.North Dakota, Oklahoma, Oregon, South;Dakota, Tennessee, Utah, Virginia, Wiscon-sin, Wyoming, etc.

AC

Comentarios acerca del editor

La National Lime Association es una sociedad regis-trada al servicio de fabricantes de cal viva y cal hidrata-da comercial. Entre sus funciones más importantes estala orientación que se da al público consumidor sobre lamanera mas eficaz de aplicar la cal, así como también lapublicaci6n de información técnica general sobreaquellas areas donde se utiliza la cal.

En el transcurso de pocos anos la cal se ha ido convir-tiendo en un material muy importante en el campo deconstrucción de carreteras; dado su rápido crecimiento,esta Asociaci6n ha dedicado gran parte de su esfuerzoen la investigación y desarrollo del mercado de cal paraestabilización.

Entre sus publicaciones de interés para profesionalesen ingeniería de carreteras están:

1 . “Cal hidratada en pavimento asfaltico”, Bole-tín 325, 1962.

2. “Guía de disefio para pavimento flexible”, Bole-tín 327, 1972.

3 . “Estudio de durabilidad de largo alcance sobrebases estabilizadas con cal”, Boletín 328, 1977.

4. “Estabilización con cal en condiciones hidraúli-cas”, 1978.

5 . “Cal para el secado de lodo”, folleto, 1981.6 . “Manejo, aplicación y almacenaje de cal”,

Boletín 213, 1982.7. Numerosas reimpresiones técnicas sobre estabili-

zación con cal.Adicionalmente, la Asociación Nacional ha producido

las siguientes películas de 16 mm a color y con sonido,mismas que se prestan en forma gratuita a grupos in-teresados en carreteras y a escuelas de ingeniería enEstados Unidos.

1 . “Estabilización de suelos a base de arcilla parael mejoramiento de caminos”, 1963, duración de27 mins.

2 . “Proyecto más grande del mundo en estabiliza-ción con cal”, 1973, 18 mins.

3 . “Canal de irrigación estabilizado con cal”, 1974,15 mins.

4 . “Dique de río estabilizado con cal”, 1975, 18mins.

Para mayor información, favor de dirigirse a:ASOCIACIONNACIONALDEFABRICANTESDE CAL,A.C.

NARANJO 28-201 C.P. 06400COL. STA. Ma. LA RIBERA MEXICO, D.F.

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