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Estabilización de suelos con cal - una alternativa viable y económica

El desempeño a largo plazo de cualquier pavimento depende de la calidad del sub-lecho. Suelos inestables pueden crear problemas significativos en las estructuras de los pavimentos y altos costos de mantenimiento. Mediante un uso adecuado de los métodos de diseño y construcción, el tratamiento de los suelos con cal puede transformar químicamente suelos inestables en buenos materiales para la fundación y estructura del pavimento. Además de añadir capacidad de apoyo, el sub-lecho reduce el consumo de agregados en la pavimentación y proporciona ventajas económicas y ambientales. 
La cal se puede usar para el tratamiento de los suelos en varios tipos y cantidades, dependiendo de los objetivos del diseño. Una pequeña cantidad de cal se puede emplear para secar y modificar temporalmente el suelo. Por otra parte, un mayor contenido de cal promueve la estabilización estructural permanente del suelo.

MODIFICACIÓN DEL SUELO CON ADICIÓN DE CAL
La cal es una buena opción para modificar las propiedades del suelo a corto plazo, ya que puede modificar casi todos los suelos finos. Sin embargo, la mejora más acentuada se produce en suelos arcillosos con plasticidad de  moderada a alta.
Después de la mezcla inicial, los iones de calcio (Ca ++) de la cal migran hacia la superficie de las partículas de arcilla y desplazan el agua y otros iones. El suelo se vuelve más friable y granular mejorando la trabajabilidad y la compactación. Por lo tanto, el índice de plasticidad del suelo disminuye drásticamente y también su tendencia a expandirse y retraerse. El proceso de floculación y aglomeración se produce generalmente en un período de horas, y cantidades que varían del 1 al 4 por ciento en masa de suelo seco pueden mejorar las características de suelos inestables de graduación fina. Las mejoras de la modificación generalmente son temporales y no producen resistencia permanente en los suelos arcillosos.

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON ADICIÓN DE CAL
La estabilización de suelos se produce cuando se añade cal a un suelo reactivo para generar un aumento de la resistencia a largo plazo, a través de reacciones puzolánicas que pueden continuar ocurriendo por un período de tiempo muy largo, incluso décadas - mientras haya suficiente cal y el pH permanezca elevado (por encima de 10).
Al contrario de la modificación, la estabilización proporciona beneficios estructurales y se puede utilizar para mejorar el sub-lecho, así como para la aplicación de sub-bases y bases. Los principales cambios registrados en suelos arcillosos estabilizados con cal son los siguientes:
(a)  aumento de la resistencia a la compresión en al menos 40 veces;
(b)  inclusión del módulo resiliente en por lo menos 10 veces;
(c)  ganancia continua de resistencia y de durabilidad a medida que pasa el tiempo, incluso en condiciones ambientales severas.

La adición de cal entre tres y seis por ciento en masa es habitual para la estabilización del sub-lecho. Las cantidades apropiadas de cal y agua se deben determinar en diseños de dosificación para que el pH del suelo se incremente rápidamente  más de diez veces, lo que permite que las partículas de arcilla se rompan y liberen las partículas de sílice y alúmina, que reaccionan con el calcio formando los compuestos que componen la matriz de resistencia de los suelos estabilizados con cal. A medida que se forma esta matriz, el suelo se transforma de su estado natural, expansivo e indeseable a uno más granular y relativamente impermeable, que una vez compactado tendrá una capacidad de soporte significativa. Por lo tanto, las reacciones puzolánicas controladas producirán un nuevo material, más durable, impermeable y resistente.

SUB-BASES Y BASES ESTABILIZADAS CON CAL
La cal puede estabilizar de forma permanente materiales que de forma aislada no cumplen con los requisitos mínimos para la sub-base o la base. La estabilización de las sub-bases y bases se utiliza para construir nuevas carreteras o incluso para la reconstrucción de carreteras deterioradas y generalmente requiere añadir de 2 a 4 por ciento en masa. La mezcla se puede realizar in situ mediante estabilizadoras o en plantas  estacionarias.
El DER/SP tiene una Especificación de Servicio (ET-DE-P00/005) que establece los criterios para la aplicación, producción, ejecución y aceptación de los servicios de sub-base y base de suelo-cal en obras viales.  

CONSTRUCCIÓN DE LAS CAPAS ESTABILIZADAS CON CAL
Los procedimientos constructivos de modificación o estabilización son semejantes y, en general, la estabilización requiere mayor procesamiento y control de calidad. Después de las pruebas y la dosificación, se llevan a cabo de una manera conjunta la pulverización, el humedecimiento y la mezcla generalmente en la pista con un espesor adecuado. La compactación se realiza entonces por medio de rodillos corrugados  estáticos o vibratorios y se debe tener un cuidado especial con la cura de la capa.
La aplicación en Brasil de las técnicas de modificación o estabilización ha ocurrido con mayor intensidad en las regiones suroeste y centro oeste, especialmente debido al predominio de las arcillas lateríticas. Sin embargo, a semejanza de lo que ocurre en países del hemisferio norte, se extiende a la estabilización con cal fina de suelos finos y húmedos, con un predominio de los suelos residuales finos o de aluvión, compuestos de limos y arcillas saprolíticas u orgánicas.
Las regiones sur y sureste del Estado de Paraná se caracterizan por la presencia significativa de cales calcíticas y dolomíticas, y por la presencia de sub-lechos de suelos finos, constituidos de limo y arcilla orgánica. Por lo tanto, la posibilidad de aplicar cal en esta región se debe incentivar y ampliar, teniendo en cuenta las ventajas técnicas y económicas que se relatan aquí.
Para obtener más información, recomendamos los trabajos académicos de la UFRJ, USP, UFRGS y UFPR y las especificaciones técnicas del DNER, DER/SP y DER/PR. También se pueden obtener los manuales y documentos técnicos en el sitio web de la National Lime Association - NLA (wwww.lime.org).




Este artículo fue producido sobre la base de pesquisa realizada en los principales canales de información del mercado de transporte. Las afirmaciones aquí contenidas no representan el posicionamento de Volvo.




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