DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE SUELO – CEMENTO NORMAS DE DOSIFICACIÓN

 TRADUCCIÓN AUTORIZADA

AUTOR:

ING. MÁRCIO ROCHA PITTA

TRADUCCIÓN:

INSTITUTO BOLIVIANO DEL CEMENTO Y EL HORMIGÓN

La Paz – Octubre – 2002 Dosificación de Mezclas de Suelo – Cemento Normas de Dosificación

RESUMEN

Este Estudio técnico trata una completa descripción de Normas de Dosificación de suelo – cemento propuestas por la “Portland Cement Association (PCA)” de los Estados Unidos de América, desenvueltas en dos etapas de trabajo a lo largo de dos décadas (1932 – 1952); sus resultados tienen comprobación en un sin número de servicios ejecutados, con suelos de los orígenes más diferentes, de las más variadas regiones del mundo – incluyendo al Brasil, desde 1939. Por eso, no obstante están disponibles otros procedimientos que, de una u otra forma, permiten fijar las cantidades de cemento necesarios a ese tipo de estabilización de suelos. La Asociación Brasileña de Cemento Portland (ABCP) optó por adoptar y recomendar las directrices de PCA para esa finalidad, excluida una medida de durabilidad por congelamiento y deshielo.

Los métodos de ensayo que hacen parte de las normas de dosificación son aquí también expuestas, sobre las formas de las especificaciones y, paralelamente, abundantemente ejemplificados, así como sus propias normas de dosificación, divididas en “General”, que se aplica a cualquier tipo de suelo (a excepción de los orgánicos), y “Simplificada” para suelos de textura predominantemente granular.

SUMARIO

1. NORMAS DE DOSIFICACIÓN DE SUELO – CEMENTO........................4

1.1 INTRODUCCIÓN........................................................................................4

1.2 NORMA GENERAL DE DOSIFICACIÓN DE SUELO – CEMENTO.................6

1.2.1 Identificación y Clasificación de Suelos.........................................................6

1.2.2 Elección de Cantidad de Cemento para el Ensayo de Compactación..............7

1.2.3 Ensayo de Compactación de suelo – cemento..............................................8

1.2.4 Elección de las Cantidades de Cemento para el Ensayo de Durabilidad........11

1.2.5 Moldeado de Probetas de ensayo..............................................................12

1.2.6 Ensayo de Durabilidad por Mojado y Secado..............................................16

1.2.7 Interpretación de Resultados y Fijación de la Cantidad de Cemento..............16

1.3 NORMA SIMPLIFICADA DE DOSIFICACIÓN DE SUELO – CEMENTO........19

1.3.1 Ensayos preliminares................................................................................21

1.3.2 Descripción de dosificación por el Método A................................................21

1.3.3 Descripción de dosificación por el Método B................................................23

2. MÉTODOS DE ENSAYO.......................................................................27

2.1 ENSAYO DE COMPACTACIÓN DE SUELO – CEMENTO (MÉTODO SC – 1)28

2.1.1 Objetivo...................................................................................................28

2.1.2 Equipo.....................................................................................................28

2.1.3 Método A.................................................................................................29

2.1.4 Método B.................................................................................................31

2.1.5 Cálculos...................................................................................................32

2.1.6 Resultados...............................................................................................33

2.2 MOLDEADO DE PROBETAS DE ENSAYO DE SUELO – CEMENTO (MÉTODO SC – 2)....................................................................................34

2.2.1 Objetivo...................................................................................................34

2.2.2 Equipo.....................................................................................................34

2.2.3 Método A.................................................................................................34

2.2.4 Método B.................................................................................................35

2.2.5 Verificaciones...........................................................................................36

2.3 ENSAYO DE DURABILIDAD POR MOJADO Y SECADO (MÉTODO SC – 3)36

2.3.1 Objetivo...................................................................................................36

2.3.2 Equipo.....................................................................................................36

2.3.3 Probetas de ensayo..................................................................................37

2.3.4 Ensayo....................................................................................................37

2.3.5 Cálculos...................................................................................................37

2.4 ENSAYO A COMPRESIÓN DE PROBETAS DE ENSAYO DE SUELO – CEMENTO (MÉTODO SC – 4)..................................................................38

2.4.1 Objetivo...................................................................................................38

2.4.2 Equipo.....................................................................................................38

2.4.3 Probetas de ensayo..................................................................................39

2.4.4 Ensayo....................................................................................................39

2.4.5 Resultado................................................................................................39

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. NORMAS DE DOSIFICACIÓN DE SUELO – CEMENTO

1.1 INTRODUCCIÓN

El suelo cemento es un producto endurecido resultante de una mezcla íntima compactada de suelo, cemento y agua, en proporciones establecidas a través de una dosificación racional, ejecutada de acuerdo con las normas aplicables al suelo en estudio.

Las especificaciones para ejecución de capas de suelo – cemento presentan los cuidados especiales que deben ser seguidos para garantía de que sea obtenido un producto acabado resistente y durable. Muchos de estos requisitos son genéricos y se aplican a cualquier caso; tres de ellos entretanto, dependen estrictamente de las características del suelo con que se está trabajando:

• Cantidad de cemento;

• Cantidad de agua;

• Peso específico seco aparente a ser alcanzado después de la compactación.

Dosificación de suelo – cemento, es la secuencia de ensayos realizados con una determinada mezcla de suelo, cemento y agua, seguida de la interpretación de los resultados por medio de criterios preestablecidos; el resultado final es la fijación de las tres variables citadas. Entretanto, la cantidad de agua y el peso específico aparente indicadas para una determinada mezcla sufren pequeñas oscilaciones, dadas las variaciones de campo que ocurran en las características del suelo. Así siendo, la cantidad de agua a ser adicionada en la mezcla y el peso específico seco aparente de mezcla compactada pasarán a ser tomadas exclusivamente como elemento de control de servicio y, con eso, el objetivo de dosificación pasa a ser sólo la fijación de cantidad adecuada de cemento, sin embargo el abastecimiento, apenas con los datos indicativos básicos, la humedad óptima y el peso específico seco aparente máximo de la muestra ensayada.

La experiencia brasileña se basa, principalmente, en los métodos de dosificación de la Portland Cement Association (PCA), no obstante, otros países han desarrollado procedimientos diferentes; faltándoles, lo que es justamente la mayor recomendación de los métodos de la PCA: la comprobación de sus resultados en un gran número de obras ejecutadas y en uso, con enorme variedad de suelos, de los más diversos orígenes y regiones, desde 1939.

La PCA dispone de una Norma General y una Simplificada de Dosificación, las que se describen y recomiendan en este texto.

Los métodos de ensayo que hacen parte de normas de dosificación se incluyen en el Capítulo 2 de este texto; su elaboración se fundamenta en las siguientes normas, de la American Society for Testing Materials (ASTM) y de la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO):

• Test for Moisture – Density Relations of Soil – cement Mixtures (ASTM D 558 y AASHTO T 134);

• Wetting – and – Drying Test of Compacted Soil – cement Mixtures (ASTM D 559 y AASHTO T 135).

Una descripción de las normas y métodos de dosificación de ensayos es acompañada de ejemplos educativos. A partir de 1962 fueron introducidas algunas alteraciones en el proceso, basándose en la experiencia adquirida en Brasil, persiguiendo su simplificación; así se tiene:

a) Designación de la cantidad de cemento por la cantidad en peso. La cantidad de cemento incorporada al suelo era, en general, expresada por la cantidad de cemento en volumen, definido como una relación entre el volumen de cemento suelto y el volumen de suelo – cemento compactado. La expresión es de aplicación práctica, pues permite, conocidos el peso específico seco aparente y las dimensiones de un trecho de suelo – cemento a ser ejecutado con mezcla en el lugar, calcular el volumen de cemento suelto necesario y, consecuentemente, el número necesario de sacos, conocido el peso específico aparente suelto de cemento.

En los ensayos de laboratorio no es fácil practicar la composición de mezclas en volumen; la cantidad de cemento, para cada ensayo, necesita ser transformada en la cantidad de cemento en peso.

La designación de cantidad de cemento por la cantidad de cemento en peso, que es la relación entre el peso del cemento y el peso del suelo seco, simplifica de sobremanera los trabajos de laboratorio, no alterando los resultados.

En campo, el hecho de ser conocido por simple cubicación el volumen a ejecutar e indirectamente su peso, indica que se siga empleando, en campo, la cantidad de cemento en volumen. La correlación entre las dos cantidades es expresada por fórmulas simples, las que se mostrarán posteriormente.

b) Simplificación de ensayos de durabilidad. El ensayo de durabilidad se ejecutaba en dos probetas de ensayo, en las cuales se cepilla y se pesa tres veces en cada ciclo. Verificada como superflua la determinación de la variación de volumen para la mayoría de los suelos, una sola probeta de ensayo pasó a ser ensayada, logrando que el resultado sea en función de las pesadas realizadas al final del duodécimo ciclo, desde que se tome en cuenta el agua retenida en el suelo, por hidratación, durante el ensayo (usándose datos tabulados).

El ensayo de durabilidad por congelamiento y deshielo dejó de ser ejecutado, puesto que no hay una región en el Brasil donde este efecto ambiental tenga un peso considerable. De acuerdo con la Highway Research Board (HRB), para fines de pavimentación en general pueden ser empleados normalmente, en la ejecución de suelo – cemento, los suelos con características siguientes:

• Diámetro máximo = 75 mm; 

• Porcentaje que pasa el tamiz No. 4 (4,8 mm) ≥ 50 %;

• Porcentaje que pasa el tamiz No. 40 (0,42 mm) 15 % - 100 %;

• Porcentaje que pasa el tamiz No. 200 (0,075 mm) ≤ 50 %;

• Límite líquido ≤ 40 %;

• Índice de Plasticidad ≤ 18 %.

1.2 NORMA GENERAL DE DOSIFICACIÓN DE SUELO – CEMENTO

La determinación de la adecuada cantidad de cemento se basa en el hecho de que suelos mezclados con pequeñas cantidades de cemento, estando debidamente compactados y curados, mejoran sensiblemente sus características originales de resistencia mecánica, convirtiéndose muy superiores a lo obtenido con otros materiales utilizados como capas de pavimentos. La acción de las cargas y la variación de condiciones climáticas podrían, después de cierto tiempo, disgregar la mezcla endurecida, lo que haría que perdiese el grado de estabilización alcanzado, transformándose en una simple mezcla compactada de suelo con cemento, de calidad baja e indefinida. En vista de eso, la Norma General de Dosificación procura determinar la cantidad de cemento capaz de garantizar una mezcla con permanencia de sus características mejoradas. Con este objetivo, fueron idealizados los ensayos de durabilidad por mojado y secado (y por congelamiento y deshielo en la versión original de la norma).

La dosificación se la hace experimentalmente: diferentes cantidades de cemento son usadas en los ensayos y el análisis de resultados indica el menor de ellos que es capaz de estabilizar el suelo sobre el concepto del suelo – cemento.

La Norma General de Dosificación de Suelo – cemento puede ser resumida en las siguientes operaciones:

a) Identificación y clasificación del suelo;

b) Elección de la cantidad de cemento para el ensayo de compactación;

c) Ejecución del ensayo de compactación de suelo – cemento;

d) Elección de cantidades de cemento para el ensayo de durabilidad;

e) Formación de probetas de ensayo para ensayo de durabilidad;

f) Ejecución del ensayo de durabilidad por mojado y secado;

g) Elección de cantidad de cemento adecuado en función de los resultados del ensayo.

1.2.1 Identificación y Clasificación de Suelos

Con respecto a la identificación y clasificación de suelos, son realizados los siguientes ensayos brasileños, estandarizados por la Asociación Brasileña de Normas Técnicas (ABNT) y por el Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER):

a) Determinación del peso específico de los granos de suelo (NBR 6508 o DNER DPT 93-64);

b) Determinación de absorción de los granos de grava (NBR 6458);

c) Determinación de límite líquido de suelos (NBR 6459); 

d) Determinación del límite de plasticidad de suelos (NBR 7180);

e) Análisis granulométrico de suelos (NBR 7181).

En los ensayos de suelo – cemento, las diversas fracciones de suelo, en función de sus diámetros, son denominadas como sigue:

a) Grava gruesa, partículas con diámetro de 4,8 mm a 76 mm;

b) Grava fina, partículas con diámetro de 2,0 mm a 4,8 mm;

c) Arena gruesa, partículas con diámetro de 0,42 mm a 2,0 mm;

d) Arena fina, partículas con diámetro de 0,05 mm a 0,42 mm;

e) Limo, partículas con diámetro equivalente de 0,005 mm a 0,05 mm;

f) Arcilla, partículas con diámetro equivalente inferior a 0,005 mm.

Conocidas las características físicas del suelo, se pasa a su clasificación. En los ensayos de suelo – cemento y empleando la clasificación de la AASHTO (M 145), completando con la determinación del Índice de Grupo.

Ejemplo de dosificación por la Norma General

a) Considerar un suelo con los siguientes resultados previos de laboratorio:

• Granulometría

• Grava gruesa = 10 %

• Grava fina = 5 %

• Arena gruesa = 23 %

• Arena fina = 33 %

• Limo = 6 %

• Arcilla = 23 %

• Parcela que pasa el tamiz de 0,075 mm = 32 %

• Límite líquido = 25 %

• Límite plástico = 19 %

• Índice de plasticidad = 6 %

• Características de grava gruesa

• Peso específico = 2630 Kg/m³

• Absorción = 1,2 %

b) De acuerdo con la clasificación de la AASHTO, este suelo pertenece al grupo A2-4 (0); el número entre paréntesis indica el índice de grupo.

1.2.2 Elección de Cantidad de Cemento para el Ensayo de Compactación

La determinación de la cantidad adecuada de cemento se fundamenta en el análisis del comportamiento de las probetas de ensayo con diferentes cantidades de cemento. En general, son ensayadas tres cantidades, diferenciando la cantidad mediante dos puntos porcentuales.

Habiendo observado que los resultados del ensayo de compactación varían muy poco para pequeñas diferencias en la cantidad de cemento, un único ensayo de compactación puede ser realizado, con la cantidad media entre las previstas; adoptándose los resultados de compactación como válidos para las tres cantidades escogidas.

La mejor manera de fijar las cantidades de cemento para los ensayos es la comparación del suelo en estudio con otros ya ensayados, llevándose a consideración la granulometría, los índices de consistencia, el origen geológico, la coloración, la región de donde proviene y profundidad de la muestra.

Para suelos con los cuales no se tiene experiencia anterior, la Tabla 1 de la Norma General de Dosificación de Suelo – cemento, elaborada por la PCA, indica la cantidad a ser adoptada en el ensayo de compactación.

Tabla 1 – Cantidad de cemento para el ensayo de compactación Clasificación de suelo según la AASHTO (M 145)	Cantidad de cemento en peso (%)
A1 – a	5
A1 – b	6
A2	7
A3	9
A4	10
A5	10
A6	12
A7	13

CAPACITACION

Trabajo de Auto Capacitación - Ensayos Idealmente se producen mínimamente 14 muestras para Ensayos Técnicos, estas pruebas  - muestras se deben realizar con áridos (arcilla - limo - arena – carga adicional) provenientes de las mismas canteras, y de cada cantera en caso de cambio de proveedor, a las que previamente se les hará la prueba de sedimentación en agua con sal gruesa en  un frasco de boca ancha, (Nescafé tipo). Siendo muy Importante, además, conocer la   prueba de acidez (PH) para adicionar el volumen de cal para neutralizar la acidez y llevar la mezcla al Grado Básico Cercano al del cemento. (PH = 12) Se recomienda que inicialmente, para cada una de las muestras, sí efectúen pruebas de  fraguado de cemento, hasta lograr la humedad, adecuada compresión  optima  y desmolde, para cada mezcla. Una ves satisfechos, recién, se producirán los ladrillos con cemento para fraguar y curar durante el proceso mínimo de 28 días. Estas pruebas nos pueden llevar hasta cinco días de estudio y otros 5 días hacer las experiencia de trabajo, de selección de la materia prima y del proceso de preparado y humedecido de la mezcla. Además de conocer el  comportamiento de la desterronadora y de la prensa ante la variedad de  mezclas, esponjamiento y grado de humedad. Las cantidades sugeridas de producir 18 ladrillos mínimos cada muestra tiene  el objetivo de *guardar nueve (9) ladrillos testigo para evaluación inmediata,  *guardar nueve (9) ladrillos testigo para futura evaluaciones - certificaciones.  La evaluación inmediata será con tres (3) pruebas del día 14, tres (3) para el día 21 y  tres (3) para el día 28. En caso de necesitarse pruebas de efecto sísmico o comportamiento a la carga  portante sobre paredes construídas, la cantidad dependerá del Laboratorio Elegido.  Ha de controlarse, previamente a las muestras, que los ladrillos estén saliendo de  medidas adecuadas y que los cuatro lados tengan la misma altura. Cuando se logra una calidad óptima, si se busca nivelar los costos, se podría empezar   a disminuir la proporción de cemento, realizando las pruebas de flexión y compresión,  hasta lograr el ahorro de cemento deseado, el grave error seria perder calidad de  producto. Es preferible mayor productividad en el proceso para bajar costos, que  bajar la calidad de producto. Como se puede comprobar algunos suelos de nuestra región necesitan la incorporación   de arena para optimizar calidad, de lo contrario necesitarían aumentar cemento para  lograr buena resistencia y durabilidad, lo que incidiría en el costo del producto. En caso de que los ladrillos se utilizaran en zonas muy húmedas o de capas freáticas muy altas, y se desea, para contactar, algún hidrófugo como La Ceresita o Sica 3, se  aconseja recordar que se utilizan no mas del 10% del volumen de agua, tienen el  inconveniente de que el  mortero de revoque o de asentamiento no se adhiere a la  superficie, dado que los hidrófugos, forman una lámina plástica no adherente al cemento,  razón por la que se aconseja utilizar con precaución. Para Muretes Medidas de Ladrillos: Largo 30 cm Ancho 15cm Altura 7,5cm. Cantidad de ladrillos por m²: 45,5 ladrillos ‐ 30 x 15 x 7,5 cm. 47,6 ladrillos ‐ 30 x 15 x 7,00 cm. 53,4 ladrillos ‐ 30 x 15 x 6,25 cm. Medidas de ladrillos: Largo 25 cm, Ancho 12,5 cm. Altura 7,5 cm. Cantidad de ladrillos por m²: 53,2 ladrillos – 25 x 12,5 x 7,5 cm. 57,1 ladrillos – 25 x 12,5 x 7 cm. 64 ladrillos – 25 x 12,5 x 6,25 cm. NOTA: La altura del ladrillo es la única dimensión variable y está sujeta a las características del suelo y su contenido de humedad. El suelo más arcilla o con alto contenido de humedad, influyen directamente en la altura del ladrillo, que pueden sufrir disminución, indicando una excelente compresión, pero para mantener siempre la altura estándar, el operador deberá realizar un ajuste sencillo en la máquina, dejando a la altura milímetrica de los ladrillos. Fuente: Eco Maquinas Brasil

Quieres un litro de luz solar? Sistema Ecológico.

por Joaquin Martin de Consuegra
el 07/08/2015 en Construcciones ecológicas

Somos muy de inventos ecológicos en La Voz del muro, ya lo sabéis. No dejamos escapar la oportunidad de mostraros materiales nuevos tan revolucionarios como el Piñatex u otros como el agua en polvo, que puede cambiar nuestra manera de hacer agricultura. Todos estos, y otros muchos inventos, no hacen más que demostrarnos que hay un montón de gente preocupada por el medio ambiente que centran todos sus esfuerzos en crear nuevas formas de desarrollo para la sociedad. Gente que se preocupa porque nuestro paso por este planeta se lleve a cabo de una manera sostenible. En una frase, “Minimizar la huella ecológica que dejamos en la biosfera“.

Por eso hoy os traemos unas cuantas maneras de iluminar vuestras casas de una forma sostenible, ecológicamente viable y que se puede adaptar a cualquier tipo de decoración.

Os presentamos 3 tipos de iluminación ecológica:

1- Los tubos solares o ductos de luz

Este invento es sencillo y efectivo, consiste en unos tubos rellenos de difusores de luz colocados en el techo de la estancia y que, mediante refracción iluminan nuestra habitación.

Así de bien iluminan los ductos solares

Estos tubos deben tener uno de sus extremos en contacto con la luz exterior para funcionar.

No hace falta que el tubo sea recto, ya que adecuando ciertos elementos reflectantes en su interior podemos seguir obteniendo los mismos resultados incluso si el conducto está doblado 90º.

Existen actualmente varias marcas que los fabrican y venden.

Pueden iluminar perfectamente una superficie de 33m2 en un día nublado, aunque se encuentren bajo tierra.

Su única desventaja es que solo funcionan cuando hay luz en el exterior, por lo que de noche nos quedaremos sin poder usarlo.

El Sol embotellado

Otra opción es este “Sol embotellado” un invento de la empresa sudafricana Consol.

Estas botellas disponen de un panel solar inteligente en la tapa del frasco que absorve la energía solar durante el día

Cuando cae la noche una pequeña luz led de su interior se alimenta de la energía acumulada durante el día y se ilumina

Esta luz puede estar funcionando hasta 6 horas antes de necesitar otra vez ser expuesta a los rayos solares

Ahora viene la desventaja y es que, de momento, Consol solo distribuye este producto en Sudáfrica por lo que puede resultarnos un tanto difícil hacernos con una.

La luz solar híbrida (LSH)

Este invento tiene un principio parecido al de los ductos de luz, aunque difiere bastante en su distribución de la misma.

El sitema consiste en instalar un colector solar en el techo del edificio (una especie de parabólica) que recoge la luz y la distribuye a través de los cables de fibra óptica.

En el siguiente vídeo podréis ver mejor las bondades de este sistema. Desde ya os decimos que puede ahorrar bastante en el recibo de la luz, su nivel de luminancia es bastante alto y puede incluso cambiar el estado de ánimo, para mejor, de quien se expone a la “Luz Solar Híbrida”.