ESTABILIZACION CON CEMENTO.docx

ESCUELA MILTAR DE INGENIERIA
“MCAL. ANTONIO JOSE DE SUCRE”
BOLIVIA
ESTABILIZACION DE SUELOS CON CEMENTO
MATERIA : Laboratorio de Pavimentos
DOCENTE : Ing. Roger Choque Calderón
NOMBRE : José Felix Vega Solis
CÓDIGO : C8122-1
CARRERA : Ingeniería Civil
SEMESTRE : 8vo B Civil
FECHA : 31/10/2021
COCHABAMBA – BOLIVIA

EST. JOSE FELIX VEGA SOLIS C8122-1
ESTABILIZACION CON CEMENTO
1.1 INTRODUCCION
El cemento mezclado con el suelo mejora las propiedades de éste desde el punto de
vista mecánico, un suelo se puede estabilizar con cemento, dicho proceso consiste en la
mezcla íntima, convenientemente compactada, de terreno, cemento, agua y
eventualmente adiciones, a la cual se le exigen unas determinadas condiciones de
susceptibilidad al agua, resistencia y durabilidad.
En efecto, al fraguar e hidratarse los silicatos y aluminatos cálcicos anhidros, une las
partículas del suelo, reduce su sensibilidad al agua, disminuye la deformación del suelo
estabilizado y proporciona cierta resistencia a tracción según la dosificación empleada.
Se pueden estabilizar tanto los suelos granulares como los de grano fino, excepto si son
muy plásticos o presentan mucha humedad. En este último caso, se podrían tratar
previamente con cal. No se podrán utilizar suelos con material vegetal u orgánica, o
cualquier otra sustancia que perjudiquen el fraguado del cemento.
El resultado de este proceso es la disminución de la porosidad y de la plasticidad así
como un aumento en la resistencia y en la durabilidad. Este tipo de estabilización es de
uso cada vez más frecuente y consiste comúnmente en agregar cemento Portland en
proporción de un 7% a un 16% por volumen de mezcla. Al mejorar un material con
cemento Pórtland se piensa principalmente en aumentar su resistencia, pero además de
esto, también se disminuye la plasticidad, es muy importante para que se logren estos
efectos. Casi todos los tipos de suelo que encontramos pueden estabilizarse con
cemento con excepción de los que contienen altos porcentajes de materia orgánica. Por
otra parte, los suelos de arcilla o limo requerirán un mayor porcentaje de cemento para
lograr los resultados esperados.
1.2ANTECEDENTES
En la estabilización de suelos se cuentan con diferentes métodos o aumento de
diferentes sustancias como son la cal, cemento y sustancias químicas netas e incluso en
algunos casos cenizas volátiles.

Para la realización de este proceso es necesario previamente determinar o realizar
ensayos como granulometría, limites de atterberg (limite liquido y limite plástico);
cantidad de humedad, los mismos realizados con el material granular de origen o de
base, posteriormente a esto y en base a los resultados que se busca lograr se debe de
revisar los diferentes porcentajes posibles y realizar el CBR, Proctor.
Así mismo previamente a cualquier inicio de proyecto calculo o experimento se debe de
analizar las diferentes bibliografías para determinar cuál es el método de estabilización
o mejoramiento idóneo para el tipo de suelo con el que contemos, el resultado que se
busca lograr y la problemática que se presenta.
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.3.1 Identificación del problema
Los suelos a utilizar para el diseño de capas y mezclas asfálticas deben de tener una
serie de ciertas características o condiciones para su uso ideal o idóneo, sin embargo
existen algunos suelos que no cumplen con las mismas y sin embargo por diferentes
factores logísticos como costos, transporte o ubicación del proyecto deben de ser
utilizados por lo que se debe de buscar una solución para su uso correspondiente
cumpliendo todos los requerimientos mínimos necesarios para cada especificación
técnica del proyecto.
1.3.2 Formulación del problema
Encontrar una mejor sistematizada y precisa referente al mejoramiento de suelos sobre
sus características mecánicas de resistencia.
1.4OBJETIVOS
1.4.1 Objetivo General
Explicar la estabilización mediante la utilización de cemento de manera clara y concisa
resaltando su importancia y resultados.
1.4.2 Objetivos específicos
 Analizar el uso de cemento en los suelos

 Estudiar la importancia de la estabilización de los suelos
 Revisar otros materiales u opciones de estabilización de suelos
 Resaltar los usos de las diferentes estabilizaciones que se pueden realizar
1.5JUSTIFICACION
Un suelo se considera estable cuando posee la resistencia suficiente para no sufrir
grandes deformaciones ni excesivo desgaste en servicio por acción de las condiciones
climáticas variables que se puedan presentar o por las condiciones de uso como tal a las
cuales se lo someterá, además debe de conservar estas propiedades a través del tiempo.
Un suelo natural puede tener a veces la composición granulométrica, la plasticidad y el
grado de humedad adecuada, para que, siendo únicamente compactado, presente las
características mecánicas que lo hacen utilizable como cimentación de una vía o camino.
No obstante, si no se logra un adecuado equilibrio entre el rozamiento inter-partículas y
su adhesión, no se tendrá la estabilidad esperada. Por tanto, en lo general la
estabilización de un suelo es un proceso que permite mejorar la calidad del suelo natural
para obtener unas características físicas, químicas y mecánicas estables en relación con
las condiciones medioambientales de servicio. Con estos procesos de estabilización
puede alterarse una o más propiedades del suelo: controlarse la expansión, incrementar
la resistencia, reducir la plasticidad, disminuir la permeabilidad, prevenir la erosión, entre
otras propiedades. Por ejemplo, es posible mejorar la resistencia de suelos y convertirlos
en materiales apropiados para la construcción, capaces de soportar los efectos del
tránsito y del ambiente con excelente durabilidad. Los métodos de estabilización de
suelos pueden clasificarse en: mecánicos, físicos, químicos y biológicos.
La estabilización mecánica consiste en compactar el suelo de forma estática o dinámica
para aumentar su densidad, su resistencia mecánica, disminuir su porosidad y su
permeabilidad. Puede incluir también previamente la mezcla de suelos de diferente
gradación para obtener la especificación apropiada.
Los objetivos ingenieriles de este procedimiento son:
a) Aumentar su capacidad portante
b) Disminuir el asentamiento de las estructuras

c) Controlar cambios volumétricos indeseables
d) Reducir la permeabilidad al agua
e) Aumentar la estabilidad de los taludes.
2.1 DESARROLLO DE LA FUNDAMENTACION TEORICA
La compactación de un suelo depende de la energía de compactación, por el tipo y
gradación del suelo, y el grado de compactación depende del contenido de humedad y
el peso unitario seco. El grado de compactación es entonces medido en términos del
peso unitario del suelo seco.
La estabilización física consiste en modificar las propiedades de los suelos mediante la
intervención en algunas de sus propiedades para aportarle características estructurales
nuevas. Entre los procedimientos físicos se encuentran el uso de los materiales
denominados geo sintéticos, tales como los geotextiles, fabricados generalmente de
fibras sintéticas como el poliéster o polipropileno; las geomallas, estructuras
tridimensionales pero con la característica de ser mono o bi-orientadas y fabricadas en
polietileno de alta densidad; las geomembranas, láminas poliméricas impermeables
fabricadas en cloruro de polivinilo (PVC), o polietileno de alta o baja densidad
(PEAD/PEBD); el geo compuesto, diseñado específicamente para estabilización de
suelos donde se requiere tanto refuerzo como separación de una base granular y un
subsuelo muy fino, este se produce uniendo un geotextil no tejido a una geomalla, lo que
permite una gran interacción con el suelo reforzado; y las geo celdas, que son sistemas
tridimensionales de confinamiento celular fabricadas en paneles de polietileno o
polipropileno, muy resistentes para el confinamiento de cargas.
La estabilización química consiste en añadir al suelo otros materiales, o productos
químicos, que modifican sus propiedades, ya sea por una reacción fisicoquímica, o
mediante la creación de una matriz que aglomere las partículas del suelo. Algunos
autores recomiendan la combinación de dos métodos, el de estabilización por métodos
mecánicos de compactación y vibración y el de estabilización por métodos químicos,
para obtener mayor resistencia y durabilidad.

Una última técnica es la estabilización biológica que consiste básicamente en la
utilización de enzimas biológicas que al ser incorporadas al suelo actúan aumentando el
grado de aglutinamiento y compactación de las partículas del suelo, como consecuencia
de un intercambio catiónico en la estructura del suelo que da lugar a un proceso de
cementación acelerado.
El cemento Portland es el aglutinante más utilizado a nivel mundial porque posee la
capacidad de estabilizar una amplia variedad de suelos, aunque es mucho más efectivo
en suelos arenosos y en suelos arcillosos con índices de plasticidad entre mediano y
bajo. Al material generado por la mezcla de suelo con diferentes porcentajes de OPC se
le da el nombre de suelo-cemento. Este material se usa en muchos tipos de aplicaciones
de infraestructura civil como bases o subbases para construir carreteras, terraplenes,
diques y estabilización de cimentaciones, entre otros. Se ha implementado desde hace
más de 80 años, y su desarrollo se dio simultáneamente en Estados Unidos e Inglaterra,
en donde en el año 1917 aplicaron exitosamente mezclas de suelo arcilloso con cemento
para crear caminos; pese a ello, no fue muy utilizado en esa época por el tipo de tráfico.
En Estados Unidos los primeros proyectos de los que se tiene registro del uso de suelo-
cemento en la construcción de carreteras se realizaron en Dakota del Sur, Iowa, Ohio,
California y Texas. A partir de 1935 la Portland Cement Asociation (PCA) desarrolló una
serie de investigaciones que derivaron en los primeros ensayos de humedad-densidad,
humedecimiento-secado y hielo-deshielo de diversas mezclas de suelo-cemento y a
partir de este trabajo a mediados de 1940 surgen las primeras normas ASTM y AASHTO
para este tipo de material (Portland Cement Association, 1992).
Los mecanismos por los cuales el suelo es estabilizado por el cemento son la hidratación,
el intercambio catiónico, floculación y aglomeración, carbonatación y reacciones
puzolánicas. De estos, el más importante es la hidratación del cemento ya que se
generan compuestos de silicato cálcico que cementan las partículas del suelo generando
estabilidad frente a los cambios de humedad en el ambiente. El intercambio catiónico es
el segundo mecanismo en importancia cuando se estabilizan suelos cohesivos, los
cationes Ca++ del cemento llenan los vacíos en la estructura del suelo o se intercambian
por algunos cationes del suelo, reduciendo la carga neta superficial haciendo que se

genere una menor atracción de moléculas de agua por parte del material al tratar suelos
expansivos con cemento Portland corroboraron que el índice de plasticidad y el límite
liquido de los suelos tratados decrecía apreciablemente (órdenes del 50 %), reduciendo
de esta manera su potencial de hinchamiento y volviéndolos menos sensibles al agua
con la consecuente mejora en los procesos de compactación de las mezclas de suelo-
cemento. La floculación puede cambiar la textura plástica de algunos suelos a una
textura fina y granular mientras que la carbonatación contribuye a la resistencia del
material estabilizado y las reacciones puzolánicas contribuyen a la generación de
material cementante adicional (C-S-H) conforme pasa el tiempo incrementando la
estabilización por cementación de las partículas.
Dependiendo de la proporción de los componentes en la mezcla entre el suelo y el
cemento, se generan varias clases de suelo-cemento: suelo-cemento compactado,
suelo-cemento plástico y suelo modificado con cemento. El tipo de mezcla más utilizada
es el suelo-cemento compactado llamado comúnmente como suelo-cemento, este
contiene una proporción de OPC entre 4-25 % en peso de suelo seco y se compacta
para lograr mayor resistencia. Los suelos que mejor resultado presentan al ser
estabilizados con OPC son los materiales granulares bien gradados con la suficiente
cantidad de material fino, para producir una especie de agregados flotantes en la matriz.
Según la PCA el tamaño máximo de las partículas del material a estabilizar debe ser de
5.1 cm, el Índice de Plasticidad (IP) para estos materiales debe ser menor de 30, mientras
que para materiales más finos el IP debe ser inferior a 20 con Limite Líquido (LL) por
debajo de 40 (U.S.Department of Transportation, 1992).
Estudios realizados relacionaron la resistencia de un suelo arcilloso estabilizado con
diferentes contenidos de cemento para una determinada cantidad de agua, identificando
tres zonas que estaban relacionadas con la cantidad de OPC adicionado al suelo. La
primera que denominaron zona activa, donde la resistencia de la mezcla incrementa con
el contenido de cemento entre 0-10 %, atribuible a los productos de hidratación del OPC
(C-S-H). Entre 10 - 30 % de cemento el incremento en la resistencia es casi cero, esto
quiere decir que no existe mejora significativa en la resistencia, esta región fue
denominada zona inerte. Con contenidos de cemento > 30 % encontraron que la

resistencia disminuyó y la denominaron zona de deterioro, esto fue atribuido a una
insuficiente cantidad de agua que promueva la hidratación completa del cemento en la
mezcla. Con base en lo anterior, definieron como límite máximo el 10 % de cemento.
Cabe anotar que, los rangos típicos de resistencia a compresión simple a 7 días exigidos
por el código ACI 230 depende del tipo de suelo, así para suelos ML y CL es de 17.58 -
35.15 kg/cm2; en suelos MH y CH es de 14.06 - 28.12 kg/cm2, y en el resto de los tipos
de suelo del sistema unificado de clasificación de suelos (USCS) es de 21.09 - 42.18
kg/cm2.
2.2 METODOS DE ANALISIS DE ESTABILIDAD
En el caso el análisis de estabilidad de suelo se planificara en base a la problemática con
la que se cuente como ser falta de resistencia mecánica, exceso de cantidad de agua o
humedad en el sector, falta de adherencia de aditivos, necesidades respecto a
temperaturas; entre algunos a mencionar.
Los métodos posibles de realizar fueron explicados previamente, asi mismo fueron
mencionados a lo largo de todo el documento, por lo que se debe tener en consideración
los mismos para la determinación precisa del método a utilizar.
Los métodos de análisis de estabilidad se basan en un planteamiento fisicomatemático
en el que intervienen las fuerzas estabilizadoras y desestabilizadoras, que actúan sobre
el talud y que determinan su comportamiento y condiciones de estabilidad.
2.3 ENSAYO DE LABORATORIO
Una vez que se ha seleccionado el conglomerante, se deben realizar ensayos para
determinar la dosificación del mismo. Para cada contenido de cemento se debe realizar
el ensayo de Proctor Modificado con el fin de determinar la humedad óptima y la densidad
máxima de compactación, para luego calcular el índice CBR.
En base a esos 2 ensayos a grandes rasgos se podrá determinar el porcentaje idóneo
de cemento a añadir en base a los resultados que se busca lograr.
3.1 ANALISIS DE DIFERENCIA ESTABILIDAD VS MEJORAMIENTO

 Suelos mejorados con cemento: Se agrega una cantidad relativamente
pequeña de cemento para mejorar algunas propiedades, como es su sensibilidad
a los cambios de humedad o su mayor capacidad de soporte, quedando suelto el
material tras su tratamiento. Es una técnica orientada a mejorar las explanadas.
La mezcla se realiza in situ, con dosificaciones inferiores al 3% sobre el peso seco
del suelo. El PG3 los clasifica en S-EST 1 y S-EST 2.
Este proceso consiste simplemente en una mejora base, normalmente aplicado
para casos de suelos con un CBR cercano o no muy lejano de 6 en base a la
bibliografía correspondiente del libro de Braja M. Das
En base a esta tabla podríamos mencionar que sirve para la mejora de los suelos
de calificación muy mala o mala, o suelos para uso de sub rasantes.
 Suelos estabilizados con cemento: Se da tras el fraguado del cemento,
momento en el que se obtiene un material con cierta resistencia mecánica. No se
trata de un hormigón, pues los granos no se ven envueltos en pasta de cemento,
sino que su unión es puntual. El PG3 los divide en S-EST 3 si la resistencia a
compresión a 7 días es de 1,5 MPa, para uso en explanadas, y los suelos
estabilizados para subbases y bases, donde se eleva dicha resistencia mínima a
2,5 MPa. En este último caso, su denominación habitual es suelo cemento, cuya
fabricación se realiza en central. Se exige un adecuado curado, lo que implica que
tras la extensión y compactación de la capa, se riega con una emulsión bituminosa
de rotura rápida para evitar la evaporación prematura.

En base a la tabla citada previamente podemos mencionar que la estabilización
de suelos se suele dar para la formación de Bases o aquellos que requieren mayor
resistencia mecánica.
Se necesitaría un elevado contenido de cemento si el suelo presenta muchos finos
plásticos, lo que, además, dificultaría el mezclado. Por ello se limitan los tratamientos
con cemento a suelos que cumplan las siguientes condiciones:
 Límite líquido < 40 en los S-EST 2 y S-EST 3
 Índice de plasticidad < 15
 Cernido ponderal por el tamiz UNE 2 mm > 20 %
 Cernido ponderal por el tamiza UNE 0,063 mm ≤ 35 % (50 % en los S-EST 1 y S-
EST 2)
4.1 CONCLUSIONES
La estabilización del suelo mediante el cemento es esencial para la mejora de
características mecánicas de resistencia del suelo, sin embargo la mayor problemática
es su costo, al ser mas elevado que los otros métodos aplicables, sin embargo en una
relación de resultados frente al precio se lo puede tomar como una posibilidad esencial
de trabajo.
De igual manera se puede mencionar que los beneficios que se ofrece con la presente
estabilización son múltiples y aplicable básicamente frente a todas las problemáticas
factibles de los suelos, de igual manera es importante el destacar su uso en los
principales casos para la solución frente a las cargas de servicio a las que se someterá
nuestro pavimento o las condiciones ambientales extremas.
4.2 RECOMENDACIONES

 El uso y aplicación del cemento uso estabilización de suelos se debe hacer bajo
los lineamientos de las normas técnicas de construcción y las normas y
especificaciones del Invías, cuando aplique.
 Los porcentajes de adición de cemento y la humedad del material deben ser
definidos mediante ensayos en el laboratorio y corroborados en campo.
 Se deben emplear equipos y procesos constructivos que garanticen una adecuada
disgregación del material a estabilizar, una mezcla correcta entre el material y el
cemento, una humedad óptima y una adecuada compactación para alcanzar la
densidad de diseño. * El cemento uso estabilización de suelos no debe ser
empleado para la elaboración de concretos, morteros, lechadas o cualquier otro
tipo de aplicación que no sea para el tratamiento de suelos.
 Debe almacenarse en un lugar seco, cubierto y alejado de zonas húmedas,
evitando el contacto con el agua.
 Es pertinente conservar el cemento sobre estibas y no directamente sobre el
suelo.
 Una vez abierto el empaque debe consumirse de manera inmediata.
 La vigencia del producto son 3 meses.
 Es recomendable almacenarse en pilas de menos de 10 sacos.
BIBLIOGRAFIA
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Msc. Silene Minaya G. – Msc. Abel Ordoñez Huamán. (2006). Diseño Moderno De
Pavimentos Asfalticos. Instituto de la construcción y gerencia

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