El documento describe los métodos para estabilizar suelos con asfalto u otras emulsiones bituminosas, incluyendo el cálculo de la cantidad óptima de estabilizante requerida según las propiedades del suelo y ensayos como la absorción de agua y resistencia. Explica que las emulsiones asfálticas son comúnmente usadas para estabilizar suelos granulares o arenosos y mejorar su resistencia e impermeabilidad.

1. Estabilización Suelo-Asfalto

2. En algunos casos conviene estabilizar un
material usando algún producto asfáltico para
elaborar capas base o sub base. El uso de
algunos productos asfálticos (asfaltos rebajados,
emulsiones asfálticas y cemento asfálticos) está
limitado a suelos granulares o de partículas
gruesas. La estabilización con asfalto puede
tener dos fines:

3. a) Reducir la absorción de agua del material,
usando poca cantidad de asfalto.
b) b) Incrementar la resistencia de un material
usando mayor cantidad de asfalto, como en
las bases asfálticas.
c) Se empleara un asfalto o bitumen, para
lograr propiedades impermeabilizantes,
adhesivas y de preservación, en el suelo.

4. La estabilización de cada suelo, debe ser
investigada en forma independiente, a partir de
la granulometría, plasticidad, densidad y otras
propiedades del sueño. Para un peso específico
del material igual a 1,64 gr/cm3, le debe
corresponder 10% de asfalto y para 1,75 gr/cm3,
no es necesaria su aplicación, tal como lo
muestra a continuación el siguiente cuadro:
Contenido de asfalto (%) 0 2 4 6 8 10
Peso específico del material (gr/cm3) 1,75 1,71 1,68 1,66 1,64 1,64
CONTENIDO DE ASFALTO PARA ESTABILIZAR

5. Aunque la granulometría del material por ser
estabilizado no es esencial se exigen los siguientes
requerimientos:
• Tamaño máximo de partícula menor a 1/3 del
espesor de la capa compactada.
• Más del 50% del material debe pasar el tamiz de
4.76 mm(#4). Y más del 35 el de 0.425 mm(Nº
40),
• Entre 10 y 15% debe pasar el tamiz de 0.074
mm(Nº 200), .
• El límite liquido de la fracción fina no puede ser
mayor de 40 ni el indice plástico superior a 18.

6. Cuando los materiales bituminosos se emplean
como agentes estabilizantes de los suelos,
tienden a producir distintos efectos según el
tipo de suelo que deba estabilizarse. Los efectos
se dividen en tres grupos principales:
a)- Suministrar resistencia cohesiva a suelos sin
cohesión propia, tales como arenas limpias,
donde el asfalto actúa como agente ligante de
las partículas. Este tipo de estabilización es
generalmente llamada "arena-asfalto".

7. b)- Estabilizar el contenido de humedad de los
suelos finos cohesivos. Este tipo de
estabilización se denomina "suelo-asfalto".
c)- Suministrar resistencia cohesiva e
impermeabilizar suelos granulares que poseen
altos valores de resistencia friccional. Cuando en
este tipo de estabilización se utilizan gravas de
yacimiento, se la conoce con el nombre de
"grava-arena-asfalto".

9. Generalmente los suelos que tienen un LL < 30 y
un IP < 12, pueden ser pulverizados
adecuadamente y por lo tanto, mezclarse
uniformemente con el asfalto. Si la plasticidad
excediera del valor indicado la misma puede ser
reducida mediante la incorporación al suelo
plástico de arenas o suelos arenosos no
plásticos.

10. Materiales Bituminosos: Asfaltos diluidos de
curado rápido ER-1 al ER4, asfaltos diluidos de
curado medio EM-1 al EM-4, asfaltos diluidos de
curado lento EL-1 al EL-4 y emulsiones asfálticas
de rotura lenta EB-L. Los asfaltos diluidos de
curado rápido se utilizan para los suelos más
arenosos porque permiten realizar la mezcla
más fácilmente. A medida que aumenta la
plasticidad de los suelos deben emplearse
asfaltos diluidos de curado medio o lento.

11. MÉTODOS DE DOSIFICACIÓN
Los métodos de dosificación de estas mezclas
consisten en determinar el porcentaje óptimo de
material bituminoso que confiere a las mismas la
estabilidad mínima necesaria para soportar las
solicitaciones a que estarán sometidas, y la
impermeabilización adecuada para evitar el acceso
de agua a la mezcla.
La estabilidad se mide registrando las cargas, que
soportan las probetas de mezcla antes de
producirse su rotura o cuando llegan a una
deformación máxima normalizada.

12. La impermeabilización se valora mediante
ensayos de absorción de agua por inmersión y/o
capilaridad a los que se someten las probetas
con porcentajes crecientes de asfalto. La
relación porcentual entre el peso de agua
absorbida, según técnicas normalizadas, y el
peso de la probeta seca, dará la absorción de
agua la que a su vez deberá ser menor que un
valor máximo admisible, según sea el método de
dosificación utilizado.
A continuación se describen brevemente los
métodos más frecuentemente empleados:

13. Valor soporte Florida Este ensayo se aplica sólo
a arenas y con él se conoce “a priori” si las
mismas son o no aptas para ser estabilizadas
con asfalto, es decir, permite valorar si las arenas
poseen la resistencia friccional mínima para
soportar cargas una vez estabilizadas con
asfalto. La forma y rugosidad de la arena tiene
mayor influencia en el desarrollo de la fricción
interna que la granulometría de la misma.

15. Valor soporte Florida modificado Por idea de Mc
Kesson y Mohr se ha establecido otro ensayo,
utilizando el mismo dispositivo, pero con ligeras
modificaciones, que se realiza sobre mezclas de
arena-emulsión para seleccionar el porcentaje
óptimo de material estabilizante de los suelos
arenosos. La determinación de este valor soporte se
efectúa sobre la fracción de arena que pasa el tamiz
N0 4. Con 100 gramos de material se determina la
granulometría con los tamices N0 10 y 200. La
cantidad de emulsión asfáltica a emplear se calcule
por la siguiente fórmula:

16. P = 0.43/ R*(0.05* A+ 0.10* B + 0.50*C)
Donde:
A: porcentaje de la arena retenido en el tamiz N0
10.
B: porcentaje de la arena que pasa el tamiz Nº l0 y
es retenido por el tamiz N0 200.
C: porcentaje de la arena que pasa el tamiz N0 200.
R: porcentaje del residuo asfáltico del material
bituminoso.
P: porcentaje de emulsión asfáltica, basado en el
peso seco del suelo.

17. Método de Mc Kesson
Este método se refiere al empleo de suelo con
valor significativo de la plasticidad, por supuesto
que en ningún caso se consideran suelos de
plasticidad elevada, que ya se ha dicho no son
de conveniencia estabilizar con asfalto por los
métodos corrientes. La cantidad de estabilizante
que debe adicionarse se calculará por la fórmula
siguiente:

18. Donde:
Q: es el peso en gramos de emulsión no diluida a
emplearse.
W: es el peso en gramos del material tamizado a
mezclarse.
S: es el porcentaje de emulsión, que corresponde al
suelo seco no tamizado.
a: es el porcentaje de suelo librado por el tamiz Nº
4.

19. La proporción de estabilizante, denominada
anteriormente con la designación S se
determinará por la siguiente fórmula, tomando
K los valores de 1,00, 1,25 y 1,50 para las tres
series de probetas que deben ensayarse: si el
valor de S determinado por la fórmula resultara
menor que 4%, los tres porcentajes se tomarán
con el 4%, 4,5% y 5% de estabilizante.

20. Donde:
a: porcentaje del suelo pasando el tamiz N0 10, que es librado
por el N0 200 (por análisis hidrométrico) y mayor que 0,005
mm,
b: porcentaje, basado en la cantidad de suelo que pasa el
tamiz N0 l0, de arcilla inferior a 0,005 mm, mayor de 0,001
mm
c: porcentaje, basado en la cantidad de suelo que pasa el
tamiz Nº 10, de arcilla coloidal más fina que 0,001 mm.
n: porcentaje total de suelo (o mezcla de suelos) librados por
el tamiz N0 10.
k: constante para cada tipo de suelo, será determinada por los
ensayos de absorción y estabilidad, excepto cuando se dan
valores arbitrarios como en el caso presente.

21. Ensayo de absorción Las probetas secadas a estufa se
dejarán enfriar a la temperatura del laboratorio, y luego
serán envueltas en papel impermeable, tipo celofán, en
su contorno lateral y cara superior, para no restringir
cualquier hinchamiento que se produjera. Se pesarán con
aproximación de un décimo de gramo y serán colocadas
en el gabinete de absorción capilar, con su parte inferior
de moldeo apoyando en la superficie húmeda del mismo;
el gabinete se mantendrá a temperatura comprendida en
18 ºC y 32 ºC durante todo el periodo de ensayo que es
de 7 días, después de los cuales, el aumento de peso,
calculado en porcentaje del suelo seco será registrado
como valor de absorción

23. Ensayo de resistencia al escurrimiento plástico
Se lleva a cabo con las probetas sometidas
previamente al ensayo de absorción. El cilindro
de ensayo tiene 2 1/2 pulgadas en su diámetro
exterior, 5 pulgadas de altura y un espesor de
pared de 5/8 pulgadas, estando provisto en su
parte inferior de un plato perforado con orificio
de una pulgada cuadrada (8,45 cm2) de sección
para la expulsión. El pistón que transmite la
carga tiene un diámetro de 2,00 pulgadas, más o
menos 0,01 pulgada.

25. Método Hubbard Field modificado Este
método, normalizado por la ASTM bajo la
designación D-915-81, se utiliza como en caso
anterior para mezclas del tipo “suelo-asfalto”, es
decir, en la estabilización de suelos con
plasticidad.

26. ETAPAS CONSTRUCTIVAS

27. 1. Preparación de la mezcla de suelo y arena.
2. Incorporación de la emulsión y mezclado.
3. Aireación de la mezcla.
4. Compactación.
5. Librado al tránsito.

28. 1. Preparación de la mezcla de suelo y arena.

29. 2. Incorporación de la emulsión y mezclado.

30. 3. Aireación de la mezcla.
Una vez terminado el proceso de
incorporación y mezclado de la
emulsión se procede a levantar
nuevamente la mezcla formando
dos caballetes a ambos lados de la
calzada.
Dicha operación se realiza con el
objeto de facilitar que la sub-base
sobre la cual se apoyará la base a
construir, seque convenientemente
el exceso de humedad que le ha
transferido la mezcla en ejecución.

31. 4. Compactación.
Una vez que el material se
encuentre convenientemente
ventilado hasta su correcta
humedad se procederá a
distribuir la mezcla en el ancho
especificado y en el espesor
tal que una vez compactado se
llegue al espesor de proyecto.

32. 5. Librado al tránsito.
Finalizada la
compactación de la capa,
ésta no debe imprimarse
hasta tanto el contenido
de humedad sea
reducido aún más a
valores tales que le
permitan a la mezcla
adquirir la estabilidad
mínima necesaria.

33. Emulsiones asfálticas
En las estabilizaciones, las emulsiones
asfálticas son las más usadas ya que
este tipo de productos si pueden
emplearse con pétreos húmedos y no
se necesitan altas temperaturas para
hacerlo maniobrable, en este tipo de
productos se encuentra en suspensión
con el agua, además se emplea un
emulsificante que puede ser el sodio o
el cloro, para darle una cierta carga a
las partículas y con ello evitar que se
unan dentro de la emulsión

34. Se tienen emulsiones de fraguado lento, medio
y rápido, de acuerdo al porcentaje de cemento
asfáltico que se emplea. Una emulsión
asfáltica es una dispersión de asfalto en agua en
forma de pequeñas partículas de diámetro de
entre 3 y 9 micras.
Este tipo de aglutinantes puede usarse casi con
cualquier tipo de material aunque por economía
se recomienda que se emplee en suelos gruesos
o en materiales triturados que no presenten un
alto índice de plasticidad.

35. El procedimiento constructivo se desarrolla de la
manera siguiente: la capa a mejorar ya tiene que
estar completamente terminada. No se debe
hacer la estabilización cuando hay mucho
viento, menos de 5° C o lluvia. También se debe
tomar en cuenta que se puede diseñar la
estabilización de acuerdo al clima en donde se
encuentre.

36. Riegos de Imprimación
Se aplica sobre superficies no asfálticas
que deben prepararse para recibir otro
riego asfáltico.
APLICACIÓN DE LAS EMULCIONES

37. Riegos de Liga
Se aplica sobre un riego de imprimación sobre
capas asfálticas, su función es vincular una capa
con una mezcla asfáltica.

38. Riego de imprimación reforzada
Consiste en una primera imprimación simple y una
vez que ha secado se efectúa una segunda
aplicación de material bituminoso.

39. Dosificación de la Mezcla.
La emulsión adecuada para cada suelo se determina
previamente mediante ensayos de envuelta eficaz y
de estabilidad o tiempo de manejabilidad de la
mezcla. En los suelos de grano fino, y cuanto
menores sean las partículas, mas importante será la
estabilidad de la emulsión y la necesidad de formar
una mezcla homogénea y resistente, una vez
compactado el suelo. Esta resistencia debe
conservarse en proporción importante después de
periodos prolongados de inmersión en agua.

40. Especificaciones Técnicas.

41. Según el AASHTO M-147, para afirmados
tenemos:

42. Tambien:

43. AFINIDAD ARIDO – LIGANTE.
Se realizarán los estudios de afinidad árido –
ligante con los áridos finos y gruesos de acuerdo
a las normas nacionales e internacionales. Este
estudio es de vital importancia, y está
íntimamente relacionado con el diseño de la
emulsión. Se presentarán los ensayos Riedel
Weber para los áridos finos (4º Min.) y el ASTM
D-1664 para los áridos gruesos (+ 95%), u otro
ensayo más evaluativo.