SISTEMA CONSOLID .."Camino de Futuro"

                                                                                                                                                                                                                                                       

EL SISTEMA CONSOLID

 

 

 

 Productos

Como ya se ha dicho el sistema se basa en la aplicación de una combinación de aditivos:

Todo suelo cohesivo tiene la propiedad de petrificarse nuevamente, todo lo que necesita para hacerlo es un período de tiempo muy largo y presión muy alta. Es posible, sin embargo, acelerar estos procedimientos por medio de procesos catalíticos. Si Vd., puede activar el suelo por medio de catalizadores o seudo-catalizadores y modificar por un proceso complejo su comportamiento insatisfactorio, puede entonces lograr un buen material a partir de casi todo tipo de suelos con la mima cantidad de aditivos.

Primeramente veamos las características generales que reúne el Sistema CONSOLID como estabilizador de suelos y que propiedades tienen los productos usados en el sistema.

Insistimos en el hecho de que hablamos de un sistema, porque es evidente que el problema es muy complejo y por lo tanto no puede ser resuelto con un simple producto.

Con respecto a la estabilización de suelos el Sistema CONSOLID presenta las siguientes características fundamentales:

  • el tratamiento funciona con prácticamente cualquier tipo de suelo cohesivo, independientemente de la composición física y química
  • el sistema no es un ligante a causa de las desventajas ya descritas de este tipo de productos
  • por los mismos motivos el sistema no reacciona químicamente con el suelo
  • el tratamiento funciona como activador o catalizador de la petrificación de la tierra ya que la petrificación natural del suelo requiere mucho tiempo y presión, de manera de obtener un suelo con mayor densidad
  • el tratamiento actúa sobre la sensibilidad del suelo al agua, reduciendo la velocidad de ascenso capilar y la absorción de la superficie
  • el tratamiento es permanente

Además de estas características el Sistema CONSOLID reúne otras menos específicas pero no menos importantes para su uso en cualquier lugar:

la cantidad de producto requerida es prácticamente independiente al suelo a tratar en caso de ser necesario, las cantidades pueden ser fácilmente adaptables a casos con requerimientos especiales el sistema funciona eficientemente con cantidades no demasiado precisas de manera tal de facilitar su aplicación

  • no es venenoso
  • no es un contaminante ambiental
  • es altamente efectivo y económico
  • no requiere equipos especiales o adaptaciones costosas a los equipos existentes

Para comprender como es y como actúa el Sistema CONSOLID, es necesario tener al menos un pequeño conocimiento de los procesos que ocurren en el suelo y que producen su inestabilidad mecánica.

Una parte del agua que atraviesa el suelo es retenida debido a la acción de fuerzas de distintas naturalezas. Se pueden distinguir dos grandes tipos de fuerzas: fuerzas capilares y fuerzas no-capilares. Las fuerzas capilares retienen el agua en los intersticios del suelo, en cambio, las fuerzas no-capilares (por ejemplo, la atracción eléctrica entre las partículas del suelo y las moléculas bipolares del agua) hacen que el agua forme una película que recubre las partículas que forman el suelo aislándolas e impidiendo así el mecanismo natural de unión.

Se sabe que, durante la compactación del suelo, el agua juega un rol importante a través de la formación de esa película que recubre las partículas, especialmente en los suelos finos. No se puede compactar un suelo completamente seco, pero tampoco uno excesivamente húmedo que no es capaz de mantener sus propiedades mecánicas, existe un contenido óptico de humedad (Proctor Óptimo) donde se logra la mayor compactación del suelo. Con el agregado de más agua estas películas se hacen más gruesas y permiten que las partículas de suelo se deslicen unas sobre otras más fácilmente. Este proceso se conoce comúnmente como lubricación. Dado que el espesor de la película de agua sobre una partícula gruesa es despreciable en relación con el diámetro de la misma, los efectos de la lubricación se limitan a los suelos finos. Este mecanismo, sumado a la presencia de agua en los intersticios lleva a la disgregación del suelo y a su inestabilidad mecánica.

 ¿De qué forma actúan los aditivos del Sistema CONSOLID?

  • La aplicación de CONSOLID LIQ permite una aglomeración de las partículas finas y de este modo una reducción de la superficie activa(*) del suelo; se destruye la película de agua adherida, en la medida de lo posible, activando así el poder de unión propio del suelo.
  • Los contenidos de agua del suelo, especialmente su saturación capilar, son altamente disminuidos. Un tratamiento posterior con SOLIDRY permite una estabilización precisa de acuerdo a los requerimientos del lugar de construcción. El CONSOLID LIQ refuerza la protección contra el agua bloqueando los capilares, permitiendo además que el agua de la superficie no penetre en la capa tratada.
  • El SOLIDRY , como es un producto seco, es aplicable en casos donde el suelo a tratar es demasiado húmedo o donde otras razones lo requieran, como por ejemplo mayores contenidos en sal en el suelo o áreas a menudo inundadas.

El tratamiento del Sistema CONSOLID no sólo afecta la sensibilidad del suelo al agua, si bien esta es una de las propiedades más importantes. Tan complejo como el comportamiento del suelo es cada uno de los mecanismos que lo producen y deberá ser cada uno de los mecanismos que traten de modificar tal comportamiento. Por ejemplo, para lograr una mejor compactación se debe lograr engrosar el tamaño de grano activando el poder de unión propio de las partículas.

Una característica importante de los suelos tratados con el Sistema CONSOLID es que el tránsito irá aumentado cada vez más el grado de compactación y este se mantendrá aún bajo la acción del agua.

(*)La superficie activa de una partícula o aglomerado de partículas es la superficie exterior a través de la cual interacciona con el medio, cuanto mayor sea una partícula menor será su superficie activa. Por ej., la capacidad de absorber agua es directamente proporcional a la superficie activa de una partícula.

 

 

Suelos a tratar

En principio, todo tipo de suelos cohesivos o semi-cohesivos pueden ser tratados con el Sistema CONSOLID y modificados hasta el punto deseado. El grado de estabilización lo determina Vd. de acuerdo a los requerimientos de la construcción.

 

Todo tipo de suelos cohesivos pueden ser tratados con el Sistema CONSOLID

La experiencia en muchos países y con muchos tipos de suelos (desde buenos a muy malos) y en condiciones diferentes confirman que la estabilización se puede conseguir a través del tratamiento con el Sistema CONSOLID.

 ¿Existe una composición óptima del suelo a tratar?

Aquí deben aplicarse los criterios físicos normales de clasificación de suelos, cuánto mejor sea su composición granulada, más alta será la estabilización mecánica del suelo. Una granulación desfavorable o una sobre medida de cierta fracción puede ser mejorada mezclando con otros suelos disponibles en el lugar de modo de alcanzar un mejor estado inicial para la estabilización mecánica. Cuanto mejor sea el punto inicial respecto a la capacidad de soporte, mejor será el efecto del tratamiento con el Sistema CONSOLID con las mismas cantidades de aditivos.

La principal efectividad del Sistema CONSOLID apunta a una influencia sobre los finos de un suelo, ya que estos son los principales responsables de su inestabilidad pero después del tratamiento se transforman en ligantes naturales; mientras que la parte gruesa no causa problemas. Dado que se apunta a lograr un suelo más denso, los contenidos de finos (arcilla, sedimento) no deberían ser menores al 20 o 30 % para obtener una estabilidad mecánica satisfactoria. El máximo de material fino, especialmente greda, está dado por la capacidad de mezclado del suelo. En este caso, se requiere agregar material arenoso o grueso para que el suelo sea trabajable. Por el contrario, si se quiere tratar suelos no-cohesivos como la arena, debe agregársele la cantidad necesaria de suelo cohesivo.

El suelo a tratar deber ser incorporado siempre en su Proctor óptimo o apenas por encima pero nunca con contenidos de humedad demasiado bajos. El Sistema CONSOLID libera el agua adherida facilitando la compactación, especialmente en suelos que contienen grava o rocas. La compactación va en continuo aumento debido al tránsito, aún si la compactación inicial se ha realizado con humedades demasiado altas. Este efecto de compactación ya no puede ser afectado por el proceso destructivo del suelo que se hincha cuando absorbe agua (sobre todo ante la presencia de heladas); la densidad aumenta constantemente; el efecto del Sistema CONSOLID es permanente.

El Sistema CONSOLID puede ser de gran ayuda incluso en el caso de pantanos. Estos suelos contienen a  menudo un alto contenido de sedimentos y son extremadamente sensibles a la absorción del agua y por tanto adecuados para el tratamiento con el Sistema CONSOLID.

Por supuesto que se deberá elaborar todo un proyecto adecuado a las circunstancias: con su drenaje respectivo, la construcción de un terraplén (al menos un metro por encima del nivel del agua), compactación de la subrasante, etc.


Aplicación

La mezcla del suelo con los aditivos del Sistema CONSOLID puede realizarse en el mismo lugar de la aplicación. Sin embargo el Sistema brinda la posibilidad de mezclar los productos y el suelo a tratar en cualquier tipo de planta mezcladora y ser almacenado en espera de su demanda.

Para que la aplicación sea totalmente satisfactoria, hay que tener en cuenta la composición del suelo a estabilizar, la mejor composición para un muy buen resultado es:

  • 1/3 arcilla y limo
  • 1/3 arena y pequeña grava
  • 1/3 piedras trituradas
  • El suelo debe contener, al menos, del 20% al 25% de arcilla

La forma más común de aplicación consiste en el mezclado en el mismo lugar de la construcción.

Primero se acostumbra a desmenuzar o remover el terreno a una profundidad de 25 cm y luego se aplica el SOLIDRY. La dosis a aplicar es de 12 a 20 kgs/m3, siendo la estándar de 16 kgs/m3. Se mezcla todo bien hasta obtener una buena homogenización del terreno. Luego se aplica el CONSOLID Liquido también a una profundidad de 25 cm. La dosis a aplicar es de 0,6 a 0,8 litros/m3, siendo la estándar de 0,8 litros/m3.

 

Por supuesto que la profundidad real del suelo a tratar de camino en particular, así como el horizonte donde comenzar el tratamiento, serán determinados por las propiedades del suelo, las características del terreno, la tarea que deberá cumplir el camino y la carga esperada de acuerdo a los aspectos estáticos. Debe considerarse que la capacidad de carga de la capa de suelo tratado es mucho más alta que la del suelo no tratado, lo cual puede llevar a ahorros considerables de costos de movimiento de suelo al comparárselo con la profundidad de suelo que debería traer de otro lugar de no utilizarse el tratamiento con el Sistema CONSOLID.

 

El tratamiento de suelos con el Sistema CONSOLID hace al suelo resistente al agua en la medida deseada, sin embargo, el drenaje adecuado para la totalidad de la construcción debe ser provista por los métodos convencionales, de ser requerida, previamente a la construcción de las capas tratadas.

 

 

¿Cómo se aplican los aditivos del Sistema CONSOLID?

La aplicación es muy simple y no requiere equipos especiales; cualquier equipo usado en la construcción tradicional de caminos es adecuado.

Seguidamente hacemos una lista de los equipos más usados para estas tareas:

Para el escarificado del camino y nivelado:

 

Para la aplicación de los aditivos:

 

Para la compactación y la mezcla:

 

Escarificación y nivelado

Primeramente se debe remover y homogeneizar la capa del suelo a tratar a una profanidad de 25 cm, de manera que posteriormente, se pueda lograr una buena mezcla de los aditivos del Sistema CONSOLID. Esta tarea se realiza usualmente con una motoniveladora con escarificador, aunque puede usarse para el escarificado y la homogenización del material un simple arado de cincel y un desterranador de discos de doble acción o cualquier otro tipo, lo cual puede resultar más rápido y eficiente, y por lo tanto más económico.

Aplicación de los aditivos

Para aplicar los aditivos se puede usar cualquier tipo de auto-tanque o trailer capaz de rociar los productos sobre el terreno ya preparado para el tratamiento. De ser posible se debería trabajar con tanques presurizados, lo cual reduce sustancialmente los tiempos de aplicación en comparación con los tanques rociadores por gravitación.

Inmediatamente después de la aplicación de los productos debe procederse al mezclado con la capa de suelo ya que, como ya se ha dicho, un buen mezclado de los aditivos y el suelo es una premisa fundamental para lograr una estabilización efectiva.

Compactación y mezcla

Luego del mezclado del suelo con los aditivos, debe procederse a la compactación del mismo. Para ello se recomienda el uso de rodillos del tipo de pata de cabra y luego rodillos de goma y otro rodillo compactador.

La compactación de suelos deberá ser realizada con contenidos de humedad en su Próctor óptimo o a un nivel apenas superior. Si por cualquier razón la compactación no puede tener lugar inmediatamente después de la aplicación de los productos y el suelo se seca demasiado, la humedad perdida debe ser recuperada usando un regador para luego proceder a la compactación.

Si por alguna razón la aplicación o la compactación debieran ser interrumpidas, por ej. por razones climáticas, pueden ser retomadas en cualquier momento en el mismo punto donde fueron interrumpidas cuidando de que se cumplan las condiciones anteriores de humedad.

De no requerirse otro tipo de tratamiento opcional se aconseja el tránsito de vehículos de forma inmediata, el cual acentuará gradualmente la compactación del suelo tratado de forma irreversible.

Tratamientos opcionales

Eventualmente puede requerirse algún tipo de tratamiento superficial, como por ejemplo un riego asfáltico con la incorporación de áridos en suelos que puedan resultar muy resbaladizos debido a un alto contenido de finos arcillosos, o donde el tipo de vehículos que transitan el camino tratado puedan causar una erosión perjudicial.

Mantenimiento

El mantenimiento es muy sencillo y barato, ya que no se requieren equipos especiales ni una mano de obra excesiva. Si se trata de la reparación de una pequeña parte del camino, como puede ser un bache, así como partes más extensas, solo basta con remover la tierra de la capa a reparar y volverla a compactar, debiéndose tener en cuenta los contenidos de humedad según lo ya expresado anteriormente. Se recomienda almacenar material ya tratado en el momento de la construcción, de manera tal que, de necesitarse, se puede agregar en el momento de una reparación.

Ensayos de laboratorio y de campo

A pesar de que entre el 95 al 98% de los casos las mismas cantidades de aditivos CONSOLID producirán el efecto deseado, se recomienda chequear cada suelo con respecto a su capacidad para ser estabilizado.

Visualmente suelos muy similares pueden mostrar propiedades muy diferentes y pueden también reaccionar de maneras muy diferentes.

 

El estudio previo del suelo a tratar en base a los requerimientos de diseño es una parte fundamental del Sistema CONSOLID

Antes de tratar un camino con el Sistema CONSOLID es necesario determinar el tratamiento más efectivo y económico, para  ello se deben tomar muestras representativas a lo largo del camino y analizarlas en un laboratorio de suelos. La información de estos ensayos es básicamente la siguiente:

  •  Contenido de humedad natural y óptima
  • Contracción luego del secado
  • Densidad y resistencia a la compresión
  • Sensibilidad al agua (velocidad de ascenso capilar, hinchado, etc.)
  • Comportamiento con los aditivos CONSOLID

En un primer paso se clasifica el suelo y se evalúa su granulación y densidad seca; sobre todo si muestra alguna característica especial, como contenidos de sales o materia orgánica. Gran parte de estas determinaciones se pueden realizar en el lugar según los métodos tradicionales. Luego se producen los ensayos de laboratorio con bloques de suelo no tratado y tratado con las cantidades estándar de aditivos. Los ensayos son similares a los convencionales en este tipo de determinaciones con algunas excepciones donde se deben implementar algunas modificaciones especiales.

De forma muy sencilla se puede observar la influencia de la incorporación del CONSOLID Liquido realizando una mezcla de agua con partículas finas a la que se incorpora el aditivo. Claramente se puede observar la aglomeración irreversible de las partículas y que la fase mineral se separa del agua. El engrosamiento de las partículas es visual y físicamente mensurable.

Solo después de realizados todos los ensayos necesarios se está en condiciones de dimensionar el camino y determinar el tipo de tratamiento más adecuado.

Comportamiento del suelo tratado con el Sistema CONSOLID

Los aditivos CONSOLID tienen un enorme impacto sobre la sensibilidad al agua del suelo y la disminuyen al mínimo. De esta forma el suelo pierde en gran medida su comportamiento natural, como puede ser el encogimiento cuando se seca y el hinchazón cuando se humedece, lo cual trae aparejado la pérdida de la compactación del suelo y disgregación que produce la rotura del camino.

En general se puede decir que varían prácticamente todos los parámetros característicos del suelo.

Una vez compactado y secado lentamente, puede alcanzarse un contenido de humedad permanente que está alrededor del Próctor óptimo o apenas por debajo. Por lo tanto, esto redunda en mayor compactación de la capa tratada que trae consigo una mayor resistencia que se mantiene durante períodos húmedos.

Estos valores de humedad van disminuyendo con el paso de vehículos por el camino. Esto puede apreciarse en el gráfico que sigue donde se muestra el comportamiento de un camino tratado con el Sistema CONSOLID en Sudáfrica después de varios meses de uso.

 

                                                                                                                            

Grafico 2.1: Disminución de la humedad del suelo producida por el tránsito a largo de un camino tratado con el Sistema Consolid después de un largo periodo de tiempo.

Paralelamente se puede apreciar en el gráfico 2.2 como aumenta la densidad del mismo camino, acorde la humedad va disminuyendo. La densidad seca aumenta, normalmente, entre un 5 a un 10 % del valor del suelo no tratado, debiéndose notar que este valor se mantiene en períodos de humedad.

                                                                                                         

Gráfico 2.2: Aumento de la densidad del suelo producida por el tránsito a largo de un camino tratado con el Sistema Consolid después de un largo periodo de tiempo

Con respecto al análisis de los límites de Attemberg después del tratamiento con el Sistema CONSOLID debe tenerse mucha precaución ya que un suelo tratado los alcanza solo por una mezcla forzada con agua. Normalmente estos límites no son visibles, límite plástico y límite líquido, como así también los limites de consistencia que describen distintos comportamientos del suelo según el estado en que se encuentra (líquido, semilíquido, plástico y sólido). De todas formas los valores obtenidos de esta manera pueden mostrar cambios muy significativos que pueden ser importantes para alguna aplicación especial.

En el gráfico 2.3 se comparan loas ascensos capilares de un suelo no tratado, el mismo suelo con el agregado de cemento y luego del tratamiento con el Sistema CONSOLID al ser sumergidos en agua. Puede notarse como la probeta de suelo no tratado se humedece totalmente y colapsa en 5 minutos produciéndose así su disgregación. Al suelo tratado con cemento le ocurre lo mismo al cabo de 4 horas, mientras la probeta tratada con el Sistema CONSOLID no se ve afectada por el agua, pudiéndose prolongar esta situación indefinidamente; de hecho, se ha observado este comportamiento en probetas sumergidas durante meses e incluso años. 

                                                                                                                                                                                                                                                                     

                            

Gráfico 2.3: Ensayos de ascenso capilar con probetas de 70 mm de altura y para tres muestras diferentes de suelo: sin tratar, con un 1% de cemento y tratado con el Sistema Consolid.

y como consecuencia de ellos, se produce en los suelos tratados un aumento significativo del valor soporte. Expresado en términos porcentuales del valor CBR (California Bearing Ratio) se observa que este aumenta entre un 20 a un 50 % para un suelo en condiciones de humedad óptimas, pero sobre todo, debe destacarse que el valor soporte aumenta al menos tres veces en situaciones de alta humedad respecto al del suelo no tratado (gráfico 2.4.1 y 2.4.2). Lo que ocurre, justamente, es que el material tratado al no verse afectado por el ataque del agua mantiene en forma permanente su valor de humedad óptimo y el comportamiento característico del suelo seco.

                                                                                                                               

 

Gráfico 2.4.1: Comparación del valor porcentual CBR de un suelo con y sin el tratamiento del Sistema Consolid en dos condiciones de humedad.

 

 

 

Grafico 2.4.2 Este gráfico muestra las variaciones de los valores C.B.R. en suelos tratados con el Sistema Consolid en comparación con suelos naturales no tratados.

Es muy común que se utilice cemento como ayuda para secar y mejorar el comportamiento y compactación del suelo. Se utiliza como agente estabilizador sobre todo en suelos no-cohesivos. Sin embargo, cuando se aplica a suelos cohesivos cuyo contenido de arcillas puede diferir de un punto a otro puede presentar graves  problemas. La incorporación de grandes cantidades de cemento produce una capa frágil que tiende a romperse en terrones debido a la carga dinámica (vibración) del tránsito; esto produce el agrietamiento irreversible del camino ya que los terrones no se vuelven a unir entre sí. Este comportamiento es el opuesto al obtenido con el tratamiento del sistema CONSOLID. A su vez, puede observarse en el gráfico 2.3 la diferencia de comportamiento ante la presencia de agua.

No solo el cemento se utiliza para estabilizar los suelos, es muy común el uso de resinas y de cal hidratada. Los valores soporte obtenidos con estos tratamientos son inferiores a los obtenidos con el Sistema CONSOLID, tal como lo muestra el gráfico 2.5

 

                                                                                                                                                            

 

Gráfico 2.5: Comparación de los valores soporte alcanzados con el tratamiento con resinas, con cal y con el Sistema CONSOLID.

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