En el diseño de cimientos compuestos de cemento y tierra, ¿cómo se determina la resistencia del cemento y la tierra?

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En el diseño de cimientos compuestos con pilotes mezclados de cemento y tierra, las normas exigen que la resistencia del material se determine a través de pruebas de mezclas en laboratorio. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el diseño se realiza sin contar con dichos datos de laboratorio. Por lo tanto, es necesario establecer primero un valor estimado para la resistencia a la compresión del material reforzante, antes de poder proceder con los cálculos de diseño. Cómo determinar adecuadamente este valor es un problema que plantean los diseñadores, y también es una pregunta frecuente entre los usuarios de la plataforma Zhizhi. A continuación, se ofrece una respuesta basada en la información disponible. Según los datos de los estudios de campo, al utilizar cemento como material aglutinante, y manteniendo constantes las demás condiciones, la resistencia del suelo cementado varía según el porcentaje de cemento incorporado en ese mismo estrato de suelo. Para la obra se puede utilizar cemento de grado 32,5, con un contenido de cemento del 7% al 12%. Cuando la proporción de cemento es superior al 10%, la resistencia del suelo cementado puede llegar a valores de 0,3 MPa a 2 MPa o más. Por lo general, la proporción de cemento utilizada es del 12% al 20%. En el caso de los pilotes de mezcla de hormigón y acero, dado que su relación agua-cemento es alta (1,5–2,0), para garantizar la resistencia del material, se debe utilizar cemento de grado no inferior a 42,5, con una proporción de adición de al menos el 20%. La resistencia a la compresión del suelo cementado aumenta a medida que aumenta la proporción de cemento utilizado. Sin embargo, debido a las diferencias en las características del suelo del sitio y en las condiciones de construcción, el aumento en la proporción de cemento no se traduce necesariamente en un porcentaje equivalente de aumento en la resistencia del suelo cementado. La resistencia del cemento afecta directamente la resistencia del suelo cementado. Cada aumento de 10 MPa en la resistencia del cemento hace que la resistencia del suelo cementado, fcu, aumente en aproximadamente un 20 % a 30 %. Según la experiencia general en ingeniería, si el material de relleno es suelo arcilloso y no se dispone de datos de mezclas en laboratorio, como valor estimado para la resistencia a la compresión sin restricciones laterales del piloteo, se puede utilizar un valor de 1,0 a 1,6 MPa (cuando la proporción de cemento es del 12 % al 15 %). La resistencia del suelo cementado aumenta a medida que avanza el tiempo de curado. Incluso después de 28 días, sigue habiendo un aumento significativo en su resistencia. Para reducir los costos, tanto a nivel nacional como internacional, se considera que el tiempo de curado estándar para los bloques de prueba de pilotes mezclados es de 90 días. Para los pilotes mezclados que actúan como soportes y resisten cargas horizontales, teniendo en cuenta el impacto del tiempo de excavación, la resistencia estándar del concreto reforzado con cemento puede tomarse para un período de curado de 28 días. Según los ensayos de resistencia a la compresión, cuando todas las demás condiciones son constantes, existe una relación más o menos lineal entre la resistencia a la compresión del suelo cementado en diferentes períodos de tiempo. Las relaciones empíricas son las siguientes: fcu7 = (0,47–0,63)·fcu28; fcu14 = (0,62–0,80)·fcu28; fcu60 = (1,15–1,46)·fcu28; fcu90 = (1,43–1,80)·fcu28; fcu90 = (2,37–3,73)·fcu7; fcu90 = (1,73–2,82)·fcu14. En estas ecuaciones, fcu7, fcu14, fcu28, fcu60 y fcu90 representan respectivamente la resistencia a la compresión del suelo cementado después de 7 días, 14 días, 28 días, 60 días y 90 días. Después de que el tiempo transcurrido sea de más de tres meses, la resistencia del suelo cementado aumenta de forma lenta. La resistencia del concreto cementado después de 180 días es 1,25 veces mayor que la de 90 días; además, el aumento en su resistencia no cesa incluso después de esos 180 días.