La estabilización mecánica se remonta a la segunda década del presente siglo, ocurriendo en los E.U.A. los primeros trabajos en los que se usó con plena conciencia de 5U5 objetivos. Los nombres de algunos pioneros de la Mecánica de Suelos, como Tertaghi, Casagrande y Hogentogler no son ajenos a los desarrollos de estas técnicas.

Cuando se diseñan mezclas de suelos, para lograr con ellas unas determinadas propiedades deseables, la granulometría suele ser el requisito más relevante en la fracción gruesa, en tanto que la plasticidad lo es, naturalmente, en fina.

El tamaño máximo de las partículas de la mezcla tiene importancia, puesto que tamaños demasiado grandes son difíciles de trabajar y producen superficies muy rugosas; una proporción demasiado grande de tamaños gruesos conduce a mezclas muy segregables. La presencia de contenidos importantes de materiales finos, menores que la malla 40, hace difícil lograr buenas características de resistencia y de deformabilidad, además de que puede conducir a superficies demasiado lisas y fangosas, cuando estan húmedas y pulverulentas, cuando están secas.

Cuando se decide por este tipo de solución, se supone que los materiales satisfacen los demás requisitos de calidad estipulados en las especificaciones (trituración, desgaste, solidez, etc.).

En caso de disponerse de dos materiales, el procedimiento más sencillo para determinar las proporciones en que han de mezclarse para obtener un tercero de características especificadas, consiste en la elaboración de un gráfico como el que se presenta en La Tabla 4.8.

Es indudable que, desde el punto de vista técnico-económico, la cantidad óptima de cal para estabilizar un suelo es el menor porcentaje capaz de modificar las propiedades del suelo, hasta el extremo requerido por el destino que habrá de dársele en el proyecto.

El objetivo buscado contempla por lo general dos casos:

a. Aumentar la resistencia a los esfuerzos normales y tangenciales.
b. Reducir el hinchamiento.
 

Para medir el primer factor pueden utilizarse algunos de los ensayos siguientes: Valor Soporte California, Compresión confinada. Ensayo triaxial, Estabilómetro o cohesiometro de Hveem.
 

La comparación de los resultados debe hacerse entre los valores correspondientes al suelo solo mezclado con diferentes porcentajes de cal.
 

La elección de la cantidad óptima recaerá en el menor porcentaje incorporado al suelo, capaz de conferirle las propiedades buscadas.
 

Una vez seleccionado dicho porcentaje es aconsejable, por razones prácticas adicionarle un O.5% al 1% para tener en cuenta los desperdicios, inevitables durante las operaciones constructivas.

a) Si bien la cal disminuye la densidad de compactación del suelo, no ocurre lo mismo con la capacidad resistente del mismo. Por lo contrario, La adición de cal produce un aumento de la resistencia del suelo, medida por distintos ensayos corno veremos a continuack5n.

El inmediato aumento de resistencia del suelo es causado por los cambios en las películas que rodean las partículas de arcilla también como una granulación de estas partículas.

El curado de las probetas durante cierto período de tiempo produce un aumento de resistencia. También puede observarse un efecto parecido aumentando la compactación de las probetas y ensayándolas después de un período de curado.

El efecto debido a la acción cementante de la cal, no aparece inmediatamente después de la compactación, sino al cabo de cierto tiempo en que tiene lugar la iniciación del fraguado.

b) Los ensayos de valor soporte de California sobre suelos tratados con cal, muestran un pronunciado aumento de la estabilidad en relación con la del suelo, en la generalidad de los casos.

El ensayo se hace de acuerdo a la norma usual aplicada a los suelos, pudiendo introducir las siguientes variantes.

1. Mezclar el suelo y la cal húmeda hasta el contenido óptimo y moldear la probeta enseguida.
 

2. Después del mezclado y humedecido del suelo con cal, dejar la mezcla en reposo dos o cuatro horas, en cámara húmeda, después de lo cual se procede al moldeo de las probetas.
 

3. Etender el periodo de reposo previo, a 24 horas procediendo después a moldear las probetas.
 

4. Dejar la mezcla suelo-cal humedecida al óptimo, durante 7 días al aíre. Pulverizar la masa, restablecer el contenido óptimo de agua y compactarlas,
 

5. Dejar la mezcla suelo-cal en cámara húmeda durante 7 días, agregar el agua correspondiente al óptimo, compactar y ensayar según la norma.
 

6. Con las probetas compactadas según lo dicho en 2) dejarlas durante un periodo de curado de 7 días y luego moldeadas.

En estos casos el período de inmersión es el común de 4 días y luego se hace la penetración del pistón.

Las variantes resumidas en Los puntos anteriores tratan de reproducir distintas situaciones que pueden ocurrir en la mezcla suelo-cal durante los trabajos en el terreno, desde el mezclado hasta la compactación.

Si se compacta una mezcla de suelo cal se obtiene por lo general una densidad seca menor que el correspondiente al suelo solo, para las mismas condiciones de compactación. Esta disminución puede alcanzar hasta un 5%.

La reducción anotada en la densidad puede explicarse por el efecto de la cal sobre la textura del suelo.

En efecto, el hecho que la adición de cal incrementa la resistencia de un suelo mientras reduce su densidad no debe extrañar. En el caso de un material específico la resistencia generalmente aumenta con la densidad. Sin embargo, cuando algún agente químico, tal como la cal, es agregado a un suelo natural se forma un nuevo material, el cual puede tener propiedades físicas y químicas enteramente diferentes que el original y por lo tanto, su propia densidad máxima puede tener mayor resistencia que el suelo no tratado, aunque éste se encuentre más densificado.

Como es natural, el flocular las partículas de arcillas por adición de cal, se produce una modificación de la textura elemental del suelo. Tal hecho es puesto en evidencia en el análisis mecánico por sedimentación, donde se observa una disminución de la fracción arcilla, aumentando la proporción de partículas de limo y arena fina, esta última en menor medida.

Se ha dicho que la adición de cal flocula las partículas arcillosas del suelo transformando su textura elemental. La influencia sobre el límite de contracción que experimenta el suelo tratado.

Como colorario de este hecho se observa una marcada reducción de la contracción lineal y de la razón de contracción.

Una de las funciones más importantes de la cal es que modifica la plasticidad del suelo en forma bastante apreciable. 

Para suelos con índices plásticos inferiores a 1 5, la cal incrementa el límite lquido en forma que el índice plástico experirnenta un ligero incremento.

Para suelos más plásticos (IP >1 5) la cal generalmente reduce el limite líquido y aumenta el límite plástico, traduciéndose en una disminución apreciable del índice plástico.