https://doi.org/10.37815/rte.v34n2.821
Artículos originales
Estabilización de arcillas expansivas con ceniza
volcánica y ceniza de cascarilla de arroz
Stabiliza=
tion of
expansive clays with volcanic ash and rice husk ash
Mercedes
Villacís Troncoso=
1 https://orcid.org/0000-0=
002-8465-8437, Germán
Luna Hermosa
1
mercedes.villacis@epn.edu.ec, german.luna@epn.e=
du.ec, <=
span
style=3D'mso-bookmark:_Hlk61880979'>karinaroman27@hot=
mail.com, <=
span
style=3D'mso-bookmark:_Hlk61880979'>cristhianabel69@g=
mail.com,
2
gilles.escadeillas@insa-=
toulouse.fr
3
Enviado: 2021/05/18
Aceptado: 2022/03/08
Publicado:
2022/06/30
Resumen
Sumario: Introducción, Materiales y Métodos, Resultados y Discusión y
Conclusiones. Como citar: Villacís, M., Luna, G.,=
Escadeillas, G., Román, K., Licuy,
C., Zúñiga, P. & Guerrero, V. (2022). Estabilización de arcillas
expansivas con ceniza volcánica y ceniza de cascarilla de arroz. Re=
vista
Tecnológica - Espol, 34(2), 15-28. http://www.rte.espol.e=
du.ec/index.php/tecnologica/article/view/887
Una arci=
lla
expansiva es aquella que sufre grandes variaciones de volumen según los cam=
bios
de humedad a los que está expuesta, produciendo una expansión con el aument=
o de
humedad y una contracción con la disminución. Este fenómeno genera problemas
significativos en las obras que deben cimentarse sobre este tipo de suelo. =
El
diseño experimental consiste en efectuar pruebas de laboratorio para determ=
inar
las propiedades físicas y mecánicas de 3 muestras de arcilla expansiva, las=
que
se comparan con muestras de suelo estabilizadas. La estabilización se reali=
za
mediante el reemplazo de suelo por varios porcentajes de ceniza, para contr=
olar
su cambio de volumen. Para ello, se usan dos tipos de cenizas, la primera
proveniente del volcán Tungurahua y la otra de origen orgánico (ceniza de
cascarilla de arroz), combinadas en una proporción de partes iguales (50% -=
50%
en peso). Los ensayos se aplican sobre muestras de suelo con los reemplazos=
del
10%, 20% y 30% en peso del suelo arcilloso, por la mezcla estabilizadora de
cenizas. La combinación de ceniza en la masa del suelo logra una reducción =
del
efecto de cambio de volumen típico de las arcillas expansivas puras, una
disminución del límite líquido, un descenso de la gravedad específica, dism=
inución
del índice de expansión e incremento en la resistencia al corte y coeficien=
te
de consolidación.
=
Pa=
labras
clave: =
Suelos,
expansión, puzolana natural, mezcla estabilizante, ceniza volcánica, ceniza
cascarilla de arroz.
Abstract
An expansive clay undergoes large variations in vol=
ume
according to the changes in humidity to which it is exposed, producing an
expansion with increasing humidity and a contraction with its reduction. Th=
is
phenomenon generates significant problems in the works that must be founded=
on
this type of soil. This experimental design consists of laboratory tests to
determine the physical and mechanical properties of three samples of expans=
ive
clay compared to stabilized soil samples. Stabilization is obtained by repl=
acing
the soil with various percentages of ash to control its volume change. For =
this
purpose, two types of ashes are used: the first one from the Tungurahua vol=
cano
and the other of organic origin (rice husk ash), combined in a proportion of
equal parts (50% - 50% by weight). The tests were applied on soil samples w=
ith
replacements of 10%, 20%, and 30% by weight of the clayey soil, by the ash
stabilizing mixture. The combination of ash in the soil mass achieves a
reduction of the volume change effect typical of pure expansive clays, a
reduction in the liquid limit, a decrease of the specific gravity, a decrea=
se
of the expansion index, and an increase of the shear strength and consolida=
tion
coefficient.
Introducción
En la construcción de obras civiles, el suelo es un elemento fundame=
ntal
a tener en cuenta, ya que, el tipo de cimentació=
n que
se utilice y la estabilidad de la estructura dependerán de la capacidad
portante del suelo y de las características físicas y mecánicas del materia=
l en
donde han de emplazarse. Ecuador tiene una amplia variedad de suelos, cada =
uno
con distintas propiedades, existen suelos cuyas características no permiten
albergar los cimientos de una estructura de forma segura; uno de ellos es la
llamada arcilla expansiva. En consecuencia, en =
las
arcillas expansivas se da el fenómeno cíclico de hinchamiento/encogimiento,=
que
implica que las arcillas se hinchan al humedecerse, luego se secan para
encogerse (parcialmente o completamente), cuando se humedecen nuevamente se
hinchan y al secarse se vuelven a encoger (Basma et al., 1996).
Debido a la variación de humedad en los suelos expansivos, se produc=
en
daños como afectación de tuberías, deformación y agrietamiento de pavimento=
s,
fisuración en elementos estructurales e incluso rotura de la cimentación, e=
ntre
otros. Estos daños en las estructuras afectan especialmente a las edificaci=
ones
ligeras como: casas, vertederos, muros y pavimentos (NEC-SE-CM,
n.d.). Por es=
ta
razón, estos suelos requieren tratamientos para poder realizar una construc=
ción
sobre ellos.
Actualmente, se pueden estabilizar estas arcillas con diferentes
productos, los más utilizados son cemento y/o cal, un ejemplo de los múltip=
les
estudios que existen sobre el uso de estos materiales es el de Ganta (2017),
además se emplean mezclas de polímeros y puzolanas de origen natural junto =
con
la acción de un agente alcalinizante (Cheng et al, 2018).
M=
ateriales
Este estudio consistió en comparar las propiedades de la muestra de
arcillas expansivas naturales y estabilizadas, con una combinación de ceniz=
a de
cascarilla de arroz (CCA) y ceniza del volcán Tungurahua (CV), en una
proporción del 50% de cada una, y con esta combinación se reemplazó el suelo
arcilloso en porcentajes del 10%, 20% y 30% en peso, compactado al 95% del =
proctor modificado (Bose, 2020) (Tabla 1=
).
Tabla 1
Porcentaje
de reemplazo en peso de cenizas CV y CCA en arcillas
|
MUESTRA DE ARCILLA |
% SUSTITUCIÓN SUELO POR CENIZAS EN PESO |
COMBINACIÓN DE CENIZAS EN PESO |
|
|
% CENIZA VOLCÁNICA |
% CENIZA DE CASCARILLA DE ARROZ |
||
|
M1 |
10 |
50 |
50 |
|
20 |
50 |
50 |
|
|
30 |
50 |
50 |
|
|
M2 |
10 |
50 |
50 |
|
20 |
50 |
50 |
|
|
30 |
50 |
50 |
|
|
M3 |
10 |
50 |
50 |
|
20 |
50 |
50 |
|
|
30 |
50 |
50 |
Las características físicas y mecánicas de las muestras de suelo en
estado natural y suelo estabilizado, en condición compactada, se obtuvieron
mediante pruebas estandarizadas por la Sociedad Americana de Ensayos y
Materiales (ASTM) como contenido de humedad (ASTM D2216, 2010), Límites de
Atterberg (ASTM D4318, 2017), Distribución del tamaño de partículas (gradac=
ión)
de suelos mediante análisis por tamizado (ASTM D6913, 2017), Clasificación =
SUCS
(ASTM D2487, 2017), Gravedad específica (ASTM D854, 2014), Compactación mét=
odo proctor modificado (ASTM D1557, 2012), Permeabilidad =
(ASTM
D2434, 2006), Índice de expansión (ASTM D4829, 2011), Consolidación (ASTM
D2435, 2011) y Corte directo (ASTM D3080, 2011) (Katao=
ka
et al, 2017).
<=
span
style=3D'mso-ansi-language:ES-EC;mso-fareast-language:ES-EC'>
Ceniza
volcánica (CV)
La ceniza volcánica se obtuvo del volcán Tungurahua en la quebrada d=
e Achupashal, donde se ubican múltiples depósitos de ma=
terial
piroclástico originados por la erupción del 14 de julio de 2013 (Manosalvas,
2014).
Para la extracción de la puzolana de ceniza volcánica, se realizó la
trituración de rocas de ceniza. La muestra fue pulverizada en un gran
porcentaje utilizando la máquina de los Ángeles, aplicando 500 revoluciones=
y
12 esferas. Posteriormente fue tamizada sobre el tamiz N°200 (0.075 mm).
Dado que la muestra que pasa el tamiz No. 200 se cataloga como puzol=
ana
de alto contenido de sílice (Cheng et al, 2018), para el estudio se utilizó=
el
material de ceniza volcánica con tamaño menor que 0,075 mm.
En cuanto a la composición mineralógica de la ceniza, esta puede observarse=
en
la Tabla 2.
Ceniza
de cascarilla de arroz (CCA)
Las muestras de cascarilla de arroz se obtuvieron de la Piladora de Arroz Andrango, situada en el Recinto Cup=
a del
Cantón Quinindé en la Provincia de Esmeraldas.
El material utilizado fue sujeto a un proceso de molienda manual y
tamizado sobre el tamiz N° 200 (0.075 mm), luego de ser sometido a acción
térmica durante 2 horas, en un horno eléctrico a una temperatura controlada=
de
700 °C, para lograr un contenido de puzolana de buena calidad, (Cheng et al,
2018). El material utilizado fue aquel con tamaño menor que 0,075 mm. El análisis mineralógico se muestra en la =
Tabla 2.
Tabla 2
Composición
mineralógica de las cenizas CV y CCA
|
MINERAL |
NOMENCLATURA |
CENIZA VOLCÁNICA |
CENIZA CASCARILLA DE ARROZ |
|
% |
% |
||
|
Óxido de silicio |
SiO2 |
56,69 |
93,2 |
|
Óxido de aluminio |
Al2O3 |
18,12 |
0,11 |
|
Óxido férrico |
Fe2O3 |
6,79 |
0,29 |
|
Óxido de sodio |
Na2O |
4,38 |
0,15 |
|
Óxido de calcio |
CaO |
6,26 |
0,54 |
|
Óxido de potasio |
K2O |
1,96 |
2,3 |
|
Óxido de magnesio |
MgO |
3,26 |
0,89 |
|
Óxido de titanio |
TiO2 |
0,93 |
0,05 |
|
Óxido fosfórico |
P2O5 |
0,29 |
0,42 |
|
Óxido de manganeso |
Mn2O3 |
0,17 |
0,95 |
Muestras
de arcilla
Las muestras de arcilla estudiadas provienen de la provincia de Mana=
bí,
ubicada en la costa ecuatoriana, específicamente de las zonas de las ciudad=
es
de Rocafuerte y Tosagua. (Tabla 3=
).
Tabla 3
Localización
de las arcillas expansivas estudiadas
|
MUESTRA |
LATITUD |
LONGITUD |
ALTITUD |
|
M1 |
0°55'36.5"S |
80°28'48"W |
29 m.s.n.m |
|
M2 |
0°55'1.7"S |
80°25'56.2"W |
23 m.s.n.m |
|
M3 |
0°47'45.1"S |
80°15'01"W |
19 m.s.n.m |
Las características mineralógicas de las arcillas utilizadas pueden =
ser
observadas en la Tabla 4 y los
resultados mecánicos constan en la Tabla 5=
.
Tabla 4
Composición
mineralógica de las arcillas estudiadas
|
MINERAL |
FÓRMULA |
MUESTRA |
||
|
M1 |
M2 |
M3 |
||
|
% |
% |
% |
||
|
Caolinita |
Al2(Si2O5)(OH)4 |
30 |
25 |
15 |
|
Montmorillonita |
(Na,Ca)0,3(Al, Mg)2=
Si4O10(OH)2 |
2 |
2 |
5 |
|
Cuarzo |
SiO2 |
16 |
20 |
25 |
|
Grupo plagioclasas (albita, andesita, anorfita) |
(Na,Ca)Al (Si, Al)Si2O8 |
13 |
15 |
24 |
|
Diópsido |
CaMgSi2O6 |
12 |
13 |
11 |
|
Mordenita |
(Na2,Ca,K2)4(Al8Si40=
)O96.28H2O |
7 |
8 |
9 |
|
Muscovita |
KAl2(AlSi3O10)(OH)2 |
6 |
5 |
3 |
|
Magnetita |
Fe3O4 |
5 |
3 |
3 |
|
Gypsum |
CaSO4,2H2O |
5 |
2 |
2 |
|
Cordierita |
Mg2Al4Si5O18 |
2 |
1 |
1 |
|
Hematita |
Fe2O3 |
1 |
1 |
1 |
|
Pargasita |
NaCa2(Mg4Al)(Si6Al2)O |
1 |
4 |
2 |
|
Crossita |
Na2(Mg,Fe)3(Al,Fe)2Si8O22(OH)<=
sub>2 |
1 |
1 |
1 |
M=
étodos
Ensayos
físicos
Contenido de h=
umedad
El contenido de humedad es la relación entre la masa de agua conteni=
da
en el suelo y la masa del suelo seco y se realiza de acuerdo con lo estable=
cido
en la norma ASTM D2216.
Límites de Att=
erberg
Los límites de consistencia de un suelo se dividen en límite líquido=
y
límite plástico y la diferencia entre estos se denomina índice de plasticid=
ad.
El límite líquido se define como el contenido de humedad con el que un suelo
cambia de estado plástico a líquido. El límite plástico es el contenido de
humedad con el que un suelo cambia de estado semisólido a plástico.
El ensayo para determinar los límites de Atterberg de las muestras de
suelo analizadas se realizó a base de lo indicado en la norma ASTM D4=
318.
Granulometría<= o:p>
El análisis granulométrico se refiere a la
determinación de la cantidad en porcentaje de los diversos tamaños de las
partículas que constituyen el suelo. El ensayo fue ejecutado acorde a la no=
rma ASTM D6=
913.
Clasificación =
de
suelos SUCS
Con los resultados de los ensayos enunciados anteriormente, se proce=
dió
a realizar la clasificación de las muestras en estado natural de
acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), siguien=
do
los procedimientos establecidos en la norma ASTM D2487. El tipo de suelo al=
que
corresponden las muestras estudiadas, se indican en la Tabla 5=
.
Gravedad espec=
ífica
La gravedad específica, también como densidad de sólidos o densidad
relativa, se define como la relación entre la densidad de una sustancia con=
la
densidad del agua a 20 °C. (Das, 2015). En la Tabla 5, se señalan los valores obtenidos para e=
sta
propiedad, luego de haber ejecutado el ensayo de laboratorio según la norma=
ASTM D8=
54.
Compactación
El ensayo de compactación fue realizado de acuerdo con la norma ASTM
D1557 para conocer los valores de humedad óptima y densidad seca máxima de =
las
muestras naturales, necesarios para remoldear l=
as
muestras sustituidas con puzolana.
Permeabilidad<= o:p>
La permeabilidad es un parámetro físico definido como la capacidad d=
el
suelo para permitir el paso del agua sin que ésta altere su estructura, se
puede cuantificar mediante el coeficiente de permeabilidad, el cual se
determina con la metodología planteada en la norma ASTM D2484.
Se pudo conocer el coeficiente de conductividad
hidráulica o permeabilidad (K), mediante la aplicación de una carga constan=
te.
Los resultados obtenidos de permeabilidad se visualizan en la Tabla 5=
Índice de expa=
nsión
El índice de expansión en suelos es un indicador
que permite conocer que tan expansivo es un suelo. Se considera un parámetro
fundamental para determinar si una arcilla expansiva se ha podido estabiliz=
ar.
El potencial expansivo de un suelo se puede clasificar en función del valor=
de
índice de expansión, la Tabla 5=
indica los valores calculados para las
muestras objeto de estudio. La prueba fue realizada según lo indicado en la
norma ASTM D4829.
Ensayos mec=
ánicos
Consolidación
La consolidación se define según como la reducción gradual de volumen
del suelo por compresión debido a la aplicación de esfuerzos y es causada p=
or
la pérdida de aire, agua, o por un reajuste de las partículas sólidas del s=
uelo
(Das, 2015).
La prueba realizada consistió en la aplicación de una carga a una
muestra de suelo confinado, para provocar una consolidación en una dimensió=
n,
siguiendo los procedimientos indicados en la norma ASTM D2435. Los valores =
de coeficientes
de consolidación (Cv), resultado del ensayo, pa=
ra las
diferentes muestras se pueden observar en la Figura 1, Figura 2 y Figura 3.
Corte directo
La resistencia cortante de un suelo es aquella resistencia interna p=
or
unidad de área que la masa de suelo puede ofrecer a la falla y el deslizami=
ento
a lo largo de cualquier plano en su interior. Para definir la resistencia al
corte de suelos se utiliza la envolvente de falla de Mohr-Coulomb, la misma=
que
permite conocer la cohesión y ángulo de fricción de los suelos. (Das, 2015)=
.
Los ensayos de corte directo se ejecutaron acor=
de
con la norma ASTM D3080 y los valores de cohesión y ángulo de fricción cons=
tan
en la Tabla 5.
Microscopio
electrónico de barrido
El microscopio electrónico de barrido es un equipo de gran versatili=
dad
que permite obtener información estructural y química de la muestra. Su
funcionamiento consiste en hacer incidir un haz de electrones sobre la mues=
tra,
los cuales al interactuar con ella generan partículas y radiación, que, al =
ser
captadas por los detectores, permiten formar una imagen ampliada o realizar=
un
análisis químico de la muestra. En el presente trabajo se utilizó la señal =
de
los electrones secundarios que son arrancados de los átomos de la muestra y
proporcionan información de su superficie, incluyendo su morfología, obteni=
endo
imágenes con resoluciones de 100 μm y 20 <=
span
class=3DSpellE>μm las cuales se presentan en la Tabla 6 =
(Goldstein, y otros, 2003).
Resultados y Dis= cusión
Los resultados ob=
tenidos
de los ensayos físicos y mecánicos realizados en muestras naturales de arci=
llas
expansivas y en suelos estabilizados, se muestran en la Tabla 5=
y Figura 1, donde se puede evidenciar, que la combinación=
de
las dos cenizas mejoró las propiedades de las tres muestras de suelo arcill=
oso
de naturaleza expansiva analizadas (Atemimi, 20=
20).
Tabla 5
Resultados de los ensayos con reemplaz=
o de
mezcla de cenizas
|
Muestra<= o:p> |
Sustituc=
ión
(%) |
Límite
plástico |
Límite
líquido |
Índice de
plasticidad |
Clasific=
ación
de suelos SUCS |
Gravedad=
específica
Gs |
Coeficie=
nte
de permeabilidad |
Índice de
expansión |
Potencia=
l de
expansión |
Ángulo de
fricción |
Cohesión=
|
|
(%) |
(%) |
(%) |
(g/cm |
K (cm/s)=
|
ф =
(°) |
c (kg/cm=
2) |
|||||
|
M1 |
NATURAL |
89 |
37 |
52 |
CH |
2,78 |
4,2272E-06 |
175,53 |
Muy Alto |
30,96 |
0,23 |
|
10 |
44 |
74 |
30 |
MH |
2,73 |
No permeable |
102,925 |
Alto |
41,67 |
1,027 |
|
|
20 |
32 |
63 |
31 |
MH |
2,68 |
No permeable |
67,438 |
Medio |
50,43 |
0,9 |
|
|
30 |
34 |
61 |
27 |
MH |
2,64 |
No permeable |
57,288 |
Medio |
51,34 |
0,87 |
|
|
M2 |
NATURAL |
83 |
30 |
53 |
CH |
2,75 |
1,605E-06 |
135,66 |
Muy Alto |
18,26 |
0,3 |
|
10 |
30 |
69 |
39 |
CH |
2,62 |
No permeable |
78,93 |
Medio |
46,12 |
1,24 |
|
|
20 |
31 |
67 |
36 |
CH |
2,6 |
No permeable |
73,55 |
Medio |
50,89 |
0,975 |
|
|
30 |
26 |
64 |
38 |
CH |
2,58 |
No permeable |
58,29 |
Medio |
54,65 |
0,945 |
|
|
M3 |
NATURAL |
67 |
24 |
42 |
CH |
2,78 |
1,90685E-06 |
83,25 |
Medio |
18,26 |
0,51 |
|
10 |
30 |
69 |
39 |
CH |
2,62 |
No permeable |
67,04 |
Medio |
31,8 |
0,95 |
|
|
20 |
26 |
55 |
29 |
CH |
2,58 |
No permeable |
54,98 |
Medio |
36,87 |
1,31 |
|
|
30 |
25 |
57 |
32 |
CH |
2,55 |
5,36E-09 |
48,58 |
Bajo |
45 |
1,34 |
La nomenclatura ‘=
no
permeable’ de la Tabla 5, según la norma ASTM D 2484, hace referencia a
valores de coeficientes de permeabilidad menores a 1.00E-9.
En los resultados
obtenidos de las pruebas físicas y mecánicas llevadas a cabo (Tabla 5=
), se observa una mejora significativa en todas=
las
propiedades del suelo estabilizadas con un reemplazo del 20% para las tres
muestras. En comparación, con un 30% de reemplazo, las mejoras no fueron
sustanciales, a partir de este porcentaje se estabilizan las propiedades, lo
que significa que hay un límite donde el reemplazo será efectivo.
El límite líquido=
de
las muestras estabilizadas disminuye considerablemente con el aumento del
porcentaje de cenizas. Mientras que en el límite plástico se muestra un aum=
ento
entre la muestra natural y el reemplazo del 10% de ceniza, sin embargo, al
aumentar el porcentaje de reemplazo, los valores del límite plástico dismin=
uyen
con respecto al primer porcentaje de reemplazo.
Se observa una
disminución en el índice de plasticidad, resultando en una reducción en el
índice de expansión y por ende en el potencial de expansión. Dado que la
actividad expansiva de las arcillas es directamente proporcional al índice =
plástico,
según Skempton (Sridharan<=
/span> y
Nagaraj, 2005).
Figura 1
Gráficos de propiedades analizadas
La disminución de=
la
gravedad específica determina que existe una reducción del peso unitario de=
las
partículas sólidas, esto se debe principalmente a la presencia de ceniza de
cáscara de arroz, la cual tiene una densidad menor que la de las arcillas
expansivas y la ceniza volcánica (Sivrikaya, et=
al,
2008).
Las cenizas actua=
ron
cambiando las características del suelo generando una estructura más compac=
ta e
impermeable, esto fue evidenciado en la prueba de permeabilidad, donde se
sometió a una presión constante de 3 kg/cm2 durante 100 horas
continuas, muestras cilíndricas de 3,5 cm de diámetro y 7 cm de altura. No =
se
evidenció flujo de agua, excepto para la muestra M3-30%.
Los valores del í=
ndice
de expansión disminuyen significativamente con el aumento de los porcentaje=
s de
sustitución de la mezcla de cenizas, cambiando de un potencial de expansión=
muy
alto a medio para las muestras M1 y M2 y de un potencial medio a bajo para =
la
muestra M3.
El ensayo de corte
directo mostró una mejora significativa en sus parámetros de cohesión y áng=
ulo
de fricción, debido a la adición de mezcla de cenizas, las arcillas obtuvie=
ron
una excelente resistencia al cizallamiento (Tabla 5=
).
En las imágenes d=
el
microscopio electrónico de barrido (Tabla 6), se muestran cambios en la estructura de la
arcilla, especialmente en el reemplazo del 20%, donde una estructura más
compacta mostró que está en línea con la reducción del coeficiente de perme=
abilidad,
lo que influye en una disminución del potencial de expansión y a su vez, me=
jora
la resistencia al corte (Tabla 5=
).
Tabla 6
Resultados con microscopio
electrónico de barrido de las muestras de arcilla naturales y estabilizadas=
|
Análisis resolución (100 μm) |
|||
|
Reemplazo |
M1 |
M2 |
M3 |
|
Natural |
|
|
|
|
10% |
|
|
|
|
20% |
|
|
|
|
30% |
|
|
|
|
Natural |
|
|
|
|
10% |
|
|
|
|
20% |
|
|
|
|
30% |
|
|
|
Los coeficientes =
de
consolidación Cv se incrementan a medida que aumenta el
porcentaje de ceniza, se puede observar que, en los resultados del 10% de
adición de la mezcla de cenizas, se consigue una disminución considerable d=
el
coeficiente de consolidación, en los porcentajes de 20 y 30% existe un aume=
nto
del valor de Cv. Estos valores están directamen=
te
relacionados con el hecho de que, a medida que aumenta el límite líquido del
suelo, el Cv disminuye. El coeficiente de
consolidación puede ser calculado en función de la permeabilidad del suelo,=
el
coeficiente volumétrico de compresibilidad Mv y=
la
densidad del agua, donde nuevamente se verifica el comportamiento de Cv. Lo anteriormente descrito permite concluir que a
valores menores de Cv se llega a tener valores
mayores de factor tiempo. Los resultados de las pruebas de consolidación,
realizadas con cinco estados de carga y 3 de descarga (1, 2, 4, 8, 16, 4, 1=
y
0) kg / cm2, se pueden observar en la Figura 2=
, Figura 3=
, Figura 4=
y Tabla 7=
.
Tabla 7
Resultados de ensayo de consolidación<= o:p>
|
COEFICIENTE DE
CONSOLIDACIÓN - Cv (mm2/s) |
|||||||||
|
ESTADOS DE CARGA (Kg/=
cm2) |
|||||||||
|
Muestra |
Sustitución (%) |
1 |
2 |
4 |
8 |
16 |
4 |
1 |
|
|
M1 |
NATURAL |
2,768 |
2,89 |
5,185 |
7,57 |
8,639 |
3,528 |
1,633 |
|
|
10% |
13,33 |
5,743 |
2,554 |
1,005 |
0,559 |
0,676 |
0,257 |
|
|
|
20% |
13,61 |
9,498 |
5,938 |
0,854 |
0,569 |
0,393 |
0,473 |
|
|
|
30% |
25,77 |
19,02 |
10,47 |
0,3998 |
1,877 |
0,553 |
0,743 |
|
|
|
M2 |
NATURAL |
9,587 |
8,3 |
8,315 |
2,349 |
5,512 |
1,185 |
0,098 |
|
|
10% |
19,49 |
4,296 |
7,004 |
9,103 |
0,405 |
1,484 |
0,149 |
|
|
|
20% |
9,305 |
4,574 |
10,34 |
3,927 |
1,81 |
4,888 |
0,437 |
|
|
|
30% |
32,64 |
9,023 |
14,74 |
12,84 |
0,944 |
4,295 |
0,741 |
|
|
|
M3 |
NATURAL |
10,27 |
18,53 |
10,87 |
6,33 |
0,373 |
3,689 |
0,073 |
|
|
10% |
36,73 |
19,73 |
18,85 |
8,494 |
2,132 |
1,375 |
0,348 |
|
|
|
20% |
49,2 |
20 |
17,43 |
11,73 |
1,579 |
1,637 |
0,72 |
|
|
|
30% |
42,66 |
28 |
39,52 |
12,77 |
5,672 |
8,098 |
2,796 |
|
Figura 2=
Resultados ensayo de consolidación, mu=
estra
M1
Figura 3=
Resultados ensayo de consolidación, mu=
estra
M2
Figura 4=
Resultados ensayo de consolidación, mu=
estra
M3
· =
A base =
de los
resultados obtenidos, se puede afirmar que el uso de la combinación de las =
dos
cenizas (ceniza volcánica y ceniza de cascarillas de arroz) mejora las prop=
iedades
físicas, mecánicas y composición de los suelos arcillosos de naturaleza
expansiva.
· =
El porc=
entaje
de sustitución óptimo de las cenizas constituye el 20%, ya que, para un
porcentaje mayor, la mejora de las propiedades de las muestras no es repres=
entativa.
· =
Las muestras c=
on
reemplazo de ceniza exhiben una disminución en el índice de
plasticidad, resultando una reducción en el índice y potencial de expansión=
.
· =
La grav=
edad
específica en las muestras estabilizadas disminuye con la sustitución de
cenizas, debido principalmente a la presencia de ceniza de cascarilla de ar=
roz.
· =
Las cen=
izas
generan una estructura más compacta e impermeable en el suelo, esto se puede
visualizar en las fotografías del microscopio electrónico de barrido y
comprobar en el ensayo de permeabilidad, donde el flujo de agua es nulo y
extremadamente bajo, para las muestras M1, M2 y M3, respectivamente.
· =
Los val=
ores del
índice de expansión disminuyen significativamente con el aumento de los
porcentajes de sustitución de la mezcla de cenizas y, por lo tanto, el
potencial de expansión también se reduce.
· =
Las mue=
stras
estabilizadas presentan una mejora en su resistencia al corte, aumentando su
cohesión y ángulo de fricción.
Reconocimientos
Este trabajo ha sido financiado parcialmente por el Proyecto de
Investigación “PIS17-11 Estabiliz=
ación
de arcillas esmectitas o expansivas mediante la
mezcla de puzolana de la ceniza de arroz y ceniza volcánica del Tungurahua
juntas y de forma individual”. Forma parte de la Tesis: Estabilización de arcillas esmectitas o
expansivas mediante la mezcla de puzolana de la ceniza de arroz y ceniza
volcánica del Tungurahua juntas y de forma individual.
Los autores agradecen el apoyo brindado por el Laboratorio de Ensayo=
s de
Materiales, Suelos y Rocas de la Escuela Politécnica Nacional de la ciudad =
de
Quito-Ecuador, durante la ejecución de los ensayos necesarios para la
elaboración de esta investigación.
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