https://doi.org/10.37815/rte.v34n2.821

Artículos originales

Estabilización de arcillas expansivas con ceniza
volcánica y ceniza de cascarilla de arroz

Stabilization of
expansive clays with volcanic ash and rice husk ash

Mercedes
Villacís Troncoso1 https://orcid.org/0000-0002-8465-8437, Germán
Luna Hermosa1 https://orcid.org/0000-0002-1963-9061 , Gilles
Escadeillas2 https://orcid.org/0000-0003-1569-4685, Karina
Román Solórzano1 https://orcid.org/0000-0003-4100-5695, Cristhian
Licuy Ordóñez1 https://orcid.org/0000-0002-7911-4558, Liseth
Orbe Pinchao1 https://orcid.org/0000-0001-9144-945X, Paúl
Zúñiga Morales1 https://orcid.org/0000-0002-6218-8737, Víctor
Guerrero Barragán3 https://orcid.org/0000-0002-8465-8437

1Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería
Civil y Ambiental (FICA), Quito, Ecuador

[email-masked], [email-masked], [email-masked], [email-masked], [email-masked], [email-masked]

2LMDC, INSA / Université Paul
Sabatier, Toulouse, Francia

[email-masked]

3Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería
Mecánica, Quito, Ecuador

[email-masked]

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. Revista
Tecnológica - Espol, 34(2), 15-28. http://www.rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/887

Una arcilla
expansiva es aquella que sufre grandes variaciones de volumen según los cambios
de humedad a los que está expuesta, produciendo una expansión con el aumento 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 determinar
las propiedades físicas y mecánicas de 3 muestras de arcilla expansiva, las que
se comparan con muestras de suelo estabilizadas. La estabilización se realiza
mediante el reemplazo de suelo por varios porcentajes de ceniza, para controlar
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, disminución
del índice de expansión e incremento en la resistencia al corte y coeficiente
de consolidación.

Palabras
clave: Suelos,
expansión, puzolana natural, mezcla estabilizante, ceniza volcánica, ceniza
cascarilla de arroz.

Abstract

An expansive clay undergoes large variations in volume
according to the changes in humidity to which it is exposed, producing an
expansion with increasing humidity and a contraction with its reduction. This
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 expansive
clay compared to stabilized soil samples. Stabilization is obtained by replacing
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 volcano
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 with
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 decrease
of the expansion index, and an increase of the shear strength and consolidation
coefficient.

Keywords: Soil, expansion,
natural pozzolan, stabilizing mixture, replacement.

Introducción

En la construcción de obras civiles, el suelo es un elemento fundamental
a tener en cuenta, ya que, el tipo de cimentación que
se utilice y la estabilidad de la estructura dependerán de la capacidad
portante del suelo y de las características físicas y mecánicas del material 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 producen
daños como afectación de tuberías, deformación y agrietamiento de pavimentos,
fisuración en elementos estructurales e incluso rotura de la cimentación, entre
otros. Estos daños en las estructuras afectan especialmente a las edificaciones
ligeras como: casas, vertederos, muros y pavimentos (NEC-SE-CM,
n.d.).  Por esta
razón, estos suelos requieren tratamientos para poder realizar una construcción
sobre ellos.

Actualmente, se pueden estabilizar estas arcillas con diferentes
productos, los más utilizados son cemento y/o cal, un ejemplo de los múltiples
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).

Materiales y Métodos

Materiales

Este estudio consistió en comparar las propiedades de la muestra de
arcillas expansivas naturales y estabilizadas, con una combinación de ceniza 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 (gradación)
de suelos mediante análisis por tamizado (ASTM D6913, 2017), Clasificación SUCS
(ASTM D2487, 2017), Gravedad específica (ASTM D854, 2014), Compactación método 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) (Kataoka
et al, 2017).

Ceniza
volcánica (CV)

La ceniza volcánica se obtuvo del volcán Tungurahua en la quebrada de Achupashal, donde se ubican múltiples depósitos de material
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 puzolana
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 Cupa 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 Manabí,
ubicada en la costa ecuatoriana, específicamente de las zonas de las ciudades
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)2Si4O10(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)O22(OH)2

1

4

2

Crossita

Na2(Mg,Fe)3(Al,Fe)2Si8O22(OH)2

1

1

1

Métodos

Ensayos
físicos

Contenido de humedad

El contenido de humedad es la relación entre la masa de agua contenida
en el suelo y la masa del suelo seco y se realiza de acuerdo con lo establecido
en la norma ASTM D2216.

Límites de Atterberg

Los límites de consistencia de un suelo se dividen en límite líquido y
límite plástico y la diferencia entre estos se denomina índice de plasticidad.
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 D4318.

Granulometría

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 norma ASTM D6913.

Clasificación de
suelos SUCS

Con los resultados de los ensayos enunciados anteriormente, se procedió
a realizar la clasificación de las muestras en estado natural de
acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), siguiendo
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 específica

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 esta
propiedad, luego de haber ejecutado el ensayo de laboratorio según la norma ASTM D854.

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 las
muestras sustituidas con puzolana.

Permeabilidad

La permeabilidad es un parámetro físico definido como la capacidad del
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 constante.
Los resultados obtenidos de permeabilidad se visualizan en la Tabla 5

Índice de expansión

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 estabilizar.
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 mecánicos

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 por
la pérdida de aire, agua, o por un reajuste de las partículas sólidas del suelo
(Das, 2015).

La prueba realizada consistió en la aplicación de una carga a una
muestra de suelo confinado, para provocar una consolidación en una dimensión,
siguiendo los procedimientos indicados en la norma ASTM D2435. Los valores de coeficientes
de consolidación (Cv), resultado del ensayo, para 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 por
unidad de área que la masa de suelo puede ofrecer a la falla y el deslizamiento
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 acorde
con la norma ASTM D3080 y los valores de cohesión y ángulo de fricción constan
en la Tabla 5.

Microscopio
electrónico de barrido

El microscopio electrónico de barrido es un equipo de gran versatilidad
que permite obtener información estructural y química de la muestra. Su
funcionamiento consiste en hacer incidir un haz de electrones sobre la muestra,
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, obteniendo
imágenes con resoluciones de 100 μm y 20 μm las cuales se presentan en la Tabla 6 (Goldstein, y otros, 2003).

Resultados y Discusión

Los resultados obtenidos
de los ensayos físicos y mecánicos realizados en muestras naturales de arcillas
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 arcilloso
de naturaleza expansiva analizadas (Atemimi, 2020).

Tabla 5

Resultados de los ensayos con reemplazo de
mezcla de cenizas

Muestra

Sustitución
(%)

Límite
plástico

Límite
líquido

Índice de
plasticidad

Clasificación
de suelos SUCS

Gravedad específica
Gs

Coeficiente
de permeabilidad

Índice de
expansión

Potencial de
expansión

Ángulo de
fricción

Cohesión

(%)

(%)

(%)

(g/cm3)

K (cm/s)

ф (°)

c (kg/cm2)

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 aumento
entre la muestra natural y el reemplazo del 10% de ceniza, sin embargo, al
aumentar el porcentaje de reemplazo, los valores del límite plástico disminuyen
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 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 actuaron
cambiando las características del suelo generando una estructura más compacta 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 índice
de expansión disminuyen significativamente con el aumento de los porcentajes 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 ángulo
de fricción, debido a la adición de mezcla de cenizas, las arcillas obtuvieron
una excelente resistencia al cizallamiento (Tabla 5).

En las imágenes del
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 permeabilidad,
lo que influye en una disminución del potencial de expansión y a su vez, mejora
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 del
coeficiente de consolidación, en los porcentajes de 20 y 30% existe un aumento
del valor de Cv. Estos valores están directamente
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

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, muestra
M1

Figura 3

Resultados ensayo de consolidación, muestra
M2

Figura 4

Resultados ensayo de consolidación, muestra
M3

Conclusiones

·       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 propiedades
físicas, mecánicas y composición de los suelos arcillosos de naturaleza
expansiva.

·       El porcentaje
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 representativa.

·       Las muestras con
reemplazo de ceniza exhiben una disminución en el índice de
plasticidad, resultando una reducción en el índice y potencial de expansión.

·       La gravedad
específica en las muestras estabilizadas disminuye con la sustitución de
cenizas, debido principalmente a la presencia de ceniza de cascarilla de arroz.

·       Las cenizas
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 valores 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 muestras
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 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”. 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 Ensayos 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.

Referencias

ASTM D3080.
(2011). Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under
Consolidated Drained Conditions.

ASTM D4318.
(2017). Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and
Plasticity Index of Soils. Alonso, E. E., Vaunat,
J., & Gens, A. (1999). Modelling the mechanical behaviour
of expansive clays. Engineering Geology, 54(1), 173-183.
https://doi.org/10.1016/S0013-7952(99)00079-4

Angelone, S., Garibay, M., & Cauhapé,
M. (2006). Permeabilidad de Suelos. Facultad de Ciencias
Exactas, Ingeniería y Agrimensura, Universidad Nacional de Rosario.

ASTM D854.
(2014). Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water
Pycnometer.

ASTM D1557.
(2012). Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of
Soil Using Modified Effort (56,000 ft-lbf/ft3 (2,700 kN-m/m3)).

ASTM D2216.
(2010). Test Method for Laboratory Determination of Water Content of Soil
and Rock.

ASTM D2434.
(2006). Standard Test Method for Permeability of Granular Soils (Constant
Head).

ASTM D2435.
(2011). Standard Test Methods for One-Dimensional Consolidation Properties
of Soils Using Incremental Loading.

ASTM D2487.
(2017). Standard Practice for Classification of Soils for Engineering
Purposes (Unified Soil Classification System).

ASTM D4829.
(2011). Standard Test Method for Expansion Index of Soils.

ASTM D6913.
(2017). Standard Test Methods for Particle-Size Distribution (Gradation) of
Soils Using Sieve Analysis.

Atemimi, Y. K. (2020). Effect of the grain size of
sand on expansive soil. doi:10.4028/www.scientific.net/KEM.857.367

Basma, A. A., Al-Homoud, A. S., Husein Malkawi, A.
I., & Al-Bashabsheh, M. A. (1996). Swelling-shrinkage
behavior of natural expansive clays. Applied Clay Science, 11(2), 211-227.
https://doi.org/10.1016/S0169-1317(96)00009-9

Bose, B. (2020).
Correlation of compressibility behaviour with
activity of clay. International Journal on Emerging Technologies, 11(3),
828-832. Retrieved from www.scopus.com

Cheng, Y., Wang,
S., Li, J., Huang, X., Li, C., & Wu, J. (2018). Engineering and
mineralogical properties of stabilized expansive soil compositing lime and
natural pozzolans. Elsevier, 187 Beijing, China.
doi:10.1016/j.conbuildmat.2018.08.061.

Das,
B. (2015). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. Cengage Learning
Editores, S.A., México.

Ganta, S. (2017). Soil Stabilization with Rice Husk Ash and Lime Sludge.
International Journal of Research, 4(14): 1112 – 1119.

Goldstein, J.,
Newbury, D., Echlin, P., Lyman, C., Lifshin, E.,
Sawyer, L., & Michael, J. (2003). Scanning electron microscopy and X-ray
microanalysis. New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers.

Kataoka, S., Shibuya, S.,
& Uematsu, S. (2017). Ensayos de laboratorio y
terraplen a gran escala de la mezcla deescoria y suelo de grano fino.  Paper presentado en la
ICSMGE 2017 - 19th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical
Engineering, 2017-September 939-942.

Manosalvas,
S. (2014). Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional. Obtenido de
https://www.igepn.edu.ec/detectores-de-lahares/content/18-tungurahua.

Moreno,
S., & Rodríguez, J. (2013). Determinación de las propiedades índices y
mecánicas de los suelos expansivos en la vía San Mateo-Esmeraldas zona de Winchele, realizando los ensayos con agua potable y con
agua de mar. Repositorio digital PUCE (Pontificia Universidad Católica del
Ecuador). Obtenido de http://repositorio.puce.edu.ec/handle/22000/6236

NEC-SE-CM
(s. f.). Recuperado 25 de noviembre de 2021, de
https://www.habitatyvivienda.gob.ec/wp-content/uploads/downloads/2014/08/NEC-SE-CM.pdf

Sivrikaya, O., Togrol, E.,
& Kayadelen, C. (2008). Estimating
compaction behavior of fine-grained soils based on compaction energy. Canadian
Geotechnical Journal, 45(6), 877-887. DOI:10.1139/T08-022

Sridharan, A.,
& Nagaraj, H. B. (2005). Plastic limit
and compaction characteristics of fine-grained soils. Ground Improvement, 9(1), 17-22.
doi:10.1680/grim.9.1.17.58544

Syahril, S., Somantri, A. K.,
& Haziri, A. A. (2020). Estudios
de las caracteristicas del suelo arcilloso
estabilizado utilizando cenizas volcanicas y relaves
como capas de subrasante. Paper presentado en la
IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 830(2)
doi:10.1088/1757-899X/830/2/022043