DOCUMENTOS SOBRE ESTABILIZACIÓN QUÍMICA DE SUELOS

ESTABILIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE SUELOS ARCILLOSOS ELABORADOS CON PRECURSORES NANO-MÉTRICOS.24

En el desarrollo de la tesis mencionada se probaron cuatro productos nuevos creados a través de precursores nano-métricos donde se pretendió ver qué tipo de mejoría o estabilización realizaban estos dentro de las propiedades físicas y químicas de las arcillas.

24

CERVANTES G, Erick Oliver. Estabilización físico-química de suelos arcillosos elaborados con precursores nano-métricos. Tesis para obtener grado de maestro de ingeniería. Morelia, Michoacán. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Ingeniería Civil. Maestría en Infraestructura del Transporte. 2010. 143 p. Ed, pagina tomada de: http://bibliotecavirtual.dgb.umich.mx

65

Estos productos o también llamados estabilizantes, se aplicaron en la parte experimental basándose en la metodología de la "National Lime Association", utilizando la norma de "Diseño y procedimiento de ensayos de suelos estabilizados con cal".

Esta tesis desarrollada en la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, fue presentada por el Ing. Erick Oliver Cervantes Gutiérrez, asesorado por el Dr. José Carlos Rubio Ávalos para obtener el grado de Maestro en Ingeniería en la Ciudad de Morelia, Michoacán en el mes de Mayo 2010. En esta se pretende desarrollar los siguientes objetivos principales:

 Implementar nueva tecnología en materiales a base de nanotecnología, modificando la estructura molecular de las arcillas para tener un mejoramiento en su comportamiento.

 Observar si estos nuevos materiales pueden funcionar como estabilizantes en suelos arcillosos de alta plasticidad ya que su composición química está hecha en base a productos alcalinos.

 Realizar una comparación cualitativa y cuantitativa de las propiedades índices y mecánicas de un suelo arcilloso estabilizado con cuatro productos diferentes.

 Definir un procedimiento de estabilización en base a la cantidad necesaria a emplear, es decir, los porcentajes a usar de cada uno de los estabilizantes.

 Concluir en cuales propiedades mecánicas se tiene un mejoramiento y cuál de los cuatro productos es el mejor para utilizar en cualquier tipo de obra civil por construirse.

Para el desarrollo juicioso de los objetivos mencionados se implementa la siguiente metodología en donde se describe paso a paso el proceso para el desarrollo completo de la investigación:

Se realiza el muestreo que consiste en obtener una porción representativa del material con el que se pretende construir una terracería o bien del material que ya forma parte de la misma. El muestreo incluye además las operaciones de embase, identificación y transporte de las muestras.

Consideraciones: Un análisis del suelo en forma inalterada obtiene resultados más apegados a la realidad; sin embargo en esta investigación los ensayos serán con material remoldeado ya que sólo así se puede incorporar de manera homogénea el aditivo que se usará como estabilizante en cada una de las pruebas.

66

 Una vez esté el material en el laboratorio se realizan los procesos de secado, disgregado y cuarteado de muestras, estos procedimientos permiten la separación de las muestras representativas de materiales para terracerías, con el propósito de obtener las porciones representativas para efectuar las pruebas de laboratorio necesarias.

 Posteriormente se realiza la prueba de contenido de humedad donde se determina el contenido de agua en los materiales para terracería, con el fin de obtener una idea cualitativa de su consistencia o de su probable comportamiento.

 Luego se realiza la prueba de gravedad específica la cual permite determinar las masas volumétricas de los materiales para terracerías, es decir, las relaciones masa volumen en diferentes estados o condiciones de acomodo

 Luego se aplica el método del pH para estimar la proporción suelo-cal necesaria para la estabilización del suelo, en este método se preparan una serie de muestras, variando los porcentajes de contenido de cal en el suelo. Las mediciones de pH son realizadas en las muestras de lodos para determinar el mínimo contenido de cal de la mezcla, para obtener un pH de 12.4 por lo menos.

 Posteriormente se realiza el diseño de la mezcla a estabilizar donde se evalúa si un suelo puede ser estabilizado con cal, en caso afirmativo, se determina la cantidad mínima necesaria de cal. Algunas de las propiedades del suelo a estabilizar serán la resistencia, durabilidad, compresibilidad etc. Esto se logra basándose en la evaluación inicial del suelo, determinación de la demanda aproximada de cal, determinación del contenido de humedad óptimo y el peso específico seco máximo de la mezcla suelo cal, elaboración de los especímenes para la prueba de resistencia a la compresión no confinada, curado y preparación de los especímenes para la resistencia a la compresión no confinada, determinación del cambio en las características de expansión para suelos expansivos.

 Se realiza la prueba de peso volumétrico seco máximo para determinar la curva de compactación de los materiales para terracerías y a partir de esta inferir su peso volumétrico seco máximo y su contenido de agua óptimo.

 Se realizan pruebas de límites de consistencia (límite líquido, límite plástico, índice de plasticidad) para la identificación de los suelos.

 Finalmente se realizan una serie de pruebas: determinación de la contracción lineal, determinación de la contracción volumétrica, prueba de

67

consolidación, prueba de presión de expansión, prueba de compresión simple y prueba triaxial rápida.

Para diferenciar un producto de otro durante las pruebas mecánicas, los investigadores de esta tesis tomaron la decisión de nombrarlos Estabilizante 1, Estabilizante 2, Estabilizante 3, Estabilizante 4. Durante el proceso de pruebas se observaron diferentes comportamientos de las mezclas donde unas tuvieron mejores resultados que otras. Donde el producto nombrado como estabilizante 1, mostró los mejores resultados mejorando las características volumétricas, de resistencia y de compresibilidad, de acuerdo al proceso que se llevó a cabo se obtuvieron las siguientes conclusiones generales:

 Se debe concluir de manera general que el mejor comportamiento que se tiene de las mezclas suelo-estabilizante es con el estabilizante 1, ya que mejoró de un 70 a 95% todas las propiedades índice y mecánicas del suelo.

 El empleo del estabilizante 1 se puede usar desde el mejoramiento del suelo para una cimentación, una plataforma o hasta para las capas de un pavimento, teniendo siempre en cuenta que la proporción del estabilizante dependerá de los volúmenes a utilizar.

 Los demás estabilizantes abren un gran campo de estudio para continuar con estas investigaciones ya que se puede seguir modificando la composición química de estos para tener mejores resultados y seguir perfeccionando el estabilizante 1 para mejorar su comportamiento.

8.2.2. EL TRATAMIENTO DE SUELOS ARCILLOSOS MEDIANTE CAL.25