Estabilización físico-química de suelos arcillosos con aditivos elaborados con precursores nano-métricos (Parte I: Evaluación mecánica)

Carlos Chávez Negrete, José Carlos Rubio Avalos, Jorge Alarcón Ibarra, Eleazar Arreygue Rocha, Erick O. Cervantes Gutiérrez

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Ground Improvement/Remediation

ABSTRACT: Index and mechanical tests were made in order to characterize high plasticity clay from veterinary faculty into UMSNH. This clay is known by its high expansive potential and has caused problems to the buildings. Four stabilization additives were made with nano-metric precursors and its effectiveness was probed with the clay before mentioned. These additives generate a cation interchange forming nano-metric gels using the clay composition. A campaign of index and mechanical test were carried out in order to verify how the additives work in compacted clay compacted to its maximum dry specific weigh, obtained in a Proctor standard Test. The mechanical tests carried out were: unconfined compression, triaxial compression, consolidation and expansion pressure tests. The parameters discussed were: consistency limits, maximum dry specific weighs, the shear resistance, expansion pressure and the permeability of the modified soils. The results show that a little gain in resistance, although the clay presented a more frictional behavior. The pressure of expansion was eliminated by most of the additives. The compressibility was increased, but the pre-consolidation pressure was increased. In all cases were presented an increase in the permeability due to the low compaction of the clay. The best additive was the number one.

RESUMEN: Se realizaron pruebas índice y mecánicas para caracterizar una arcilla de alta plasticidad localizada en las instalaciones de la Facultad de Veterinaria de la UMSNH. Esta arcilla es conocida por su potencial expansivo y ha causado muchos problemas en las estructuras de esta facultad. Se elaboraron cuatro estabilizantes de suelos a base de precursores Nano-métricos y se decidió probar su efectividad modificando la arcilla ya mencionada. Estos estabilizantes generan un intercambio iónico entre la arcilla y el aditivo estimulando la formación de geles nanoestructurados usando como materia prima la composición química de la arcilla. Para ello se realizó una campaña de ensayos índice y mecánicos con el fin de verificar como los estabilizantes modificaban las propiedades de la arcilla compactados a un peso específico máximo obtenido con la prueba AASHTO estándar. Dentro de las pruebas mecánicas se realizaron ensayos de compresión simple, triaxiales, de consolidación y de presión de expansión. Los parámetros analizados fueron: límites de consistencia, pesos específicos máximos, la resistencia, la presión de expansión y la permeabilidad. Los resultados muestran que hubo poca ganancia en resistencia, aunque se hizo más friccionante el material. En cuanto a los resultados de presión de expansión se observó que tres de los estabilizantes contrarrestaron la presión de expansión que se presentó, que fue de 25 ton/m2. En cuanto al índice de compresibilidad, Cc, no se tuvo ninguna mejoría, por el contrario se aumentaron considerablemente, pero la carga de pre-consolidación se incrementó en algunos casos hasta cinco veces. En todos los casos se presentó un aumento de la permeabilidad, al parecer los estabilizantes dificultan la compactación provocando que los pesos específicos secos máximos disminuyan. El estabilizante que tuvo mejor resultado fue el estabilizante 1, que redujo el índice plástico a cero, a pesar del bajo peso específico del suelo que se generó después de la compactación. 1 INTRODUCCIÓN 1.1 Estabilidad de suelos La estabilización de suelos es en la actualidad una de las grandes líneas de la geotecnia, en donde se debe llevar a cabo más investigación. El día de hoy existen muchos productos que se ofrecen en el mercado, cada uno con ventajas y desventajas, sin embargo, se debe tener un programa experimental que sustente la aplicación del estabilizante. Es decir, los productos no son mágicos y te resuelven los problemas en todos los suelos, por lo que se recomienda ampliamente la implementación de un programa experimental que verifique la modificación de las propiedades mecánicas del suelo en las condiciones de trabajo. Por otro lado, surgen nuevos productos propuestos como estabilizantes de suelos, en los que se pretende aplicar algún avance tecnológico de otra área a la estabilización de suelos. Es el caso de la aplicación de la nanotecnología y los nano- materiales cuyo objetivo es realizar algo grande para la industria de la construcción

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Carlos Chávez Negrete; José Carlos Rubio Avalos; Jorge Alarcón Ibarra; Eleazar Arreygue Rocha; Erick O. Cervantes Gutiérrez (2011) Estabilización físico-química de suelos arcillosos con aditivos elaborados con precursores nano-métricos (Parte I: Evaluación mecánica) in GEO2011. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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