Mejoramiento de suelos mediante sustitución química: Estudio de caso de la autopista Azogues - El Descanso (Ecuador)
DOI :
https://doi.org/10.31637/epsir-2025-1233Mots-clés :
cambios volumétricos, hidróxido de calcio, ábaco C. McDowell, compresión, corte directo, estabilización, resistencia del suelo, suelos expansivosRésumé
Introducción: Las arcillas expansivas sufren cambios de volumen debido a variaciones en su humedad adquirida por capilaridad y/o por infiltración. Algunas edificaciones cimentadas sobre estratos tipo arcilloso expansivo, experimentan constantes cambios volumétricos. Metodología: Se aplica un método de estabilización química a las muestras de suelo alteradas e inalteradas obtenidas en el sector de la Autopista Azogues- El Descanso, mediante la sustitución del suelo por diversos porcentajes de hidróxido de cal obtenidos del ábaco propuesto por Charles McDowell, en función del índice plástico y porcentaje de suelo pasante del tamiz Nro. 40 por vía húmeda. Resultados: Los resultados de ensayos aplicados al suelo natural lo clasifican como arcillas inorgánicas de alta plasticidad, expansivas tipo CH, al que se adicionó 3% de hidróxido de cal obtenido del ábaco de Charles McDowell; este suelo modificado experimentó transformaciones físicas y químicas definidas de la caracterización, pasando a clasificarse como suelo tipo limoso orgánico ML. Discusión: El porcentaje de hidróxido de cal añadido al suelo provoca reducción de la plasticidad y mejora su comportamiento, debido a los nuevos silicatos y aluminatos de calcio generados por la sustitución. Conclusiones: El suelo estabilizado con 3% hidróxido de cal, se caracteriza por el incremento de resistencia al corte y resistencia a la compresión.
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Références
Al-Mukhtar, M., Khattab, S. y Alcover, J. F. (2012). Microstructure and geotechnical properties of lime-treated expansive clayey soil. Engineering Geology, 139-140, 17–27. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2012.04.004 DOI: https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2012.04.004
American Association of State Highway and Transportation Officials. (2013). Standard method of test for determining the liquid limit of soils (AASHTO T89)
American Association of State Highway and Transportation Officials. (2014). Standard method of test for compressive strength of hydraulic cement mortars (using portions of prisms broken in flexure) (AASHTO T86-70).
American Association of State Highway and Transportation Officials. (2020). Standard method of test for particle size analysis of soils (AASHTO T88-70).
American Society for Testing and Materials. (1966). Method of test for liquid limit of soils (ASTM- D423 66).
American Society for Testing and Materials. (1970). Method of test for plastic limit and plasticity ondex of soils (ASTM D424).
American Society for Testing and Materials. (2000). Standard test methods for unconfined compressive strength of cohesive soil (ASTM D2166).
American Society for Testing and Materials. (2007). Standard test method for particle-size analysis of soils (ASTM D422-63)
American Society for Testing and Materials. (2018a). Standard guide for site characterization for engineering design and construction purposes (ASTM-D420-18).
American Society for Testing and Materials. (2018b) Standard test methods for liquid limit, plastic limit, and plasticity index of soils (ASTM D4318-17e1).
American Society for Testing and Materials. (2021a). Standard test methods for laboratory compaction characteristics of soil using standard effort (ASTM D698).
American Society for Testing and Materials. (2021b). Standard test method for expansion index of soils (ASTM D4829).
American Society for Testing and Materials. (2023). Standard test method for direct shear test of soils under consolidated drained conditions (ASTM D3080-23).
Balaji, S., Wadhave, M. D., Waghe, A. P., Rathod, D. C. y Razvi, S. S. (2018). Soil Stabilization by using Lime. International Journal of Engineering and Management Research, 8(2), 79-86. https://acortar.link/BNH2Ce DOI: https://doi.org/10.31033/ijemr.v8i02.11965
Bauza Castelló, J. D. (2015). El tratamiento de los suelos arcillosos con cal. Comportamiento mecánico y evolución a largo plazo ante cambios de humedad [Tesis doctoral, Universidad de Sevilla]. http://hdl.handle.net/11441/32957
Dhar, S. y Hussain, M. (2021). The strength and microstructural behavior of lime stabilized subgrade soil in road construction. International Journal of Geotechnical Engineering, 15(4), 471-483. https://doi.org/10.1080/19386362.2019.1598623 DOI: https://doi.org/10.1080/19386362.2019.1598623
Fondjo, A. A., Theron, E. y Ray, R. P. (2021). Stabilization of expansive soils using mechanical and chemical methods: a comprehensive review. Civil Engineering and Architecture, 9(5), 1295-1308. http://dx.doi.org/10.13189/cea.2021.090503 DOI: https://doi.org/10.13189/cea.2021.090503
Gómez Pérez, L. E., Guillin Acosta, W. F. y Gallardo Amaya, R. J. (2016). Variación de las propiedades mecánicas de suelos arcillosos comprensibles estabilizados con material cementante. Revista Tecnura, 20(Edición especial), 95-107. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=6371465
Guney, Y., Sari, D. Cetin, M. y Tuncan, M. (2007). Impact of cyclic wetting–drying on swelling behavior of lime-stabilized soil. Building and Environment, 42(2), 681-688. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2005.10.035 DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2005.10.035
Higuera Sandoval, C. H., Gómez Cristancho, J. C. y Pardo Naranjo, O. E. (2012). Caracterización de un suelo arcilloso tratado con hidróxido de calcio. Revista Facultad de Ingeniería, UPTC, 21(32), 21-40. https://www.redalyc.org/pdf/4139/413940771003.pdf
Hungerbühler, D., Steinmann, M., Winkler, W., Seward, D., Egüez, A., Peterson, D. y Hammer, C. (2002). Neogene stratigraphy and Andean geodynamics of southern Ecuador. Earth-Science Reviews, 57(1-2), 75-124. https://doi.org/10.1016/S0012-8252(01)00071-X DOI: https://doi.org/10.1016/S0012-8252(01)00071-X
Instituto Ecuatoriano de Normalización. (1982a). Norma técnica ecuatoriana NTE INEN 687: Mecánica de suelos. Toma de muestras inalteradas (INEN 687).
Instituto Ecuatoriano de Normalización. (1982b). Norma técnica ecuatoriana NTE INEN 686: Mecánica de suelos. Toma de muestras alteradas (INEN 686)
Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico (2017). Memoria Anual 2017. INGEMMET. https://acortar.link/ocKreq
Instituto Nacional de Vías (2013). Determinación de suelos expansivos (INVIAS INV E–132–13).
Kiran, Harsha, S., Raju, K. V. S. B. y Kumar, N. (2018). Experimental study on stabilization of Black Cotton soil with Molasses and Areca nut fibers. International Journal of Applied Engineering Research, 13(7), 219-223. https://acortar.link/yFR9pN
Kolias, S. Kasselouri-Rigopoulou, V. y Karahalios, A. (2005). Stabilisation of clayey soils with high calcium fly ash and cement. Cement and Concrete Composites, 27(2), 301-313. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.02.019 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.02.019
Lin, B. y Cerato, A. B. (2012). Prediction of expansive soil swelling based on four micro-scale properties. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 71(1), 71-78. https://doi.org/10.1007/s10064-011-0410-7 DOI: https://doi.org/10.1007/s10064-011-0410-7
López-Lara, T., Hernández-Zaragoza, J. B., Horta-Rangel, J., Coronado-Márquez, A. y Castaño-Meneses, V. (2010). Polímeros para la estabilización volumétrica de arcillas expansivas. Revista Iberoamericana de Polímeros, 11(3), 159-168. https://reviberpol.org/wp-content/uploads/2019/07/2010-lopez.pdf
Majumder, M. y Venkatraman, S. (2022). Utilization of the lime as subgrade stabilizer in the pavement construction. Arabian Journal for Science and Engineering, 47, 4929-4942. https://doi.org/10.1007/s13369-021-06291-2 DOI: https://doi.org/10.1007/s13369-021-06291-2
Molina Villalobos, A. (2023). Determinación de parámetros de resistencia efectivos para arcillas expansivas. LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, 4(3), 1436-1447. https://doi.org/10.56712/latam.v4i3.1174 DOI: https://doi.org/10.56712/latam.v4i3.1174
Naciones Unidas. (2015). Transformar nuestro mundo: La Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible. https://acortar.link/137s
Navarro Mendoza, E. G., Alonso Guzmán, E. M., Ayala Ortega, L. A. y Sánchez Calvillo, A. (2022). Cal química para la estabilización de suelos arcillosos. SIACOT 2022: Seminario Iberoamericano de Arquitectura y Construcción con Tierra, (pp. 127-132). Red PROTERRA. https://acortar.link/TV88rI
Núñez del Arco Andrade, A. E. (2003). Geología del Ecuador. Cámara Ecuatoriana del Libro – Núcleo de Pichincha.
Ospina-García, M. A., Chaves-Pabón, S. B. y Jiménez-Sicachá, L. M. (2020). Mejoramiento de subrasantes de tipo arcilloso mediante la adición de escoria de acero. Revista de Investigación, Desarrollo e Innovación, 11(1), 185-196. https://doi.org/10.19053/20278306.v11.n1.2020.11692 DOI: https://doi.org/10.19053/20278306.v11.n1.2020.11692
Quintero-Lemus, L. J. y Gallardo-Amaya, R. J. (2015). Caracterización mineralógica de arcillas expansivas con fines de estabilización. Revista Ingenio, 8(1), 72-81. https://revistas.ufps.edu.co/index.php/ingenio/article/view/2050
Pandey, A. y Rabbani, A. (2017). Stabilisation of Pavement Subgrade Soil Using Lime and Cement: Review. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), 4(4), 5733–5735. https://acortar.link/YGImX8
Rivera, J. F., Aguirre-Guerrero, A., Mejía de Gutiérrez, R. y Orobio, A. (2020). Estabilización química de suelos – Materiales convencionales y activados alcalinamente (revisión). Informador Técnico, 84(2), 202-226. https://doi.org/10.23850/22565035.2530 DOI: https://doi.org/10.23850/22565035.2530
Stavridakis, E. I. (2006). Assessment of anisotropic behaviour of swelling soils on ground and construction work. En A. Ali Al-Rawas y M. F. A. Goosen (eds.), Expansive soils: recent advances in characterization and treatment (pp. 371-384). Taylor & Francis/Balkema. https://acortar.link/V1t2OQ DOI: https://doi.org/10.1201/9780203968079.pt7
Verdezoto Villacis, P. A. (2006). Levantamiento geológico del sector comprendido entre las latitudes 2º37' S y 2º50' S, provincias del Cañar y Azuay, con especial enfoque sobre las secuencias miocénicas [Proyecto de Titulación, Escuela Politécnica Nacional, Quito, Ecuador]. http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/264
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