Estabilización de una subrasante arcillosa de baja plasticidad con cenizas de cáscara de arroz

Abstract

Las construcciones sobre subrasantes arcillosas son en algunos casos no recomendables debido a la inadecuada capacidad portante de este tipo de suelo para soportar las cargas de tránsito trasmitidas por la estructura de un pavimento. Ante ello, la estabilización de suelos es una técnica muy utilizada en la construcción de vías pavimentadas y vías no pavimentadas ubicadas sobre subrasantes pobres. Esto debido a que los métodos de estabilización permiten mejorar las propiedades ingenieriles y de durabilidad de las subrasantes. Entonces, esta investigación busca dar a conocer una técnica de estabilización de suelos a través del uso de cenizas de cáscara de arroz. Este agente estabilizador además de mejorar las propiedades mecánicas de una subrasante, al mismo tiempo representa una solución ecoamigable. Ello puesto que el uso de las cenizas de cáscara de arroz ayuda a minimizar la producción de desechos que se eliminarán al medio ambiente. Este trabajo de investigación consistió en el desarrollo de una revisión bibliográfica de estudios experimentales en donde se estabilizaron muestras de arcillas de baja plasticidad (CL) con diferentes porcentajes de cenizas de cáscara de arroz. Ello con el objetivo de identificar que propiedades ingenieriles mejoran en una arcilla con la aplicación de este agente estabilizador. Además, se determinó porcentajes de contenido óptimo de cenizas para las propiedades físicas, las propiedades mecánicas, las propiedades de resistencia y las propiedades hidráulicas en muestras de arcilla estabilizadas. Respecto a las propiedades físicas, los resultados muestran un incremento del límite líquido y una disminución del límite plástico conforme aumenta el porcentaje de cenizas de cáscara de arroz. Además, la gravedad específica del material estabilizado disminuye entre un 5% a 9% con el incremento del agente estabilizante. Las propiedades mecánicas de arcillas estabilizadas muestran un incremento de la capacidad portante CBR conforme se aumenta la presencia de cenizas de cáscara de arroz; sin embargo, luego del porcentaje óptimo, el cual es cercano al 15%, el valor máximo de CBR tiende a disminuir. De los ensayos de compactación tipo Proctor, se observó que conforme se incrementa las cenizas de cáscara de arroz, la máxima densidad seca (MDD) disminuye y el contenido óptimo de humedad (OMC) aumenta. Respecto a las propiedades de resistencia, de los ensayos de comprensión no confinada se obtuvo un contenido óptimo del 25% de cenizas de cáscara de arroz, luego del cual la resistencia a la comprensión tiende a disminuir. Lo mismo se observó de la recopilación bibliográfica de ensayos triaxiales llevados a cabo en muestras arcillosas estabilizadas con cenizas, en donde, el porcentaje óptimo fue del 25%, pasado este valor las propiedades resistentes como la cohesión y el ángulo de fricción disminuían. Finalmente, del análisis de las propiedades hidráulicas, se observó que, a mayores porcentajes de cenizas de cáscara de arroz, el coeficiente de permeabilidad tiende a disminuir debido a la cementación de las partículas de suelo que reduce la tasa de flujo en el suelo estabilizado. La investigación concluye que el uso de cenizas de cáscara de arroz como material estabilizante de subrasantes arcillosas demuestra ser una técnica muy apropiada y óptima debido al mejoramiento de las propiedades como la capacidad portante, el ángulo de fricción y la cohesión. Además, otras ventajas favorables es su disponibilidad y el menor impacto ambiental en comparación con otras técnicas de estabilización.

Constructions on clayey subgrade are in some cases not recommended due to the inadequate bearing capacity of this type of soil to support the traffic loads transmitted by the structure of a pavement. Soil stabilization is a widely used technique in the construction of paved roads and unpaved roads located on poor subgrade. This is because the stabilization methods allow to improve the engineering properties and durability of the subgrade. So, this research seeks to present a soil stabilization technique through the use of rice husk ash. This stabilizing agent improving the mechanical properties of a subgrade, at the same time represents an eco-friendly solution. This is because the use of rice husk ash helps to minimize the production of waste that will be disposed of into the environment. This research work consisted in the development of a bibliographic review of experimental studies where samples of low plasticity clays (CL) were stabilized with different percentages of rice husk ash. This with the aim of identifying which engineering properties improve in a clay with the application of this stabilizing agent. In addition, percentages of optimum ash content were determined for physical properties, mechanical properties, resistance properties and hydraulic properties in stabilized clay samples. Regarding the physical properties, the results show an increase in the liquid limit and a decrease in the plastic limit as the percentage of rice husk ash increases. In addition, the specific gravity of the stabilized material decreases between 5% to 9% with the increase of the stabilizing agent. The mechanical properties of stabilized clays showed an increase in the CBR bearing capacity as the presence of rice husk ash increases; however, after the optimal percentage, which is close to 15%, the maximum CBR value tends to decrease. From the Proctor type compaction tests, it is carried out that as the rice husk ash increases, the maximum dry density (MDD) decreases and the optimum moisture content (OMC) increases. Regarding the strength properties, the unconfined compression tests obtained an optimum content of 25% of rice husk ash, after which the compressive strength tends to decrease. The same was done from the bibliographic compilation of triaxial tests carried out on clayey samples stabilized with ash, where the optimum percentage was 25%, after this value the resistant properties such as cohesion and friction angle decreased. Finally, from the analysis of the hydraulic properties, it was achieved that, at higher percentages of rice husk ash, the permeability coefficient tends to decrease due to the cementation of the soil particles that reduces the flow rate in the soil. stabilized. The research concludes that the use of husk ash as a stabilizing rice material for clayey subgrade proves to be a very appropriate and optimal technique due to the improvement of properties such as bearing capacity, friction angle and cohesion. In addition, other favorable advantages are its availability and the lower environmental impact compared to other stabilization techniques.