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Serie de conferencias IOP: Ciencia e ingeniería de materiales

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Estudio experimental para estabilizar suelos arcillosos con polvo de cáscara de huevo y
desechos plásticos.

Para citar este artículo: Mohammed NJ Alzaidy 2019Conferencia de la PIO. Ser.: Mater. Ciencia. Ing.518022008

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Estudio experimental para estabilizar suelos arcillosos con polvo de cáscara de

huevo y desechos plásticos.

Mohammed NJ Alzaidy
Profesor asistente, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Mosul, Irak Correo
electrónico: mohammednawaf@uomosul.edu.iq

Abstracto.El uso de aditivos químicos como cal, cemento, betún, etc. para la estabilización del suelo es muy caro.
Por lo tanto, es preferible sustituir estos materiales fabricados por otros tipos de aditivos para el suelo para reducir
el coste. Esta investigación investiga un estudio experimental para estabilizar un suelo arcilloso con polvo de cáscara
de huevo como reemplazo de cal comercial y tiras de desechos plásticos para reducir la fragilidad del suelo
estabilizado con polvo de cáscara de huevo y su efecto en las propiedades de ingeniería del suelo. Se han utilizado
tres proporciones distintas de polvo de cáscara de huevo (2%, 5% y 8% en peso de suelo seco) y tiras de desechos
plásticos (0,25%, 0,5% y 1% en peso de suelo seco) para elaborar nueve grupos de suelo estabilizado. muestras para
obtener el porcentaje óptimo de cada aditivo. El análisis se realizó mediante la realización de pruebas de
compactación, compresión no confinada, potencial de hinchamiento, corte directo y relación de carga de California.
Se observó que el polvo de cáscara de huevo, el contenido de fibras de desechos plásticos y la duración del curado
tuvieron un efecto significativo en las propiedades técnicas del suelo estabilizado. Los resultados mostraron que la
resistencia a la compresión libre, los valores de la relación de carga de California y los parámetros de resistencia al
corte aumentaron con el aumento del contenido de polvo de cáscara de huevo hasta cierto límite, luego disminuirán
ligeramente, mientras que un aumento en el polvo de cáscara de huevo condujo a una reducción del potencial de
hinchamiento. Por otro lado, un aumento en el contenido de fibra de los desechos plásticos condujo a un aumento
en las propiedades de resistencia mencionadas y a una reducción del potencial de hinchamiento. Además, se
observa que la duración del curado mejoró significativamente las propiedades de resistencia mencionadas de las
muestras de suelo estabilizadas.

1. Introducción
La construcción de cualquier edificio, como carreteras y otras estructuras de ingeniería civil sobre suelo arcilloso, se
considera riesgosa, porque dicho suelo es susceptible a asentamientos diferenciales y cambios de volumen, ya sea en
compresibilidad o hinchazón. Por lo tanto, existe el deseo de mejorar ciertas propiedades requeridas, como la capacidad
de carga, los parámetros de resistencia al corte y reducir el cambio de volumen del suelo.
Para cualquier estructura terrestre, la base es muy importante y debe ser fuerte para soportar la carga de la estructura.
Para que la base sea fuerte, el suelo que la rodea juega un papel muy crítico, por lo que para trabajar con suelos
debemos tener un conocimiento adecuado de sus propiedades y factores que influyen en su comportamiento.
Estabilización:El método de estabilización del suelo se usa ampliamente para mejorar la resistencia del suelo y
reducir su compresibilidad mediante la unión de las partículas del suelo. Mediante este proceso, hace que el suelo sea
más estable, reduce su cambio de volumen y lo hace adecuado para su uso. Este proceso se utiliza principalmente
cuando el suelo disponible no es apto para el propósito previsto, cuando el suelo no tiene las propiedades de ingeniería
deseadas y es necesario mejorarlo. Para ello conviene añadir algunos aditivos que potencien sus propiedades.

La estabilización del suelo se puede lograr triturando el suelo natural, mezclándolo con un aditivo químico
particular y luego compactando la mezcla. Bajo este proceso, la estabilización del suelo depende principalmente
de las reacciones químicas entre el aditivo (es decir, cal, cemento, cenizas volantes, betún) y el suelo para lograr el
cambio deseado. Muchos de los investigadores han utilizado esos aditivos anteriores en el suelo.

El contenido de este trabajo puede usarse bajo los términos delLicencia Creative Commons Atribución 3.0. Cualquier distribución posterior de
este trabajo debe mantener la atribución al autor (es) y el título del trabajo, la cita de la revista y el DOI.
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estabilización y dio buenos resultados en la mejora de las propiedades técnicas del suelo, pero el costo de estos aditivos
es bastante caro, por lo que la reutilización de desechos sólidos en la estabilización de suelos ha aumentado
rápidamente en los últimos años. Los desechos sólidos se han utilizado en la estabilización de suelos como
estabilizadores independientes [1], así como aditivos auxiliares de estabilizadores convencionales como la cal y el
cemento [2]. Los investigadores han investigado la eficacia de muchos desechos sólidos en la mejora del suelo.
Cáscara de huevo:El polvo de cáscara de huevo (ESP) no se ha utilizado como material estabilizante y podría ser un buen
sustituto de la cal sintetizada artificialmente, ya que su composición química es similar a la de la cal. Su composición contiene
principalmente calcio, carbonato de magnesio (cal) y proteínas [3]; La cáscara de huevo de gallina es un material de desecho de
fuentes domésticas como aves de corral, criaderos, hogares y locales de comida rápida [4]. Según la comisión internacional del
huevo [5 y 6] en 2011, la producción de huevo de Irak fue de 42.000 toneladas y se tuvieron que importar alrededor de 188.000
toneladas, combinando estas dos cifras el consumo anual total en el 2011 fue de 230.000 toneladas, la cáscara constituye (10-11
%) del peso total del huevo [7]. Según las estadísticas anteriores, considerando que el peso de la cáscara es (10%), la producción
anual de desechos de cáscara de huevo en Irak es de 23.000 toneladas. Se trata de una enorme cantidad de residuos producidos
y es necesario gestionarlos de forma eficaz para reducir la carga de los vertederos en el país. Por lo tanto, en ausencia de una
política eficaz de eliminación de residuos, la utilización de cáscaras de huevo para la estabilización del suelo será una opción
disponible.
En los últimos años, el ESP se ha utilizado como aditivo en suelos para mejorar su comportamiento resistente. amu
et al., [4] han estudiado la estabilización del suelo con ESP en posible sustitución de la cal en un suelo expansivo.
Descubrieron que el MDD, CBR (remojado), UCS (curado y sin curar) y la cohesión aumentaron significativamente y
disminuyeron la plasticidad con suelo estabilizado (4% ESP-3% cal). Olarewajuet al., [8] han estudiado la idoneidad del
suelo laterítico estabilizado con ESP como material de subrasante para la construcción de carreteras. Walia y Singh [9]
estudiaron la influencia de la combinación de ESP y polvo de piedra en las características de compactación y el valor CBR
del suelo arcilloso. Descubrieron que el ESP había mejorado el valor de CBR empapado. La duración del curado de las
muestras de suelo estabilizadas con ESP mejoró significativamente las propiedades de resistencia del suelo. Prasadaet al
., [10] han estudiado el efecto del curado en suelos arcillosos estabilizados con diversas proporciones de ESP.
Descubrieron que la UCS aumentó significativamente después de 7 días de curado.
Residuos plásticos:Hay un rápido aumento en el consumo de plásticos en todo el mundo debido al desarrollo
económico. El consumo anual mundial de materiales plásticos ha aumentado de 5 a 100 millones de toneladas desde
hace cincuenta años. Por lo tanto, es necesario eliminar grandes cantidades de residuos plásticos. Después de los
residuos de alimentos y papel, los residuos plásticos son el tercer tipo de residuos municipales e industriales en las zonas
urbanas. Esta situación empeora debido al hecho de que ni siquiera son conscientes de los efectos nocivos de los
residuos plásticos para el medio ambiente [11].
Los desechos plásticos son a menudo el componente más visible en los vertederos de desechos que requieren un
largo período de descomposición natural. El uso de este material puede brindar una oportunidad para recolectar y
eliminar, es de la manera más respetuosa con el medio ambiente y se puede convertir en un recurso.
Investigadores anteriores han descubierto que la inclusión de fibras plásticas mejora significativamente las
propiedades técnicas de los suelos. Caiet al., [12] han estudiado la influencia de la fibra de polipropileno, la mezcla
de cal y la duración del curado en las propiedades técnicas de un suelo arcilloso. Observaron que el aumento del
contenido de fibra provocaba un aumento de las propiedades de resistencia y del potencial de contracción y
provocaba una reducción del potencial de hinchamiento. Además, la duración del curado mejoró
significativamente los parámetros de resistencia a la compresión libre y resistencia al corte del suelo tratado.
Jadhao y Nagarnaik [13] han estudiado la influencia de las fibras de polipropileno en el comportamiento técnico
del suelo tratado con aditivo de cenizas volantes utilizando varias longitudes de fibras (6, 12 y 24).milímetroscon el
rango de (0- 1.5% en peso seco del suelo). Descubrieron que la máxima mejora en las propiedades de resistencia
se podía lograr con una longitud de fibra de (12)milímetros, y el porcentaje óptimo de contenido de fibra fue (1%).
Según la literatura, los valores de resistencia a la compresión y a la tracción del suelo estabilizado reforzado con
fibras de polipropileno han aumentado considerablemente. Los valores de resistencia más altos se obtuvieron con
aproximadamente (0,5–1,0%) contenido de fibras para (12)milímetroslongitud. El valor de los límites de contracción
aumentó con un mayor contenido de fibra y longitud de la fibra, mientras que los cambios de volumen y las grietas
disminuyeron [14]. Sin embargo, no existen estudios realizados sobre la estabilización de suelos arcillosos con refuerzo
de fibra plástica y polvo de cáscara de huevo como reemplazo de la cal, y su efecto en las propiedades de ingeniería.

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El objetivo de este trabajo de investigación es investigar la influencia de los desechos plásticos, el contenido de polvo de
cáscara de huevo y la duración del curado en el comportamiento resistente del suelo arcilloso, para reducir el costo de la
estabilización del suelo y proponer una solución alternativa para la eliminación de desechos.

2. Materiales y programa experimental.

2.1 Materiales
2.1.1 Suelo
El suelo utilizado en este estudio se obtuvo de un sitio al este de la ciudad de Mosul, provincia de Nínive, Irak, a una
profundidad de 2,0 m bajo la superficie del suelo. Se recogieron muestras de suelo no perturbadas en forma de bloques.
Piezas con dimensiones aproximadas de (250×250×300) mm. La muestraLos recipientes se sellan inmediatamente con
recipientes de aluminio y nailon para mantener el contenido de agua sin cambios. También se recolectaron muestras de
suelo perturbado del sitio para determinar las propiedades índice. Un resumen de las propiedades básicas del suelo se
presenta en la Tabla 1. La curva de distribución granulométrica determinada siguiendo la norma ASTM D 422 [15] se
muestra en la Figura 1. Se puede observar que el suelo es una mezcla de limo y arcilla, de color rojizo claro. de color con
unos pequeños grumos de CaCO3, Límites de Atterberg descritos en ASTM D 4318 [15]. El coLa consistencia del suelo
puede describirse como rígida y excesiva.consolidado, a partir de los valores límite de Atterberg, el suelo se puede
describir a partir de la A- de Cassagrandegráfico de líneas como una arcilla con plasticidad media, y la clasificación del
suelo de acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (USCS) es CL, gravedad específica descrita en ASTM
D 854 [15] y densidad seca máxima y contenido de humedad óptimo según ASTM D 698 [15]. Las propiedades del suelo
se enumeran en la Tabla 1.

Tabla 1.Índice y propiedades in situ de las muestras de suelo.

Descripción Valores

Gravedad específica,GRAMOs 2.61

Grava 0
Arena 4
Distribución del tamaño de grano (%)
Limo 56
Arcilla 40
límite líquido,wyo 45
Límites de Atterberg (%) límite de plástico,wpag 28
índice de plasticidad,Ipag 17
Contenido de agua,w
oh(%) densidad seca,γd( 12.9
in situpropiedades
gramos/cm3) Contenido de humedad óptimo, 1,54
(%) Densidad seca máxima, γre máx.(gramos/cm 17.8
Propiedades de compactación
3) 1,68
Sistema unificado de clasificación de suelos CL

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100
90
80
70
Porcentaje más fino (%)

60
50
40
30
20
10
0
0.1 0,01 0.001

Diámetro de partícula (milímetros)

Figura 1.Distribución granulométrica del suelo.

2.1.2 Cáscara de huevo

Se han utilizado huevos de gallina blancos para estabilizar el suelo como sustituto de la cal comercial. La composición
química de la muestra de polvo de desechos de cáscara de huevo fue analizada por [16] con una máquina de
fluorescencia de rayos X. Los resultados se muestran en la Tabla 2. Los resultados muestran que el óxido de calcio fue el
componente porcentual dominante. La alta cantidad de óxido de calcio está asociada con la presencia de carbonato de
calcio, que es el principal componente porcentual de la cáscara del huevo. Así, los residuos de cáscara de huevo pueden
considerarse desde el análisis químico bastante similares a la calcita calcárea.
La ESP utilizada en este estudio se recopiló en uno de los restaurantes de la ciudad de Mosul, Irak. Las muestras se
enjuagaron con agua para eliminar los residuos que contenía el huevo adheridos a la cáscara del huevo y luego se
secaron las muestras bajo la luz solar. Se quitó la membrana interna, luego se conectaron a tierra las muestras y se
pasaron a través del tamiz # 200 (75 µm) para lograr un mate en polvo uniformerial, ya que la reacción química será
completamente mejor, más rápida y más efectiva para áreas de superficie más grandes [4]. La Figura 2 muestra
muestras del ESP utilizado en el estudio.

Tabla 2.Composición química del polvo de cáscara de huevo, [16]

Composición química Peso (%)

C 21.1286
N / A2oh 0.1046
MgO 0.9261
PAG2oh5 0.4149
ENTONCES3 0.3264
k2oh 0.0542
cao 76.9922
fe2oh3 0.0132
SrO 0.0396

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Figura 2.Polvo de cáscara de huevo utilizado, a) Muestras de cáscara de huevo blanca, b) ESP después de la molienda.

2.1.3 Residuos plásticos

Los residuos plásticos utilizados en la estabilización del suelo.han sido recolectados cerca de los sitios de eliminaciónSe obtienen
a partir de botellas de desechos de plástico, como se muestra en la Figura 3. Se cortan en tiras pequeñas, con una relación de
aspecto aproximada de 20, y luego se agregan al suelo como refuerzo en proporciones variables.conuna distribuida
aleatoriamente. En la Tabla 3 se ilustra un resumen de las propiedades físicas y mecánicas de los desechos plásticos.

Tabla 3.Propiedades físicas y mecánicas de los residuos plásticos.

Descripción Valores

Color Claro
Unidad de peso,gramos/cm3 0,91
Longitud,milímetros 10-20
Ancho,milímetros 1-1.5
Absorción de agua, (%) 0,02
Fuerza compresiva Pobre

Resistencia máxima a la tracción, MPa 55

Módulo de elasticidad, MPa Punto de 110-450
combustión, (co) Resistencia a ácidos y 200
álcalis Muy bien

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Figura 3.Residuos plásticos utilizados, a) Muestras de residuos de botellas de plástico, b) Tiras de residuos plásticos.

2.2 Preparación de la muestra

La tierra secada al horno se molió y se tamizó a través de #Tamiz de 40 (425 µm).De acuerdo con la revisión
de la literatura sobre refuerzo de fibras plásticas y polvo de cáscara de huevo, el PWS y el ESP se mezclan
con el suelo en tres proporciones de PWS (0.25%, 0.5% y 1.0%), y tres proporciones de ESP consistieron en
(2.0%). %, 5,0% y 8,0%) en peso del suelo seco.
El contenido de humedad óptimo (OMC) determinado a partir de la prueba de compactación Proctor estándar se añadió
gradualmente a las diversas mezclas descritas anteriormente. El proceso de mezclado se continuó hasta obtener una mezcla
pastosa homogénea. La mezcla se guardó posteriormente en sacos de nailon durante 24horasen el laboratorio en Controlar la
temperatura (22 ± 2°C) para lograr una mezcla uniforme del suelo.agua. Esta mezcla se utilizó para la preparación de las
muestras para las distintas pruebas. Para estudiar la influencia de la duración del curado, todos estabilizados. Las muestras se
colocaron en desecadores (22 ± 2 ° C, 96 ± 2 % HR) para analizarlas posteriormente a los 7, 14 y 28 días [12]. También se tomaron
muestras de suelo no estabilizadas para compararlas con muestras estabilizadas con ESP-PWS.

2.3. Programa experimental

Se han realizado los siguientes experimentos en las muestras de suelo:

2.3.1. Prueba de compactación

La prueba supervisora estándar se realizó de acuerdo con ASTM D 698 [15], para establecer la relación entre la densidad
seca y el contenido de humedad, para determinar la densidad seca máxima y el contenido de humedad óptimo.

2.3.2. Prueba de compresión libre

La UCS se utiliza ampliamente como prueba económica y rápida para determinar el valor de resistencia a la compresión de un
suelo cohesivo en particular. La UCS utilizando un sistema de carga axial controlado por deformación se realizó de acuerdo con
ASTM D 2166 [15]. Las muestras se formaron en un molde estándar de 80milímetrosde longitud, y 39,1milímetrosen diámetro. La
tasa de deformación de 1,25mm/minfue utilizado para las pruebas. Las muestras se prepararon mediante materiales
compactados en 3 capas en el molde UCS con un contenido de humedad óptimo y una densidad seca máxima, realizando la
prueba supervisora estándar.

2.3.3. Prueba de potencial de hinchazón

La prueba de hinchamiento unidimensional se llevó a cabo para investigar el potencial de hinchamiento de muestras de suelo no
estabilizadas y estabilizadas con ESP-PWS. El anillo del edómetro mide 63,5.milímetrosde diámetro, 19milímetrosde altura se
recuperaron recortando las muestras a la densidad seca máxima requerida y al contenido de humedad óptimo. Se instalaron
muestras en el dispositivo edómetro y se realizó el hinchamiento. Se permitió que las muestras se hincharan libremente bajo una
ligera tensión de 6,9 kPa hasta que se logró el hinchamiento total.

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2.3.4. Prueba de relación de rodamientos de California

La prueba CBR se realizó según ASTM D 1883 [15]. Es una prueba de penetración que se utiliza para determinar la
capacidad de carga del suelo ante la presión. Las muestras se compactaron estáticamente en moldes estándar con un
contenido de humedad óptimo y una densidad seca máxima. Una tasa de penetración estándar del émbolo es 1,25mm/
min. También se llevaron a cabo muestras de CBR empapadas después de 4 días de remojo. Las muestras en remojo se
colocaron en un recipiente y se sumergieron en agua.

2.3.5. Prueba de corte directo

La prueba de corte directo se realizó según ASTM D 3080-03. Ejemplares con dimensiones de (60-60-20)milímetros
se utilizaron en la prueba con condición drenada para determinar los parámetros efectivos de resistencia al corte (
C' &φ') con una tasa de deformación de 0,1mm/miny tensiones normales de (100, 200 y 300) kPa. Las muestras se
recuperaron recortando el molde al contenido de humedad óptimo específico y la densidad seca máxima
obtenidos de la prueba de compactación estándar.

3. Resultados y Discusiones

3.1. Efecto de ESP-PWS en las características de compactación.

Los valores de MDD y OMC para las diferentes muestras de suelo estabilizadas y no estabilizadas con ESP-PWS se
muestran en la Tabla 4. Las Figuras 4 y 5 muestran la variación de MDD y OMC de muestras estabilizadas con ESP-PWS
respectivamente. Generalmente, el MDD se reduce a medida que aumentan el ESP y el PWS, y la razón puede explicarse
por la reducción en el peso unitario promedio de los sólidos en la mezcla de muestras de suelo estabilizadas con ESP-
PWS. Para cualquier ESP específico, el MDD disminuye ligeramente al aumentar el PWS, esto se debe a la baja gravedad
específica del PWS. El valor máximo de MDD fue de 1.673 gm/cm3se observa con un contenido de 0,25% de PWS y 2% de
ESP, mientras que el valor mínimo fue de 1,646 g/cm3con un contenido de 1,0% PWS y 8% ESP. Por otro lado, la OMC
aumenta a medida que aumenta el ESP, este aumento fue el resultado de las características porosas del ESP y las
necesidades posteriores de absorción de agua para la reacción puzolánica entre el ESP y las partículas del suelo. Para
cualquier ESP específico, el OMC no muestra un cambio significativo con el aumento del PWS. El valor máximo de OMC se
registra como 19,73% con un contenido de 0,25% PWS y 8% ESP, mientras que el valor mínimo se registra como 18,38%
con un contenido de 1,0% PWS y 2% ESP.

Tabla 4.Resultados deCaracterísticas de compactación y relación de rodamientos de California.

contenido ESP Contenido de PWS TDM OMC Valores CBR (%)

No.
(%) (%) (g/cm3) (%) Mojado sin remojar

1 2 0,25 1.673 18.64 3.86 6.36

2 5 0,25 1.660 19.00 5.75 8.05
3 8 0,25 1.655 19,73 5.33 7.63
4 2 0,5 1.671 18.50 4.41 6.71
5 5 0,5 1.659 18.81 7.00 8.70
6 8 0,5 1.648 19,65 6.30 8.20
7 2 1.0 1.669 18.38 5.06 6,96
8 5 1.0 1.655 18,76 7.70 9.20
9 8 1.0 1.646 19.61 7.20 8.70
10 0 0 1.680 17,80 2.71 4.40

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1.675

Densidad seca máxima (gm/cm3) 1.670

1.665 2% ESP
5% ESP
1.660 8% ESP

1.655

1.650

1.645
0,25 0,50 0,75 1.00
Contenido de PWS (%)

Figura 4.Densidad seca máxima de muestras de suelo estabilizadas con ESP-PWS.

19,80
19.60
Contenido óptimo de humedad (%)

19.40
19.20
8% ESP
5% ESP
19.00 2% ESP
18.80
18.60
18.40
18.20
0,25 0,50 0,75 1.00
Contenido de PWS (%)

Figura 5.Contenido de humedad óptimo de muestras de suelo estabilizadas con ESP-PWS.

3.2. Efecto de ESP-PWS en el comportamiento de resistencia a la compresión no confinada

Los valores de UCS para los diferentes ESP y PWS se muestran en la Tabla 5. Es obvio que la duración del curado
mejoró significativamente la resistencia de las muestras de suelo estabilizadas con ESP-PWS, esto se debe a la
formación gradual de los compuestos cementosos ( hidrato de silicato de calcio) como resultado de la reacción
entre el carbonato de calcio existente en el ESP, el suelo y el agua. La Figura 6 muestra la variación de los valores
UCS de muestras estabilizadas con ESP-PWS después de 28 días de curado. Es obvio que el PWS tuvo una mejora
gradual en la resistencia (alrededor de 50 kPa) cuando aumentó del 0,25% al 1,0%. Para cualquier contenido
específico de PWS, la resistencia aumenta hasta un cierto límite y luego disminuye cuando el ESP aumenta del 2%
al 8%. El valor de resistencia máxima de 591 kPa se observa con un contenido de 1,0% de PWS y 5% de ESP, que es
7,4 veces mayor que la muestra no estabilizada. Mientras que el valor mínimo de resistencia fue de 211 kPa con
un contenido de 0,25% de PWS y 2% de ESP, que es 2,6 veces mayor que la muestra no estabilizada.

La Figura 7 muestra las curvas de tensión-deformación axial de 8% de ESP: diferentes porcentajes de PWS estabilizado
(después de 7 días de duración de curado) y muestras de suelo no estabilizadas. Es obvio que los contenidos de ESP y PWS
tuvieron una efectividad significativa en las características de falla. Para el contenido de ESP mencionado, el aumento del
contenido de PWS provoca un aumento en el valor de resistencia residual que varía de 0 a 165 kPa, en otras palabras, un
aumento en el contenido de PWS provoca un aumento en el comportamiento de ductilidad y una disminución de la pérdida de
pico en comparación con el muestra de suelo no estabilizado.

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Tabla 5.Resultados de resistencia a la compresión ilimitada y potencial de hinchamiento.

contenido ESP Contenido de PWS Resistencia a la compresión ilimitada (kPa) Potencial de hinchazón
No.
(%) (%) 7 días 14 dias 28 dias (%)
1 2 0,25 105 141 211 0,77
2 5 0,25 141 202 549 0,59
3 8 0,25 116 151 422 0,53
4 2 0,5 135 167 226 0,75
5 5 0,5 172 223 578 0,56
6 8 0,5 141 179 443 0,49
7 2 1.0 157 205 254 0,61
8 5 1.0 197 292 591 0,49
9 8 1.0 181 236 472 0,46
10 0 0 80* ---- ---- 8.10
*
El valor se obtuvo sin ningún curado.

600
Resistencia a la compresión ilimitada (kPa)

500

400
5% ESP
8% ESP
2% ESP
300

200
0,25 0,50 0,75 1.00
Contenido de PWS (%)

Figura 6.Resistencia a la compresión libre de muestras de suelo estabilizadas con ESP-PWS después de 28 días de curado

200

150 8% ESP +
Estrés axial (kPa)

1% SOP

8% ESP +
100 0,5% SOP

8% ESP +
0,25% SOP
50
Inestabilizado
suelo

0
0 1 2 3 4
Deformación axial (%)

Figura 7.Curvas tensión-deformación axial de diferentes muestras después de 7 días de curado.

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3.3. Efecto de ESP-PWS en el potencial de hinchazón.

Los valores del potencial de hinchamiento para muestras de suelo estabilizadas y no estabilizadas con ESP-PWS se presentan en la Tabla 5.
Las variaciones del potencial de hinchamiento después de 7 días de curado se muestran en la Figura 8. Para cualquier contenido específico
de PWS, un aumento en el contenido de ESP conduce a una significativa disminución del potencial de hinchamiento, mientras que para
cualquier ESP específico, un aumento en el contenido de PWS conduce a una ligera disminución del potencial de hinchamiento. El
porcentaje de hinchamiento máximo se registra como 0,77 % con un contenido de 0,25 % de PWS y 2 % de ESP, que es el 9,5 % del
porcentaje de hinchamiento de las muestras no estabilizadas. Mientras que el porcentaje de hinchamiento mínimo se registra como 0,46
% en cantidades de 1,0 % de PWS y 8 % de contenido de ESP, que es el 5,7 % del porcentaje de hinchamiento de las muestras no
estabilizadas.

0,80
2% ESP
0,75 5% ESP
8% ESP
Potencial de hinchazón (%)

0,70

0,65

0,60

0,55

0,50

0,45
0,25 0,50 0,75 1.00
Contenido de PWS (%)

Figura 8.Porcentaje de hinchazón de muestras de suelo estabilizadas con ESP-PWS después de 7 días de curado

3.4. Efecto de ESP-PWS en el valor CBR

Se llevaron a cabo pruebas CBR para muestras con una densidad seca máxima y un contenido de humedad óptimo
según las características de compactación. Los valores de CBR se presentan en la Tabla 4. La Figura 9 a y b muestra la
variación de los valores de CBR de muestras estabilizadas con ESP-PWS en condiciones empapadas y sin empapar,
respectivamente. Se observa que los valores de CBR sin remojar fueron mayores que los de los valores empapados. Se
encontró que los valores máximos de CBR empapado y no empapado eran 7,70% y 9,20% respectivamente con un
contenido de 1,0% de PWS y 5% de ESP. Estos valores son 2,8 y 2,1 veces respectivamente en comparación con el valor de
la muestra de suelo no estabilizado. Se encontró que los valores mínimos eran 3,86% y 6,36% respectivamente con un
contenido de 0,25% de PWS y 2% de ESP, que es 1,4 y 1,5 veces respectivamente en comparación con el valor de la
muestra no estabilizada.
8.0 10.0
- a- - b-
7.0
9.0
CBR empapado (%)

CBR sin remojar (%)

6.0
5% ESP
8.0
8% ESP
5.0
2% ESP
5% ESP 7.0
4.0
8% ESP
2% ESP
3.0 6.0
0,25 0,50 0,75 1.00 0,25 0,50 0,75 1.00

Contenido de PWS (%) Contenido de PWS (%)

Figura 9.Valores de relación de carga de California de muestras de suelo estabilizadas con ESP-PWS, a- empapado, b- no empapado

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3.5. Efecto de ESP-PWS en los parámetros de resistencia al corte.

Los parámetros de resistencia al corte de las muestras probadas a diferentes edades se muestran en la Tabla 6. Es obvio
que la duración del curado tuvo una efectividad distinta en los parámetros. Un aumento en la duración del curado
conduce a un aumento de la cohesión y del ángulo de fricción interna de las muestras de suelo estabilizadas con ESP-
PWS. Las cantidades de ESP y PWS también influyen positivamente en el desarrollo de estos parámetros. La Figura 10
presenta la variación de la cohesión con el contenido de PWS después de 28 días de curado. Se puede observar que para
cualquier ESP específico, un aumento de PWS provoca un aumento de la cohesión. Además, para cualquier PWS
específico, la cohesión inicialmente aumenta y luego disminuye ligeramente cuando el contenido de ESP aumenta del 2%
al 8%. El valor máximo de cohesión se registra como 97,5 kPa con un contenido de 1,0% de PWS y un 5% de ESP, mientras
que el valor mínimo se registra como 50,6 kPa con un contenido de 0,25% de PWS y un 2% de ESP. Estos valores son 2,4 y
1,2 veces respectivamente los valores de cohesión de las muestras de suelo no estabilizadas. La Figura 11 presenta la
variación del ángulo de fricción interna con el contenido de PWS después de 28 días de curado.que parece ser similar a la
variación de cohesión. El valor máximo fue de 39,6°, is también encontrado con 1.0% PWS y 5% de contenido de ESP,
mientras que el valor mínimo fue de 25.8° con 0.25% PWS y Contenido del 2% ESP. Estos valores son 1,9 y 1,3 veces,
respectivamente, los valores del ángulo de fricción interna de las muestras de suelo no estabilizadas. De acuerdo con los
resultados anteriores, se puede decir que los requisitos óptimos de ESP y PWS para la mejor mejora de la resistencia de
las muestras de suelo son aproximadamente 5% y 1% respectivamente como porcentaje del peso seco del suelo.

Tabla 6.Resultados de los parámetros de resistencia al corte.

contenido ESP Contenido de PWS Cohesión (kPa) Fricción internaÁngulo (°)

No.
(%) (%) 7 días 14 dias 28 dias 7 días 14 dias 28 dias
1 2 0,25 45.1 47,6 50,6 22.8 24.9 25,8
2 5 0,25 58,7 69,5 75,5 28.4 33.0 34.2
3 8 0,25 50.2 64,4 71.3 29,7 31.4 33.2
4 2 0,5 50,5 54.1 56.1 27,6 28.3 28,5
5 5 0,5 69,7 77,3 90.1 30.0 33.2 36,9
6 8 0,5 64,7 71,6 82,6 30.2 34.4 35,6
7 2 1.0 53,6 57.2 62,6 30,5 31.0 31.4
8 5 1.0 80.3 88,9 97,5 35.1 37.3 39,6
9 8 1.0 76,6 85.1 92,4 32,5 34.2 38.3
10 0 0 41.0* ---- ---- 20,5* ---- ----
*
El valor se obtuvo sin ningún curado.

100.0

80.0
Cohesión (kPa)

60.0
5% ESP
8% ESP
2% ESP
40.0
0,25 0,50 0,75 1.00
Contenido de PWS (%)

Figura 10.Cohesión de muestras de suelo estabilizadas con ESP-PWS después de 28 días de curado

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40.0
38.0
Ángulo de fricción interna (°)
36.0
34.0
32.0
30.0
28.0 5% ESP
26.0 8% ESP
2% ESP
24.0
0,25 0,50 0,75 1.00
Contenido de PWS (%)

Figura 11.Ángulo de fricción interna de muestras de suelo estabilizadas con ESP-PWS después de 28 días de curado

4. Conclusiones
En esta investigación se ha estudiado el efecto de la combinación de ESP y PWS en algunas propiedades de ingeniería del suelo
arcilloso representadas por las características de compactación, resistencia a la compresión libre, potencial de hinchamiento,
prueba de relación de carga de California y finalmente parámetros de resistencia al corte. Se llegaron a las siguientes
conclusiones:

- Se ha notado un cambio positivo significativo en las características de ingeniería del suelo arcilloso después de
agregar ESP y PWS. Estos cambios beneficiosos dependen del ESP, del contenido de PWS y de la duración del
curado.
- La duración del curado mejoró significativamente las características técnicas de las muestras de suelo
estabilizadas. Los parámetros de resistencia a la compresión libre y resistencia al corte del suelo arcilloso
aumentaron al aumentar la duración del curado.
- Un aumento en el contenido de ESP provoca un aumento inicial en la resistencia a la compresión libre, la relación de
carga de California y los parámetros de resistencia al corte del suelo arcilloso, seguido de una ligera disminución. El
requisito óptimo de ESP para mejorar la resistencia es aproximadamente el 5% del peso seco del suelo. Por otro lado,
el potencial de hinchamiento se redujo con un aumento en el contenido de ESP. Sin embargo, su influencia en la
densidad seca máxima parece limitada o insignificante.
- Por otro lado, un aumento en el contenido de PWS provoca un aumento en las características de resistencia mencionadas
anteriormente y una disminución del potencial de hinchamiento del suelo arcilloso utilizado en este estudio.

-La contribución de ESP y PWS juntos en la estabilización de suelos arcillosos proporciona más mejoras en las
características de resistencia, parámetros de resistencia al corte y potencial de hinchamiento que la
estabilización del suelo solo con ESP.
- Finalmente, PWS provoca un aumento en el valor de la resistencia residual en la curva tensión-deformación axial de la
resistencia a la compresión no confinada.

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