Estabilización del suelo cohesivo por adición de residuo de concreto demolido, triturado y pulverizado, aplicación centro poblado Aicas, Huanta, Ayacucho

Abstract

La presente investigación fue elaborada teniendo en cuenta los problemas que presentan los pobladores cuando construyen sus viviendas en el Centro Poblado de Aicas perteneciente al distrito de Luricocha, provincia de Huanta del departamento de Ayacucho. Dentro del área de estudio se puede ver la presencia de suelos arcillosos de baja calidad que entran en contacto con las cimentaciones. Asimismo, mencionar que debido al cambio de humedad según sea la estación del año, el suelo cambia de comportamiento haciendo que las estructuras resulten fisuradas. Por otro lado, según datos estimados, en la ciudad de Huanta se generan diariamente 76 toneladas de residuos de construcción y demolición (RCD) y que actualmente son arrojados en las vías, en botaderos no autorizados generando una contaminación del suelo, agua, tierra, flora y fauna. Los residuos de concreto son parte de los RCD, que puede contener compuestos de cemento residuales y agregados capaces de contribuir a la estabilización química y mecánica del suelo. En este contexto, en el presente trabajo, se propone una solución sustentable en el destino de estos residuos de concreto mediante la reutilización para la estabilización de los suelos de fundación. Para tal fin, mediante un proceso de molienda se obtuvo el residuo de concreto demolido triturado y pulverizado (RCDTP), del cual se usó el material pasante la malla 3/8”. Se realizaron los ensayos de granulometría, peso volumétrico, límites de Atterberg, compactación, triaxial no consolidado no drenado para poder determinar la capacidad portante admisible variando los porcentajes de concreto demolido, triturado y pulverizado en 0 %, 20 %, 40 % y 60%, con relación a la masa total de la mezcla en seco. Asimismo, de manera adicional se realizaron los ensayos de consolidación unidimensional y expansión controlada para observar el comportamiento del suelo natural y el suelo combinado con RCDTP. Los resultados muestran que el suelo del área de estudió es una arcilla de baja plasticidad (CL), clasificándose como una arcilla dura no saturada. Con el incremento del RCDTP hubo una disminución en los siguientes parámetros: límite líquido, índice plástico. El óptimo contenido de humedad también disminuyó en todos los casos con respecto al suelo sin combinar. Asimismo, se observó que a medida que aumentaba la concentración de RCDTP aumentaban los siguientes parámetros: máxima densidad seca y el ángulo de fricción. En cuanto a la cohesión el comportamiento fue al inverso. En la capacidad portante admisible se observó también que ésta aumentaba a medida que aumentaba la concentración de RCDTP. Para una concentración de 60% de RCDTP la capacidad portante se incrementó en 128 % con respecto al suelo natural para las condiciones de fundación asumidas. El ensayo de consolidación unidimensional nos muestra que el asentamiento por consolidación no es relevante en este tipo de suelo ya que se trata de una arcilla dura no saturada, por otro lado, en el ensayo de expansión controlada se muestra que el suelo es una arcilla expansiva con un porcentaje de expansión libre de 5.13 % y una carga para controlar la expansión de 1.731 kg/cm2, razón por la cual daña a las edificaciones de la zona. Con la adición de RCDTP a una concentración de 40 % se logra reducir en 21 veces el porcentaje de expansión, logrando estabilizar el suelo. Finalmente, para disminuir los efectos expansivos de la arcilla se recomienda el uso de elementos estructurales apropiados y flexibles como vigas de cimentación de modo que la edificación se adapte a los movimientos generados por los efectos de expansión.

The present investigation was elaborated considering the problems that the inhabitants present when they build their houses in the Aicas Population Center belonging to the district of Luricocha, province of Huanta of the department of Ayacucho. Within the study area, the presence of low-quality clay soils that come into contact with the foundations can be seen. Also, mention that due to the change in humidity depending on the season of the year, the soil changes its behavior, causing the structures to crack. On the other hand, according to estimated data, in the city of Huanta, 76 tons of construction and demolition waste (C&D) are generated daily and are currently dumped on the roads, in unauthorized dumps, generating contamination of the soil, water, land, flora and fauna. Concrete residues are part of CDW, which may contain residual cement compounds and aggregates capable of contributing to the chemical and mechanical stabilization of the soil. In this context, in the present work, a sustainable solution is proposed in the destination of these concrete residues through reuse for the stabilization of foundation soils. For this purpose, through a grinding process, the crushed and pulverized demolished concrete residue (RCDTP) was obtained, of which the 3/8” mesh material was used. Particle size, volumetric weight, Atterberg limits, compaction, unconsolidated undrained triaxial tests were carried out in order to determine the allowable bearing capacity by varying the percentages of demolished, crushed and pulverized concrete in 0%, 20%, 40% and 60%. , relative to the total mass of the dry mixture. Likewise, in addition, the one-dimensional consolidation and controlled expansion tests were carried out to observe the behavior of the natural soil and the soil combined with RCDTP. The results show that the soil in the study area is a clay with low plasticity (LC), classifying it as a hard-unsaturated clay. With the increase of the RCDTP there was a decrease in the following parameters: liquid limit, plastic index. The optimum moisture content also decreased in all cases with respect to the uncombined soil. Likewise, it was observed that as the concentration of RCDTP increased, the following parameters increased: maximum dry density and the angle of friction. Regarding cohesion, the behavior was the opposite. In the admissible bearing capacity, it was also observed that this increased as the concentration of RCDTP increased. For a concentration of 60% of RCDTP, the bearing capacity increased by 128% with respect to the natural soil for the assumed foundation conditions. The one-dimensional consolidation test shows us that consolidation settlement is not relevant in this type of soil since it is a hard-unsaturated clay, on the other hand, in the controlled expansion test it shows that the soil is an expansive clay with a free expansion percentage of 5.13% and a load to control the expansion of 1.731 kg/cm2, which is why it damages the buildings in the area. With the addition of RCDTP at a concentration of 40%, the percentage of expansion is reduced by 21 times, managing to stabilize the soil. Finally, to reduce the expansive effects of clay, the use of appropriate and flexible structural elements such as foundation beams is recommended so that the building adapts to the movements generated by the effects of expansion.