Estabilización de suelos arcillosos con adición de ceniza de mazorca de maíz y cal

Abstract

El principal propósito de la presente investigación es demostrar que se pueden mejorar las propiedades físico - mecánicas de un suelo arcilloso con características muy bajas, siendo la muestra tomada del km 04+500 de la Vía Expresa de Cusco, y convertirlo en un suelo apto a nivel de subrasante mediante una estabilización con cal, como agente estabilizador principal, y Ceniza de Mazorca de Maíz, como agente estabilizador secundario, los cuales fueron añadidos en distintos porcentajes cumpliendo los parámetros exigidos en las normas peruanas. Se verificó la mejora de propiedades mediante ensayos de laboratorio, tales como: ensayos de límites de consistencia, relación humedad – densidad (Proctor modificado) y capacidad de soporte CBR, los cuales fueron hechos bajo la tutela y parámetros del Manual de Ensayos de Materiales (2016). Por otro lado, en la presente investigación, se pudo comprobar que las cenizas volantes, es un aditivo estabilizador que complementa de manera significativa a la cal en la estabilización de suelos arcillosos, y dar especial énfasis en que se pudo obtener estas cenizas volantes a partir de una materia prima que abunda en nuestra región, como es la ceniza de mazorca de maíz. La investigación tiene un enfoque cuantitativo dado que, pudimos demostrar la hipótesis propuesta experimentalmente mediante cuantificadores de las variables, teniendo como premisa una cuantificación del suelo en estado natural. La investigación propone un análisis de las propiedades físico – mecánicas del suelo en estado natural, suelo natural + 5% de Cal, suelo natural + 5% de Cal + 1% de CMM, suelo natural + 5% de Cal + 2% de CMM, y suelo natural + 5% de Cal + 3% de CMM, que contó con un total de 72 ensayos de laboratorio y con los cuales se pudo determinar una mejora progresiva en las propiedades físico – mecánicas a medida que se aumentó ceniza de mazorca de maíz, teniendo como mejor resultado el suelo natural + 5% de Cal + 3% de CMM, donde se aprecia el valor más alto de densidad seca máxima (1.725 gr/cm ) y la capacidad de soporte CBR con un valor de 12.84%, que triplicó su valor respecto al CBR del suelo natural, haciendo que este sea recategorizado como una subrasante buena (S3) según el Manual de Carreteras (2013). Un agente de estas mejoras, es la composición química de la ceniza de mazorca de maíz, que tiene gran porcentaje de sílice (41.40%), magnesio (29.30%), calcio (10.20%) y otros, que favorecen a la estabilización del suelo.

The main purpose of this investigation is to demonstrate that the properties physical and mechanical of clay soils with lower characteristics can improve, be the sample taken from Km 04+500 at Via Expresa of Cusco, turn into an adequate soil for the subgrade trough stabilization with lime as and principal agent and corn cob ash as a secondary stabilizer agent, adding both of them in different amounts according to the parameters of the Peruvian technical regulations. It was verified the improvement of the properties using laboratory tests as consistency limits, humidity- density ratio, CBR under the guidelines of the “Manual de Ensayo de Materiales (2016)”

This thesis proved that the corn cob ashes is an important stabilizer additive that complements significantly the lime in the stabilization process of clay soils, and no less emphasizes the fact that ashes can be found in huge amounts in our region from the cornfields as a prime recourse.

The main focus of the investigation is quantitative given that it demonstrates the proposal hypothesis experimentally through the quantification of variables, having as a baseline the quantification of the natural soil status. The investigation proposes an analysis of the physical and mechanical properties of the natural soil, natural soil+ 5% of lime, natural soil + 5% lime + 1% ash, natural soil + 5% lime +2% ash, and natural Soil + 5% lime + 3% ash. In total were 72 lab tests that establish the progressive improvement of the physical and mechanical properties of the soil applying the ashes, having the best results with the natural soil + 5% lime + 3 % ash, with the highest maximum dry density value of 1.725 gr/cm3 and the CBR of 12.84% that increases three times the value from the CBR of natural soil, categorizing the subgrade as good (S3) according to “Manual de Carreteras (2013). The agent of this improvement is the chemical composition of the corn cob ash having silica (41.40%), magnesium(29.30%), calcium (10.20%), and others that support the stabilization of the soil