Incremento de la capacidad portante en arcilla, añadiendo biopolímero de zeína, extraída de mazorca de maíz en rangos de 0 al 5%, Qoya - Cusco, 2023

Abstract

El estudio y análisis de nuevas propiedades de cementación con nuevos aglutinantes biopolímeros en suelos son esenciales para su potencial aplicación en la ingeniería. La presente investigación de estudio se enfoca en conocer los resultados significativos del efecto de cementación de un moderno aglutinante de biopolímero de zeína, en los factores de cohesión, peso específico y capacidad portante del suelo arcilloso del distrito de Qoya, Calca, Cusco. Las muestras de suelo arcilloso tomadas por la extracción de una calicata de exploración en el distrito de Qoya, se mezcla con diversos contenidos de biopolímero de zeína que varían del 0 al 5%. Las propiedades mecánicas y capacidad portante de las muestras tratadas se evalúan mediante pruebas de compresión simple, proctor modificado, con factores de cohesión y peso específico, respectivamente, después de curar las muestras 15 días. Los resultados muestran un aumento constante en la capacidad portante y el módulo elástico de los suelos tratados, se aprecia un aumento del 27.3% respecto a la resistencia natural gracias a la zeína. Ahora bien, para una dosis mayor de 5 % de zeína, el efecto de mejora desaparece, de manera que, podemos indicar que la dosis óptima es de alrededor de 2.5% si se desea mejorar la capacidad portante del suelo arcilloso. Por tanto, los resultados indican que la aplicación del biopolímero de zeína puede usarse potencialmente como un aglutinante para suelos arcillosos en la ingeniería civil, considerándose sus propiedades de estabilización. Además, la fuerza de unión entre el biopolímero suelo-zeína aumenta linealmente con las propiedades del suelo.

The study and analysis of new cementation properties with new biopolymer binders in soils are essential for their potential application in engineering. The present research study focuses on knowing the significant results of the cementation effect of a modern zein biopolymer binder, on the plasticity index, specific weight and bearing capacity of the clay soil of the district of Qoya, Urubamba, Cusco. The clay soil samples taken by the extraction of an exploration pit in the Qoya district are mixed with various contents of zein biopolymer that vary from 0 to 5%. The physical and mechanical properties and bearing capacity of the treated samples are evaluated by simple compression, liquid limit, plastic limit, modified Proctor, cohesion and density tests, respectively, after curing for 15 days. The results show a constant increase in the bearing capacity and elastic modulus of the treated soils, with a 27.3% increase in their natural resistance thanks to the zein. Now, for a dose greater than 5% of zein the improvement effect disappears, so we can indicate that the óptimal dose is around 2.5% if we wish to improve the bearing capacity of the clay soil. Therefore, the results indicate that the application of zein biopolymer can potentially be used as a binder for clay soils in civil engineering, considering its stabilization and sustainability properties. Furthermore, the bonding strength between the soil-zein biopolymer increases linearly with the uniformity of the soil.