Empleo de un lignosulfonato de calcio como estabilizante en un suelo expansivo local - Orlandi, Sandra Graciela (2021)
En la ciudad patagónica Comodoro Rivadavia, Argentina, tres estratos cercanos entre sí pertenecientes a las formaciones Sarmiento y Chenque, han sido clasificados como de potencial de expansión alto a muy alto. En diferentes sectores y dependiendo de la topografía, estos estratos forman parte del suelo de cimentación de diferentes obras civiles. Estas obras civiles cimentadas o cercanas a estos estratos presentan patologías de difícil y costosa remediación. Para evitar que se produzcan estas patologías es necesario identificar la presencia de estos suelos en la etapa de exploración geotécnica, para luego diseñar un sistema de cimentación adecuado, reemplazar el suelo de cimentación o tratarlo. El tratamiento de un suelo de características expansivas implica la intervención con un agente que modifique sus propiedades expansivas, relacionadas directamente con el potencial de expansión y la presión de hinchamiento. Estos dos parámetros ofrecen un recurso rápido para evaluar la peligrosidad de los suelos y definir el posible grupo de soluciones función del tipo de obra civil. Los agentes estabilizantes más empleados y de los cuales se cuenta con más información son la cal y el cemento. Ambos aditivos generan un importante impacto sobre el medioambiente tanto por su huella de carbono como por su efecto sobre la vegetación y los seres vivos. Esto ha dirigido a los investigadores en la búsqueda de bioaditivos residuos de industrias y con menor impacto sobre el medioambiente. Dentro de la búsqueda, las ligninas y los lignosulfonatos, ambos residuos orgánicos productos de la industria de la pasta de papel, papeleras y derivados de ellas, surgieron como posibles reemplazos. Para validar el empleo de un lignosulfonato de calcio mezclado con un suelo expansivo seleccionado local es necesario caracterizar el suelo y el bioaditivo, así como evaluar los cambios en el comportamiento mecánico, hidráulico y microestructural de mezclas suelo-aditivo. Dentro del estudio fueron incorporadas dos variables, el porcentaje de aditivo y la edad de las muestras, junto con el análisis toxicológico de los lixiviados. La caracterización del suelo y el bioaditivo acompañada de los estudios microestructurales permitirán entender la mecánica desarrollada en la estabilización de las mezclas. En este grupo se encuentran ensayos que permiten determinar el pH, contenido de 2 sales, granulometría, composición mineralógica, capacidad de intercambio catiónico, potencial zeta, difracción por rayos X, superficie específica, contenido de materia orgánica. El comportamiento mecánico será evaluado por medio de ensayos de expansión libre, compresión simple, determinación de la presión de hinchamiento por diferentes métodos directos e indirectos (edómetro, edómetro siguiendo procedimiento ASTM, hinchamiento restringido, volumen constante con registro de presiones empleando celda de carga y aro dinamométrico), ensayo triaxial consolidado no drenado. Los ensayos de compresión simple son realizados para seis edades diferentes de las mezclas, logrando de este modo un análisis completo de la evolución de la resistencia tanto en función del porcentaje de aditivo como del tiempo. El comportamiento hidráulico de las mezclas evaluado por medio de ensayos de permeabilidad, curvas de retención (técnica de papel de filtro y WP4), porosimetrías (BET y MIP) muestran los cambios producidos en el tamaño de poros, superficie específica, volumen de poros, distribución bimodal de la porosidad. Finalmente en cuanto la microestructura estudiada mediante la realización de ensayos de difracción por rayos X y microscopía de barrido electrónico, se valida la información obtenida por medio de la evaluación del comportamiento mecánico e hidráulico. La evaluación del impacto medioambiental permite considerar un factor sumamente importante no considerado por otros investigadores. Con este fin, dos tipos de muestras fueron evaluadas: aditivo disuelto en agua destilada preparado en diferentes proporciones y muestras de lixiviados obtenidos de los ensayos triaxiales preparadas en diferentes proporciones diluidas en agua destilada. Con toda esta información compilada se demostrará la eficacia de la adición de 10% de lignosulfonato de calcio, su eficiencia en función del porcentaje de aditivo empleado, la perdurabilidad de las propiedades en el período de un año, los mecanismos de estabilización movilizados y su impacto sobre el medioambiente.