Estabilización de suelos en vías terciarias no pavimentadas mediante la aplicación de cenizas de cáscara de café

Abstract

En los procesos constructivos de carreteras, es común encontrar que los suelos que se pretenden utilizar como subrasantes no cuentan con las especificaciones de capacidad de soporte y plasticidad mínimas requeridas. Las carreteras construidas sobre este tipo de suelos sufren desgastes y deterioros tempranos debido a las características de expansión y contracción en condiciones variables de humedad que presentan, además de la baja resistencia que poseen. Para solventar este problema, se han utilizado distintas metodologías de estabilización, como el reemplazo del suelo, la adición de materiales granulares, entre otros, siendo la estabilización química con productos no convencionales, una de las más innovadoras, por la reducción de costos que genera, además del aprovechamiento de materiales del sitio y la disminución de contaminación en el medio ambiente. Esta investigación evalúa el uso de la ceniza de cáscara de café (CCC) para el mejoramiento de suelos finos comúnmente encontrados en el departamento del Cauca, Colombia. Para ello, se realizó una caracterización física y mecánica de los 4 suelos recolectados en diferentes regiones del departamento, en estado virgen, los cuales, de acuerdo con la clasificación SUCS, corresponden a arcillas y limos de alta y baja plasticidad (CH, ML, MH, CL). Estos suelos se consideraron no resistentes y susceptibles a fallas. Además, se evaluó la efectividad del tratamiento con CCC realizando ensayos en laboratorio como límites de Atterberg, resistencia a la compresión inconfinada (UCS) y ensayos de estabilidad al agua, al mezclar los suelos con diferentes porcentajes de adición de CCC (10%, 15%, 20% y 25%). Los resultados demostraron que los suelos tratados con CCC, de manera general, presentan mejoras en su comportamiento, incluso en presencia de agua. La adición de un 15%CCC sobre los suelos arcillosos de alta y baja plasticidad (CH y CL) aumentan la resistencia de estos hasta en un 300% con respecto a su valor en estado virgen y de manera similar, la adición de un 25%CCC sobre los suelos limosos de baja plasticidad (ML) y la adición de un 20%CCC sobre los suelos limosos de alta plasticidad (MH), genera un aumento en su resistencia de hasta un 200%. De esta manera es posible concluir que este tipo de tecnología innovadora genera beneficios sostenibles, económicos y amigables con el medio ambiente.

In a roadway construction process, the type of soil that is intended to be used as subgrade does not fulfill the minimum required specifications. Roads built on this type of soil suffer early wear and tear due to their expansion and contraction characteristics under variable humidity conditions, in addition to their low resistance. To solve this problem, different stabilization methodologies have been used, such as soil replacement, the addition of granular materials, among others, being chemical stabilization with unconventional products one of the most innovative, due to the reduction in costs it generates, the use of materials from the site and the reduction of pollution in the environment. This research evaluates the use of coffee husk ash (CHA) for the improvement of fine soils commonly found in the department of Cauca, Colombia. To achieve this, a physical and mechanical characterization of 4 soils collected in different regions of the department were made and, according to the USCS classification, they are classified as clays and silts of high and low plasticity (CH, ML, MH, CL). These soils were considered non-resistant and susceptible to failure. In addition, the effectiveness of the treatment with CHA was evaluated by performing laboratory tests such as Atterberg limits, unconfined compressive strength (UCS) and water stability tests, when mixing the soils with different percentages of CHA (10%, 15 %, 20% and 25%). The results showed that the soils treated with CHA generally improve their behavior. The addition of 15%CHA on high and low plasticity clay soils (CH and CL) increases optimally their resistance by up to 300% and similarly, the addition of 25%CCC on low plasticity silt soils (ML) and the addition of 20%CHA on high plasticity silt soils (MH), generates an optimum increase in their resistance by up to 200%. Finally, this investigation concludes that this innovative technology generates sustainable, economic, and environmentally friendly benefits.