Temperature evaluation as a method of stabilization of clays

Laboratory tests were used to evaluate the effect on the index properties, volumetric behavior and monotonic uniaxial strength of two clays due to the application of temperature during different time periods. Mean objective of this research project is to evaluate if the application of temperature in clays can be a good stabilization method in a future. In this first phase of the project, three temperatures (150, 225, 300°C) and time expositions of the samples (1, 7 and 15 days) were used in order to measurement the evolution of the properties in the clays. Results shows that expansion potential decrease and monotonic uniaxial strength increase when the temperature raise on the samplesEn el artículo se presentan los resultados experimentales de ensayar dos tipos de arcillas, con el fin de evaluar la influencia de la temperatura en sus propiedades índices y mecánicas, y el potencial de expansión. El objetivo general de la investigación es determinar si la aplicación de temperatura puede ser utilizada como mecanismo de estabilización de arcillas. En la primera fase de la investigación, las muestras de arcilla fueron sometidas a tres temperaturas (150, 225 y 300°C) y tiempos de exposición diferentes (1, 7 y 15 días) para evaluar el cambio que experimentan en sus índices de consistencia (límites líquido, plástico y de contracción), resistencia a la compresión inconfinada y potencial de expansión (índice de hinchamiento, expansión libre y en consolidómetro). Los resultados muestran que el potencial de expansión de las arcillas ensayadas disminuye y la resistencia a la compresión simple aumenta cuando se eleva la temperatura de las muestras entre 150 y 300º

Efectos de las altas temperaturas producto de los incendios en los procesos erosivos superficiales de un suelo residual

En las últimas décadas, se ha visto incrementada la intervención antrópica en los diferentes ecosistemas debido al aumento desmedido de los grandes centros urbanos y sus necesidades de consumo, impulsadas por la creciente población. Estos incrementos implican que sea necesaria la adecuación de espacios para la producción y la vivienda. Típicamente, la adecuación de espacios para zonas de pastoreo, siembra o construcción en nuestro país, se realiza mediante quemas controladas, tanto de flora silvestre como de cultivos preexistentes. Otro fenómeno, que también está relacionado con la intervención antrópica, son los incendios forestales, los cuales se incrementan en las temporadas cálidas en todo el país (IDEAM ,2011). Tanto las quemas controladas, como los incendios forestales, generan cambios importantes (cambios químicos, físicos y mecánicos) en los suelos, los cuales en este estudio en particular demostraron ser perjudiciales, pues generaron aumento de la erodabilidad de los suelos residuales evaluados. El estudio presentado a continuación, fue desarrollado sobre dos muestras de suelo residual, una inalterada y otra alterada mediante un incendio controlado, durante el cual fue posible realizar levantamientos de datos de transferencia de calor al suelo y la posterior recuperación de las muestras. El experimento emuló las condiciones de temperatura y tiempo a las que se ve expuesto un suelo durante un incendio forestal. Las muestras recuperadas fueron sometidas a una campaña de ensayos del laboratorio, los cuales incluían pruebas de caracterización física, química, mineralogía, estructural e hidro/mecánicas. De la batería de ensayos ejecutados se pudo concluir, que la exposición del suelo residual a altas temperaturas no solo causó una mayor erodabilidad sino, que, también causa cambios en la plasticidad, humedad, agregación de las partículas, la estructura, los parámetros de resistencia del suelo y una reducción en la succión matricial debido al agrietamiento. En conclusión, se podría proyectar que la exposición a incendios de suelos residuales con características similares a los estudiados, ocasiona cambios significativos, que suelen ser desfavorables, tornando los suelos en susceptibles a agentes erosivos. Lo que da pie a posteriores investigaciones que relacionen los desprendimientos y desgarres que se producen en zonas previamente quemadas con otros parámetros como la pendiente o la tasa de precipitación. Finalmente, estas investigaciones apuntan a la generación de herramientas académicas que le permitan a la sociedad y a las autoridades, cuestionarse sobre las consecuencias de los incendios forestales y las quemas controladas; las cuales pueden ayudar en algún momento a establecer normativas acordes a los riesgos identificados.Abstract: In the last decades, the anthropic intervention in the different ecosystems has been increased due to the disproportionate increase of the large urban centers and their consumption needs, driven by the growing population. These increases imply that the adaptation of spaces for production and housing is necessary. Typically, the adaptation of spaces for grazing, sowing or construction areas in our country is done through controlled burning of both wild flora and pre-existing crops. Another phenomenon, which is also related to anthro pic intervention, is forest fires, which increase in warm seasons throughout the country (IDEAM, 2011). Both controlled burning and forest fires generate important changes (chemical, physical and mechanical changes) in the soils, which in this particular study proved to be harmful, since they generated an increase in the erodability of the residual soils evaluated. The study presented below, was developed on two samples of residual soil, one unaltered and another altered by a controlled fire, during which it was possible to take data of heat transfer to the soil and subsequent recovery of samples. The experiment emulated the conditions of temperature and time to which a soil is exposed during a forest fire. The recovered samples were subjected to a laborator y test campaign, which included physical, chemical, mineralogical, structural and hydro / mechanical characterization tests. From the battery of tests carried out it was possible to conclude that the exposure of the residual soil at high temperatures not only caused a greater erodability but, also, causes changes in the plasticity, humidity, aggregation of the particles, the structure, the resistance parameters of soil and a reduction in matrix suction due to cracking. In conclusion, it could be projected that the exposure to fires of residual soils with characteristics similar to those studied, causes significant changes, which are usually unfavorable, making the soil susceptible to erosive agents. that gives rise to further research that relate the detach ments and tears that occur in previously burned areas with other parameters such as slope or precipitation rate. Finally, these investigations show academic tools that allow society and authorities to question of consequences of forest fires and controlled burning; which can help to establish regulations according to the identified risks.Maestrí

Evaluación ambiental del efecto del uso de aditivos químicos en la estabilización de suelos viales

RESUMEN : Las obras de infraestructura tales como caminos, carreteras y similares, proporcionan beneficios sociales y fortalecen las economías regionales. Sin embargo, al utilizar grandes áreas de los territorios y recursos naturales como fuente de materiales, causan en el entorno afectaciones que generan impactos ambientales importantes. Las tecnologías de estabilización química son soluciones alternativas a la pavimentación, mediante las cuales es posible mejorar las propiedades ingenieriles de los suelos para obtener adecuados desempeños mecánicos. El objetivo de este trabajo fue evaluar a nivel de laboratorio los impactos ambientales generados por el uso de químicos en la estabilización de suelos para aplicaciones viales; asimismo, realizar la caracterización y la evaluación mecánica y ambiental de estos sistemas expuestos a intemperismo acelerado. Se utilizó un suelo arcilloso para su aditivación con siete productos de diferente naturaleza química; se elaboraron probetas cilíndricas con el suelo aditivado y se compactaron bajo las condiciones obtenidas en el ensayo normal de compactación Proctor. Luego se sometieron a intemperismo acelerado empleando una cámara QUV y se realizaron distintas evaluaciones tales como: pruebas de desgaste y análisis de tamaño de partícula para evaluar material particulado; ensayos de compresión no confinada; análisis de ascenso capilar y pruebas ambientales usando cámara de lixiviación en las que se midió pH, Carbono Orgánico Total (COT), Demanda Biológica de Oxígeno (DBO), Demanda Química de Oxígeno (DQO) y biodegradabilidad. Los resultados obtenidos evidenciaron que los aditivos empleados como estabilizantes químicos no presentan peligrosidad al ambiente en términos de toxicidad, biodegradabilidad y generación de material particulado; asimismo, se encontraron mejoras en propiedades como permeabilidad y resistencia mecánica respecto al suelo sin aditivar. Este estudio permite concluir que el impacto ambiental generado por los aditivos químicos en aplicaciones de infraestructura vial no es significativo comparado con los procesos constructivos tradicionales y que estas tecnologías son alternativas viables desde perspectivas y enfoques de durabilidad y sostenibilidad ambiental.ABSTRACT : Infrastructure facilities such as roads or highways provide social benefits and strengthen regional economy. However, the use of land and natural resources, necessary for the construction of these facilities, is causing significant environmental impacts. Chemical stabilization technologies, as alternative to paving, can improve properties of soils in order to obtain adequate mechanical performances. In this study, the objective was to evaluate the environmental impacts of using chemical stabilization for soil road in laboratory conditions; furthermore, to perform the mechanical and environmental characterization and evaluation of these systems, exposed to accelerated weathering. To do that, were developed cylindrical samples of additive soil, in conformity with the Normal Proctor compaction test; seven additives with different chemical composition were used on a clay soil. Thereafter, the samples were processed under accelerated weathering, using a QUV camera and different evaluations were performed: wear tests and particle size analysis to evaluate particulate material; unconfined compression tests; capillary rise analysis and environmental tests using leaching chamber, in which were measured pH, Total Organic Carbon (TOC), Biological Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD) and biodegradability. The results obtained showed that the additives used as chemical stabilizers do not present danger to the environment in terms of toxicity, biodegradability and generation of particulate material; also, improvements were found in properties such as permeability and mechanical resistance in comparison with the soil without additive. This study allows to conclude that the environmental impact generated by chemical additives in road infrastructure applications is not significant compared to traditional construction processes and that these technologies constitute viable alternatives in terms of durability and environmental sustainability

Desarrollo de piezas de gran formato en la Ladrillera San Cristóbal y medición de sus impactos ambientales mediante la metodología de Análisis de Ciclo de Vida

En el presente trabajo se pretende evidenciar el proceso de desarrollo de una pieza de arcilla cocida de gran formato en las instalaciones de la planta de Itagüí de la Ladrillera San Cristóbal S.A. y posteriormente analizar, a través de la metodología del Análisis de ciclo de vida, los resultados de la medición de los impactos ambientales al construir un metro cuadrado de muro no estructural empleando dicha pieza -- Y compararlos, finalmente, con los efectos provocados por un ladrillo convencional de medidas nominales (10 cm x 20 cm x 40 cm), el cual se usa con mayor frecuencia en la mampostería no estructural en Antioquia -- El proceso de fabricación de una pieza de cerámica roja comprende las siguientes etapas: extracción minera, preparación de materias primas, moldeo, secado y cocción -- Para el desarrollo de la pieza cerámica se tomaron materias primas de varios de los títulos mineros de la empresa, haciendo siempre énfasis en aquellos que estuvieran más próximos al centro de producción -- Con ellas, se formuló una pasta cerámica que presentó el mejor comportamiento en cada una de las etapas críticas del proceso y condujo a lograr las mejores propiedades cerámicas y mecánicas de la pieza desarrollada -- Inicialmente, la pasta cerámica se acondicionó en los molinos del laboratorio, consecutivamente fue llevada a producción industrial una cantidad de 30 toneladas que procedió con la realización de los lotes en diferentes oportunidades -- La conformación de la pieza se efectuó con un molde “boquilla” que fue planteado con el equipo de diseño de la empresa y el personal de mantenimiento que la fabricó -- Posteriormente, se proyectaron ensayos de secado a diferentes piezas, para lograr simular los valores obtenidos de la pasta cerámica desarrollada a escala de laboratorio -- De esta manera, se pudo secar la pieza en un periodo inferior a las 24 horas, el tiempo aproximado que requiere la línea de producción sin ser afectada en el proceso continuo que funciona los siete días de la semana -- En caso de tener que someter la pieza a secados más extensos, el proyecto se vería perjudicado en su viabilidad -- En el horno se emplearon dos curvas de cocción de las piezas secas, debido a que inicialmente la pasta cerámica desarrollada en el laboratorio fue sometida a temperaturas entre 900 y 1000 grados centígrados -- En este rango se lograron valores de absorción de agua inferiores al 16% y una buena estabilidad del material a la quema, lo cual condujo a una aceptación de los obtenidos en cuanto a resistencia a la compresión de las piezas se refiere -- El Análisis de ciclo de vida realizado para comparar los impactos ambientales de un ladrillo tradicional versus una pieza de gran formato utilizando las metodologías de análisis de los inventarios de ciclo de vida Ecoindicador99, CML2001 Y ReciPe reforzó la hipótesis de que la principal reducción de los impactos de un tipo de ladrillo a otro se encuentra asociada a la etapa de manufactura y uso del producto -- En esa medida, se evidenció que los consumos de materiales y energía de una pieza de gran formato son menores que los de un ladrillo tradicional a lo largo de todo el ciclo de vid

Estudio, preparación y caracterización de nanocomponentes híbridos de altas prestaciones

La realización de este proyecto tiene por objeto la determinación y mejora de la resistencia térmica de materiales poliméricos, más concretamente el POM (Polióxido de metileno), mediante el uso de nanocomponentes como refuerzos/estabilizantes. Para la caracterización de la resistencia del polímero en cuestión, se estudiará el comportamiento de éste después de ser sometido a tratamientos térmicos de envejecimiento severos. El fin a alcanzar es la obtención de materiales poliméricos híbridos de altas prestaciones que faciliten su procesado, permitiendo tolerancias mayores en cuanto a temperaturas de proceso y de servicio, sin sufrir penalizaciones en las propiedades mecánicas propias del material

Evaluación de las propiedades mecánicas de un suelo arcilloso agregando polvo de vidrio reciclado, San Marcos, Ancash 2022

El presente proyecto de investigación desea verificar la mejora de las propiedades mecánicas y físicas del suelo arcilloso mediante la estabilización de dichos suelos utilizando polvo de vidrio reciclado, y así asegurar un nivel adecuado de serviciabilidad para futuras construcciones. Se tomó como muestra parte del suelo de la carretera del kilómetro 77 de la carretera tramo Pomachaca – San marcos no pavimentada de la provincia de Huari, se realizó 1 calicata en el tramo establecido debido a la historia de problemas de hinchazón de la arcilla. Para extraer el suelo se cavó un hoyo y se obtuvo muestra de suelo que consecutivamente fueron analizadas de manera funcional mediante los ensayos de laboratorio, teniendo siempre en cuenta las normas técnicas peruanas. La primera, es mejorar este suelo y la segunda es cambiar el suelo de fundación con material adecuado agregando polvo de vidrio. Para esta presente investigación se optará, como primera solución dado por el MTC (Ministerio de Transportes y Comunicaciones), determinar la cantidad optima de polvo de vidrio reciclado, se tendrá que realizar ensayos de comportamiento como es el ensayo Proctor modificado y CBR (California Bearing Ratio – Ensayo de Relación de Soporte de California). El resultado de la presente investigación nos llevará a decir qué porcentaje es el más óptimo en la adición de polvo de vidrio reciclado. En donde el suelo va tener mayor capacidad de resistencia llegando a valores muy por encima del promedio. Concluyendo que luego de realizar los ensayos de límite de consistencia, proctor modificado y CBR con la combinación del suelo y vidrio triturado de 20% y 30%, se determinó la estabilización de este suelo, obteniendo resultados favorables, en el que se logró mejorar las propiedades físicas y mecánicas del suelo, donde se testifica que se logró un CBR de 2.11%; y una densidad seca máxima de 2.848; con un óptimo contenido de humedad de 8.12%, reduciendo el índice de plasticidad de 11.33% a 4.53%

Evolución del comportamiento mecánico de bloques y baldosas de tierra comprimida estabilizada sometidas a heladicidad

El presente estudio de investigación trata de evaluar el comportamiento de un nuevo bloque de tierra comprimida estabilizada mediante compuestos naturales frente la acción del hielo, pretendiéndose así conseguir un nuevo material respetable con el medio ambiente. Además, se han realizado los ensayos de resistencia mecánica tras haber sufrido ese proceso. Para ello se han utilizado dos piezas de diferente tamaños compuestas de agua, alginato como polímero natural, refuerzo con fibras naturales de lana de oveja y tres tipos de arcilla diferentes (Rubia, Roja y Negra) procedentes de la localidad andaluza de Bailén. En ambos casos de tamaños, las dosificaciones utilizadas son las mismas. Se ha partido de una recopilación de información sobre la construcción con tierra, basada en diversas geografías del mundo, hasta llegar a nuestros días donde la nueva visión sostenible de la arquitectura ha dado lugar a la revisión tanto de los materiales como los medios utilizados. Con ello, se pretende evitar la contaminación y destrucción de los medios naturales disponibles con los que hoy en día contamos. Además, se han recogido las diferente técnicas constructivas centrándonos más especificamente en los bloques de tierra comprimida estabilizada. Con el fin de saber el comportamiento que estos bloques pueden tener frente a condicionantes de exposición exterior tales como el agua y las bajas temperaturas (Fig. 0.4), se han realizado los ensayos de caracterización referentes a la densidad real y a la prueba de ultrasonidos. Posteriormente, tras verse sometidas todas las probetas a ciclos de hielo/deshielo, se han obtenido los resultados mecánicos (flexión y compresión) de las diferentes piezas. Además, se han comparadolos resultados con otros trabajos relacionados con el tema de investigación realizados en otras zonas del mundo.Universidad de Sevilla. Grado en Fundamentos de Arquitectur

Comportamiento estructural analítico de muros de mampostería sometidos a altas temperaturas.

Propósito y Método del Estudio: La ingeniería estructural de fuego (IEF) busca mantener construcciones civiles con un comportamiento estable durante un evento de fuego por un tiempo determinado. Los muros de mampostería han tenido poco desarrollo en el conocimiento de su desempeño ante la acción de las altas temperaturas especialmente en condiciones de carga, donde los objetivos del muro en un evento de fuego son: (1) limitar el daño por el fuego o flama; (2).el aislamiento de los espacio que delimita; y (3) duración del tiempo en que se mantiene la estabilidad estructural. Con el fin de lograr los objetivos del muro es necesario hacer pruebas de resistencia del fuego a las diferentes condiciones, configuraciones y materiales del sistema constructivo con el fin de entender el comportamiento y tener herramientas de diseño eficiente y no solo prescriptivas. En este trabajo se trata el teme del uso de herramientas analíticas por el método del elemento finito aplicando modelos de Transferencia de Calor acoplados con un modelo estructural llamado Plasticidad del Concreto Dañado, los datos de entrada para la modelación computacional fue obtenida de investigaciones experimentales previas con las cuales también fue posible comparar resultados para obtener una aproximación de comportamiento. Contribuciones y Conclusiones: En el comparativo de resultados analíticos con los experimentales se pudieron observar correlaciones de comportamiento, deformaciones, esfuerzos, fenómenos y patrones que ocurren en muros de mampostería sometidos a altas temperaturas durante etapas de calentamiento y aplicación de la carga. El seguimiento de un modelo acoplado térmico-estructural tuvo un adecuado flujo de compartición de datos y fue posible modelar las condiciones experimentales de frontera, cargas térmicas y estructurales, y propiedades elástica-plásticas de los materiales de la mampostería con dependencia en la temperatura

Análisis comparativo de las propiedades físico mecánicas del concreto f´c=210 kg/cm², reforzado con alambre negro recocido N°8 en forma vertical con un recubrimiento de 5 cm con referencia a un concreto patrón, sometida a variación de temperatura a 800°C, 900°C y 1000°C

En base a los resultados obtenidos en la tesis de grado planteado “ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DEL CONCRETO f´c=210kg/cm², REFORZADO CON ALAMBRE NEGRO RECOCIDO N°8 EN FORMA VERTICAL CON UN RECUBRIMIENTO DE 5 cm, SOMETIDA A VARIACIÓN DE TEMPERATURA A 800°C, 900°C Y 1000°C”,en la que se analizó el comportamiento del concreto adicionado con alambre recocido n° 8, después de ser sometidas a temperaturas controladas de 800°C, 900°C y 1000°C. La metodología del diseño que se empleo fue experimental donde se emplearon probetas cilíndricas de 10 cm x 20 cm, y para la preparación del concreto se usó Cemento portland tipo IP, con el fin de que el concreto alcance la resistencia objetivo de 210 kg/cm2 y que garantice una excelente trabajabilidad. En relación a los agregados se utilizó de dos canteras, para los gruesos de la cantera de Vicho y los finos de la cantera de Cunyac y en ambos casos se determinó sus propiedades mediante los estudios y ensayos correspondientes para luego elaborar el diseño de la mezcla de concreto. Con respecto al material de refuerzo se utilizó alambre negro recocido N°8 en forma vertical. Las probetas elaboradas se clasificaron en dos tipos: las no expuestas a altas temperaturas y las segundas tras haber sido expuestas a altas temperaturas en intervalo creciente de 30 minutos con temperaturas controladas de 800°C, 900°C y 1000°C, los mismos que atravesaron un proceso de enfriamiento al ambiente de 24 horas previo al ensayo de compresión y ensayo a la tracción del alambre recocido n°8 respectivamente a una edad de 28 días, los resultados obtenidos muestran que a mayor tiempo de exposición a altas temperaturas la resistencia del concreto disminuye constantemente, lo mismo sucede con el alambre recocido n°8 que al ser ensayado a tracción este también disminuye. Por ello, entre las conclusiones obtenidas se sostiene que el concreto al estar expuesto al incremento de temperatura se produce una gran disminución y perdida en sus propiedades lo que sucede lo mismo con el alambre recocido n°8, esto ocasionaría en una estructura real quede prácticamente al borde del colapso o insegura sísmicamente.Tesi

Influencia del caucho granulado en suelos cohesivos relacionado a la propiedad de la resistencia a la penetración (CBR), 2019

En el presente proyecto de investigación se evaluó la influencia del caucho granulado en los suelos cohesivos de Huayllay – Huaychao relacionado a la propiedad de la resistencia a la penetración. El tipo de investigación planteada en la tesis es aplicada por el mismo hecho de tratarse de un tema que busca soluciones ante los problemas que se presenten, el nivel de investigación que se está desarrollando es descriptivo y el diseño de investigación es cuasi experimental de corte transversal Para esta investigación se tomó como muestra de estudio el tramo de Huayllay – Huaychao provincia de Pasco (3 calicatas). Para llevarlos al laboratorio y estudiar el efecto que causa con las distintas proporciones (5%, 10%, y 15%) de caucho granulado en la adición al peso seco del suelo. Por ello, se realizaron 3 CBR de suelo natural y 9 CBR con distintos % de caucho granulado. En total se realizaron 12 CBR para determinar la resistencia a la penetración en el cual nos ayudara a conocer el óptimo contenido de caucho granulado. Los resultados para la calicata 3 muestran una clasificación SUCS de arcilla de baja plasticidad (CL), existe un incremento de su CBR con los porcentajes de caucho del 5% y 10% mas no con el 15%, siendo el 10% la proporción optima de caucho granulado aumentando su resistencia de un 5.2% a un 12.2%. Sin embargo, para las calicatas 1 y 2 teniendo una clasificación SUCS de grava con arcilla (GC); hay un descenso de su CBR de un 26.27% a un 20.16% y de un 34.06 a un 28.5% respectivamente de forma constante con cada % de caucho añadido. Concluyendo que el caucho granulado mejora los suelos cohesivos, siempre teniendo en cuenta y cumpliendo los parámetros de la norma peruana MTC Suelos y Geotecnia - 2013