TRANSFORMACION DE

SUELOS SOMETIDOS A

PROCESOS DE FUSION EN

LABORATORIO

NATHALIE LOPEZ VALIENTE

ING CIVIL – MSC ( C ) GEOTECNIA

INTRODUCCION

Los suelos son sometidos a diferentes procesos durante la construcción de una obra civil, bien sea compactación (vías), Consolidación (Edificaciones, edad Geológica), entre otros.

Actualmente se ha estudiado las técnicas de mejoramiento que se deben realizar cuando el suelo resulta no ser “ apto”, el presente proyecto busca estudiar una de las técnicas que consiste en la fusión del suelo condición que busca cambiar sus propiedades de resistencia y deformabilidad. Que están estrechamente ligadas a sus propiedades mineralógicas.

GENERALIDADES Los suelos en su estado natural poseen unas características geológicas innatas de su creación, sin embargo de acuerdo a su condición de formación las propiedades mineralógicas, químicas y físicas pueden versen sujetas a cambios que sin lugar a duda terminan contribuyendo o no a sus propiedades de resistencia, es por ello que dentro de este artículo se mencionaran y se analizara las condiciones mineralógicas, químicas y físicas que inicialmente se esperan encontrar en un suelo de composición fina proponiendo una metodología que contribuya a estudiar el material homogéneo (suelo) antes y después del proceso de mejoramiento por medio de fusión.

Se plantea el análisis para el estudio de la transformación de suelos en el laboratorio, donde se tendrán en cuenta las propiedades básicas, índices y de resistencia del suelo, metodología que busca finalmente generar una comparación mineralógica y de resistencia dentro de las muestras estudiadas obtenidas por medio de perforación manual con recuperación de muestra inalterada de suelos fino.

ESTADO DEL ARTE

Rondón, Hugo Alexander realizo la evaluación del comportamiento de arcillas sometidas a diferentes tiempos de exposición de altas temperaturas donde se tuvieron tiempo de 1 a 15 días con el objetivo de estudiar si las arcillas recuperaban o no las propiedades de resistencia, su meta a cumplir era demostrar si este método sirve como método de estabilización de suelos.

Figura 1. Evolución del IP y LC cuando se somete la arcilla 1 a diferentes temperaturas y tiempos de exposición.

Fuente. RONDÓN, HUGO ALEXÁNDER EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE ARCILLAS SOMETIDAS A DIFERENTES TIEMPOS DE EXPOSICIÓN A ALTAS TEMPERATURAS

Figura 2. Evolución del IP y LC cuando se somete la arcilla 2 a diferentes temperaturas y tiempos de exposición.

Fuente. RONDÓN, HUGO ALEXÁNDER EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE ARCILLAS SOMETIDAS A DIFERENTES TIEMPOS DE EXPOSICIÓN A ALTAS TEMPERATURAS

• b) 7 días, c) 15 días

Figura 3. Disminución del qu cuando se somete la arcilla 2 a diferentes temperaturas y tiempos de exposición durante a) 1día, b) 7 días, c) 15 días

Fuente. RONDÓN, HUGO ALEXÁNDER EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE ARCILLAS SOMETIDAS A DIFERENTES TIEMPOS DE EXPOSICIÓN A ALTAS TEMPERATURAS

Figura 4. Evolución de la resistencia a la compresión inconfinada (qu) Cuando se someten las arcillas a diferentes temperaturas.

Fuente. RONDÓN, HUGO ALEXÁNDER EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE ARCILLAS SOMETIDAS A DIFERENTES TIEMPOS DE EXPOSICIÓN A ALTAS TEMPERATURAS

A. Akbar Firoozi, M. R. Taha, A. Asghar Firoozi, Tanveer A,

Assessment of Heat Treatment on Clays Mixed with Silica

Sand Este estudio examina los efectos del tratamiento de

calor en dos tipos de arcillas mezcladas con arena de sílice

en condiciones de laboratorio. Los suelos se sometieron a

tres temperaturas 100, 250 y 500ºC. Las propiedades de los

suelos estudiados fueron los límites de Atterberg, humedad

óptima y resistencia a la compresión no confinada. Los

resultados experimentales mostraron que la temperatura

mayor que 100 ° C reduce los límites de Atterberg, el

contenido de agua óptimo y resistencia a la compresión no

confinada (Akbar Firoozi, 2015).

Figura 5. Efecto de densidad y qu sobre muestras de arcilla.

Fuente. Articulo Evaluation of Physical Properties of Clays Mixed with Silica Sand

REFERENCIA TEORICA

Figura 6. Representación del ciclo de las rocas..

Fuente. Tarbuck, E.J.; Lutgens F.K y Tasa D. (2005) Ciencias de la Tierra: Una introducción a la

geología física. Madrid, Pearson Educación, Prentice Hal

Este proceso comienza cuando en un lugar de la corteza o del manto superior la temperatura alcanza un punto en el que los minerales con menor punto de fusión empiezan a fundirse (inicio de fusión parcial de las rocas). Sin embargo, la temperatura de fusión no depende sólo del tipo de roca, sino también de otros factores como la presión a la que se encuentra o la presencia o ausencia de agua, ya que el incremento de presión en condiciones de ausencia de agua dificulta la fusión, por lo que con la profundidad, tiende a aumentar la temperatura de fusión de las rocas. Por el contrario, la presencia de agua disminuye el punto de fusión, tras su formación, el magma asciende, pues es menos denso que las rocas que lo rodean.

Figura 7. Clasificación de los principales grupos de rocas ígneas según su composición mineral y

su textura. Fuente. Tarbuck, E.J.; Lutgens F.K y Tasa D. (2005) Ciencias de la Tierra: Una

introducción a la geología física. Madrid, Pearson Educación, Prentice Hal

Figura 6. Representación Serie de Bowen

Fuente. Tarbuck, E.J.; Lutgens F.K y Tasa D. (2005) Ciencias de la Tierra: Una introducción a la

geología física. Madrid, Pearson Educación, Prentice Hal

DESCRIPCION DEL

PROYECTO

El proyecto consiste en realizar ensayos de

caracterización, resistencia, caracterización

física y mineralógica a las muestras

obtenidas por medio de perforación y

remoldeo después del proceso de fusión,

temperaturas que varían entre 150 °C a

1500 °C. Para alcanzar las máximas

temperaturas se dispondrá de equipos

metalúrgicos.

MATERIALES

Figura 7. Materiales para estudio.

Fuente Google Earth

GEOLOGIA

Figura 8. Plano Geologico de Tunja .

Cáceres 1999

CARACTERIZACION

Los suelos de origen reciente, son suelos donde su comportamiento en cuanto a su resistencia está estrechamente ligado con su edad geológica o sus propiedades mineralógicas, condición que establece que se encuentren actualmente suelos con propiedades básicas, índice y de resistencia que ante su uso en la construcción de proyectos ingenieriles presenten problemas de deformación excesiva y se haga necesario su mejoramiento.

CARACTERIZACION

Los suelos de origen reciente, son suelos donde su comportamiento en cuanto a su resistencia está estrechamente ligado con su edad geológica o sus propiedades mineralógicas, condición que establece que se encuentren actualmente suelos con propiedades básicas, índice y de resistencia.

1. Propiedades Índice: e, S, n, Wn, γ.

2. Propiedades de resistencia: C y (CU)

3. Propiedades física: Mineralogía.

Figura 9. Zona de estudio, Fuente :Bernal, Monroy y Ramírez (2010), Memorias III

Seminario Internacional de Ingeniería Sísmica y Geotécnica. 2013. UPTC

PROPIEDADES INDICE

Tabla 1. Caracterizacion Geotecnica

Fuente.:Tesis Uptc Prototipo De Sistema De

Información Geográfica Con Software

Especializado. Microzonificación Sísmica Tunja,

Autores: Angela cristina gómez mastrodomenico,

Cristian mauricio tovar jiménez

Figura 10. Limite Liquido Profundidades superficiales

Fuente.:Tesis Uptc Prototipo De Sistema De Información Geográfica Con Software

Especializado. Microzonificación Sísmica Tunja, Autores: Angela cristina gómez

mastrodomenico, Cristian mauricio tovar jiménez

Figura 11. Limite Liquido Profundidades mayores a 12 m y nube de puntos

Fuente.:Tesis Uptc Prototipo De Sistema De Información Geográfica Con Software

Especializado. Microzonificación Sísmica Tunja, Autores: Angela cristina gómez

mastrodomenico, Cristian mauricio tovar jiménez

Figura 12. Humedad Natural

Fuente.:Tesis Uptc Prototipo De Sistema De

Información Geográfica Con Software

Especializado. Microzonificación Sísmica Tunja,

Autores: Angela cristina gómez mastrodomenico,

Cristian mauricio tovar jiménez

METODOLOGIA

ETAPAS DE EJECUCION: Este estudio se realiza en seis etapas que comprenden desde la búsqueda de información y reconocimiento del estado del arte, los procesos de recolección de muestras, ensayos de caracterización, adaptación y montaje de los equipos y pruebas de fusión, caracterización posterior a esta, y sobre todo el análisis de resultados que permita establecer teorías, explicaciones y posibles metodologías para el desarrollo de este tipo de estudios, así como técnicas de aplicación de sus resultados.

RECOLECCION DE LA INFORMACION

• Actividad que consiste en la recolección de la información relacionada con el tema de investigación, realizando una revision bibliográfica detallada en bases de datos, infografía y demás medios que permita realizar un enfoque inicial de la investigación.

CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS

MATERIALES:

• El segundo paso para dar inicio al desarrollo del proyecto es la caracterización de los materiales que serán utilizados, suelos de origen arcilloso en donde se realizara inicialmente la caracterización geotécnica del suelo con base en muestras alteradas e inalteradas conseguidas previamente, para la realización de ensayos de granulometría, lavado sobre tamiz 200, límites de Atterberg, ensayos de resistencia como compresión inconfinada y corte directo.

METODOLOGIA

FUSION DE SUELOS.

• Una vez se tengan las muestras clasificadas se procederá a realizar el proceso de fusión a temperaturas que tendrán un rango de variación entre 150 °C a 1500 °C, con la ayuda de equipos metalúrgicos, equipos que suministran temperaturas superiors a 500 °C.

CARACTERIZACION FISICA Y GEOTECNIA

DE LOS MATERIALES, :

• Después del proceso de fusión los materiales serán nuevamente caracterizados geotécnicamente y se analizaran sus propiedades físicas, para poder evaluar sus cambios.

METODOLOGIA

ANALISIS DE RESULTADOS

• Una vez consolidada toda la informacion se realizaran resultados graficos y discusiones de los mismos. Con el fin de proveer o no resultados de mejoramiento del suelo estudiado y contribuir con ello al mejoramiento del suelo objeto de estudio.

CONCLUSIONES

• Los suelos finos de tipo arcilloso deberán presentar un cambio en sus propiedades índices al ser sometidos a procesos de fusión condición que se puede evidenciar cuando se realizar el mejoramiento de los mismos.

• Dentro de la transformación del suelo se espera y de acuerdo a la revisión realizar que los suelos objeto de estudio presenten cambios significativos en sus propiedades de resistencia contribuyendo con esto a su mejoramiento en cuanto a sus propiedades de resistencia.

• El rango de las temperaturas establecidas dentro de la ejecución del proyecto espera abarcar el proceso de fusión que sufren las rocas dentro de su proceso de formación, buscando con esto compilar un rango estadístico de los cambios observados durante el proceso.

• Los suelos finos tienden a sufrir cambios volumétricos significativos, condición que se refleja desde su punto de vista mineralógico, composición química y física por esto es indispensable conocer estas variables dentro del estudio de un suelo arcilloso.

• Para evaluar los parámetros de resistencia de la arcilla se realizaran ensayos de corte directo consolidado no drenado buscando con ello evidenciar las condiciones in situ del material extraído, generando con ello una conclusión verídica del procesamiento de datos en cuento al mejoramiento del suelo.

• De acuerdo a lo expuesto anteriormente se puede concluir que los suelos objeto de estudio deben sufrir algún cambio significativo en sus propiedades no solo de resistencia sino índices y básicas.

• Dentro de la Bibliografía revisada se observa que cuando se somete las arcillas a procesos de mejoramientos significativos y bien tratados, se obtienen resultados favorables, excepto en su valor de qu.

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

BIBLIOGRAFICAS

• A.C., H. (2008). Tratamiento de fundaciones.

• Akbar Firoozi, A. a. (2015). Evaluation of physical properties of

clays mixed with silica sand. Jurnal Kejuruteraan, 6.

• Berzunza, C. M. (2007). CARACTERIZACIÓN

EXPERIMENTAL DEL. BARCELONA: Departamento de

Ingeniería del Terreno,.

• Buaza, J. D. (2003). ESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON

CAL. MADRID ESPAÑA: Mezclas con cemento en las

infraestructuras de transporte.

• Buenfil Berzunza, C. M. (2007). Caracterización experimental

del comportamiento hidromecánico de una arcilla compactada.

BARCELONA: UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE

CATALUNYA.

REFERENCIAS

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Comportamiento Geomecanico de las arcillas en el sector de Campoalegre - Ciudad de Barranquilla. BOGOTA: UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA.

• Houlsby, A. (s.f.). Tratamiento de fundaciones.

• Investigación y Educación en Enfermería. (2007). El resumen de un artículo científico: Qué es y qué no es. 25 (1), 14-17. Recuperado el 10 de Marzo de 2016, de http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0120-53072007000100001&lng=en&tlng=es. .

• Mosquera, L. E. (2014). MEJORAMIENTO DE SUELOS FINOS A PARIT DE LA ELECTROOSMOSIS. Bogota: Universidad Nacional.

REFERENCIAS

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DINÁMICAS DE ARCILLAS. Revista de Ingeniería Sísmica, 23. • Ramirez, O. (2015). APUNTES DE GEOTECNIA BASICA. TUNJA:

EDITORIAL UPTC. • Rancés Castillo*¹, R. F. (2010). Activación de arcillas de bajo grado a

altas temperaturas. SCIELO, SANTIAGO . • Rondón, H. A. (2011). EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE

ARCILLAS SOMETIDAS A DIFERENTES TIEMPOS. SCIELO, 14. • Ruiz, A. L. (1983). MEJORA GEOTECNIA DEL SUELOS. ESPAÑA:

publicación del iEIcc. • Ruiz, A. L. (s.f.). Mejora Geotecnica del suelo. En A. L. Ruiz, Mejora

Geotecnica del suelo (págs. 3 - 7 ). • U Rosario. (10 de MARZO de 2016). Ciencias humanas - guías de

calidad académica. Obtenido de http://www.urosario.edu.co/cienciashumanas/GuiasdeCalidadAcademica/49c/

• Urquiza, J. A. (1995). Hornos de arco para fusión de acero. España: McGraw-Hil.

GRACIAS