Efecto de la cementación en el comportamiento volumétrico unidimensional de un suelo de la Orinoquía Colombiana

Abstract

Esta investigación estudió el efecto de la cementación, como parte fundamental de la estructura del suelo, en el comportamiento volumétrico de un suelo tropical (no laterítico) limo arcilloso con alto contenido de arena proveniente de los llanos orientales colombianos. El estudio incluyó ensayos, de carga controlada y con tasa de deformación constante, para evaluar el comportamiento del suelo en compresión unidimensional en estado compactado y reconstituido. Para investigar los efectos de la estructura en el comportamiento del suelo, se ensayaron muestras con diferente contenido de cemento (2%, 5% y 8% respecto a la masa seca del suelo). El tiempo de curado mínimo de 28 días fue establecido con base en los resultados de ensayos de resistencia a la compresión inconfinada. Las curvas de compresibilidad de las diferentes mezclas de suelo – cemento y la del suelo reconstituido permitieron determinar el grado de estructuración de las muestras de suelo. En el caso de las mezclas de 2% de contenido de cemento, la desestructuración fue tan alta que sus curvas de compresibilidad cruzaron la del suelo reconstituido, indicando una degradación de la fábrica de los materiales. En el suelo reconstituido se observó un crecimiento del índice de expansión de la muestra que fue llevada a un esfuerzo vertical efectivo más alto. En general no fue evidente una aproximación asintótica de la curva de compresibilidad del material estructurado con la del material reconstituido. Los cambios en el comportamiento volumétrico fueron evidentes luego de producirse la hidratación del cemento y las reacciones puzolánicas durante el tiempo de curado mínimo establecido. Un mayor grado de estructura representó un esfuerzo de cedencia mayor, determinando un comportamiento rígido en la zona de recompresión y un incremento en el índice de compresión. La degradación de la estructura generó un incremento en el índice de expansión del material, el cual fue evaluado mediante la ejecución de tres ciclos de carga - descarga. Se propone la Línea de Compresión Generalizada Extendida (EGCL), con la cual puede predecirse la línea de compresión virgen de otros suelos cementados. Los resultados sobre la caracterización del coeficiente de presión lateral de tierras en reposo, evaluado antes y después de la cedencia indican cómo, después de la cedencia, el K0 del material con cemento tiende al valor del material menos estructurado. (Texto tomado de la fuente)

The effect of cementation, as a fundamental part of the soil structure, in the volumetric behavior of a tropical (non-lateritic) clayey silt soil with high content of sand from the Colombian eastern planes was studied. This study included incremental loading (IL) and constant rate of strain (CRS) tests to evaluate the one-dimensional compression behavior of the soil, in compacted and reconstituted condition. Soil samples with different cement contents (2%, 5% and 8% of the dry mass of the soil) were tested. A minimum curing time of 28 days was stablished based on the unconfined compressive strength test results. It was possible to establish the structuring degree of the soil samples. In the case of mixtures of 2% cement content, the soil destructuring was as high that their compressibility curves crossed the curve of the reconstituted soil, indicating fabric degradation. For the reconstituted soil, an increase in the expansion index of the soil sample that reached the highest vertical effective stress was observed. In general, it was not evident an asymptotic approximation between the compressibility curve of the structured materials with of the reconstituted soil. Changes in volumetric behavior were evident after cement hydration and pozzolanic reactions occurred during the stablished curing time. A higher degree of structure led to a higher yield stress, determining a stiff behavior in the recompression zone and an increase in the compression index. The structure degradation led to an increase in the material expansion index, which was assessed by the execution of three load-unload cycles. The Extended Generalized Compression Line (EGCL) is proposed, with which it is possible to predict the virgin compression line of other cemented soils. The characterization of the coefficient of lateral earth pressure at rest (K0) indicate how, after yielding, the K0 of a cemented material tends to the less-structured material value.