Estudio de las propiedades hidráulicas y de retención de agua para una arena de origen aluvial estabilizada con un biopolímero
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Resumen
Este estudio experimental estudia la influencia de la Goma Xanthan (GX) sobre las propiedades hidráulicas y de retención de agua para una arena de origen aluvial. El estudio comparativo de la influencia del biopolímero se basó en seis (6) concentraciones másicas de Goma Xanthan (0.00%, 0.50%, 1.00%, 1.50%, 2.00% y 3.00%), revelando cambios sustanciales en el comportamiento del suelo. Además del enfoque principal en las propiedades hidráulicas y de retención de agua, se realizaron estudios complementarios centrados en las propiedades índice, micromorfología y el comportamiento mecánico, revelando interacciones significativas entre la arena y el respectivo biopolímero.
Los resultados indican que la presencia de GX reduce significativamente los coeficientes de tanto en condiciones saturadas como no saturadas, con disminuciones de hasta tres órdenes de magnitud (𝟏𝟎^−𝟔 𝒎/𝒔 a 𝟏𝟎^−𝟗 𝒎/𝒔) en condiciones saturadas. La GX también incrementa la capacidad de retención de agua, elevando los contenidos gravimétricos de agua de saturación de 17.00% a 22.00% aproximadamente. Los valores de entrada de aire 𝑽𝑬𝑨 se elevaron entre 2 y 35 veces en comparación con la arena sin estabilizar, mientras que el contenido de agua residual aumentó de 0.03 a 0.07, según se encontró en las curvas de retención de agua.
Los comportamientos encontrados infieren positivamente en el comportamiento mecánico del suelo. Una mayor retención de agua y una menor conductividad hidráulica promueven una cohesión verdadera aparente mediante la formación de una matriz polimérica que reduce la porosidad efectiva. Dicha matriz forma una compatibilidad directa entre el aumento en las propiedades de retención de agua y el aumento en la rigidez, como función del contenido de agua. En general, la matriz polimérica induce una estabilidad estructural, sugiriendo posibles aplicaciones de la GX como agente estabilizante de suelos al mejorar la resistencia al corte y a la erosión en condiciones de saturación parcial. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
This experimental study examines the effects of xanthan gum (XG) on the hydraulic and water retention properties of alluvial sand. Six XG mass concentrations were tested (0.00%, 0.50%, 1.00%, 1.50%, 2.00%, and 3.00%), revealing substantial changes in soil behavior. In addition to the primary focus on hydraulic and water retention properties, complementary tests were conducted on index properties, micromorphology, and mechanical behavior, which revealed significant interactions between the sand and the biopolymer.
The results show that XG markedly reduces hydraulic conductivity under both saturated and unsaturated conditions, with decreases of up to three orders of magnitude (from 𝟏𝟎^−𝟔 𝒎/𝒔 to 𝟏𝟎^−𝟗 𝒎/𝒔) in saturated states. XG also improves water retention, increasing gravimetric water content at saturation from 17.00% to 22.00%. Air-entry values (AEV) increased by factors of 2 to 35 relative to untreated sand, and residual water content rose from 0.03 to 0.07, as determined from soil-water retention curves.
These changes positively affect mechanical performance. Greater water retention and lower hydraulic conductivity promote apparent cohesion through the formation of a polymeric matrix that reduces effective porosity. This matrix creates a direct link between improved water retention and increased stiffness, modulated by water content. Overall, the polymeric matrix enhances structural stability, suggesting potential applications for XG as a soil stabilizer by improving shear strength and erosion resistance in partially saturated conditions.
Palabras clave propuestas
Goma Xanthan; Matriz polimérica viscosa; Cohesión verdadera; Porosidad efectiva; Retención de agua; Conductividad hidráulica; Curva característica de succión; Xanthan Gum; Viscous polymeric matrix; True cohesion; Effective porosity; Water retention; Hydraulic conductivity; Soil-water characteristic curve (SWCC)
Descripción
ilustraciones principalmente a color, diagramas, fotografías, tablas