Evaluación de las propiedades físicas y mecánicas de rocas conformadas por partículas duras embebidas en una matriz débil a partir de muestras preparadas en laboratorio

Abstract

En los horizontes estratigráficos generalmente intervenidos por actividades antrópicas son comunes los materiales compuestos por suelo y bloques de roca en diferentes proporciones y grados de litificación, denominados como Bims. Definir sus parámetros mecánicos es fundamental para el diseño. No obstante, debido a las grandes dimensiones de una muestra representativa, la dificultad de obtenerla, y la poca disponibilidad de equipos para ensayar las mismas, establecer mediante ensayos las propiedades mecánicas de estos materiales se hace una tarea compleja. En la práctica, los diseñadores optan por utilizar los parámetros de la matriz o de los bloques de roca y solo esporádicamente se considera el conjunto. Este enfoque convencional generalmente conduce a errores en el diseño, a veces no detectado por ser los diseños muy conservativos. En el Valle de Aburrá es común encontrar estos materiales, producto de procesos de meteorización o en horizontes de suelo de diferentes orígenes, en ocasiones exhibiendo tanto los unos como los otros, variados grados de cementación y/o litificación. Conociendo las dificultades de toma de muestras y de su ensayo en campo o laboratorio, el presente estudio tiene como objeto conocer el comportamiento de estos materiales a partir de un programa de ensayos de laboratorio sobre muestras preparadas, con características similares a las encontradas en el entorno. Para ello se utilizó un suelo residual de la zona como matriz, las partículas gruesas se tomaron de una fuente local, y a ellas se adicionó cemento. Se utilizaron diferentes porcentajes de ellos para preparar un número de muestras que permitió establecer tendencias en comportamiento. Los resultados posibilitaron generar parámetros mecánicos que pueden ser utilizados en los diseños locales y ser tomados como referencia para otras zonas.

Materials composed of soil and rock blocks, in different proportions and degrees of lithification, called Bims, are common in stratigraphic horizons usually intervened by anthropic activities. Given these conditions, defining their mechanical parameters is critical for design. Due to the large dimensions of good quality samples, the difficulty of obtaining them, and the unavailability of equipment for testing, assigning mechanical property values to these materials is a complex task. In practice, the parameters of the matrix or rock blocks are used, and only sporadically the properties of the mix are considered. This approach usually leads to design errors, sometimes no conductive to failure since parameter values are rather conservative. In the Aburrá Valley it is common to find these materials, product of rock mass weathering processes or in soil horizons of different origins, sometimes exhibiting varying degrees of cementation and / or lithification. Knowing the difficulties in taking samples that represents site conditions and the problems to carry out field or laboratory testing, this study aims to understand the behavior of these materials from a laboratory testing program on prepared samples. The samples pretend to represent characteristics of the area of interest. For this purpose, residual soil of the area was used as matrix, hard coarse particles were taken from a local source, and cement was added to them. Different percentages of such materials were used to prepare a number of samples that allowed behavior trends to be established. The results allowed to generate mechanical parameters that can be used in local designs and be a reference for other places.