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Resumen: T-058

Estabilización de suelos orgánicos con tanino. Su comportamiento hidráulico en función del tiempo.

Di Rado, Héctor R. - Fabre, Viviana E. - Gustin, Adolfo V.

Laboratorio de Suelos - Depto. de Estabilidad - Facultad de Ingeniería - UNNE. Av. Las Heras 727 - (3500) Resistencia - Chaco - Argentina. Tel./Fax: +54 (03722) 425064 E-mail: hdirado@ing.unne.edu.ar

ANTECEDENTES

En publicaciones anteriores de los mismos autores, se ha puesto en evidencia que la incorporación de tanino al suelo orgánico produce sensibles mejorías en su comportamiento mecánico. La finalidad del presente trabajo será apreciar si también en su comportamiento hidráulico el material en estudio logra mejoras importantes, teniendo en cuenta que en nuestra región los suelos orgánicos conforman, en grandes extensiones, la parte superior o cubierta de los horizontes que constituyen el perfil del suelo en áreas de niveles deprimidos. El presente trabajo constituye parte del Proyecto PI 562 “Estabilización de Suelos con Tanino para su Uso en Caminos Públicos”, y a tal fin se utilizó un aditivo de producción zonal, tal como el extracto de Quebracho Colorado (tanino) mezclado con formol.

MATERIALES Y METODOS

Materiales

o Suelo natural

El estudio se hizo sobre suelo orgánico natural (SON) extraído de la superficie de un solar ubicado en el Ejido Resistencia - CH 28 – LR 150 – P 58 – Villa Don Santiago. Cabe aclarar que para no afectar los resultados, debido a la presencia de materia orgánica, se utilizó la estufa de secado a una temperatura de 60ºC en todas las determinaciones, según el criterio explicado en el Manual of Soil Laboratory Testing (1986). Los resultados obtenidos están indicados en Tabla 1.

TABLA 1 – Identificación y Clasificación

Material < # 200 LL LP IP LC Materia orgánica SUCS HRB

SON 92% 61,8 34,5 27,3 30,3 7,5% OH A-7-5(31) El complejo estabilizante, mejorador del comportamiento del suelo natural, se constituyó con un derivado del tanino, un aldehído y agua.

o Tanino

Como agente portador de tanino se utilizó el Extracto Natural, almacenado en bidones y provisto por la Empresa Indunor S.A., de la localidad de La Escondida, Prov. de Chaco. Es un líquido de aspecto viscoso obtenido de los primeros pasos de la cadena de elaboración de los productos finales comercializados por la Empresa. También se lo llama tanino común, ordinario o soluble en agua caliente.

o Aldehído

Se eligió el formol analítico como reactivo, que es una solución acuosa de aldehído fórmico o formaldehído de las siguientes características Formol 40 % Formaldehyde 40 w.p. Densidad 1,097 P.M. 30,03

Métodos

Elegidos los materiales, se conformaron series de probetas denominadas genéricamente: SON, utilizando sólo el suelo orgánico natural SONPEN, mezclando el Suelo Orgánico Natural (SON) con Polvo de Extracto Natural (PEN) El polvo de tratamiento se obtuvo de la deshidratación del Extracto Natural a temperaturas que no superaron los 60ºC, hasta llevarlo a estado sólido. Luego se pulverizó y tamizó por el # 40 y al polvo así logrado se lo nominó PEN. Antiguamente, este producto se comercializaba como tanino en bloque. La proporción de estabilizante utilizada fue E10R7, donde R7: resina compuesta por 56,7 % de PEN y 43,3 % de formol E10: porcentaje de incorporación de la resina al suelo. En este caso, 10 % en peso de suelo seco

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Resumen: T-058

Para la elaboración de las series de probetas usó el método de Harvard, compactando la mezcla en 5 capas, 50 aplicaciones por capa y el resorte de 40 libras, con la humedad óptima previamente hallada para esta energía aplicada. Para comprobar las mejoras del comportamiento hidráulico que pudieran surgir del tratamiento del suelo natural (SON), se elaboraron 4 (cuatro) probetas de SON y, con el agregado de PEN, otras 6 (seis) probetas de SONPEN. De estas últimas, 3 (tres) se expusieron a siete días de curado (7 DC) y las 3 (tres) restantes a catorce días de curado (14 DC). Cumplido cada uno de los períodos de curado citados, las 6 probetas fueron sometidas a inmersión en agua en un dispositivo construido ad hoc, consistente en seis vasos de acrílico con una base interior que servía de sostén a cada probeta cuando estuviera sumergida en agua. Simultáneamente, las 4 probetas SON también fueron sumergidas en sus correspondientes vasos. Completa el equipo una bomba de vacío y un aspirador adecuado para extraer periódicamente el agua de inmersión y poder así registrar los diferentes aumentos de pesos de cada probeta. Finalmente, para controlar la capacidad de resistencia de las probetas SONPEN luego del proceso de inmersión, se las ensayó a compresión inconfinada.

DISCUSION DE LOS RESULTADOS

Las 4 probetas SON se vieron notablemente afectadas por el agua: en las primeras 2 horas se evidencian claros signos de alteración de sus formas. Dichas alteraciones, fisuras y desmoronamientos parciales, fueron en continuo aumento con el transcurso de las horas. Al cumplirse el tercer día de inmersión las probetas se desmoronaron completamente. Las 6 probetas SONPEN no alteraron su configuración, lo que permitió estudiar la incidencia del tiempo en el fenómeno de absorción. Al comienzo se controlaron las variaciones de peso para cada día transcurrido. Luego se hicieron más espaciadamente hasta cumplir alrededor de 60 días de inmersión. Con los valores obtenidos se construyeron las gráficas promedio pesos vs tiempo de las probetas 1, 2 y 3 de la serie 7DC y de las probetas 4, 5 y 6 de la serie 14DC. Ambas series continuaron sumergidas durante un mes más y luego ensayadas a compresión simple. En Tabla 2 se indican los valores registrados que permiten calcular el agua absorbida luego de transcurridos los tres meses de inmersión.

TABLA 2 – Absorción de agua

Curado 7 DC 14 DC Probetas nº 1 2 3 4 5 6 Peso húm. antes de inmersión (gr) 104,98 105,30 104,93 105,63 103,82 104,60 Peso húm. fin de inmersión(gr) 110,44 110,45 110,28 110,15 109,40 109,80 ù % antes de CS 33,6 34,0 34,4 33,0 33,4 33,6 Peso seco (gr) 82,66 82,43 82,05 82,82 82,01 82,19 Peso agua absorbida (gr) 5,46 5,15 5,35 4,52 5,58 5,20 ù % absorbida 6,6 6,2 6,5 5,5 6,8 6,3 ù % inicial 27,0 27,8 27,9 27,5 26,6 27,3

Los resultados de compresión simple para cada probeta y sus promedios están agrupados en la Tabla 3

TABLA 3 – Valores de resistencia y deformación en rotura (SONPEN-3 meses de inmersión)

SONPEN 7DC SONPEN 14DC Probeta Esf. desv.máx. Def. en rotura Probeta Esf. desv.máx. Def. en rotura

nº kg/cm2 % nº kg/cm2 % 1 4,45 3,00 4 5,61 3,10 2 4,22 3,20 5 4,90 2,47 3 4,51 2,95 6 5,40 3,15

PROM. 1, 2, 3 4,39 3,05 PROM. 4, 5, 6 5,30 2,91 Prom. de 3gráf. 4,24 2,74 Prom. de 3gráf. 5,20 3,00

El último promedio de la Tabla 3 se obtuvo componiendo los tres gráficos 7DC y los tres 14DC, respectivamente, en uno solo, calculando luego el par de valores tensión-deformación correspondiente. La comparación del comportamiento de las probetas SON (suelo sin tratar) con las probetas SONPEN (suelo tratado) en el ensayo de inmersión, permite deducir con certeza la evidente mejoría que produce el tratamiento. Los resultados de SON bajo agua están referidos a observaciones visuales. Dada la inestabilidad de las probetas, no pudieron hacerse mediciones creíbles. En cambio, para SONPEN, las gráficas obtenidas permiten razonar con fundamentos sobre la capacidad de absorción de agua a través del transcurso del tiempo. El trazado de las curvas Pesos vs Días de inmersión, permite apreciar una variación creciente de los pesos de cada probeta hasta cumplir alrededor de 30 días de estar sumergida en agua, como puede apreciarse en la FIG 1 y en la FIG 2, correspondientes a 7DC y 14DC, respectivamente. Analizando dichas gráficas, puede notarse un ligero mejor comportamiento, bajo inmersión, de las probetas con mayor grado de curado. De ellas se deduce que la absorción de agua para la serie 7 DC se prolonga hasta los 30 días y para la serie 14 DC se extiende hasta los 25 días, aproximadamente.

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FIG 1

FIG 2

FIG 3

FIG 4

Resumen probetas 1, 2, 3 (SONPEN 7DC)

100

105

110

115

0 10 20 30 40 50 60 70Días de inmersión

Peso

s (g

r)

Resumen probetas 4, 5, 6 (SONPEN 14DC)

100

105

110

115

0 10 20 30 40 50 60 70Días de inmersión

Peso

s (g

r)

COMPRESIÓN SIMPLE SONPEN 7DC (de inmersión)(Curva Tensión - Deformación)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0 1 2 3 4 5 6Deformación (%)

Esf

. des

viad

or (

kg/c

m2)

Probs. 1, 2 y 3

Esf. desviador máx.= 4,24 kg/cm2Def. en rotura = 2,74%

COMPRESIÓN SIMPLE SONPEN 14DC (de inmersión)(Curva Tensión - Deformación)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 1 2 3 4 5 6Deformación (%)

Esf

. des

viad

or (

kg/c

m2)

Probs. 4, 5 y 6

Esf. desviador máx.= 5,20 kg/cm2Def. en rotura = 3,00 %

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Como puede advertirse en la TABLA 2 la cantidad de agua absorbida para cada serie es muy similar, con cierta tendencia, si se comparan los promedios para cada una, a una menor absorción para la serie con mayor curado, lo cual coincide con lo puesto de manifiesto por las curvas Pesos vs Días de inmersión. Respecto de los valores de TABLA 3 y considerando que para suelo natural sin tratar (SON) los resultados promedios hallados han sido Esf. desv.máx.= 4,04 kg/cm2 Def. en rotura = 7,10 % se puede apreciar una ligera ganancia en la resistencia para 7DC y una ganancia superior para 14DC (consecuencia del mayor tiempo de curado) y una importante reducción en la deformación, en ambos casos, para el suelo tratado. Esto puede observarse en los gráficos representados como FIG 3 y FIG 4.

CONCLUSIONES

• Se ha conseguido mejorar el comportamiento hidráulico del suelo haciendo uso de un material que deriva de los primeros pasos de la cadena de fabricación de los productos finales que comercializa la Empresa Indunor S.A.

• El ensayo de inmersión puso de manifiesto una fundamental mejoría en la impermeabilidad del suelo orgánico natural, permaneciendo estable su configuración geométrica luego de la acción continuada del agua durante un período varios meses, tanto para las probetas sometidas a siete días de curado, como para las que fueron sometidas a catorce días.

• También se pudo observar que el polvo de extracto natural agregado al suelo permitió a éste aumentar su capacidad de resistencia ante la acción de cargas exteriores, a pesar de haber estado sumergida la mezcla durante tres meses.

BIBLIOGRAFIA

ü Di Rado, H. R. y Solari, R. E., Método de amasado en la compactación de suelos finos del N.E. Argentino. Comparación con métodos dinámicos. Encuentro de Geotécnicos Argentinos. Sociedad Argentina de Mecánica de Suelos. I.4. Argentina (1997)

ü Di Rado, H. R.; Fabre, V. E.; Miño, F. D.; Estabilización de suelos con tanino. Información tecnológica (SIN 0716-8756). Vol 12 Nº 2. p.p. 7. Centro de información Tecnológica. Chile (2001)

ü Head, K.H.; Manual of Soil Laboratory Testing , Vol. 1. p.p. 61-66. Pentech Press. Londres. (1986)

ü Panshin, A. J.; Harrar, E. S.; Baker, W. J. Y Proctor, P. B., Taninos (clasificación de los taninos, aplicaciones, extracción de tanino). Productos forestales, beneficio y aprovechamiento. p.p. 520 – 530. Salvat. Barcelona (1959)

ü Manual de Laboratorio del Curso de Mecánica del Suelo e Ingeniería de Cimentaciones, dictado en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Madrid. Madrid (1984)