MEJORAMIENTO QUÍMICO Y ELECTROQUÍMICO DE SUELOS


José Vicente Heredia.


Extracto de la videoconferencia “Mejoramiento químico y electroquímico de suelos “


La palabra estabilización está más ligada al campo de la Geotecnia que a la Ingeniería de Pavimentos. El suelo tiene un equilibrio natural, que es alterado cuando lo utilizamos para rellenar o sencillamente cuando colocamos una estructura sobre él. En ese criterio se basa la diferencia entre mejoramiento y estabilización, la palabra estabilización se utilizara asociada a la geotecnia y la palabra mejoramiento para cuando queremos utilizar suelos que cortamos o fabricamos con mezclas para mejorar sus propiedades de resistencia o desempeño.


El mejoramiento tiene como objetivo, utilizar los suelos que disponemos, modificarlos para que sean resistentes y así construir bases y subbases de pavimentos, terraplenes de carretera y aeropuertos. La conservación del ambiente, es un factor importante y motivó el desarrollo de esta investigación. Utilizar materiales que son considerados de mala calidad en la construcción de terraplenes de carreteras y bases de pavimentos, va a representar un ahorro en los pasivos ambientales que las obras de ingeniería producen para la humanidad.


En el caso del libro la palabra mejoramiento está enfocada hacia mejorar las propiedades de un suelo para lograr su mejor desempeño y la palabra estabilización se va a utilizar cuando se trate de ruptura de equilibrio geotécnico de los suelos.




Esquema general de clasificación de suelos para mejoramiento


En este esquema se distinguen tres grupos, como son: Suelos formados por partículas gruesas o granulares, mezcla de partículas gruesas y partículas finas y aquellos suelos que solo están formados de partículas finas o cohesivos.


Los suelos granulares: Son mejorados mediante acciones mecánicas como compactación y densificación, en algunos casos se usan químicos de acción activa como el cemento o de acción inactiva como los ligantes asfalticos.


Los suelos mixtos: En su tratamiento hay la posibilidad de no aplicar ningún tipo de aglomerante, también se puede aplicar un estabilizante no activo como los alquitranes, asfalto líquido o aplicar estabilizantes de tipo químico como la cal y el cemento. Es importante mencionar que la palabra estabilizante activo, indica que entra en reacción química con el suelo.


Suelos formados por partículas finas: Se aplican según la clasificación mejoradores de tipo químico y electroquímico, no se utilizan mejoradores de tipo inactivo o inerte porque no tienen aplicación práctica, ya que el tamaño de las partículas es muy pequeño.



Ensayos adicionales para aplicación del conocimiento del libro


  • pH de los suelos
  • Superficie especifica (por medio del ensayo azul de metileno)
  • Salinidad como medida indirecta de la conductividad electica
  • Granulometría por hidrómetro: Granulometría pasante del tamiz número 200. La actividad de las arcillas comienzan con diámetro de una micra (0,001 milímetro)




 

La capacidad de intercambio catiónico de los suelos, es muy difícil de determinar en el campo de la Geotecnia, los laboratorios que la determinan están normalmente asociados a la edafología en la Ingeniería Agronómica, ya que ellos necesitan conocer la capacidad de intercambio catiónico de los suelos para poder estudiarlos desde el punto de vista del desarrollo en las plantas, en esta investigación se tomó mucha información de los agrónomos que han determinado con bastante acierto, este tipo de parámetros.


Las partículas de arcilla de tamaños menores de 0.001 mm (1 micra) desarrollan fuertes cargas eléctricas. Por esta razón el agua se adhiere a la partícula por atracción eléctrica, generando una presión que puede alcanzar 10.000 T/m2, esta fuerza se conoce como succión mátrica y se mide con una unidad llamada PF. Para liberar a la partícula de esta agua, hay que romper el enlace químico mediante la hidrolisis del agua, existen varios tipos, pero en el campo de la ingeniería civil se habla de la hidrolisis ácida, que produce el aceite sulfonado, hidrólisis básica o alcalina la que produce elementos como la soda caustica que se utiliza mucho en la industria farmacéutica y la hidrólisis enzimática, en este caso las enzimas producen la ruptura del enlace del agua.


La carga eléctrica de las arcillas, es muy importante porque normalmente a los ingenieros nos enseñan que las cargas eléctricas de las arcillas son negativas y de hecho en la gran mayoría de los casos es así. El problema es que existe en los bordes de las partículas carga eléctrica que depende del pH. Cuando el pH del suelo es mayos de 5,5 seguramente toda la carga eléctrica de la arcilla va a ser negativa, pero cuando el pH del suelo baja de 5,5 la carga eléctrica de los bordes de la arcilla es positiva. Esto se debe a un proceso químico, ya que las arcillas son aluminio silicatos hidratados, cuando el pH menor de 5,5, el aluminio que forma parte de la estructura química de la partícula de arcilla, se vuelve soluble, el aluminio es un catión ácido al igual que el hidrógeno que aumenta la acidez potencial del suelo.


 

Capacidad de intercambio catiónico y pH de los suelos


Los procesos de meteorización de los suelos son los que provocan la formación de las arcillas, si las arcillas están en climas lluviosos los cationes básicos, que son los que abundan cuando se forman la arcillas, se lavan así los suelos quedan con ricos en catiónicos ácidos. En los climas áridos sucede un fenómeno contrario, que es la concentración de cationes como magnesio y sodio, como consecuencia aumenta la salinidad y la basicidad del suelo.


Cuando tenemos un suelo que tiene un pH mayor que 8, todos los espacios de intercambio están saturados de cationes básicos (calcio, magnesio, sodio y potasio) esta condición obliga a repensar la técnica del mejoramiento, porque no se le puede aplicar cal a un suelo que tiene todos los espacios de intercambios saturados posiblemente de calcio. El exceso de este elemento libre en el suelo puede aumentar la plasticidad. Para trabajar con cal debemos estar seguros que existen lugares de intercambio en las partículas para absorber cationes de calcio.


Saturación de aluminio, es cuando los suelos son extremadamente ácidos y el aluminio se hace soluble, como consecuencia el suelo se vuelve muy acido. En la agronomía en los suelos ácidos hay que aplicarle cal porque el aluminio quema o destruye las plantas


Tratamiento electroquímico de los suelos


Si tenemos un suelo muy ácido, pH menor a 4, la carga eléctrica en los coloides en la superficie es negativa y en los bordes positiva, los suelos con esta característica, tienen poca capacidad de intercambio catiónico, en estos casos los electroquímicos no son recomendables.


El objetivo final es producir el mejoramiento del suelo con base al pH, la carga eléctrica de la arcilla y la capacidad de intercambio catiónico

[ Modified: Sunday, 30 September 2018, 7:57 AM ]