ES2317141T3 - Composicion y metodo para mejorar las caracteristicas geotecnicas de tierra para terrenos. - Google Patents
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Abstract
Composición útil para mejorar las propiedades geomecánicas de tierras para terreno, caracterizada porque consiste en una mezcla de óxidos discretos que comprende entre un 5% y un 35% de SiO2, entre un 5% y un 70% de Al2O3, entre un 1% y un 10% de Fe2O3, entre un 5% y un 75% de CaO, entre un 1% y un 15% de MgO, entre un 1% y un 10% de SO3, entre un 0,5% y un 10% de Na2O, entre un 1% y un 5% de K2O y que comprende también entre un 0,1% y un 2% de fibras de polipropileno, expresando los porcentajes en peso sobre el peso de la mezcla.
Description
Composición y método para mejorar las
características geotécnicas de tierra para terrenos.
La presente invención se refiere a una
composición miscible con la tierra para terreno para mejorar sus
características geotécnicas y mantenerlas inalteradas durante un
periodo prolongado de tiempo. La presente invención también se
refiere al método de utilización de la composición.
En el sector de la ingeniería civil, es de gran
importancia la interacción entre la estructura a construir y el
terreno base sobre el que descansará la estructura. En muchas
situaciones, el terreno base no posee las características
geomecánicas necesarias para asegurar una capacidad de soporte de la
carga por mucho tiempo.
Uno de los casos más frecuentes es la
construcción de carreteras pavimentadas o sin pavimentar; si el
terreno no está suficientemente estabilizado, la capa base de la
carretera se agrieta y se deforma rápidamente, dando lugar a un
asentamiento tal que provoca serios problemas de desplazamiento.
Existen numerosas patentes que se refieren a
métodos y/o productos para fabricar una tierra para terreno más
compacta. Algunos se basan en el uso de polímeros, otros utilizan
mezclas que consisten en cemento Porland, óxido de calcio,
silicatos, aluminatos, yeso y cal: todos o algunos de estos
constituyentes pueden estar presentes. Por ejemplo, el documento
FR-A-2753964 cita una mezcla de yeso
y cal como agente estabilizante de la tierra para terreno.
A partir del documento
EP-B-1089950 se conoce que una
mezcla de cemento pozzolan, yeso y óxido de calcio (en proporciones
variables) es capaz, cuando se integra de manera adecuada en la
tierra para terreno, de mejorar sus características
geotécnicas.
Todos estos métodos/productos conocidos son
capaces de estabilizar la tierra para terreno, pero su eficacia
disminuye en un tiempo relativamente corto, siendo necesario repetir
la operación de consolidación: en este aspecto, después del
tratamiento de consolidación, a medida que pasa el tiempo, aumentan
la permeabilidad de la tierra para terreno y su tendencia a
absorber agua, consecuentemente la tierra para terreno consolidada
se deshace o pierde
masa.
masa.
Una prueba de
congelación-descongelación sobre el material
compactado (es decir, sobre la tierra para terreno compactada con
el producto estabilizante) es capaz de proporcionar una indicación
de la capacidad de la tierra para terreno tratada con el
estabilizante de mantener inalteradas sus características
geomecánicas con el tiempo. Esta prueba determina la pérdida de
masa de una tierra para terreno compactada después de 12 ciclos de
congelación/descongelación: cuanto mayor es el valor, más
rápidamente la tierra para terreno estabilizada perderá sus
propiedades (es decir, se deshará y perderá masa) y será necesaria
una nueva operación.
El principal objeto de la presente invención es
dar a conocer una composición y un método que permiten operaciones
de consolidación eficaces a llevar a cabo en tierras para terreno
(en particular en terrenos arcillosos o arenosos), que mantienen
las características geomecánicas resultantes mejoradas durante un
periodo prolongado de tiempo.
Este objeto se consigue mediante una composición
que consiste en una mezcla de óxidos discretos que comprende entre
un 5% y un 35% de SiO_{2}, entre un 5% y un 70% de
Al_{2}O_{3}, entre un 1% y un 10% de Fe_{2}O_{3}, entre un
5% y un 75% de CaO, entre un 1% y un 15% de MgO, entre un 1% y un
10% de SO_{3}, entre un 0,5% y un 10% de Na_{2}O, entre un 1% y
un 5% de K_{2}O y que comprende también entre un 0,1% y un 2% de
fibras de polipropileno, expresando los porcentajes en peso sobre
el peso de la mezcla.
De manera ventajosa, las fibras de polipropileno
tienen una longitud entre 3 mm y 19 mm y pueden estar fibriladas
(es decir, estar en forma de grupos de fibras interconectadas) o
pueden estar en forma de monofilamentos.
La presente invención se refiere al método para
mejorar las características geomecánicas de tierras para terreno,
según el que, una composición según la presente invención, se mezcla
de manera uniforme con la tierra para terreno en proporciones entre
un 2% y un 10% en peso sobre el peso de la tierra para terreno a
estabilizar, preferiblemente en proporciones entre el 3% y el 6% en
peso.
El grosor de la tierra para terreno depende de
las necesidades de diseño de la tierra base en relación con la
función que debe realizar (base para la estructura de un edificio,
base para un pavimento, etc.). En consecuencia, el grosor de la
tierra para terreno implicado en el tratamiento de consolidación no
se puede establecer de antemano: la experiencia práctica indica que
el mínimo grosor de tierra para terreno a tratar es diez
centímetros.
Para conseguir el objeto de la presente
invención no es necesario que estén presentes todos los
constituyentes inorgánicos indicados, aunque, sin embargo, es
preferente que lo estén.
La naturaleza y características de la presente
invención serán más evidentes a partir de la siguiente descripción
de algunas realizaciones de la misma proporcionadas a modo de
ejemplos no limitantes.
Se entenderá que se mejorarán las
características geomecánicas de la tierra para terreno que tiene las
características especificadas en las siguientes Tabla 1 y Tabla
2.
Una porción de 3 kg de dicha tierra se
estabiliza mezclándola de manera íntima con una composición que
consiste en una mezcla de óxidos y fibras de polipropileno indicada
en la Tabla 3: una parte igual (en peso) de la mima tierra se trata
con una mezcla estabilizante de tipo conocido que consiste en cal,
cemento pozzolan y yeso (indicado como "mezcla A").
Ambas mezclas estabilizantes se añaden en una
cantidad del 4% sobre el peso de la tierra para terreno.
A continuación, se determina el índice CBR
(California Bearing Ratio), un método desarrollado en 1929 por el
Highways Department y se lleva a cabo la prueba de
congelación-descongelación en el material
compactado: los valores obtenidos se especifican en la siguiente
Tabla 4.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se mezcla una composición que consiste en una
mezcla de SiO_{2} (17%), Al_{2}O_{3} (53%), Fe_{2}O_{3}
(3,0%), CaO (15%), MgO (0,25%), SO_{3} (6,75%), Na_{2}O (2,5%),
K_{2}O (1,0%) y fibras de polipropileno fibriladas que tienen una
longitud promedio de 12 mm (expresando los porcentajes en peso) - en
una cantidad equivalente al 5% en peso sobre el peso de la tierra
para terreno - con una tierra para terreno que tiene las
características indicadas en la siguiente Tabla 5.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación, se determina el índice CBR
(California Bearing Ratio) (método CNR UNI 10009/64) tanto antes
como después de su tratamiento con la composición especificada
anteriormente.
De este modo, se observó un índice CBR
(California Bearing Ratio) del 135% para la tierra como tal (es
decir, no tratada) y del 340% para la tierra estabilizada con la
composición.
\vskip1.000000\baselineskip
Una mezcla formada de SiO_{2} (30,5%),
Al_{2}O_{3} (8,5%), Fe_{2}O_{3} (4,5%), CaO (50,4%), MgO
(3,55%), SO_{3} (1,5%), Na_{2}O (0,1%), K_{2}O (0,55%) y
fibras de polipropileno de monofilamentos de 3 mm (0,4%),
expresando los porcentajes en peso, se mezcla en una cantidad del 3%
en peso sobre el peso de la tierra para terreno, teniendo la tierra
para terreno las características indicadas en la siguiente Tabla
5.
A continuación, se determina el índice CBR
(California Bearing Ratio) (método CNR UNI 10009/64) tanto antes
como después de su tratamiento con la composición especificada
anteriormente.
De este modo, se observó un índice CBR
(California Bearing Ratio) del 43% para la tierra como tal (es
decir, no tratada) y del 294% para la tierra estabilizada con la
composición.
Claims (4)
1. Composición útil para mejorar las propiedades
geomecánicas de tierras para terreno, caracterizada porque
consiste en una mezcla de óxidos discretos que comprende entre un 5%
y un 35% de SiO_{2}, entre un 5% y un 70% de Al_{2}O_{3},
entre un 1% y un 10% de Fe_{2}O_{3}, entre un 5% y un 75% de
CaO, entre un 1% y un 15% de MgO, entre un 1% y un 10% de SO_{3},
entre un 0,5% y un 10% de Na_{2}O, entre un 1% y un 5% de
K_{2}O y que comprende también entre un 0,1% y un 2% de fibras de
polipropileno, expresando los porcentajes en peso sobre el peso de
la mezcla.
2. Procedimiento para mejorar las propiedades de
tierras para terreno, caracterizado porque se mezcla de
manera uniforme una composición, según la reivindicación 1, con la
tierra para terreno en proporciones entre un 2% y un 10% de la
composición sobre el peso de la tierra para terreno a
estabilizar.
3. Procedimiento, tal como se reivindica en la
reivindicación 2, caracterizado porque dicha composición se
mezcla con la tierra para terreno en una proporción entre un 3% y un
6% sobre el peso de la tierra para terreno a estabilizar.
4. Procedimiento, tal como se reivindica en la
reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque el grosor del
nivel base de la tierra para terreno tratada con una composición,
según la reivindicación 1, es, como mínimo, de 10 cm.
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