Brick dust and fly ash as subgrade stabilizer for Low Traffic Volume Roads: laboratory and test track evaluation

• CARVAJAL PELAÉZ, GLORIA ISABEL ^[1] ; RODRIGUEZ , MARIO ALBERTO ^[2] ; HIDALGO, CESAR ^[3] ; MUÑOZ, FREDY ^[4]
  1. [1] Carvajal,G.I
  2. [2] marodriguez
  3. [3] HIDALGO, C.A
  4. [4] MUÑOZ, F.

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• Localización: Revista ingeniería de construcción, ISSN-e 0718-5073, Vol. 39, Nº. 2, 2024, págs. 112-126
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Polvo de ladrillo y cenizas volantes como estabilizador de subrasante para caminos de bajo volumen de tráfico: evaluación en laboratorio y pista de prueba
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• Resumen
  • español

    En la actualidad, existen materiales provenientes de la industria, que bajo ciertas condiciones físicas pueden aportar al mejoramiento de las propiedades de mecánicas de un suelo. Materiales como el polvo de ladrillo (BD) y las cenizas de carbón (FA) tienen contenidos altos de SiO2 y Al3O2, que denotan actividad puzolánica. Además, se ha comprobado que dichos materiales pueden activarse al combinarse con cal. Esto genera procesos internos de cementación cuando el tamaño de grano es de 75 micras. Las vías rurales en Colombia presentan uno de los porcentajes más altos de toda la red vial y solo un 7% aproximadamente se encuentra en buen estado. Las difíciles condiciones de acceso, la susceptibilidad de los suelos, la imposibilidad financiera de intervenir toda esta red y la necesidad de implementar procesos de economía circular hace que estos materiales sean atractivos en temas de estabilización para mejorar las condiciones de tránsito. El BD y FA fueron aplicadas en dosificaciones del 0%, 3%, 6%, 9%, 12% y 24% en suelos finogranulares (limo y arcilla) y suelos arenosos, se evaluó la compactación y se realizó un diseño experimental factorial para evaluar la influencia del material en la variable resistencia a la compresión inconfinada, por medio de un análisis ANOVA. Para evaluar el desempeño del BD y las FA, se realizó una pista de prueba sobre una vía de bajo volumen de tráfico en el norte de Colombia, la cual tenía un suelo arenoso. BD y FA fueron adicionados al 12% y activados con cal, en celdas de 30 m de longitud. Para establecer un patrón comparativo se hicieron otras celdas en las mismas condiciones geométricas con materiales que usualmente se usan en este tipo de aplicaciones como el cemento. Estas celdas fueron evaluadas en periodo de 16 meses. Características como el módulo resiliente, El índice de internacional de rugosidad IRI y el coeficiente de resistencia al deslizamiento fueron medidos en ese período. Los resultados indican que cuando se adicionan estos materiales en suelos finogranulares (limos y arcillas), la resistencia a la compresión inconfinada aumenta un 150% respecto al suelo sin estabilizar, mientras que para suelos arenosos la resistencia aumenta desde un 70% hasta un 125%. Durante el período de evaluación, el BD y las FA lograron presentar aumentos por encima del 50% en el módulo resiliente respecto al suelo sin estabilizar. Sin embargo, las FA presentaron resultados comparables respecto al tramo estabilizado con cemento. Adicionalmente, sin bien, los tramos se fueron deteriorando en el tiempo, mantuvieron su indicen de rugosidad dentro de los rangos admisibles indicativos de buen índice de serviciabilidad.

     

  • English

    Currently, there are materials from industry that, under certain physical conditions, can contribute to the improvement of soils mechanical properties. Materials such as brick dust (BD) and fly ash (FA) have high SiO2 and Al2O3 contents, which denote pozzolanic activity. In addition, it has been shown that these materials can be activated when combined with lime. This generates internal cementation processes when the particle size is 0.075 mm. Rural roads in Colombia have one of the highest percentages of the entire road infrastructure, and only about 7% are in good condition. Difficult access conditions, soil susceptibility, the financial impossibility of intervening in this entire network and the need to implement circular economy processes, make these materials attractive in terms of stabilization to improve traffic conditions. BD and FA were applied in dosages of 0%, 3%, 6%, 9%, 12% and 24% in finogranular soils (silt and clay) and sandy soils, compaction was evaluated, and a factorial experimental design was carried out to evaluate the influence of the material on the variable unconfined compressive strength (UCS), through an ANOVA analysis. To evaluate the performance of BD and FA, a test track was made on a low traffic volume road in northern Colombia, which had a sandy soil. BD and FA were added at 12% and activated with lime, in 30 m long cells. To establish a comparative pattern, other cells were made in the same geometric conditions with materials that are usually used in this type of application, such as cement. These cells were evaluated over a period of 16 months. Characteristics such as resilient modulus, international roughness index (IRI) and slip resistance coefficient were measured during this period. The results indicate that when these materials are added to finogranular soils (silts and clays), the UCS increases by 150% with respect to the unstabilized soil, while for sandy soils the strength increases from 70% to 125%. During the evaluation period, the BD and the FA were able to increases of over 50% in the resilient modulus with respect to the unstabilized soil. However, the FA showed comparable results with respect to the cement-stabilized cell. In addition, although the sections deteriorated over time, they maintained their roughness index within the admissible ranges indicative of a good serviceability index.