Análisis del comportamiento mecánico y de las propiedades químicas de los suelos arcillosos en caminos viales con silicato de sodio

Abstract

La investigación tuvo como objetivo analizar el comportamiento mecánico y de las propiedades químicas de los suelos arcillosos en caminos viales con silicato de sodio. Metodológicamente la investigación presenta un enfoque cuantitativo, de tipo aplicada, y diseño cuasiexperimental. La muestra estuvo conformada por tres calicatas extraídas en la Urb. La Arboleda, distrito de Pimentel, Lambayeque: C-01 y C-02, clasificadas como arcillas de alta plasticidad (CH), y C-03 como (CL). Se realizaron 288 ensayos de laboratorio para determinar distintas propiedades del suelo incorporando silicato de sodio (SS) en proporciones de 4 %, 6 % y 8 % en peso seco. La técnica fue la observación experimental y el instrumento fue la ficha de registro del Manual de Ensayos de Materiales. Resultados: en estado natural, las MDS fueron 1,661 g/cm³ (C-01), 1,700 g/cm³ (C-02) y 1,672 g/cm³ (C03), con COH de 11,5 %, 10,30 % y 15,20 %, respectivamente. Tras la adición de 8 % de SS, el CBR-100 % se elevó a 11,73 % (C-01), 12,35 % (C-02) y 14,06 % (C-03), lo que representó incrementos de 3,66 a 3,69 veces sobre los valores iniciales y permite reclasificar las subrasantes como “buenas” según el Manual Peruano de Carreteras. Además, el pH aumentó hasta 11,91, generando un entorno fuertemente alcalino que favoreció la formación de enlaces beneficiosos para la compactación del suelo. Las MDS apenas se modificaron (1,660 g/cm³ en C-01; 1,661 g/cm³ y 1,560 g/cm³ en C-02 y C-03) y, aunque el COH ascendió a 14,9 %, 15,0 % y 19,48 %, estos valores se mantienen dentro de rangos manejables para la construcción. Se concluye, que la dosificación de 8 % de silicato de sodio es la proporción óptima para mejorar el comportamiento mecánico y de las propiedades químicas de los suelos arcillosos en caminos viales.

The objective of this research was to analyze the mechanical behavior and chemical properties of clayey soils on roads containing sodium silicate. Methodologically, the research presents a quantitative, applied approach, and a quasi-experimental design. The sample consisted of three test pits extracted from the La Arboleda Urbanization, Pimentel District, Lambayeque: C-01 and C-02, classified as high-plasticity clays (HC), and C-03 was (CL). A total of 288 laboratory tests were conducted to determine different soil properties, incorporating sodium silicate (SS) in proportions of 4%, 6%, and 8% by dry weight. The technique was experimental observation, and the instrument was the recording form from the Materials Testing Manual. Results: In their natural state, the MDS were 1.661 g/cm³ (C01), 1.700 g/cm³ (C-02), and 1.672 g/cm³ (C-03), with COH of 11.5%, 10.30%, and 15.20%, respectively. After the addition of 8% SS, the CBR-100% increased to 11.73% (C-01), 12.35% (C-02), and 14.06% (C-03), which represented increases of 3.66 to 3.69 times over the initial values and allowed the subgrades to be reclassified as “good” according to the Peruvian Highway Manual. In addition, the pH increased to 11.91, generating a strongly alkaline environment that favored the formation of bonds beneficial to soil compaction. The MDS barely changed (1,660 g/cm³ in C-01; 1,661 g/cm³ and 1,560 g/cm³ in C-02 and C-03) and, although the COH rose to 14.9%, 15.0% and 19.48%, these values remain within manageable ranges for construction. It is concluded that the dosage of 8% sodium silicate is the optimal proportion to improve the mechanical behavior and chemical properties of clayey soils in roads.