Análisis de la microestructura y propiedades físico-mecánicas de bases estabilizadas con cloruro de magnesio hexahidratado en terreno

Abstract

El cloruro de magnesio hexahidratado (MgCl2•6H2O) es un subproducto del litio, que en condiciones climáticas favorables es utilizado como estabilizador químico de bases granulares de Caminos de Bajo Volumen de Tránsito (CVBT). Esta alternativa de estabilización ha ido en aumento en las últimas décadas por su relativo bajo costo frente a otras alternativas y su buen desempeño frente a la acción abrasiva del tránsito. Las bases estabilizadas con MgCl2•6H2O al no contar con ninguna capa superior de protección, en los CVBT actúan como capa de rodadura y proporcionan capacidad estructural al camino. Estudios demuestran que estas bases granulares estabilizadas con MgCl2•6H2O tienen un buen rendimiento mecánico en terreno, lo que no es consecuente con las pruebas realizadas en el laboratorio. Para comprender el rendimiento de este material estabilizado, varios autores han estudiado sus propiedades físico-mecánicas en el laboratorio y en terreno, sin embargo, hasta ahora no se han estudiado sus propiedades micromecánicas, las cuales podrían explicar su desempeño físico-mecánico a partir del análisis de su microestructura y composición elemental del material. El objetivo de esta investigación es analizar la relación entre las propiedades físico-mecánicas de las bases granulares estabilizadas con MgCl2•6H2O en terreno y la caracterización de su microestructura con el fin de comprender el efecto de las características micromecánicas del material en el desempeño de las bases estabilizadas en terreno. Se evaluó la estructura físico-mecánica y microestructura del suelo estabilizado con MgCl2•6H2O y sin estabilizar. Se construyó una sección de prueba en terreno de donde se extrajeron las muestras, las cuales fueron tratadas en laboratorio y terreno con MgCl2•6H2O de la misma fuente y curadas por periodos iguales (7, 14 y 28 días). A diferencia de los suelos no estabilizados, se observó que en los suelos estabilizados con MgCl2•6H2O se forman nuevos productos cementicios que se unen a las partículas del suelo a medida que aumenta el tiempo de curado. Por medio del ensayo de Microscopía Electrónica de Barrido (FESEM) y la Espectroscopia de Infrarrojo Atenuada (FTIR -ATR) estos nuevos productos cementicios fueron identificados como Aluminato de Magnesio Hidratado (MAH) y Silicato de Magnesio Hidratado (MSH). A través del análisis de superficie específica (N2-BET), se determinó que debido a la formación de éstos productos cementicios, disminuye el volumen de poros en la microestructura de los suelos estabilizados, lo que produce un aumento en su densidad. Finalmente, a partir de la caracterización micromecánica y los resultados de laboratorio y terreno se desarrolló un modelo de comportamiento de las bases estabilizadas con MgCl2•6H2O, que permite comprender su desempeño en campo y en el laboratorio.