Desarrollo de la microestructura en suelos finos artificialmente cementados
Autores: Oberhollenzer, Simon; Baldermann, Andre; Marte, Roman; Tahir, Djemil Mahamat Moussa; Tschuchnigg, Franz; Dietzel, Martin; Nachtnebel, Manfred
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Desarrollo de la microestructura en suelos finos artificialmente cementados
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Depósitos sedimentarios
Asentamientos
Microestructura
Cementación
Propiedades mecánicas
Mineralización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Los depósitos sedimentarios de grano fino pueden presentar un riesgo aumentado para los asentamientos de edificios debido a sus propiedades de rigidez y resistencia moderadas, así como a los altos niveles de agua subterránea. Sin embargo, algunos edificios, por ejemplo, situados sobre cimientos poco profundos en cuencas alpinas, muestran solo asentamientos relativamente pequeños porque la formación de cemento de carbonato puede crear enlaces de puente entre las partículas de suelo detrítico, lo que lleva a un aumento de la rigidez. Estos enlaces débiles pueden dañarse a través de cargas dinámicas y altas cargas estáticas, causando un debilitamiento de la microestructura del suelo y resultando en grandes asentamientos en varios casos. Sin embargo, los controles ambientales y los procesos mecánicos subyacentes a la formación frente al daño de la microestructura en sedimentos de grano fino, postglaciares, son hasta la fecha poco comprendidos. En el presente estudio, los sedimentos de grano fino son artificialmente cementados por carbonatos de calcio para investigar (i) la influencia de un proceso de cementación suave y sostenible en el comportamiento de tensión-deformación de suelos ricos en silicatos y carbonatos y (ii) las posibilidades y limitaciones del desarrollo artificial de microestructura para la estabilización del suelo. Se utilizan pruebas de oedometría de carga incremental, pruebas de elemento de doblado, difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y mediciones de área de superficie específica (SSA) de Brunauer-Emmett-Teller (BET) para caracterizar el desarrollo de la cementación y para esclarecer las mejoras en las propiedades mecánicas del suelo. Se demuestra que la cementación inducida por mineralización (por un reemplazo del 5-15%) conduce a un aumento de la rigidez (factor ~ 5-7) y de la velocidad de onda de corte (factor ~ 1.1), causado por la formación de cementos nanocristalinos que unen partículas. La mejora de la rigidez del suelo depende del nivel de reemplazo, el tiempo de reacción y la composición mineralógica primaria del suelo.
Descripción
Los depósitos sedimentarios de grano fino pueden presentar un riesgo aumentado para los asentamientos de edificios debido a sus propiedades de rigidez y resistencia moderadas, así como a los altos niveles de agua subterránea. Sin embargo, algunos edificios, por ejemplo, situados sobre cimientos poco profundos en cuencas alpinas, muestran solo asentamientos relativamente pequeños porque la formación de cemento de carbonato puede crear enlaces de puente entre las partículas de suelo detrítico, lo que lleva a un aumento de la rigidez. Estos enlaces débiles pueden dañarse a través de cargas dinámicas y altas cargas estáticas, causando un debilitamiento de la microestructura del suelo y resultando en grandes asentamientos en varios casos. Sin embargo, los controles ambientales y los procesos mecánicos subyacentes a la formación frente al daño de la microestructura en sedimentos de grano fino, postglaciares, son hasta la fecha poco comprendidos. En el presente estudio, los sedimentos de grano fino son artificialmente cementados por carbonatos de calcio para investigar (i) la influencia de un proceso de cementación suave y sostenible en el comportamiento de tensión-deformación de suelos ricos en silicatos y carbonatos y (ii) las posibilidades y limitaciones del desarrollo artificial de microestructura para la estabilización del suelo. Se utilizan pruebas de oedometría de carga incremental, pruebas de elemento de doblado, difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y mediciones de área de superficie específica (SSA) de Brunauer-Emmett-Teller (BET) para caracterizar el desarrollo de la cementación y para esclarecer las mejoras en las propiedades mecánicas del suelo. Se demuestra que la cementación inducida por mineralización (por un reemplazo del 5-15%) conduce a un aumento de la rigidez (factor ~ 5-7) y de la velocidad de onda de corte (factor ~ 1.1), causado por la formación de cementos nanocristalinos que unen partículas. La mejora de la rigidez del suelo depende del nivel de reemplazo, el tiempo de reacción y la composición mineralógica primaria del suelo.