Estudio experimental de la ceniza de mazorca de maíz y carbón como aditivo estabilizador en suelos arcillosos para subrasante

Abstract

Esta investigación evaluó el impacto de la ceniza de mazorca de maíz (CMM) y la ceniza de carbón (CC) como aditivos en suelos arcillosos con propiedades deficientes. Se realizaron ensayos para determinar las mejoras en las propiedades físicas y mecánicas del suelo, inicialmente clasificado como SUCS “CL” y AASHTO “A-6 (10)”. El análisis químico indicó que la CMM contenía un 62.458% de óxidos de sílice y un 25.070% de aluminio, y el CC, con un 52.822% de óxidos calcio y un 12.545% de magnesio, los cuales promovieron reacciones que redujeron el índice de plasticidad (IP) del suelo de 19.52% a 10.5% con un 20% de CMM+CC lo cual facilitó el intercambio catiónico y redujo el hinchamiento del suelo. Los resultados de los ensayos de CBR indicaron que la adición de ceniza de carbón (CC) en un 20% fue la combinación más efectiva, alcanzando valores de 5.8%, 6.93% y 8.57% con proporciones del 10%, 15% y 20% del aditivo, respectivamente. En contraste, la ceniza de mazorca de maíz (CMM) mostró un comportamiento diferente, con un aumento inicial en la capacidad portante seguido de una disminución. Los valores promedio obtenidos fueron de 6.43% para el 10%, 6.07% para el 15% y 5.30% para el 20%, lo que sugiere que la mejor proporción fue la del 10%, destacándose por su mayor resistencia en comparación con las demás dosificaciones. Además, los ensayos de resistencia a la compresión no confinada revelaron que la mezcla con un 10% de CMM incrementó la resistencia del suelo hasta 3.93 kg/cm² a los 28 días, en comparación con 2.80 kg/cm² del suelo natural. En conclusión, la incorporación de ceniza de mazorca de maíz y ceniza de carbón como aditivos estabilizadores proporciona mejoras significativas en las propiedades físicas y mecánicas de suelos arcillosos, optimizando su desempeño como subrasantes y ofreciendo una solución efectiva tanto desde el punto de vista ambiental como técnico.

This research evaluated the impact of corn cob ash (CMM) and carbon ash (CC) as additives in clay soils with poor properties. Tests were carried out to determine improvements in the physical and mechanical properties of the soil, initially classified as SUCS "CL" and AASHTO "A-6 (10)". The chemical analysis indicated that the CMM contained 62.458% silica oxides and 25.070% aluminum, and the CC, with 52.822% calcium oxides and 12.545% magnesium, which promoted reactions that reduced the plasticity index (PI) of the soil from 19.52% to 10.5% with 20% CMM+CC, which facilitated cation exchange and reduced soil swelling. The results of the CBR trials indicated that the addition of coal ash (CC) in 20% was the most effective combination, reaching values of 5.8%, 6.93% and 8.57% with proportions of 10%, 15% and 20% of the additive, respectively. In contrast, corn cob ash (CMM) showed a different behavior, with an initial increase in bearing capacity followed by a decrease. The average values obtained were 6.43% for 10%, 6.07% for 15% and 5.30% for 20%, which suggests that the best proportion was 10%, standing out for its greater resistance compared to the other dosages. In addition, unconfined compressive strength tests revealed that mixing with 10% CMM increased soil strength to 3.93 kg/cm² at 28 days, compared to 2.80 kg/cm² for natural soil. In conclusion, the incorporation of corn cob ash and coal ash as stabilizing additives provides significant improvements in the physical and mechanical properties of clay soils, optimizing their performance as subgrades and offering an effective solution both from an environmental and technical point of view.