Mineralogical mechanisms of strength improvement in cement modification

Fernando H M Portelinha, Dario Cardoso, Carlos Alexandre Braz

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Other General

RESUMEN: Las propiedades resistentes de suelos estabilizados con cemento están asociadas con las formaciones minerales. En suelos granulares, el cemento promueve la cementación de las partículas del suelo. En arcillas activas, las partículas de cemento forman núcleos de partículas de suelo cimentado y pueden promover una disolución eventual de minerales debido al aumento del pH. Por lo tanto, el aumento de resistencia del suelo estabilizado puede ser producto de la cristalización de geles formados a largo plazo. Los mecanismos de estabilización de suelos con cal y cemento fueron bien establecidos en los años 60’s, los contenidos típicos oscilan normalmente alrededor de 3%. Sin embargo, ha sido reportado en experiencias recientes el uso de contenidos bajos de cemento en la modificación de suelos locales en aplicaciones para pavimentos. En este contexto, el objetivo de este artículo es investigar la relación entre las alteraciones mineralógicas y la resistencia mecánica de suelos residuales modificados con 1, 2 y 3% de cemento después de 7 y 28 días de tiempo de curado. El proceso de alteraciones mineralógicas fue evaluado realizando determinaciones de minerales amorfos a través de ataques secuenciales de extractores de cloruro de bario, oxalato de amonio e hidróxido de sodio, conjuntamente a evaluaciones de la cristalización de minerales a través de análisis XRD. Ensayos de resistencia a la compresión simple fueron realizados para analizar la resistencia mecánica de mixturas compactadas. Los resultados obtenidos de los ensayos mostraron gran cantidad de minerales amorfos de calcio y sílice después de 7 días de curado y disminuyeron después de 28 días. Dentro de los resultados de XRD no hubo evidencias de la existencia de nuevos minerales cristalinos después de 7 días de curado, mientras que luego de 28 días apareció silicato de calcio en las mezclas de 2 y 3% de cemento. Además, fueron notados los mayores aumentos de resistencia para los especímenes después de 28 días. Estas evidencias muestran la cristalización de minerales a largo plazo. En consecuencia, los resultados confirman la relación entre la formación de minerales cristalinos y la mejora de la resistencia inclusive para contenidos bajos de cemento.

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