Análisis experimental de expansión en arcillas sulfatadas

Abstract

L'expansió dels sòls i roques argilenques sulfatades és un fenomen que ha danyat de manera severa a les obres civils que es construeixen en zones on es troben aquests materials. En la present recerca es va realitzar una anàlisi experimental per a analitzar la influència de la densitat seca de les argiles sulfatades, la seva porositat i índex de porus i la superfície específica de l'anhidrita en el comportament expansiu de les argiles sulfatades. Es va realitzar un resum de casos reals on l'expansió d'argiles sulfatades ha afectat obres civils com túnels, viaductes i comunitats amb la intenció de comprendre amb més detall el fenomen d'expansió d'argiles sulfatades. Es va estudiar l'estat de l'art del mecanisme d'expansió de les argiles sulfatades i el model matemàtic de deformació proposat per Ramon & Alonso (2013) i Ramon, et. al, (2017). En l'anàlisi experimental es va considerar l'anàlisi de dos assajos d'expansió lliure. En el primer assaig es van utilitzar mostres compactades a una densitat seca de ρd=1.43g/cm³. Per al segon assaig es van utilitzar mostres compactades a una densitat de ρd=1.83g/cm³. I un assaig d'expansió lliure en condicions edomètriques. En l'assaig d'expansió edomètrica es van utilitzar mostres compactades a una densitat de ρd=1.83g/cm³. A cada assaig es van compactar i es van utilitzar tres mostres. El grup de mostres assajades inclou una mostra de 100% material argila, una mostra de 70% material argila i 30% material anhidrita de granulometria gruixuda (0.9-0.5mm) i una mostra de 70% material argila i 30% material anhidrita de granulometria fina (0.25mm-75µm). Els resultats de la campanya experimental van indicar que la deformació d'expansió en materials sulfatats és major en les mostres amb menor porositat i major superfície específica d'anhidrita. També es va observar un menor temps d'expansió per precipitació de sulfats en les mostres amb major superfície específica d'anhidrita present en la mostra.

La expansión de los suelos y rocas arcillosas sulfatadas es un fenómeno que ha dañado de manera severa a las obras civiles que se construyen en zonas donde se encuentran estos materiales. En la presente investigación se realizó un análisis experimental para analizar la influencia de la densidad seca de las arcillas sulfatadas, su porosidad e índice de poros y la superficie específica de la anhidrita en el comportamiento expansivo de las arcillas sulfatadas. Se realizó un resumen de casos reales donde la expansión de arcillas sulfatadas ha afectado a obras civiles como lo son túneles, viaductos y comunidades con la intención de comprender con más detalle el fenómeno de expansión de arcillas sulfatadas. Se estudió el estado del arte del mecanismo de expansión de las arcillas sulfatadas y el modelo matemático de deformación propuesto por Ramon & Alonso (2013) y Ramon, et. al, (2017). En el análisis experimental se consideró el análisis de 2 ensayos de expansión libre. En el primer ensayo se utilizaron muestras compactadas a una densidad seca de ρd=1.43g/cm3. Para el segundo ensayo se utilizaron muestras compactadas a una densidad de ρd=1.83g/cm3. Y 1 ensayo de expansión libre en condiciones edométricas. En el ensayo de expansión edométrica se utilizaron muestras compactadas a una densidad de ρd=1.83g/cm3. En cada ensayo se compactaron y se utilizaron 3 muestras. El grupo de muestras ensayadas incluye 1 muestra de 100% material arcilla, 1 muestra de 70% material arcilla y 30% material anhidrita de granulometría gruesa (0.9-0.5mm) y 1 muestra de 70% material arcilila y 30% material anhidrita de granulometría fina (0.25mm-75µm). Los resultados de la campaña experimental indicaron que la deformación de expansión en materiales sulfatados es mayor en las muestras con menor porosidad y mayor superficie específica de anhidrita. También se observó un menor tiempo de expansión por precipitación de sulfatos en las muestras con mayor superficie específica de anhidrita presente en

The swelling of sulphate bearing clay rocks and soils is a phenomenon which has damaged in a severe manner civil works built in these materials. For this Master’s thesis an experimental analysis has been made to study the influence of the dry density, their porosity and void index has over the swelling mechanism of sulphate bearing clays. Also to analyze the impact of the specific surface of the anhydrite inside these materials. In order to comprehend the expansion of sulphate bearing clays the summary of real life scenarios of heave and expansion in civil works such as tunnels, viaducts and buildings was presented in this thesis. Also it was deemed necessary the study of the state of the art of the swelling mechanism in sulphate bearing clays and the mathematical swelling model proposed by Ramon & Alonso (2013) y Ramon, et. al, (2017). For the experimental analysis 2 free swelling and 1 oedometric swelling tests were considered. In the first free swelling test, a group of samples with a dry density of ρd=1.43g/cm3 was analyzed. For the second free swelling test , another set of samples with a dry density of ρd=1.83g/cm3 was analyzed. In the oedometric free swelling test, a set samples with a dry density of ρd=1.83g/cm3 weas analyzed. Each test group was formed by 3 samples, one clay sample and two sulphate bearing clay samples with a proportion 70% clay and 30% anhydrite each. The difference between the latter being the anhydrite grain size. The first sample used a coarse anhydrite grain size (0.9-0.5mm). The second sample used a fine anhydrite grain size (0.25mm-75 µm). Test results showed for samples with lower porosity and greater anhydrite specific surface superior swelling deformations. Time for samples with greater specific surface to start sulphate precipitation is less than for samples with less specific surface.