Evaluacion De Aditivos Para Tratamiento De Arcillas

INTRODUCCION

Este trabajo es una breve descripción del proceso electroquímico o de electroósmosis que se realiza para el mejoramiento de terrenos o suelos afectados principalmente por la absorción de agua, especialmente arcillas.

FORMAS BASICAS DE ESTABILIZACIÓN

La estabilización de suelos se puede catalogar básicamente en cuatro formas o procedimientos:

1.- Estabilización Físico-mecánica: por medio de compactación

2.- Estabilización Granulométrica: por medio de una mezcla de diferentes suelos y materiales

3.- Estabilización Físico-química: Por medio de cementantes como cemento, cal, asfalto.

4.- Estabilización Electro-química: Por medio de intercambio iónico, previo estudio del suelo.

Que es la electroquímica o electroósmosis

Si se hace pasar una corriente eléctrica a través de una arcilla saturada, el agua se mueve hacia el cátodo.

Este fenómeno conocido por electroósmosis se debe al paso de los cationes de la capa doble hacia el cátodo, donde quedan neutralizados. Debido a la ósmosis, el agua acompaña a los cationes en su movimiento.

La velocidad de flujo del agua producido por este fenómeno viene dada por:

Siendo:

vs = velocidad de flujo en la dirección s.

U = potencial eléctrico.

Ke  5•105 para suelos.

Como consecuencia de un proceso de electroósmosis aumenta la resistencia al corte de una arcilla. Una parte de este aumento se debe a la disminución de humedad y otra a los cambios químicos producidos en la arcilla.

Electroósmosis como solución a las humedades de capilaridad:

Existe electroósmosis activa y pasiva, cuando se trata de electroósmosis activa, lo que se busca es hacer descender la humedad del muro (la humedad de capilaridad), usando un campo eléctrico, para ello se coloca una serie de electrodos, en el muro que se desea secar y en el terreno, y se aplica una diferencia de potencial que puede ser continua o en forma de pulsos intermitentes; los electrodos son instalados en la pared por especialistas en el ramo y otros electrodos son instalados en el terreno, los electrodos instalados en la pared son puestos uno a uno mediante perforaciones que generalmente tienen como profundidad la mitad de la pared, y el electrodo puesto en tierra tiene una profundidad de aproximadamente 1,30mt: Una vez instalados adecuadamente todos los electrodos y aplicados todos los materiales necesarios, se aplica un mortero drenante que sirva como desecación de la pared.

La instalación queda lista y mediante un aparato electrónico que la empresa instaladora suministrara, se aplicarán impulso que generen los diferenciales de potencial buscados.

Que es la electroósmosis

Un campo electromagnético perturbador en el suelo causa efectos netamente visibles y se observa muy frecuentemente en los muros por encima del suelo con humedad bien delimitada que puede a veces ascender hasta la techumbre de un inmueble. No se trata de una ascensión capilar, como la que puede intervenir en un material que conlleve pequeñas cavidades particularmente alargadas en contacto con el agua, sino de una ELECTROÓSMOSIS, un proceso electrocinético como el proceso de formación de una corriente de desagüe, donde una diferencia de potencial eléctrico se produce en las superficies de separación entre las moléculas de la piedra y las del agua. En este fenómeno de humedad, el proceso telecinético es exactamente el inverso del proceso que interviene en la formación de la corriente de desagüe. En este último, las partículas de agua cargadas son llevadas a causa de la diferencia de presión mecánica, desaguan y forman así una corriente eléctrica. En la humedad ascensional, las partículas de agua se transforman del exterior por una diferencia de carga eléctrica y dominan así la gravedad. Esta carga exterior está constituida por las puntas de potencial, apareciendo por encima de los cursos de agua subterránea y puestas en evidencia por el registro de la diferencia de potencial en el terreno.

La Electroósmosis, basada sobre la carga eléctrica presente en la superficie de las pequeñas partículas, es un caso particular de los cuatro fenómenos electrocinéticos conocidos:

• Electroósmosis

• Electroforesis

• Potencial de desagüe

• Potencial de sedimentación

Electroósmosis

Por la aplicación de una diferencia de potencial se obtiene un desplazamiento del líquido.

Electroforesis

Por la aplicación de una diferencia de potencial se obtiene un desplazamiento de las partículas coloidales.

Potencial de desagüe

Se produce un campo eléctrico por el desplazamiento forzado de un líquido.

Potencial de sedimentación

Se produce un campo eléctrico por el desplazamiento forzado de las partículas coloidales.

Existen dos clases de tratamiento de la humedad por electroósmosis:

• Electroósmosis pasiva

• Electroósmosis activa

Electrocinética

Consiste en aplicar una corriente eléctrica de baja intensidad entre electrodos introducidos in situ en el suelo contaminado que permite la movilización de agua, iones y partículas pequeñas cargadas. Los aniones se mueven hacia el electrodo positivo y los cationes hacia el negativo. La oxidación de agua en el ánodo genera protones, H+, que se mueven hacia el cátodo creando un frente ácido. Este favorece la desorción de los cationes del suelo y fuerza la puesta en disolución de contaminantes precipitada como carbonatos, hidróxidos, etc. Por otro lado, los iones OH- generados en el cátodo por la reducción del agua provocan la precipitación de los metales (Pazos et al., 2006). Durante el tratamiento, los contaminantes pueden ser transportados por electro migración (movimiento de iones hacia el electrodo de carga opuesta), electroósmosis (movimiento del agua respecto a la superficie cargada de las partículas del suelo), electrolisis (movimiento de iones como respuesta a una diferencia de potencial) y electroforesis (desplazamiento iónico en suspensión) (Acar and Alshawabkeh, 1993). Esta técnica resulta eficaz para el tratamiento de suelos de baja permeabilidad hidráulica que son difíciles de recuperar por otros medios y está especialmente indicada para metales solubles o compleja dos en el suelo en forma de óxidos, hidróxidos y carbonatos. Sus ventajas incluyen bajo consumo energético, un control sobre la dirección del flujo del agua y de los contaminantes disueltos y la acumulación de los contaminantes en los electrodos para su posterior eliminación (Page and Page, 2002), utilizando resinas de intercambio iónico o mediante bombeo (Smith et al., 1995) o re disolviéndolos invirtiendo la polaridad durante pequeños intervalos de tiempo

Esta breve introducción, no pretende ser una explicación detallada, sino únicamente una breve explicación, para dar una idea fundamental del ISS y los efectos que este produce en una amplio segmento de tipos de suelo.

FORMAS BASICAS DE ESTABILIZACIÓN

La estabilización de suelos se puede catalogar básicamente en cuatro formas o procedimientos:

1.- Estabilización Físico-mecánica: por medio de compactación

2.- Estabilización Granulométrica: por medio de una mezcla de diferentes suelos y materiales

3.- Estabilización Físico-química: Por medio de cementantes como cemento, cal, asfalto.

4.- Estabilización Electro-química: Por medio de intercambio iónico de nuestro producto ISS2500, previo estudio del suelo.

ACCIÓN DEL PROCESO ELECTROQUIMICO EN LAS PARTICULAS DEL SUELO

Las partículas finas que componen la arcilla y el fango, debido a su composición mineralógica contienen un exceso de iones negativos (aniones) y por eso atraen iones positivos (cationes) de agua, haciendo que esta agua se adhiera a ellos formando una película. Por esta razón la arcilla no es adecuada para la construcción, debido a que las arcillas actúan como lubricante entre las partículas de suelo, evitando de esta forma una adecuada compactación del suelo.

El ISS2500 debido a su composición química, tiene un gran potencial por su capacidad como intercambiador iónico. Cuando una pequeña cantidad de ISS2500 se añade al agua, se activan los iones de (H)+ y (OH)-, ionizando el agua, la cual entonces, cambia sus cargas eléctricas al contacto con las partículas de suelo, forzando a la película de agua a romper su lazo electroquímico con las partículas de suelo, lo que libera el agua, que va a eliminarse del suelo ya sea por la acción de la gravedad o por simple evaporación.

ESTA REACCIÓN ELECTROQUÍMICA DE INTERCAMBIO IONICO ES PERMANENTE E IRREVERSIBLE

Una vez que la película de agua se separa de los finos se da un proceso electroquímico irreversible que libera el agua, las partículas de suelo se establecen y se alinean en tal forma que se atraen entre sí. Logrando una mayor densidad de la masa al eliminar todos los vacíos.

ACCIÓN DEL ESTABILIZADOR RESPECTO A LA PLASTICIDAD

El índice de plasticidad (IP) es un parámetro usado para caracterizar la actividad de las arcillas en los suelos, midiendo indirectamente la capacidad de retención de agua de los mismos.

El IP conjuntamente con la granulometría del suelo son los dos grandes parámetros utilizados para su clasificación.

Se afirma en general y con algunas excepciones que a mayor IP mayor dificultad para estabilizar el suelo, así como también los suelos arcillosos solo pueden ser mejorados reduciendo su

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