Evaluación experimental de las propiedades mecánicas de mezcla de goma triturada y arena Ottawa

Abstract

During this investigation the effect on the mechanical properties of Ottawa sand when different percentages of shredded tires added to the sand specimens was studied. In addition, an alternative for recycling shredded tires as backfill material for retaining walls was analyzed. Shredded tires are considered a cost effective material that has the advantages of having a low unit weight and good drainage properties. As part of this investigation, different percentages of shredded tire was mixed with Ottawa sand to study the effect it has on the geotechnical properties of this sand such as particle size, unit weight, specific gravity, void ratio, permeability, cohesion, angle of internal friction, and initial tangent modulus. The geotechnical properties of a soil are fundamental for designing, modeling and solving a variety of engineering problems. Therefore, the results of this research were used to evaluate the behavior of a cantilever retaining wall and a mechanically stabilized earth wall. It was observed that increasing the amount of shredded tires in Ottawa sand specimens causes a decrease in the sample’s unit weight. The permeability of the Ottawa sand specimens, shredded tires specimens and specimens with different percentages of shredded tires were found to be very close and similar to values reported in the literature for granular material. The permeability varies between 8.04 x 10-2 and 6.17 x 10-2 cm/seg. Adding shredded tires to Ottawa sand specimens at 10% and 20% by volume increases the angle of internal friction of the sand specimens when failure is defined at large deformations (εa = 20%) by as much as 9°, this increment leads to an increase in the soil resistance; while the effect of adding shredded tires in sand specimens when failure is defined at low deformations (εa < 4%) is to decrease the angle of internal friction of the Ottawa sand specimens. The results for the analysis of the retaining structures were found to be favorable for the different percentages of shredded tires studied and the different conditions analyzed during this investigation. However, the results obtained suggest to limit the amount of shredded tires added to the Ottawa sand to percentages less than or equal to 20%.

Durante esta investigación se estudió el efecto que tiene en las propiedades mecánicas de la arena Ottawa el añadir diferentes porcentajes de goma triturada. En adición, se analizó una alternativa para el reciclaje de neumáticos triturados utilizando goma triturada como material de relleno en muros de contención. La goma triturada se considera un material costo efectivo y tiene la ventaja de ser un material de bajo peso unitario y buen drenaje. Como parte de esta investigación, la goma triturada fue mezclada a distintos porcentajes con arena Ottawa para ver el efecto que tiene en las propiedades geotécnicas de dicha arena tales como granulometría, peso unitario, gravedad especifica, razón de vanos, permeabilidad, cohesión, ángulo de fricción interna y módulo tangente inicial. Las propiedades geotécnicas del suelo son fundamentales para poder diseñar, modelar y resolver problemas ingenieriles. Por tal motivo, los resultados de esta investigación se utilizaron para evaluar el comportamiento de muros de contención al voladizo y muros mecánicamente estabilizados utilizando mezcla de goma triturada con arena como material de relleno. Se observó que aumentar el porcentaje de goma triturada en la muestra de arena Ottawa generó una disminución en el peso unitario. La permeabilidad de la goma triturada, la arena Ottawa y mezclas a distintas proporciones reportaron valores muy similares indicativo de materiales granulares, variando entre 8.04 x 10-2 y 6.17 x 10-2 cm/seg. Añadir goma triturada a la arena Ottawa a 10% y 20% por volumen genera un aumento en el ángulo de fricción interna del suelo cuando el análisis es realizado a grandes deformaciones (ε=20%) de alrededor de 9°, lo cual se traduce a un incremento en resistencia, mientras que a bajas deformaciones (ε < 4%) el efecto es disminuir la resistencia del material. El análisis de muros de contención resultó ser favorable para los diferentes porcentajes de goma estudiados y para las condiciones analizadas en esta investigación. Sin embargo, los resultados obtenidos durante esta investigación sugieren limitar el porcentaje de goma a ser añadido a la arena Ottawa a valores menores o iguales al 20%.