Análisis de las propiedades físicas y mecánicas del uso de ceniza de coco natural para la estabilización de suelos blandos

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Date

2026-02-12

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Universidad Técnica de Ambato-Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera de Ingeniería Civil

Abstract

The present study evaluates the physical and mechanical behavior of soft soils stabilized with natural coconut shell ash (CSA), with the purpose of determining its efficiency as an alternative and sustainable material to improve bearing capacity and stability in soils with deficient geotechnical characteristics. This research responds to the need to reduce the use of traditional stabilizers such as lime and cement, whose cost and environmental impacts are considerable, by instead utilizing agro-industrial residues. The work was carried out in three phases. In the first phase, two representative soil samples were collected: one from Puyo (Pastaza) and the other from Baños de Agua Santa (Tungurahua), areas where soft volcanic soils predominate. The ash was obtained through controlled calcination of coconut shells at temperatures between 400°C and 800°C and then sieved to ensure a fine and homogeneous material. Subsequently, the natural soils and the mixtures stabilized with 4%, 6%, and 8% CSA were subjected to moisture content, grain size distribution, Atterberg limits, Modified Proctor compaction, and CBR tests, following ASTM and AASHTO standards. These tests allowed the identification of changes in optimum moisture and bearing capacity. The natural soil exhibited very low CBR values, typical of a deficient subgrade (between 3% and 5% in some cases). With the incorporation of 4%, 6% and 8% CSA, the CBR values showed relevant increases, reaching improvements ranging from 40% to over 100% compared to the natural soil. The results confirm that coconut shell ash can significantly improve compaction and bearing capacity in soft soils. Its performance, combined with its low cost and availability, makes it a technically feasible and environmentally favorable option for road construction projects.

Description

El presente estudio evalúa el comportamiento físico y mecánico de suelos blandos estabilizados con ceniza de cáscara de coco (CCC), con el fin de determinar su eficiencia como un material alternativo y sostenible para mejorar la capacidad portante y la estabilidad de suelos que presenten características geotécnicas deficientes. La investigación responde a la necesidad de reducir el uso de estabilizantes tradicionales como la cal y cemento, cuyos costos e impactos ambientales son elevados, aprovechando en su lugar residuos agroindustriales. El trabajo se ejecutó en tres fases. En la primera fase, se extrajeron dos muestras considerables de suelo: una ubicada en Puyo (Pastaza) y la otra en Baños de Agua Santa (Tungurahua), zonas en las cuales predominan suelos volcánicos blandos. A su vez se obtuvo la ceniza por medio de una calcinación controlada de cáscara de coco entre 400 °C y 800 °C, para luego tamizarla y asegurar un material fino y homogéneo. Posteriormente los suelos en estado natural y las mezclas estabilizadas con 4%, 6%, y 8% de CCC fueron sometidos a ensayos de contenido de humedad, granulometría, límites de Atterberg, compactación Proctor Modificado y CBR, siguiendo parámetros ASTM y AASHTO. Por medio de estos ensayos se logró identificar cambios en humedad óptima y capacidad de soporte. El suelo en estado natural presentó valores muy bajos, propios de una subrasante deficiente (entre 3% y 5% en algunos casos). Con la incorporación del 4%, 6% y 8% de CCC, los valores de CBR registraron incrementos relevantes, alcanzando mejoras que oscilaron entre 40% y más del 100% respecto al material en estado natural. Los resultados confirman que la ceniza de cáscara de coco puede mejorar de forma notable la compactación y la capacidad de soporte de suelos blandos. Su desempeño sumado a su bajo costo, así como disponibilidad, la convierte en una opción técnica, viable y ambientalmente favorable para proyectos viales

Keywords

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS, IMPACTOS AMBIENTALES, CAPACIDAD PORTANTE, SOSTENIBILIDAD

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Universidad Técnica de Ambato-Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera de Ingeniería Civil

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