ANEJO 3. ARTÍCULOS MÁS RELEVANTES

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1 ANEJO 3. ARTÍCULOS MÁS RELEVANTES 105

2 Cambios en la temperatura y sus efectos en algunas propiedades físicas del suelo Dr M. Said Youssef, Dr A. Sabry, Dr Helmi El Ramli Sumario En el transcurso de los ensayos de compactación se percibió que las variaciones de temperatura tenían una influencia sobre el valor del contenido óptimo de agua de los suelos compactados. Así pues, como existe una relación entre el contenido óptimo de agua y los otros indicadores críticos de contenido de agua de los suelos (límite líquido e índice de plasticidad), el objetivo de este estudio ha sido buscar en qué medida las características físicas se ven afectadas por la variación de temperatura. Introducción Durante la construcción del terraplén de tierras de la carretera de la República Arábiga, los contratistas habían denunciado que los valores de humedad dados por el laboratorio no se correspondían con las muestras de campo en referencia a la densidad máxima procedente del ensayo de compactación estándar. La humedad que correspondía a las condiciones óptimas, cuando se añadía al terreno, llevaba al suelo compactado casi al punto de saturación, de tal forma que el suelo se convertía en intratable. Esto fue investigado por los autores, los cuales descubrieron que la única diferencia se encontraba en el tiempo del ensayo y la construcción, tal diferencia corresponde a cambios de temperatura por debajo de las variaciones climáticas predominantes (sobre 25 ºC). La relación entre la variación de temperatura y los límites de Atterberg también fue establecida por estos autores. El contenido óptimo de humedad Los ensayos de compactación estándar se realizaron en suelos arcillosos que tenían un factor entre 6,5 y 9. Estos suelos generalmente tenían un contenido óptimo de humedad determinado y se producían variaciones en este contenido óptimo con los cambios de temperatura. Este rango de factor para los suelos arcillosos correspondía a un rango de contenido óptimo de humedad entre el 18% y el 30% a temperatura de 20 ºC. El suelo seleccionado fue ensayado a temperaturas desde 1 ºC a 30 ºC. La Fig.1 (a) muestra el efecto del cambio de temperatura en el contenido óptimo de humedad para un suelo seleccionado representativo con un tamaño de grano determinado. La Fig.1 (b) muestra la relación entre el contenido de agua y la densidad del suelo para diferentes temperaturas, con un factor de tamaño de 8,8. 107

3 El contenido de humedad óptimo que se obtuvo mediante el ensayo de compactación se representó frente al ensayo de temperatura, ver Fig.1 (c). Una comparación entre la curva de la Fig.1 (c) y la curva que proporciona el factor de corrección para la viscosidad del agua a diferentes temperaturas, Fig.1 (d), probó que ambas curvas son casi idénticas. Esta conclusión sugiere que es solo la viscosidad del agua la que rige el valor del contenido óptimo de humedad, por eso, si el contenido óptimo de humedad a 20 ºC se elige como valor de referencia, cualquier valor a otras temperaturas puede deducirse multiplicando el valor de referencia por el factor de corrección correspondiente a la viscosidad del agua. Este factor de corrección se muestra en la Fig.1 (d) siendo igual a la unidad para los 20 ºC. Es obvio a partir de la Fig.1 (b) que la densidad máxima seca fue incrementando a medida que aumentaba la temperatura, mientras el contenido óptimo de humedad se reducía. Por lo tanto, para hacer correcciones en el contenido óptimo de humedad, la densidad máxima seca también deberá corregirse. Para obtener el valor adecuado de densidad máxima seca para un cierto contenido óptimo de humedad se debe usar la siguiente fórmula G s γ d = (1) 1+ C2 w Gs donde C 2 es un factor que depende del grado de graduación del suelo y G s es la gravedad específica de las partículas del suelo. Fig.1. (a) Relación entre el factor de tamaño, el diámetro de la partícula y el porcentaje en peso 108

4 Fig.1. (b) Relación entre el contenido de agua y la densidad seca para diferentes temperaturas Fig.1. (c) Relación entre el contenido óptimo de agua y la temperatura Fig.1. (d) Relación entre la temperatura y el factor de corrección de la viscosidad Límites de Atterberg (a) Límite líquido. Los ensayos se hicieron sobre diferentes arcillas de límite líquido variable a temperaturas desde 14 ºC hasta 35 ºC. Los valores del límite líquido para unos suelos representativos y a diferentes temperaturas se representaron en la Fig.2 (a). Cogiendo como dato el valor del límite líquido a la temperatura de 20 ºC para los diferentes suelos, puede derivarse un factor de corrección que es la proporción entre el límite líquido a cualquier temperatura y el límite líquido a 20 ºC. Este factor de corrección que se obtiene para las muestras seleccionadas se representó en función de la 109

5 temperatura, tal y como se muestra en la Fig.2 (b), y el resultado de la curva fue casi idéntico a la curva de corrección para la viscosidad del agua mostrada en la Fig.1 (d). Estos autores concluyeron que la viscosidad del agua tenía una considerable influencia en los valores del límite líquido para un suelo particular arcilloso, donde su viscosidad está enteramente regida por la temperatura. Fig.2. (b) Relación entre la temperatura y el factor de corrección del límite líquido Fig.2. (a) Influencia de la temperatura en el límite líquido de tres tipos de arcillas (b) Límite plástico. De la misma forma, el ensayo del límite plástico se realizó con las mismas muestras de arcilla a varias temperaturas. Los valores del límite plástico para las muestras representativas se representaron en función de la temperatura como muestra la Fig.3. La misma conclusión con relación al límite líquido también puede aplicarse al límite plástico. El mismo valor del factor de corrección se puede aplicar a ambos límites. Considerando el índice de plasticidad de los suelos, es obvio que estos valores se incrementarán con el decrecimiento de la temperatura (siempre que no sean suelos helados). Esta variación del índice de plasticidad es un indicador del cambio en las características plásticas del suelo. Sin embargo, de acuerdo con la clasificación de Casagrande esto no provocará una clasificación inadecuada del suelo. 110

6 Fig.3.Influencia de la temperatura en el límite plástico para tres tipos de arcillas Fig.4. Influencia de la temperatura en los límites de Atterberg, sobre la carta de plasticidad de Casagrande Grading Range 0, , C 2 2,60 1,62 1,40 1,36 1,33 1,30 1 Tabla 1. Relación entre el factor C 2 y el Grading Range Conclusiones No hay duda que los límites de Atterberg y el contenido óptimo de humedad obtenido mediante un método específico de compactación, son unas propiedades características del suelo, mientras que los valores obtenidos son simplemente valores de humedad que corresponden a las condiciones del ensayo. Estos varían con la viscosidad del agua que depende de la temperatura. La variación del índice de plasticidad con la temperatura muestra que la localización o el lugar de tales suelos en la carta de plasticidad se traslada paralelamente a la línea A. Esto prueba que la línea A está definida de tal forma que la clasificación de cualquier suelo no cambia con la variación de temperatura. Los autores recomiendan que todos los límites de Atterberg y los ensayos del contenido óptimo de humedad deben referirse a la temperatura de 20 ºC, con el objetivo de permitir hacer comparaciones correctas entre unos y otros suelos. 111