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De sólido a líquido: ¡los sorprendentes cambios del suelo bajo diferentes contenidos de agua!
El contenido de humedad del suelo tiene una influencia importante en sus propiedades físicas y su rendimiento ingenieril. A medida que cambia el contenido de humedad, el suelo puede pasar entre cuatro estados: sólido, semisólido, plástico y líquido. La consistencia y el comportamiento del suelo en cada estado varían, por lo que sus propiedades de ingeniería también varían. Estos cambios son los límites causados por los cambios en el comportamiento del suelo. En este sentido, el límite de Atterberg se convierte en una herramienta importante para identificar diferentes estados del suelo.
El límite de Atterberg define cómo se comporta el suelo en diferentes niveles de humedad, lo que permite a los ingenieros predecir cómo se comportará el suelo durante la construcción.
El límite de Atterberg fue creado originalmente por el químico sueco Albert Atterberg en 1911 y posteriormente revisado por el ingeniero geólogo austríaco Arthur Casagrande. Estos límites ayudan a identificar el tipo de suelo, especialmente los suelos de grano fino como arcilla y limo, midiendo el límite de contracción del suelo, el límite plástico y el límite líquido. Esto es crucial en el diseño de edificios porque si el contenido de humedad del suelo es demasiado alto o demasiado bajo, puede ser potencialmente peligroso para la estructura.
El suelo retiene agua cuando está húmedo y algunos tipos de suelo, como la arcilla expansiva, se expanden cuando absorben agua. El grado de expansión depende de la estructura del suelo y de los tipos de minerales que contiene (como arcilla, limo o arena). Por lo tanto, es especialmente importante probar y evaluar el contenido de humedad antes de realizar cálculos geotécnicos y diseño estructural.
Pruebas de laboratorio
Límite de contracción
El límite de contracción (SL) es el contenido de humedad en el cual una mayor pérdida de agua no resulta en una disminución adicional del volumen del suelo. Esta prueba no se usa tan comúnmente como el límite líquido y el límite plástico, pero sigue siendo una parte importante de las pruebas de suelo, según la Norma Internacional ASTM D4943.
Límite de plástico
El límite plástico (PL) se determina enrollando la muestra de suelo en un alambre delgado sobre una superficie plana no porosa. Según la norma ASTM D4318, una muestra de suelo que se comporta plásticamente mantendrá su forma hasta diámetros muy finos y los filamentos se romperán en diámetros mayores a medida que el contenido de humedad disminuye debido a la evaporación. El límite plástico se define como el contenido de humedad cuando el diámetro del filamento alcanza los 3,2 mm.
Límites de líquidos
El límite líquido (LL) es el contenido de humedad en el que el suelo cambia de un estado plástico a un estado líquido. Dentro de este rango, los cambios en el comportamiento del suelo son graduales y su resistencia al corte no siempre es cero. Según el método de prueba estándar ASTM D4318, la prueba de límite líquido se realiza colocando el suelo en un recipiente de metal y haciendo una determinada ranura. A medida que la copa se baja repetidamente, se registra el número de golpes necesarios para cerrar la ranura.Otras pruebas
Además de los métodos anteriores, existen otras pruebas para evaluar los límites de los líquidos, como la prueba del cono de caída. Se trata de un método de prueba que depende menos de las habilidades operativas del usuario y es más común en Europa. Este enfoque no sólo simplifica el trabajo de laboratorio, sino que también hace que los resultados de las pruebas sean más confiables.
La fragmentación y adhesión de los suelos revelan su comportamiento único en diferentes contenidos de humedad.
Límites derivados
El valor del límite de Atterberg se utiliza en los siguientes aspectos: índice de plasticidad (IP), índice de fluidez, índice de licuefacción e índice de consistencia, etc. Estos índices ayudan a los ingenieros a comprender mejor las propiedades del suelo, como la compresibilidad, la permeabilidad y la resistencia. A menudo, en las primeras etapas del diseño estructural, comprender estas características del suelo ayudará a predecir y reducir los posibles riesgos estructurales.
Estos indicadores son herramientas indispensables a la hora de clasificar los suelos. Un índice de plasticidad alto se asocia generalmente a suelos arcillosos, mientras que un índice de plasticidad bajo se asocia a suelos limosos o no plásticos, siendo los suelos sin índice de plasticidad los que absorben poca agua o cambian de estado.
Con la profundización de la ingeniería de construcción, la comprensión del comportamiento del suelo adquiere cada vez más importancia. La fluidez y consistencia del suelo, y los desafíos que presenta en el diseño y la construcción, nos recuerdan que debemos seguir siendo respetuosos y atentos a estos recursos naturales. En este entorno en constante cambio, ¿cómo visualiza la coexistencia entre los cambios del suelo y la arquitectura?
