EXPANSION DE LOSSUELOS ARCILLOSOS

PARCIALMENTESATURADOS

Seguda Parte

RESUMEN

En la primera parte del articulo sepresentaron las variaciones tfpicas con laprofundidad del contenido de humedad y de losrnovimientos verticales que exhiben los dep6sitosde suelos arcillosos expuestos al aire Iibre y a lascondiciones ambientales, y de otros que han sidocubiertos por obras de ingenierfa. De acuerdo conesto se establecieron perfiles caracterfsticos delcontenido de humedad y de los esfuerzosefectivos en los suelos ubicados encima de la tablade agua.

En esta segunda parte del articulo se haeeuna breve descripcion de los factores que intluyensabre la expansividad de los suelos arcillososparcialmente saturados, y se indican lassoluciones, mas adecuadas, para evitar losproblemas causados por la expansi6n de los suelosarcillosos cuando sobre ellos se construyenestructuras livianas .

EI articulo completo fue presentado en elPrimer Encuentro Nacional de Ingenieros deSuelos y de Estructuras, evento que se realize enSantafe de Bogota entre el 4 y el 6 de Septiembrede 1991.

INTRODUCCION

FACTO RES QUE INFLUYEN SOBRELA EXPANSIVIDAD

Un breve analisis de los diferentes factores ymecanismos relacionados can los procesos dehinchamiento de un suelo arcilloso debeayudarnos a establecer los mejores rnetodos dedisefio, tratamiento y construcci6n. Sin embargo,aunque se han efectuado nurnerosasinvestigaciones durante los ultirnos treinta afios,tal vez debido a la complejidad del problema, se

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LlSANDRO BELTRAN MORENOIng. Civil, M.l.G., M.Sc., DIe,Profesor Asociado, Universidad Nadonal de Colombia.

ha encontrado dificultad para desarrollarmodelos satisfactorios que permitan predecir elcomportamiento expansivo. Los diferentesfactores que 10 afectan son mas facilmcnteentendibles; la clasificaci6n general que de ellospresentada por Donaldson (1969) parece ser lamas completa. Considera que los factores sepueden agrupar en tres clases, cada una de lascuales definen : la expansividad potencial delsuelo, sus caracterfsticas ffsicas y la situaci6nambientaL Los dos primeros grupos determinan 1acapacidad expansiva del suelo, mientras que elultimo define la expansion real, la que se presentaen la naturaleza.

Expansividad potencial del suelo

La capacidad expansiva de un sueloarcilloso esta determinada en buena medida por sucornposicion qufmica y mineralogica. Se acepta,que los factores que influyen sobre laexpansividad potencial de un suelo arcilloso seencuentran descritos y asociados con el tipo deminerales y 1acantidad relati va de cada uno deellos, el hidr6xido de entrecapas, el tipo decationes absorbidos y, final mente. la composici6ndel agua de poros. Beltran (1991-a) present6 unadescripci6n de cada uno de estos factores. Acontinuaci6n se presenta una breve menci6n sobrela influencia del tipo de minerales.

INGENIERIA CIVIL

Tipos de minerales

Se ha encontrado una gran cantidad dedafios causados par el comportamiento expansiveen suelos que contienen los minerales arcillososmontmorillonita y vermiculita. No obstante, segunMitchell (1973), hay casos en los que se hanproducido considerable expansi6n y presi6n deexpansi6n en suelos ilfticos y caolinfticos. Lambe yWhitman (1959), presentan resultados indicandoque la capacidad de expansi6n disminuye en elorden, montrnorillonita, ilita, atapulguita,caolinita. Esta diferenciaci6n, que ha sidereconocida par muchos afios, se debe en parte a ladeficiencia en carga electrica por unidad de cadamineral, siendo las mayores expansiones paraaproximadamente una deficiencia de carga porcelda. Se puede indicar asf mismo, que el tipo deminerales arcillosos que forma un suelo puedeexplicar, por 10 menos en parte, sus caracterfsticasexpansivas, Aceptando esta conc1usi6n algunosautores han sefialado (e.g Holtz, 1959; Mielenz yKing, 1951; Warkentin, 1958) que si en undep6sito de suelo se encuentra una cantidadrelativamente grande de minerales arcillososaltamente expansivos, existe un alto grade decambio potencial de volumen en todo el dep6sito.

EI estado ffsico del suelo

Considerando tanto los casos de arcillainalterada y compactada, los subfactores inc1uidosen e1 estado flsico del suelo que influyen sobre sucomportamiento expansivo son los siguientes:

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1. Contenido inicial de humedad y tensi6n en el agua de poros.

2. Densidad seca (peso unitario seco) inicial.

3. Estructura y tabrica del suelo.

4. La historia de esfuerzos.

5. Presi6n de confinamiento y cambio de volumen.

6. Permeabilidad y el tiempo permitido para la expansi6n.

7. Espesor del perfil del suelo.

8. Temperatura.

130

\ Contenido inicial de humedad y succkinen el agua de poros

La gran influencia de la succi6n en el aguade poros en el proceso de expansion se reconocedesde hace bastante tiempo. Terzaghi (1931)sefialo que la causa basica de la expansi6n es ladeficiencia en la presi6n del agua.

Los val ores del contenido de humedadinicial, grade inicial de saturaci6n y la deficienciaen la presion del agua estan muy bieninterrelacionados. En la Figura N° 10, presentadapar Holtz y Gibbs (1954), se ilustra este hecho. Sepuede observar que si compactamos dos muestrasde un suelo arcilloso con Ia misma densidad percuna de elias en el lado seco de la curva y la otra enellado humedo, la prirnera, con los valores masbajos de humedad y grado de saturaci6n, absorbemas agua y se expande mas que la segunda. Felt(1953), Ladd (1960), y, Seed y Chan (1959)encontraron resultados simi lares.

M ESTRA No. 7M-X 247

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CONTENIOO DE HUMEDAD. %

Peso unitario seco inicial

Este factor esta muy relacionado con elanterior, ya que el contenido de humedad, elcontenido de s6lidos y el peso especifico (Gs) delmaterial, definen todos juntos el peso unitarioseco.

En un suelo denso se encuentran masparticulas de arcilla par unidad de volumen que unsuelo suelto, y par 10 tanto, cuando saturarnosmuestras de estos dos se presenta un mayor

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Figura 10. ExpansiOn enfuncion de la humedad y el pesounitario seco, bajo 1psi (Holtz et ai, 1954).

Se debe sefialar que la explicacionindependiente de estos factores no siempre esposible, dado que la mayorfa de ellos seencuentran tan inter-relacionados que la variacionde uno afecta a los otros. Beltran (199 I-b)describi61a importancia de cad a uno de estosfactores. Enseguida se realiza una breveexplicacion de los dos primeros, que son los masimportantes.

cambio que en el primero. Holtz y Gibbs (1954) YHoltz (1959), como se muestra en la Figuras N"10 y II, dibujaron curvas de isoexpansion sobrerelaciones peso unitario seco-contenido dehumedad, concluyendo que las arcillas seexpanden muy poco cuando se compactan a bajasdensidades y altos contenidos de humedad. Otrasconclusiones que se pueden obtener de estasgraficas son: I) Un aumento en la humedad decompactacion para cualquier densidad producedisminuciones en la cantidad de expansion y en lapresion de expansion y, 2) Un aumento en el pesounitario produce normalmente un incremento en elcambia de volumen, pero tambien puede causae sudisminucion, dependiendo de los rangos decontenido de humedad y peso unitario.

Como se indic6 antes, la suma de losfactores que definen la expansividad potencial y elestado ffsico del suelo conforman la capacidadexpansiva del suelo. Al parecer los parametresque ejercen mayor influencia sobre la capacidadexpansiva del suelo son el contenido inicial dehumedad, wn, ellimite lfquido, wi, la actividad,Ac, (definida por Skempton, 1953), y el pesounitario seco, yduO En la Figura No. 12 se presentauna correlaci6n entre la presi6n de expansi6n deLambe y una expresion que incluye los parametresanteriores, para los suelos encontrados por laInvestigaci6n de ArciUas Expansivas enColombia en una estaci6n de observaci6n situadaentre Girardot y Tocaima. Esta expresi6n da uncoeficiente de correlaci6n (r)de 0.94, y es lasiguiente:

P.E.(Kg/cm')=-5.39+0.559*]0'''-0.738* Ac- 3.258*yw

(I)

donde,

IL5 = (wl- wo)/lOO,

Ac = IP/(%<2 micrones),

Ydo ::.:: peso unitario seco, en tonslm3,IP = Indice de plasticidad, en porcentaje.

FACTORES AMBIENTALES

Solo muy recientemente se ha tratado deconceder la suficiente importancia a los factores

ambientales en el proceso de cambia de volumende un suelo arcilloso. Elias ejercen una graninfluencia, dado que proporcionan las condicionespara que se produzca el cambia de volumen.Donaldson (1969) establecio de una manera muyadecuada el papel de los factores ambientales,seiialando que los principales son los climaticosfundamental mente 1aprecipitaci6n y laevaporaci6n. Estos dos ultirnos se encuentran muybien relacionados en el proceso de cambio devolurnen con la humedad existente en el suelo enel momenta de iniciar la construcci6n. Otrosfactores que pueden tener gran incidencia encircunstancias especiales son las fuentes locales dehumedecimiento (filtraci6n de tuberias, sumideros,tanques subterraneos) a de secado (caldearas,hornos, tubenas de vapor), producidas por lasedificaci6n misma 0 sus instalaciones.

EI dima

Segun De Brujin (1961), cualquier suelopotencial mente expansive tiene unos lfrnitesmfnimos y maximos de contenido de humedadentre los cuales se presentan las expansiones ycontracciones, y consecuentemente, fuera de esteintervalo, los carnbios de humedad no producenvariaciones en el volumen del suelo.

130

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CONTENIOO DE HUMEDAO, % .

Figura 11. PresiOn de expansiOn enfunciOn del peso unitarioseco y la humedad (Hoh1.1959).

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Donaldson (J 969) exphca la influencia delc1ima sabre el contenido de humedad y loscam bios de volumen, asf como laimportancia de la relacionprecipitacion vrs. expansion.tanto en cantidad como en ladistribucion con el tiempo,mencionando los siguientescuatro casos:

a. Si la precipitacion anualsabre el sitio excede laevaporaci6n anual, sepresentan climas hurnedos,con suelos hurnedos ynormal mente tablas deagua superficiales. Bajaestas condiciones elcontenido de humedad delos suelos se encontrarfapor encima del limitesuperior de cambia devolurnen, y, los problemasde movimientos seproducirian s6lo duranteepocas de sequfa, 0

debidos al desecamientopor arboles, casos en loscuales se presenta lacontracci6n del suela.

precipitacion. y las tablas de agua seencuentran muy profundas, 0 simplemente

no existen, el contenido dehumedad del suelo permanecevirtual mente con stante durantetodo el afio,

Sehanrealizadoalgunosintentos paraconciliar lascaracteristicasclimaticasdirectamentecon losmovimientosy la tensionexistente enel agua deporos delsuelo.

b. En las regionesserniaridas y arid as, dondela evaporaci6n excede laprecipitaci6n, la humedadnatural de la mayorfa delos suelos se encuentra pordebajo dellfmite superiorde cambio de volumen, par 10menos en laepoca seca, de tal forma que cualquiercambia de humedad estara acornpafiado deun cambio de volumen.

Cuando colocamos unaestructura sobre el suelo, lasrelaciones naturales cambian,complicando aun mas elproblema. Donaldson explicamediante los siguientesejemplos las variaciones que seproducen:

a. En dimas con marcadasdiferencias estacionales entrelas epocas humeda y secacontinuara existiendo unadefinida fluctuaci6n estacionalen el contenido de humedad,especial mente debajo de lasparedes exteriores de lasestructuras, y posiblemente sepresentaran algunas pequefias

.expansiones acumuladas en elcentro del area construida.

b. Donde Ia precipitaci6n y Iaevaporaci6n maximascoinciden, se presenta unaexpansion acumuladaprincipalmente durante elperfodo humedo, cuando Iahumedad emigra debajo de Iaedificacion, siendo retenida allf

durante la estaci6n seca. Se pueden esperarligeros movimientos estacionales,particularmente cerca de los bordes de lasedificaciones y un hinchamiento debajo delcentro.

c. Donde existe una diferencia muymarcada entre la epoca hurneda y Ja epocaseca, tam bien se presenta una gran variaci6nestacional en el contenido de humedad delsuelo, de manera que las tablas de aguasuperficiales puedan mostrar fluctuacionesestacionales considerables.

d. En areas deserticas, donde laevaporaci6n es mucho mas alta que la

c. En las regiones semiaridas, donde laprecipitaci6n es muy baja y Ia tabla de aguamuy profunda, Ia humedad en el suelodebajo del area cubierta permanece invari-able, debido a que no hay humedaddisponible que se desplace, y enconsecuencia, no se presentan movimientossignificativos .

• _::,IN:::G::,ENIERlA~~:,::E~INVESTI:..:.:c=,:::M=CI::::O:::N:",,- _

Se han realizado algunos intentos paraconciliar las caracterfsticas clirnaticas directamentecan los movimientos y la tension existente en elagua de poros del suelo. Russam y Coleman(1961) par ejemplo, propusieron relaciones entreel «Indice de Humedad de Thornthwaite- y elcontenido de humedad de Ia subrrasante(aplicandolas al disefio de pavimentosprincipalmente), con el prop6sito de estimar losvalores origin ales de la succion de equilibrio en elsuelo, Los mismos autores propusieron trescategorfas principales de suelos para estimar lahumedad de equilibrio a que se lIega debajo delpavimento, considerando la posicion yfluctuaciones de Ia tabla de agua antes de laconstrucci6n, el clima y las propiedades plasticasdel suelo. Hamilton (1963) obtuvo una expresi6npara predecir el movimiento del suelo, aplicablecan exito a ciertos casos, utilizando parametresclimaticos. De otra parte, Gromko (1974)menciona que Ia Oficina del Clima de EstadosUnidos (United States Weather Bureau) asign6 unpararnetro climatico, Cw, a todas las regiones delos Estados Unidos, encontrando «la incidenciadesfavorable de las condiciones climaticas con losproblemas relacionados con los suelosexpansivos», EI parametro mencionado, Cw, seestim6 considerando las siguientes cinco variablesmeteorologicas:

a. Precipitacion anual

b. Grado de uniformidad y distribuci6n deIa precipitaci6n

c. Numero de ocurrencias de laprecipitacion

d. Duracion de cada ocurrencia

e. Cantidad de precipitaci6n durante cadaocurrencia.

Cadena y Palomino (1982) aplicaron elfndice de precipitaci6n efectiva (p-e) deThornthwaite a los datos rneteorologicosdisponibles en nuestro pats, de precipitacion,evaporacion y temperatura, y obtuvieron el mapapreliminar del indice de precipitaci6n efectiva deColombia que se muestra en Ia Figura No. 13.

Aunque las lfneas de igual fndice se trazaronteniendo en cuenta la orograffa, la falta deinformacion no permitio precisar muchas regiones.No obstante, ccncluyeron que las siguientespoblaciones, en las que se encontraron estacionesmeteorol6gicas con los datos necesarios y losregistros suficientes, poseen las caracterfsticas deun clima serniarido, con un (ndice p-e menor de60, el cual combinado can suelos arcillosossuperficiales puede inducir serios dafios a lasconstrucciones livianas:

Cucuta (Norte de Santander), Soledad(Atlantico), Santa Catalina (Bolfvar), Mosquera(Cundinamarca), Flandes (Tolima), Tulua (Valledel Cauca), Palmira (Valle del Cauca), Corozal(Sucre), Riohacha (Guajira), Cienaga de Oro(C6rdoba), Santa Marta (Magdalena),Bucaramanga (Santander)

Como conclusion, puede afirmarse que elelirna es el factor decisivo en los cambios devolumen que se produzcan en el suelo, ya que enultimas es el que limita y define la magnitud deexpansividad potencial que pueda presentarse, asfcomo la frecuencia de los movimientos.

Girardot - Tocalma. Est&cl6n Berlin.

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Figura 12. Presion de expansion en funcion de la capacidadexpansive del suelo.

Fuentes locales de humedecimientoy secado

Estos factores, que en muchas ocasiones seconsideran de menor importancia, puedenproducir movimientos diferenciales entices sidurante su presencia el suela se encuentra en lascondiciones apropiadas, Algunas veces soncausados por la tendencia general al hinchamientode los movimientos acumulados y movimientosestacionales. Entre elias se incluyen, la humedadsuministrada por una tubena rota, la infiltraci6n apartir de pozos 0 de acumulaciones de aguasuperficial contra las paredes de la edificacion, ladesecaci6n debida a la succi6n de las rafces de losarboles, la contracci6n producida por tuberfas deconducci6n calientes a por el calor irradiado pormaquinaria, y aun, eI regadfo de los jardines. Atodos estos factores se les debe prestar suficienteatencion, especial mente si se preve 13posibilidadde altos cam bios de volumen, 0 en el caso deldisefio de estructuras rfgidas pequefias.

SOLUCIONES DE DlSENOY CONSTRUCCION

Existen varias soluciones de disefio yeonstrucci6n que han funcionado adecuadamenteen el control de la expansi6n de estructuraslivianas eimentadas sobre zapatas y losas. Unadeseripci6n detail ada de elias se encuentra enChen (1976), Holtz (1969), y Jennings (sin feeha).A continuaci6n se haee una breve presentaci6n de

eada una de elias.

Reemplazo del suelo

EI suelo areilloso parcial mente saturado sereemplaza por un suelo granular hasta unaprofundidad suficiente como para obtenerexpansiones dentro de valores tolerables. Esteprocedimiento es en muchos casos la soluci6n masfacil, pero puede ser muy costosa euando no seencuentra el suelo granular cerca del sitio, yeuando el espesor del suelo que se debereemplazar es grande. En estos casos puede

resultar mas conveniente efectuar la estabilizacionrnecanica y/o qufrnica del suelo arcilloso.

Inundaci6n

Puesto que se produce un aurnento en elcontenido de humedad del suelo despues de cubrirsu superficie con la estructura, es aconsejablepredecir la humedad de equilibrio y tratar desuministrarsela al suelo antes de efectuar laconstruccion. Esta humedad de equilibrio seencuentra mas cerca del perfil de humedadcorrespondiente a la epoca de invierno, y portanto tam bien es recomendable iniciar laeonstrueei6n al final del perfodo de lIuvias. Lasoluci6n de inundar el terreno se ha ernpleadoexitosarnente en algunos casas, pero debeestimarse su duraci6n, el procedirniento y elmomenta en que debe suspenderse la inundaci6n.No funciona bien cuando despues de la inundacionel suelo se ve sometido nuevamente a los ciclos desecada y humedecimienro causados par el clirna,razon par la cual debe cornplementarse can el usade membranas impermeables laterales 0 verticales,eoloeadas a 10 largo del perfmetro de laestruetura. Blight (I965) reeomienda ladeterminacion de un coeficiente de expansion delsuelo en ellaboratoria para determinar elespaciarniento mas adecuado entre lasperfaraciones, a traves de las cuales se propicia elhumedeeimiento rapido y eompleto del sueloexpandible. Se ha encontrado exitosa laintroduccion de una mezcla suave de agua con cal,ya que la cal aparentemente vuelve mas permeableel suelo remoldeada aJrededor de la perforacion,faeilitando el humedeeimiento.

EI tiempo que dura el proceso deinundaci6n puede ser un factor indeseable desde elpunto de vista de la construccion, ya que puedetomar varias meses.

Inundaci6n yestabilizaci6n

Cuando se incrementa el contenido dehumedad de un dep6sito de suelo por inundaei6n,se produce disrninucion en su resistencia al carte yse presentan ascntamientos de la estructura por

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consolidaci6n. Estos efectos se controlanestabilizando can calla capa de suelo que sesatura durante el proceso de inundaci6n, situadacerca de la superficie.

Control de la humedad-densidad

En la construcci6n de terraplenes, rellenos ydurante el rnejoramiento de la subrasante de lascarreteras, se pueden controlar los cam bios devolumen compactando el suela con contenidos dehumedad relativamente altos y densidadesrelativamente bajas, siguiendo procedimientosrecomendados por la estabilizaci6n mecanica.Generalmente se recomienda suministrar al suelocontenidos de humedad superiores del optirno, de2 a 4%, y densidades de entre 90 y 92 % de lamaxima obtenida con el en saya de cornpactacionProctor Estandar. Esta soluci6n tam bien tiene ladesventaja de producir una disminuci6n en laresistencia al corte del suelo y hacerlo susceptiblea los ciclos de humedecimiento y secado inducidospar el c1ima.

Estabilizaci6n del suelo

Con el fin de reducir ellfmite Ifquido y laplasticidad del suelo, y de esta manera suexpansividad potencial, se han emI?leadonumerosos productos, muchos de ellosrecamendados por la cstabilizacion qufrnica. Losmas utilizados han sido, la cal, el cemento, elasfalto, y una amplia gama de qufmicos,obteniendose variados grados de exito. EI uso dela cal y del cemento ha predominado en este tipode estabilizaci6n debido a que adernas de reducirlas caracterfstieas de cambio de volumen delsuelo, Ie proparcionan una resistencia adicionalpar la accion cementante y reducen rapidamentesu plasticidad. Para que su efecto sea maximo esnecesario garantizar que todo el suelo tratado esteen contacto con el agente estabilizante en laproporcion adeeuada, efeeto que se lograunicarnente removiendo la capa de suelo que sedesea tratar, disgregando en forma completa elmaterial, mezclandolo y compactandolo con lasdensidades recomendadas par el laboratorio.

Metodos estructurales

Las soluciones que se pueden adoptar estanrelacionadas can la magnitud de los movimientosexpansivos que se prevean con el estudio desuelos del sitio. De aeuerdo can Jennings (sinfeeha), para el easo de viviendas las soluciones sepueden agrupar en los siguientes casos :

3. Cuando se anticipa una expansi6npequefia, del orden de 0,5 em., como en eleaso de estratos de suelo delgados, no sedeben tomar precauciones espeeiales, puestoque se pueden tolerar agrietamientospequefios.

b. Cuando se estiman expansiones entre 0,5y 1,0 em. se debe refarzar la estrueturaintroduciendole acera en cuantfa nominal enlas paredes. De esta manera, se logratarnbien alguna redistribucion de laspresiones de contacto de la fundaei6n.

c.Cuando el suelo areilloso que se puedeexpandir se eneuentra eerea de la superfieiey su espesor es men or de 2,0 m., se puederemover eompletamente, facilitando asf laconstrueei6n de un s6tano, areernplazandolo con suelo estable.

d. Si la expansion calculada esta entre 1,0 Y3,0 em., se construyen estructurasarticuladas, con juntas que permitanmovimientos de 1,0 em. Entre las juntas deeonstrucci6n se levantan seccionesarticuladas sufieientemente fuertes paraproducir una redistribuei6n importante delas presiones de eontaeto. Se reeomiendaque los disenos se realieen considerando lamitad de los momentos y fuerzas de cortanteealculados asumiendo un apoyo puntual enel centro de la seccion, 0 can apoyospuntuales en los extremos.

e. Cuanda la expansion estimada es grande,mayor de 3,0 em., se recomienda el uso depilotes can pata de campana. Adernas, lospisos no deben quedar en contaeto con elsuelo, y el espaeio entre ellos debe ser de1orden de 2 a 3 veces la expansi6n

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anticipada, y todos los elementos queconectan el suelo can la estructura, comolas escaleras, deben tener juntas deexpansi6n positivas. En muchos casaspuede resultar conveniente emplear lasparedes como elementos estructurales paraunir los pilotes.

Debido a la rotura sufrida por muchosprlotes, causada por la fricci6n negativa que elsuelo en expansion les aplica, se recomiendaemplear pilotes con camisa, en los que se fundein situ la parte de la carnpana, y luego se intro-duce dentra del concreto fresco de la campana unpilote prefabricado can acera de enlacesobresaliente, Una vez que se endurece elconcreto se retiran las formaletas que mantenfancentrado el pilote dentro de la perforacion y seprocede a lIenar esta can ceniza.

EI metro superior se Ilena can suelo que secompacta para evitar la entrada de agua en laceniza. Pilotes de este tipo son relati vamenteeconornicos hasta profundidades de 10m., deb idaa que despues de ella se incrementa notoriamcntela cantidad de acero de refuerzo, el cual debe sercontinuo pues el pilote puede trabajar a tension enalglin momenta.

En todos los casas en los que se encuentreposible el fen6meno de la expansion, se debencolocar tuberfas flexibles para los servicios deacueducto y aleantarillado, con el fin de quepuedan absorber movimientos sin que se produzcasu rotura, y par 10 tanto, acumulaciones de agua.Se pueden utilizar cintas asfalticas para unir lastuberfas del acueducto, y se deben adoptarrnedidas especiales en los puntas de entrada alterreno de las tuberfas del aleantarillado.

Figura 13. Indice del P-E en Colombia. cadena y Palomino, 1982 .

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En todos los casas en los que se encuentreposible el fenomeno de la expansion, se debencolocar tuberfas flexibles para los servicios deacueducto y alcantarillado, con el tin de quepuedan absorber movimientos sin que se produzcasu rotura, y par 10 tanto, acumulaciones de agua.Se pueden utilizar cintas asfalticas para unir lastuberfas del acueducto, y se deben adoptarmedidas especiales en los puntos de entrada alterreno de las tuberfas del alcantarillado.

Como un colorario, debe prestarseleatenci6n a las actividades de jardinerfa, y se debeevitar la siembra de arboles que requieran de altascantidades de agua para su alimentaci6n, como losurapanes, eucaliptos, acacias y pinos, cerca de lasviviendas, carreteras u otras obras de ingenierfa.Tambien se debe evitar la siembra de flores cercade las paredes de las viviendas.

CONCLUSIONES

1. En un deposito de suelo arcillosoexpuesto al aire libre se producen cambios en elcontenido de humedad y de volumen, en la zonacercana a la superficie, debidos a las variacionesdel clima y a las fuerzas que este aplica sobre elsuelo.

2. EI comportamiento expansive de unsuelo arcilloso, que se produce durante y despuesde terminada la construccion de una obra, es elque debe esperarse de cualquier deposito de sueloarcilloso parcial mente saturado. EI cubrimientodel suelo desequilibra las condiciones de humedaddel suelo, disminuyendo las fuerzas naturalescausadas par la evaporaci6n y la transpiraci6n,creando gradientes de humedad de succi on 0 detension en el agua (de un valor inicial alto en elsitio descubierto, a un valor bajo en el sitiocubierto). Este gradiente induce un flujo de aguahacia la edificaci6n, causando las mayoresacumulaci6n y cambia de volumen en la zonacentral, donde la interferencia con las condicionesoriginales es mas grande.

3. En los depositos de suelos arcillososparcial mente saturados, las expansiones 0

hinchamientos responden a las disrninuciones quese producen en los esfuerzos efectivos, cuando se

alteran las condiciones naturales can elcubrimiento del terreno.

4. Los factores mineral6gicos y qufmicasdefinen la expansividad potencial del suelo, losque sumadas a los factores del estado ffsico delsuelo definen su capacidad expansiva. Losparametres que mayor influencia tienen sobredicha capacidad expansive son en su orden: elcontenido de humedad inicial y su posicionrelativa can el Ifmite Ifquido, la actividad, y el pesounitario seco.

S. Las condiciones impuestas par el mediaambiente, especial mente par eI clima, definen ylimitan la expansi6n real que puede presentar undeposito de suelo. Pueden existir muchos casos enlos que, a pesar de que el suelo posea altoscontenidos de montrnorillonita y vermiculita, yque por 10 tanto tenga un potencial expansivoalto,en la realidad nunca presente cambios de volumen,debido a que las condiciones ambientales no Ieproducen cambios de humedad, y as] mismo, nopermiten que se presenten cam bios de volumen.

6. De acuerdo con la experiencia obtenidapar diferentes investigadores, las condicionesimpuestas por los climas semiaridos, en los que sepresentan divisiones muy bien definidas entre losperfodos secos y lIuviosos, son las que propicianlos mayores hinchamientos y expansiones de lossuelos arcillosos, cuando se los cubre con obrasde ingenierfa civil.

7. Existen varias soluciones para controlarla expansion de los suelos arcillosos parcialmentesaturados, las cuales pueden combinarse paraobtener los mejores resultados. De elias, elhumedecirniento previo del suelo para Ilevarlo auna humedad cercana a la del equilibria y elcontrol posterior de los cam bios de humedadinducidos por el clima, pueden ser las maseconomicas y eficientes para la cimentaci6n deedificaciones livianas.

RECONOCIMIENTOS

Este articulo hace parte de la Investigacton deArcillas Expansivas en Colombia, que la UniversidadNacional de Colombia realiz6 con financiaci6ndeCOLCIENCIAS.

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