Constructor civil

El siguiente video muestra el procedimiento practico para el desarrollo del ensayo de proctor estandar. Quizás con esto se pueda entender mejor, por lo menos a mi me ayudo a entender mas aun este ensayo.

En el campo podemos conocer el nivel del agua freática abriendo un hueco en la tierra, de tal manera que podamos ver dentro de el (50 x 50 centímetros), y esperar que el nivel del agua se estabilice. De esta forma podemos después de una hora mas o menos, que el nivel donde tenemos el agua será el nivel freático. Esto también lo podemos saber en el laboratorio, después de sacar una muestra de Suelo, el cual lo podemos extraer con un cilindro, el cual hincamos en la tierra, y luego le damos un giro para poder cortar abajo, de donde se extrae luego un cilindro de tierra, el cual podemos analizar, y saber el punto donde el suelo esta saturado, de esta forma, midiendo la distancia de la superficie de la tierra, al punto donde el suelo esta saturado, hallamos el Nivel Freático.

El punto donde el suelo esta saturado de agua, se puede hallar por medio de el ensayo de Contenido de Humedad, el cual nos permite saber, que porcentaje de agua hay en los vacíos del suelo, y cuando este porcentaje sea el 100%, querrá decir que este suelo esta saturado, estando dentro de las aguas freaticas.

El principal problema de el agua en los suelos, a bajas temperaturas, es que al llegar a su punto de congelamiento, esta aumenta su volumen, generando unos esfuerzos residuales, en el suelo, y en las partes donde hay mucho tiempo de heladas, se generan unas grandes hojas de hielo dentro del suelo, el cual, al cambiar el clima, y subir la temperatura, este hielo empieza a deshielarse, quedando unos huecos en el suelo por causa de la filtración del agua en la tierra, causando asentamientos de las estructuras que estén cimentadas sobre el suelo en cuestión.

También se debe tener en cuenta, el tipo de suelo que se tiene, ya que si tenemos un suelo fino, el agua freática subirá por capilaridad a la masa de suelo superior, generando mayor probabilidad de congelamiento, al estar mas expuesta al frío de la superficie. También, si tenemos una grava o una arena limpia, el agua puede filtrarse, por medio de los espacios vacíos que hay en estos materiales, bajando el nivel freatico, y disminuyendo la probabilidad de congelamiento de el agua freática.

Si tenemos limos o arenas limosas en estado de saturación (puede ser bajo el nivel Freático), el efecto de la congelación del agua depende mucho de la manera en que baja la temperatura. Si el enfriamiento es rápido, se provoca la congelación llamada in situ, la cual consiste en capas gruesas de hielo, en medio de la masa de suelo. Si el enfriamiento es lento, el agua se agrupa en pequeñas capitas d hielo, las cuales son paralelas a la superficie expuesta al enfriamiento, lo cual genera una alteración de suelo helado y estratos de hielo.

Cuando encontramos bloques de hielo limpio en la masa de suelo, significa la migración del agua que hay en los intersticios del suelo, a estas masas de hielo. Esta agua, puede ser absorbida por capilaridad, de una masa de suelo inferior, la cual se encuentra dentro del nivel Freático. La forma de evitar esta migración de agua, hacia estos centros de hielo, puede ser, colocando una capa de grava gruesa, por encima del nivel Freático, lo cual genera la detención de la subida del agua por capilaridad, debido a que la grava, tiene unos intersticios muy grandes, no permitiendo la capilaridad del agua dentro del suelo.

Como se dijo anteriormente, al congelarse el agua, esta aumenta su volumen, generando una separación entre las partículas sólidas, y por ende aumentando el número de los vacíos. Hay suelos en los cuales no se siente tanto el cambio de volumen del agua, por causa del su congelamiento, como es el caso de la grava, o la arena, cuyo valor límite de aumento de volumen, según la experiencia, es de un 10% del volumen inicial de los vacíos. En caso de suelos que sean susceptibles a la helada, tenemos que la expansión puede ser mucho mayor al 10%, de esta manera viéndose afectada cualquier estructura que este cimentada sobre estos suelos.

Pero el problema del congelamiento no solo queda en la expansión que genera, si no que también hay un gran problema cuando este hielo se descongela. Al descongelarse este hielo, se empieza a asentar de nuevo el terreno, al disminuir el volumen del agua que empieza su proceso de deshielo, además de que empieza a filtrarse el agua que anteriormente había subido por capilaridad, asentándose más el suelo que se encuentra bajo esta situación. También se genera el colapso de las cápsulas de hielo, que ahora son de aire, rebajando la resistencia del suelo. Esto se puede ver con facilidad en autopistas y aeropistas.

Cuando el suelo que se congela, esta formando taludes, la acción de la helada, si el material no es susceptible a la helada, produce un desplazamiento de las partículas normal a la superficie del talud. Al llegar el deshielo, estas partículas tienen un desplazamiento vertical, produciéndose un desplazamiento neto hacia el pie del talud.
Si tenemos el suelo, retenido por un muro de retención de tierra, la congelación del agua, produce un aumento de volumen, lo que genera un aumento en la presión que esta soportado el muro, y si esta presión se repite varias veces, o es muy elevada, se puede llegar al colapso del muro. Si el muro es de concreto, el colapso puede llegar por esfuerzo cortante entre el muro, y su loza de cimentación.

Hay varias formas de solucionar los problemas relacionados con el efecto del congelamiento de los suelos, dentro de las cuales tenemos:

• Substitución de los suelos susceptibles a la helada por otros no susceptibles, hasta la profundidad necesaria para llegar a niveles más abajo que la penetración del efecto climático.

• Hacer un drenaje adecuado para bajar el nivel Freático a una profundidad mayor que la altura máxima de ascensión capilar del suelo.

• Excavar hasta el punto donde llega la helada, y colocar un material que no permita la capilaridad, como grava, por lo tanto no permite la subida de aguas freaticas por capilaridad.