Succión en el suelo

CAPÍTULO 4

Succión en el suelo

Antes de estudiar los fenómenos de densificación y resistencia de geomateriales compactados, conviene estudiar un fenómeno físico-químico central en el comportamiento de suelos. Este fenómeno es la succión, que es una tensión interna en la estructura del material producida sobre todo por el fenómeno capilar, y por otra parte por la concentración de sales en elagua de poros del suelo. La succión, junto con el esfuerzo de confinamiento y la densidad, son las variables de estado para el estudio de comportamiento esfuerzo-deformación del suelo. Debido a que la succión está fuertemente relacionada con el fenómeno capilar, ésta se presenta significativamente en materiales con cierta cantidad de superficie específica de finos, es decir, con una proporción definos igual o superior a 10 o 15% en peso. La succión es responsable, por ejemplo, por la forma de campana de la curva de compactación, por la rigidez de un suelo seco y su abrupta pérdida de resistencia ante la hidratación, por los destrozos causados por las arcillas llamadas «expansivas», incluso por el olor a agua mojada típico de los momentos previos al advenimiento de una lluvia.

Lasucción es, pues, un fenómeno central en el estudio del comportamiento de un material, y forma parte importante de una joven ciencia, rama de la Ingeniería Civil, llamada Mecánica de Suelos No Saturados.

Este capítulo tiene como objetivo situar al lector, por medio de un sucinto resumen, dentro del conocimiento de la succión, su origen, tipología, magnitud y formas de medición. La succión es parteimportante del marco teórico de la metodología RAMCODES.

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4.1 LA SUCCIÓN EN EL SUELO

4.1.1 El fenómeno y sus componentes

El estudio de la succión podría ocupar no sólo un capítulo, sino un libro completo, así que lo que sigue es breve resumen de este fenómeno, destacando la información más relevante en cuanto a geomateriales compactados.

La succión es el fenómeno responsable de quese pueda construir un castillo de arena, que se pueda realizar un corte con talud prácticamente vertical en un suelo arcilloso, que las dunas se pongan duras luego de una lluvia, y que un suelo fino pueda tener valores de CBR de hasta 80%.

Ya se veía en el capítulo 2 que un geomaterial se puede considerar constituido por fases, a saber: sólido, líquido y aire. Entre sólido y líquido hay unafase intermedia que representa la cantidad de líquido que absorben las partículas sólidas; más que por alguna relevancia física, esta fase intermedia es importante debido a un interés económico, como en el caso de mezclas asfálticas. Por otro lado, la interacción entre líquido—que consideraremos en lo siguiente específicamente como agua—y aire, sí tienen una significativa importancia en cuanto a unfenómeno físico que gobierna el proceso de densificación y la resistencia mecánica del geomaterial (y también su permeabilidad, aunque no es un aspecto a tratar en este libro).

Las relaciones agua-aire en un geomaterial se dividen en inmiscibles y miscibles. En una relación inmiscible, agua y aire están en contacto pero sin interacción, divididos por lo que se conoce como superficie contráctilque, según algunos entendidos (v.g. Fredlund y Morgenstern, 1977), es considerada como una fase más de un geomaterial. Las relaciones miscibles son el aire disuelto en el agua (también llamado aire ocluido), que puede ocupar hasta 2% del volumen, y el fenómeno de equilibrio dinámico conocido como vapor de agua en el aire, último este que se determina a través del índice humedad relativa (RH).Un geomaterial compactado es por excelencia un suelo no saturado. En él, la superficie contráctil está sujeta a una presión de aire, ua, que es mayor que la presión de agua, uw. La diferencia de presiones

32 (ua-uw), es referida como succión mátrica. Esta diferencia de presiones hace que la superficie contráctil se curve formando un menisco. Así, el modelo de capilaridad de Kelvin explica...