arcillas expansivas: para QUÉ vale y para QUÉ NO VALE el ensayo de Lambe

Por razones varias, no resulta extraño que la tensión de hinchamiento que se obtiene del ensayo de Lambe se asuma como la tensión de hinchamiento que puede ejercer un suelo expansivo… pero el hecho de que no resulte extraño no implica ni mucho menos que sea una decisíón acertada.

De hecho, he tenido la tentación de preguntar su opinión al Sr. Lambe por facebook pero me he contenido ante la posibilidad de que me mandara directamente a tomar por donde expanden las bentonitas…

Aquí el amigo Lambe en sus tiempos mozos, ataviado con las antiparras clásicas de los tiempos de E. Hoover. Mola encontrar su perfil de facebook, cuando debe andar ya por los noventa y tantos tacos.

Un inciso… el profesor Lambe participó en el programa APOLO, colaborando con la NASA como asesor en cuestiones relativas a la transitabilidad, capacidad portante y asientos probables de los suelos lunares (y es que si la distorsión angular del módulo de aterrizaje se nos va de madre, la hacemos buena…); vale la pena decir que hasta la fecha se desconoce que alguien haya correlacionado el valor del SPT sin corregir en la Luna con la tensión admisible, el módulo resilente o el coeficiente de friabilidad allí arriba… pero todo se andará… seguro.

Bueno, a lo que voy… Dado que la expansividad se produce exclusivamente en suelos arcillosos, y que por gracia divina es precisamente en este tipo de suelos en los que es factible la toma de muestras inalteradas de buena calidad, los procedimientos de estudio del fenómeno se basan en la realización de ensayos de laboratorio que imitan el comportamiento del material “in situ” ante las variaciones de humedad.

Yo creo que los ensayos de valoración de la expansividad que mejor reproducen este proceso consisten en colocar una muestra de suelo en una célula edométrica convencional, y determinar sobre la misma bien el cambio de volumen, o bien la tensión de hinchamiento que manifiesta la muestra como resultado de la humectación de la misma, provocada por la inundación de la célula (debida a la cual el suelo cuenta con agua libre disponible.)

El ensayo denominado de “hinchamiento libre” consiste en la humectación permitiendo la expansión vertical de la probeta en la célula edometrica (recordemos que el confinamiento lateral de la misma impide deformaciones horizontales). El ensayo denominado de “determinación de la presión máxima de hinchamiento” impide precisamente esta expansión vertical, al aplicar la tensión vertical necesaria para compensar dicho hinchamiento. Este segundo ensayo es de los que más me gusta, en especial por las múltiples variantes que permite en cuanto a la secuencia de tensiones aplicadas y momentos en que se inunda la célula, que dan mucho juego.

Ambos ensayos se realizan sobre muestras inalteradas del terreno (o cuanto menos, tan inalteradas como puedan obtenerse), partiendo de la humedad que se estime más adecuada, bien sea la humedad original del suelo (que frecuentemente se encontrará en la zona saturada, es decir, por encima del límite de retracción), o bien a una humedad inferior a la original, caso en el cual se evaluarán unas condiciones más desfavorables a las presentes en el terreno, si las mismas se consideran plausibles.

Un test sencillo, y similar a la determinación de la presión máxima de hinchamiento, es el popular ensayo de Lambe, que consistente en la preparación de una probeta de suelo, disgregada y recompactada en ciertas condiciones prefijadas de humedad inicial. En este caso a la probeta también se la impide una expansión lateral, confinándola en un anillo. Una vez que se procede a la inundación de la célula se determina la tensión máxima de expansión mediante un anillo dinamométrico solidario con el bastidor que actúa como reacción a la fuerza vertical que ejerce la muestra al hinchar. El valor de esta tensión máxima de hinchamiento (obtenida a las dos horas, creo recordar, de inundada la probeta) permite una clasificación cualitativa del material en función de unos ciertos grados de expansividad potencial.

Esquema del aparato de Lambe (ANEOR, norma UNE 103.600/93)

Aparato de Lambe

Gráfica de Lambe, de la que se obtniene la clasificación del suelo (No crítico, Marginal, Crítico o Muy Crítico) en función de la tensión de hinchamiento obtenida (en ordenadas), trasladando el resultado a la gráfica que corresponda (según cual sea la humedad de partida) (ANEOR, norma UNE 103.600/93.)

Tanto dicho ensayo como la clasificación que el método lleva aparejada fueron ideados por T.W. Lambe como resultado (según creo) de un encargo que el sabio recibió por parte de cierta compañía de seguros americana (imagino que un pelín harta de que le colasen como daños por expansividad lo que en realidad eran deficiencias de armado en un zuncho), con el fin de concebir un método sencillo y rápido de determinar la peligrosidad de una arcilla en cuanto a su potencial expansivo.

Se trata, por tanto, de un ensayo de identificación, y bajo ningún concepto el valor de la tensión máxima de hinchamiento que se obtiene del mismo puede ser utilizado para predecir cuantitativamente la tensión máxima real que puede solicitar una cimentación por efecto de la expansión de un suelo sobre el que se apoya. Para ello deberá realizarse un ensayo específico sobre una muestra inalterada (recordemos que el ensayo Lambe parte de una muestra que se disgrega y se recompacta en condiciones preestablecidas), tal como la determinación de la presión máxima de hinchamiento, adoptando la trayectoria de tensiones y la secuencia de cambios de humedades que se estime más adecuada… y ojo con esto, porque no es baladí.

Algunos ensayos de identificación, y en especial la valoración de la plasticidad, permiten también una aproximación cualitativa al potencial expansivo del suelo, pudiendo descartar que en caso de arcillas exista un riesgo de expansividad para valores inferiores a un rango determinado del límite líquido (por lo general de wl = 40 ó 50), o considerando muy posible que el suelo sea expansivo para valores del límite líquido superiores a dichos valores de referencia. En cualquier caso, y al igual que lo expuesto para el ensayo Lambe, estas aproximaciones deben tomarse también como indicativas, y ser manejadas con prevención.

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