Discusión e interpretación de los resultados obtenidos

CAPÍTULO 4. DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS
RESULTADOS OBTENIDOS
En el presente capítulo se adjuntan los resultados obtenidos en el laboratorio del
Departamento de Ingeniería del Terreno (DIT) para cada tipo de suelo y temperatura
determinada. Así como la interpretación de los mismos.
4.1. Resultados obtenidos
Hay que señalar que los valores del límite líquido obtenidos se han determinado
mediante un solo ensayo de golpeo, a diferencia de lo especificado en la norma, donde
se indica que deben obtenerse mediante dos determinaciones, una comprendida entre 15
y 25 golpes y una segunda entre 25 y 35.
La elección de un solo ensayo de golpeo está justificada por la dificultad de
controlar la temperatura de las muestras de suelo a ensayar. Es decir, si procedemos a
determinar dos puntos de golpeo, el primero entre 15 y 25 golpes y el segundo entre 25
y 35 golpes, es poco probable que la temperatura a la que se haya obtenido el primer
ensayo de golpeo coincida exactamente con la segunda. Por tanto, debido a la
imposibilidad de obtener las dos determinaciones bajo las mismas condiciones y puesto
que se ha constatado la validez del método de un punto, se han obtenido los límites
líquidos de todas las muestras con dicho método.
No obstante, con el objetivo de obtener menor dispersión y según se recomienda
en la literatura consultada [6], la mayoría de las muestras se prepararon para obtener
unas consistencias tales que requirieran entre 20 y 30 golpes para cerrar la ranura.
Así pues, gran parte de las determinaciones se obtuvieron mediante ensayos que
requirieron entre 20 y 30 golpes, invalidando aquellos fuera del rango 15-35
establecido por la norma UNE 103-103-94. Además, en el afán de no incurrir en errores
57
4. DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS_________________________________________
accidentales o de apreciación, se procuró obtener varias determinaciones para cada tipo
de suelo y temperatura.
En el Anejo 1 se adjuntan los resultados del laboratorio obtenidos mediante el
ábaco mostrado en el capítulo anterior.
4.2. Interpretación de los resultados
Una vez obtenidos todos los resultados, se representaron los valores del límite
líquido en función de la temperatura para cada tipo de suelo ensayado.
4.2.1. Suelo del Campus Nord
Para el suelo del Campus Nord se obtuvo la siguiente evolución del límite
líquido con la temperatura (ver Gráfico 9).
Efecto de la T ºC en el Límite Líquido
Límite Líquido %
29,5
29
28,5
28
0
10
20
30
40
Temperatura ºC
Gráfico 9. Campus Nord: Efecto de la temperatura en el Límite Líquido
58
50
_________________________________________4. DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
T ºC
8,7
11,3
wL
29
T ºC wL T ºC wL T ºC wL
21,8 28,8 30,4 28,9 38 28,8
22,2 28,8 30,8 28,9 39,2 28,8
29,2
23,3 28,8 31
29 40,2 28,3
Tabla 8. Campus Nord: Valores del límite líquido en función de la T ºC
A partir de la representación de los resultados en función de la temperatura
puede observarse que se produce una leve tendencia que lleva a disminuir el límite
líquido a medida que aumenta la temperatura.
No obstante, si bien se produce una disminución del límite líquido con la
temperatura, este descenso no es significativo ya que se trata, según se comprueba en la
Tabla 8, de un descenso mínimo. La máxima diferencia entre los límites a las
temperaturas de los extremos del intervalo es de un 0,9% de humedad.
Teniendo en cuenta, como ya se ha comentado anteriormente, que se trata de un
método en el que factores como la sensibilidad del operador pueden influir en los
resultados y que un mismo suelo ensayado incluso por el mismo operador podría dar
resultados diferentes, dicha diferencia no merece considerarse a efectos prácticos. La
diferencia entre el límite líquido obtenido y el límite líquido determinado, ya sea por el
mismo operador u otro distinto, en otro ensayo en las mismas condiciones podría ser
mayor que el 0,9% obtenido como consecuencia de la temperatura.
Basta con observar que el valor del límite líquido obtenido durante los últimos
años por el personal del laboratorio es del 30,5%, mientras que el valor a temperatura
ambiente en la investigación realizada es de 28,8%. Se trata de una diferencia asumible
como resultado del proceso, por lo que parece razonable no tener en consideración, a
efectos prácticos, la variación como consecuencia de la temperatura para el suelo del
Campus Nord.
Hay que señalar que en la investigación se realizaron el mayor número posible
de determinaciones para cada suelo y temperatura, con el objetivo de obtener unos
resultados lo más fiables posibles. Y aunque se obtuvieron diferencias respecto a los
límites dados por el personal especializado, las numerosas determinaciones realizadas se
encuentran en un rango de valores similares, dando mayor consistencia a los resultados
obtenidos.
59
4. DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS_________________________________________
4.2.2. Suelo de Sant Sadurní d’Anoia
La representación de los valores del límite líquido del suelo de Sant Sadurní en
función de la temperatura dio como resultado el Gráfico 10.
Efecto de la T ºC en el Límite Líquido
48,5
Límite Líquido %
48
47,5
47
46,5
46
45,5
0
10
20
30
40
50
Temperatura ºC
Gráfico 10. Sant Sadurní: Efecto de la temperatura en el Límite Líquido
T ºC wL T ºC wL T ºC wL T ºC wL
11,3 48 22,7 47,4 31,2 46,6 38,5 46
22,9 47,6 31,5 46,7
11,3 48
38,8 46,5
22,9 46,6 32,2 47
Tabla 9. Sant Sadurní: Valores del límite líquido en función de la T ºC
La evolución del límite líquido en función de la temperatura del suelo de Sant
Sadurní es similar a la obtenida para el suelo del Campus Nord. En este caso, se vuelve
a observar la tendencia a disminuir el límite líquido con el incremento de la
temperatura, así como un aumento del mismo a medida que la temperatura disminuye.
No obstante, al igual que en el caso anterior, si se contemplan los valores de la
Tabla 9, la influencia de la temperatura en términos cuantitativos es muy reducida. Se
observa que la máxima diferencia entre los límites a las temperaturas de los
60
_________________________________________4. DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
extremos del intervalo es del 2% de humedad, y aunque la influencia de la
temperatura en el suelo de Sant Sadurní es mayor que en el del Campus Nord, siguen
tratándose de valores poco significativos a efectos prácticos.
Como se ha comentado antes, errores de apreciación o de sensibilidad del
operador podrían dar lugar a diferencias del límite líquido superiores al 2% para un
mismo suelo en iguales condiciones de ensayo. En el caso del suelo de Sant Sadurní, la
diferencia entre el límite líquido determinado por el personal del laboratorio y el valor
obtenido a temperatura ambiente en la investigación es de aproximadamente un 4,5%
(42,5% frente a 47%, respectivamente).
Por tanto, por todo lo comentado y como la influencia de la temperatura no es
tan significativa como cabía esperar, parece razonable, al igual que en el suelo del
Campus Nord, no tener en consideración la temperatura a efectos prácticos.
4.2.3. Arcilla de Boom
Por último, los valores del límite líquido de la arcilla de Boom en función de la
temperatura se representaron en el Gráfico 11.
Efecto de la T ºC en el Límite Líquido
59,5
Límite Líquido %
59
58,5
58
57,5
57
56,5
56
55,5
55
0
10
20
30
40
50
Temperatura ºC
Gráfico 11. Arcilla de Boom: Efecto de la temperatura en el Límite Líquido
61
4. DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS_________________________________________
T ºC wL T ºC wL T ºC wL T ºC wL
18,5 56,9 25,3 56,7
10,9 59
39,5 55,8
19,5 56,9 30,1 56,2
Tabla 10. Arcilla de Boom: Valores del límite líquido en función de la T ºC
En referencia a los resultados obtenidos para la arcilla de Boom, se aprecia la
misma tendencia que en los dos suelos anteriores. El límite líquido disminuye conforme
aumenta la temperatura.
En este caso la influencia de la temperatura (ver Tabla 10) es mayor que en los
casos anteriores. La diferencia entre los límites líquidos a las temperaturas de los
extremos del intervalo es del 3,2% de humedad, frente al 2% y 0,9% obtenidos para los
suelos de Sant Sadurní y del Campus Nord, respectivamente.
No obstante, como ya se ha comentado, estas diferencias obtenidas pueden
resultar inferiores al rango de valores dados por dos operadores distintos o incluso por
uno solo para un mismo suelo en iguales condiciones de ensayo. Para hacerse una idea
de esta variación, el valor dado por el laboratorio para la arcilla de Boom a temperatura
ambiente es un 56% mientras que el reflejado en la investigación es un 56,9%.
Así pues, pese a haber aumentado el efecto de la temperatura respecto a los
suelos anteriores, no parece que dicha influencia sea lo suficientemente importante
como para tenerse en cuenta en las posteriores determinaciones del límite líquido de la
arcilla de Boom. Sucediendo lo mismo que en los suelos del Campus Nord y de Sant
Sadurní.
4.2.4. Influencia de la plasticidad en el efecto de la temperatura sobre el wL
A partir de los apartados anteriores se puede observar que la variación del límite
líquido como consecuencia de la temperatura aumenta a medida que la plasticidad del
suelo ensayado es mayor, es decir, el efecto de la temperatura en el límite líquido es más
pronunciado cuanto mayor es la plasticidad del suelo.
En el Gráfico 12 se representa de forma conjunta la variación obtenida del límite
líquido en función de la temperatura para los tres suelos objeto del estudio. En dicho
gráfico se observa cómo para la arcilla de Boom, que es el más plástico de los tres
suelos, los cambios sobre el wL producidos por la temperatura son mayores que los
producidos en el suelo de Sant Sadurní y el suelo del Campus Nord.
62
_________________________________________4. DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
65
Arcilla de Boom
Límite Líquido %
55
Sant Sadurní
45
35
Campus Nord
25
0
10
20
30
40
50
Temperatura ºC
Gráfico 12. Evolución del efecto de la temperatura en función de la plasticidad
0,1
Arcilla de Boom
0,08
Sant Sadurní
0,06
0,04
0,02
Campus Nord
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Gráfico 13. Cambios en la pendiente de la relación temperatura-plasticidad
63
4. DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS_________________________________________
En el Gráfico 13 se adjuntan las pendientes de las rectas obtenidas en el
Gráfico 12, donde puede observarse con claridad el mayor efecto de la temperatura
cuando la plasticidad del suelo es mayor.
La pendiente para la arcilla de Boom, el más plástico de los suelos estudiados, es
la más pronunciada y, por tanto, el efecto de la temperatura en el límite líquido es mayor
que en el suelo de Sant Sadurní y el suelo del Campus Nord. Siendo este último el suelo
con una pendiente más tendida por tratarse del suelo de menor plasticidad.
4.3. Comparación de los resultados obtenidos con el estudio de Youssef et al.
En el apartado anterior se ha descrito el comportamiento observado en el
laboratorio del Departamento de Ingeniería del Terreno (DIT) de los tres suelos objeto
de estudio. Llegados a este punto, a continuación se presentan los resultados de la
investigación anteriormente citada de Youssef et al. [8] y se realiza una comparación
con el estudio realizado.
Así pues, en el estudio de Youssef et al. se realizaron los ensayos sobre tres
arcillas diferentes a temperaturas comprendidas entre 15 ºC y 35 ºC. Los valores del
límite líquido a las diferentes temperaturas se representaron en el Gráfico 14.
Efecto de la T ºC en el Límite Líquido
150
Soft Dark Clay
Límite Líquido %
130
110
Medium Dark Clay
90
70
Stiff Brown Clay
50
15
20
25
30
Temperatura ºC
Gráfico 14. Efecto de la temperatura en el Límite Líquido de tres arcillas según el
estudio de Youssef et al.
64
35
_________________________________________4. DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
Una vez representados los resultados del estudio de Youssef et al., en el
Gráfico 15 se recogen tanto los resultados de dicho estudio como los obtenidos en el
laboratorio, con el objetivo de poder observar el comportamiento resultante de ambas
investigaciones.
145
Soft Dark Clay
Límite Líquido %
125
105
Medium Dark Clay
85
Arcilla de Boom
65
Stiff Brown Clay
Sant Sadurní
45
Campus Nord
25
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Temperatura ºC
Gráfico 15. Evolución del efecto de la temperatura en función de la plasticidad para el
estudio de Youssef et al. y los resultados obtenidos en el laboratorio
A partir del Gráfico 15 puede observarse que el comportamiento descrito para
los suelos ensayados en el laboratorio del DIT se corresponde con los resultados de la
investigación de Youssef et al. Es decir, puede apreciarse que en ambos estudios el
límite líquido disminuye con el aumento de la temperatura.
También se puede constatar a raíz de dicho gráfico que el efecto de la
temperatura en el estudio de Youssef et al. es mayor que el efecto observado en el
laboratorio del DIT, ya que las arcillas de dicho estudio son más plásticas. Con lo cual,
se confirma que el efecto de la temperatura es mayor a medida que la plasticidad del
suelo aumenta.
No obstante, para poder observar mejor el mayor efecto de la temperatura con el
incremento de la plasticidad se adjunta el Gráfico 16, en el que se representan las
pendientes de las rectas del Gráfico 15.
65
4. DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS_________________________________________
1,6
1,4
Soft Dark Clay
1,2
1
Medium Dark Clay
0,8
0,6
Stiff Brown Clay
0,4
Arcilla de Boom
0,2
Sant Sadurní
Campus Nord
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Gráfico 16. Cambios en la pendiente de la relación temperatura-plasticidad para el
estudio de Youssef et al y los resultados obtenidos en el laboratorio
En el Gráfico 16 puede observarse con mayor claridad que efectivamente el
efecto de la temperatura es más pronunciado para los suelos más plásticos ya que las
pendientes aumentan con la plasticidad del suelo.
No obstante, en los Gráficos 15 y 16 se observa para la arcilla de Boom y la Stiff
Brown Clay del estudio de Youssef et al. que pese a tener límites líquidos similares,
56,9% y 61,7% respectivamente, a la temperatura de 20 ºC, los resultados del
laboratorio del DIT difieren de forma clara de los dados en el citado estudio. Los
resultados para la arcilla de Boom reflejan una variación del límite líquido a 40 ºC
respecto al valor a 10 ºC de un 3,2 %, frente al 16,2% del estudio de Youssef et al. en el
intervalo de temperatura 15-35 ºC.
La disparidad entre ambos resultados aumenta si se tiene en cuenta que la
variación obtenida en el laboratorio del DIT para el rango de temperaturas 15-35 ºC se
reduce al 2% frente al 16,2% (ver Tabla 11).
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_________________________________________4. DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
Laboratorio (DIT)
Youssef et al.
Arcilla de Boom Stiff Brown Clay
Tº C
wL
Tº C
wL
39,5
55,8
35
50
10,9
59
15
66,2
Tabla 11. Límite Líquido correspondiente a las temperaturas de los
extremos del intervalo de estudio
Así pues, pese a verificarse el hecho que la temperatura tiene mayor influencia
en los suelos más plásticos tanto en los resultados del laboratorio del DIT como en el
estudio de Youssef et al. y pese a observarse la misma tendencia a disminuir el wL con
el incremento de la temperatura, se puede comprobar a simple vista que los resultados
obtenidos para la arcilla de Boom difieren de los que se presentan en la literatura
consultada.
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