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Este artículo tiene como propósito proveer los conceptos básicos sobre el uso de arcillas para la impermeabilización del relleno. Para un estudio más profundo sobre este tema, se refiere al lector a otras fuentes (Terzaghi y Peck, 1960; Vargas, 1977; Environmental Protection Agency, 1989). Existen varios sistemas de clasificación de suelos (Environmental Protection Agency, 1989), de los cuales, los más comunes son los de la American Society of Testing and Materials (ASTM) y el del US Department of Agriculture (USDA). Es importante notar que ASTM diferencia a los limos de las arcillas por criterios de plasticidad y no por tamaño del grano. Se debe buscar en el suelo a ser utilizado como aislamiento, tres características fundamentales (Environmental Protection Agency, 1988):
La conductividad hidráulica (o coeficiente de permeabilidad) es la característica determinante de la impermeabilidad del material, ya que determinará el flujo de líquidos a través de la arcilla. La ley de Darcy describe la velocidad del flujo de un líquido a través de un material poroso. La velocidad del flujo es directamente proporcional a la conductividad hidráulica y a la gradiente hidráulica. Por lo tanto, se puede observar que si se reduce la conductividad hidráulica en una orden de magnitud, el volumen de líquido que pase por el suelo en un tiempo determinado también se reducirá en una orden de magnitud. La ley de Darcy asume que el coeficiente de permeabilidad es independiente de la gradiente hidráulica lo cual ocurre principalmente en materiales arenosos. Sin embargo, dentro de los suelos con gran contenido de arcilla, la ley de Darcy deja de ser del todo aplicable, ya que en este punto la conductividad hidráulica depende de la presión hidráulica. Por debajo de un valor límite de la gradiente hidráulica, la permeabilidad se acerca a cero en la denominada área pre-linear de la ley de Darcy. La gradiente límite depende del tipo de suelo. Por lo tanto, un drenaje eficaz de base con gradientes hidráulicas muy bajas dentro del relleno puede garantizar, conjuntamente con una impermeabilización mineral de arcilla bien preparada, la seguridad del relleno. La preparación de la arcilla es de gran importancia para lograr un material impermeable, así como amoldable. Una arcilla no es amoldable plásticamente si está muy seca. Sin embargo, si se le adiciona progresivamente pequeñas cantidades de agua, se va tornando cada vez más dócil a la deformación. A partir de un cierto porcentaje de humedad h1, el material se vuelve plástico, permitiendo que se le moldee, sin variar su volumen. Si se sigue adicionando agua, el material se vuelve cada vez más blando hasta que, al llegar a un nivel de humedad h2, actuará como un líquido viscoso. Estos límite fueron denominados por Atterberg, límite de plasticidad y límite de liquidez, respectivamente (CESTESB, 1985). Existen varios tipos de arcillas, tales como caolinitas, ilitas y montmorilionitas, entre otras. Estas arcillas varían en características de plasticidad, capacidad de cohesión, resistencia y de intercambio iónico. La bentonita, una arcilla coloidal del grupo de la montmorilionita, se usa cuando el suelo requiere una reducción en permeabilidad. En un ejemplo (Environmental Protection Agency, 1989), la adición de 4-5% de bentonita de sodio redujo la conductividad hidráulica de 10-6 a 10-9 m/s. La bentonita de calcio, aunque más permeable, se usa también para mezclar suelos. En este caso, se requiere el doble de bentonita para lograr el mismo cambio en la permeabilidad del suelo. La bentonita de calcio, por otro lado, tiene mejor resistencia a los lixiviados que la bentonita de sodio. La selección de las arcillas dependerá principalmente de la accesibilidad que se tenga así como de las pruebas que se realicen en el laboratorio y en el campo. Existe una serie de pruebas que permiten determinar las características de los suelos. Entre estas pruebas, las de relación humedad-densidad (pruebas de Proctor) son de gran importancia ya que determinan la humedad en la que la arcilla es más densa y tiene la conductividad hidráulica más baja. De esta forma se establece el porcentaje ideal de humedad con la que se deberá trabajar en el campo. La fuerza de un suelo también es un criterio muy importante ya que indicará la capacidad del suelo a resistir peso sin ceder. Al diseñar un revestimiento arcilloso, es necesario llevar a cabo pruebas de conductividad hidráulica en el campo, ya que ésta variará en comparación a la determinada en el laboratorio. En el campo, se obtendrá una conductividad hidráulica más baja si se compacta el suelo con una humedad de 2-4% por encima de la óptima (Environmental Protection Agency, 1988). @ Bibliografía
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