Water retention curve of soil-cement composite material

Curva de retención de agua de un material compuesto suelo-cemento

La curva de retención de agua es una función no lineal que describe la relación entre la succión matricial y el contenido de agua de un material poroso evaluado bajo condiciones no saturadas. La curva de retención contiene información fundamental sobre el comportamiento hidromecánico de los materiales porosos. Este trabajo presenta los resultados de laboratorio y los procedimientos utilizados para determinar la curva de retención de un material compuesto de suelo-cemento utilizado en la construcción de pavimentos de carreteras. Con este propósito se han desarrollado mediciones del contenido de agua y la succión matricial utilizando células de presión en un compuesto de suelo-cemento con un 3,5% de cemento Portland. Los valores de ajuste de la curva de retención fueron calculados de acuerdo con el modelo teórico de cuatro parámetros de Van Genuchten. Los mejores parámetros de ajuste de la curva de Van Genuchten fueron estimados utilizando un enfoque de ajuste no lineal basado en la minimización de la suma de errores al cuadrado. Los resultados muestran que la curva de retención y sus parámetros, de acuerdo con el modelo de Van Genuchten, se pueden utilizar como valores de referencia de los parámetros no saturados del material compuesto suelo-cemento. Por otra parte, la curva de retención del suelo-cemento que se muestra en este estudio corresponde a uno de los primeros resultados publicados en la bibliografía sobre este tipo de material.

INTRODUCCIÓN

El estudio del flujo de agua a través de materiales porosos saturados y no saturados es un tema de gran interés en la ingeniería de materiales [1]. En los materiales porosos en condiciones no saturadas el flujo de agua a través de ellos se produce principalmente por capilaridad o succión, mientras que en condiciones de saturación la gravedad es la principal fuerza que provoca el movimiento del agua. La succión es una propiedad física particular de los materiales porosos no saturados, como los suelos de carretera compactados, los materiales cementosos, los geocompuestos, algunos materiales compuestos, etc. Esta propiedad describe el potencial con el que un material adsorbe y retiene el agua en el interior de los poros. Por lo tanto, una curva de retención de agua (WRC) describe la relación entre la succión matricial y el contenido de agua o el grado de saturación de un material poroso específico [2-4].

De este modo, la succión total (ψ_t) se define como la suma de dos componentes principales: la succión mátrica (ψ) y la succión osmótica (ψ_o). Sin embargo, en la mayoría de los problemas relativos a los materiales porosos en condiciones no saturadas, por ejemplo, los suelos compactados en carreteras [1], los cambios en la succión total corresponden a los cambios en la succión mátrica, no siendo necesario considerar la componente osmótica. La succión mátrica o succión (ψ) en un material poroso no saturado se define como la diferencia entre la presión del aire de los poros y la presión del agua de los poros (ua-uw).