determinacion de alofan

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28 AL 30 DE NOVIEMBRE DE 2007 - VALPARAISO O R G A N I Z A N SOCHIGE DETERMINACIÓN DE ALOFÁN EN SUELOS DEL SUR DE CHILE Mauricio A. Hermosilla Sotomayor Departamento de Ingeniería de Obras Civiles Universidad de la Frontera [email protected] Juan P. Cárdenas Ramírez Departamento de Ingeniería Obras Civiles Universidad de la Frontera [email protected] RESUMEN. El trabajo primeramente visualiza la metodología para la identificación del mineral de alofán (e imogolita) en muestras de suelos volcánicos del sur de Chile, presenta además, las propiedades geotécnicas básicas como son los límites de Atterberg en estado natural y en estado seco al horno. Finalmente se analizan y confrontan los resultados del estudio, con las experiencias nacionales e internacionales en el estudio de este tipo de suelos. 1.0 INTRODUCCIÓN. Debido a la extensa cadena montañosa presente a lo largo de Chile, y a la gran cantidad de volcanes que han emergido en la parte Sur de la cordillera de los Andes, una cantidad importante de nuestros suelos, son derivados de cenizas volcánicas. Estas cenizas se presentan con morfologías distintas, dependiendo del tiempo y la forma de depositación, y del medio en el cual se depositan. Según antecedentes, el comportamiento de estos suelos difiere de la mecánica de suelos tradicional. Esto se debe a que las partículas de alofán que lo constituyen, formadas durante la descomposición del vidrio volcánico, tienden a ser un material muy susceptible a la alteración, entregando así características particulares en el comportamiento de este tipo de suelos (Verdugo y Paredes 2004) El alofán es un componente de la fracción coloidal de los suelos derivados de cenizas volcánicas recientes, y se ha observado y comprobado que tiene influencia sobre las propiedades físicas de éstos (Wesley 1998). Más aún, en los últimos años, a causa del crecimiento que ha sostenido nuestro país, se han efectuado obras civiles en lugares donde se encuentran “suelos alofánicos”, los cuales una vez ensayados, han arrojado resultados particulares, fuera de lo cubierto por la mecánica de suelos tradicional, e incluso fuera de lo conocido de estos suelos en los últimos años. Por tanto, se hace necesario emprender un estudio propio del tema, enfocado en la zona del Sur de Chile, de manera tal, de identificar estos suelos, relacionado con la presencia de alofán, y con alguna propiedad geomecánica.

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O R G A N I Z A N

S O C H I G E

DETERMINACIÓN DE ALOFÁN EN SUELOS DEL SUR DE CHILE

Mauricio A. Hermosilla Sotomayor Departamento de Ingeniería de Obras Civiles

Universidad de la Frontera [email protected]

Juan P. Cárdenas Ramírez

Departamento de Ingeniería Obras Civiles Universidad de la Frontera

[email protected] RESUMEN. El trabajo primeramente visualiza la metodología para la identificación del mineral de alofán (e imogolita) en muestras de suelos volcánicos del sur de Chile, presenta además, las propiedades geotécnicas básicas como son los límites de Atterberg en estado natural y en estado seco al horno. Finalmente se analizan y confrontan los resultados del estudio, con las experiencias nacionales e internacionales en el estudio de este tipo de suelos. 1.0 INTRODUCCIÓN. Debido a la extensa cadena montañosa presente a lo largo de Chile, y a la gran cantidad de volcanes que han emergido en la parte Sur de la cordillera de los Andes, una cantidad importante de nuestros suelos, son derivados de cenizas volcánicas. Estas cenizas se presentan con morfologías distintas, dependiendo del tiempo y la forma de depositación, y del medio en el cual se depositan. Según antecedentes, el comportamiento de estos suelos difiere de la mecánica de suelos tradicional. Esto se debe a que las partículas de alofán que lo constituyen, formadas durante la descomposición del vidrio volcánico, tienden a ser un material muy susceptible a la alteración, entregando así características particulares en el comportamiento de este tipo de suelos (Verdugo y Paredes 2004) El alofán es un componente de la fracción coloidal de los suelos derivados de cenizas volcánicas recientes, y se ha observado y comprobado que tiene influencia sobre las propiedades físicas de éstos (Wesley 1998). Más aún, en los últimos años, a causa del crecimiento que ha sostenido nuestro país, se han efectuado obras civiles en lugares donde se encuentran “suelos alofánicos”, los cuales una vez ensayados, han arrojado resultados particulares, fuera de lo cubierto por la mecánica de suelos tradicional, e incluso fuera de lo conocido de estos suelos en los últimos años. Por tanto, se hace necesario emprender un estudio propio del tema, enfocado en la zona del Sur de Chile, de manera tal, de identificar estos suelos, relacionado con la presencia de alofán, y con alguna propiedad geomecánica.

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2.0 SUELOS VOLCÁNICOS EN EL SUR DE CHILE. Por condiciones de índole geológica, nuestro país posee una gran actividad volcánica, la que se ve reflejada en los suelos de prácticamente todo el centro sur del territorio nacional. Este importante volcanismo ha sido responsable de la depositación abundante de suelos finos clasificados como limos, desde la VII región al sur. 3.0 En Chile a causa de la actividad volcánica de la Cordillera de los Andes, estructurada por grandes complejos volcánicos, existe una gran influencia de materiales de este origen en la génesis y evolución de las propiedades de los suelos. También hay que tener en cuenta que los factores climáticos y topográficos, no son uniformes a lo largo de nuestro territorio, además las épocas geológicas en que se depositaron las cenizas han sido intermitentes en el tiempo, quedando expuestos a diferentes tiempos de alteración. Estos factores son precisamente los que han determinado la existencia de seis grupos de suelos volcánicos, con características y propiedades bien definidas: trumaos, ñadis, rojo arcilloso, pardo arcilloso, suelo arenoso y suelo pumicítico. De este grupo de seis suelos derivados, de cenizas volcánicas, cuatro de ellos se encuentran alterados, producto de la descomposición del vidrio volcánico. Los suelos alofánicos sólo se encuentran en depósitos de cenizas volcánicas que poseen un nivel de alteración elevado, ya que es posible encontrar depósitos en que los factores no han sido capaces de alterar completamente el depósito, generando otro tipo de arcillas. La separación de los suelos volcánicos, alterados y no alterados se ilustra a continuación:

La zona climática de Chile que posee la capacidad de alterar los depósitos de cenizas volcánicas se encuentra en la zona húmeda. La zona semiárida no es capaz de alterar las cenizas volcánicas lo suficiente como para llegar a formar partículas alofánicas. Los suelos volcánicos alterados poseen diferencias entre ellos producto del tiempo que han estado expuestos a la alteración, tiempo que es determinado por la edad del depósito. Se estima que las partículas de alofán e imogolita poseen una vida media de aproximadamente 25.000 años, pasado este tiempo la arcilla alofánica da paso a partículas de arcilla bien

Figura 01: Esquema separación de los suelos volcánicos

Suelos Volcánicos

No Alterados

Alterados

- Arenas - Pumicitas

- Trumao - Ñadis - Pardo Arcilloso - Rojo Arcilloso

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cristalizadas, que en general en Chile, son del tipo haloisitas de forma tubular. Dentro de este rango de tiempo solo se encontrarían los suelos trumaos y los ñadis. Para más información de suelos alofánicos, ver Paredes 2005 4.0 DETERMINACIÓN DE ALOFÁN Y OBTENCIÓN DE PARÁMETROS GEOMECÁNICOS. Este capítulo presenta una visualización del procedimiento para la obtención de alofán mediante Disolución Selectiva, se indican además, las normas de los ensayos geomecánicos correspondientes para obtener los parámetros y propiedades de los suelos a un total de veinticuatro muestras que forman parte del estudio. La determinación del alofán, fue realizada en los laboratorios de Suelos, Alimentos y Aguas, ambos del Departamento de Agroindustria de la Universidad de la Frontera, siendo esto, unas de las partes fundamentales de este trabajo, debido a que no existe un procedimiento normado para determinar la cantidad de alofán en un suelo. En este aspecto, fue fundamental el apoyo de profesionales especializados en el área química y mineralógica. Las muestras y resultados de los ensayos geomecánicos, fueron obtenidas en el laboratorio de Mecánica de Suelos, del Departamento de Obras Civiles de la Universidad de la Frontera. Los procedimientos de los ensayos geomecánicos son conocidos, por tanto nos limitaremos a citar las normas que rigen cada uno de los ensayos. Además, en este capítulo se presentan un compendio de los resultados de todos los ensayos realizados a las 24 muestras. Se presenta una tabla final, con el resumen de los resultados en la cual se incluyen datos contextuales, tales como la profundidad de extracción, clasificación USCS, datos de terreno y las coordenadas de ubicación de las muestras en coordenadas del sistema Universal Transverse Mercator (UTM) con el datum del elipsoide World Geodetic System 1984 (WGS84). 3.1 DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DE ALOFÁN MEDIANTE DISOLUCIÓN SELECTIVA. El alofán e imogolita son minerales que casi siempre se encuentran en conjunto (Paredes 2004). En el presente trabajo se menciona como alofán, en referencia a ambos minerales. Por otra parte, de acuerdo al principio empleado para la determinación del alofán, los ensayos pueden separarse en ensayos físicos y/o ensayos químicos. Además, solo con un ensayo es posible cuantificar el alofán, ya que con el resto sólo es posible determinar la presencia del alofán. El ensayo que nos permite cuantificar el alofán es el método de Disolución Selectiva. Sin embargo, nos encontramos con que si bien es un método utilizado desde hace un tiempo para determinar indirectamente la cantidad de alofán, no es un ensayo rutinario en los laboratorios de suelos relacionados con la agroindustria. El ensayo de Disolución Selectiva fue realizado por el principal investigador de la mineralogía de los suelos chilenos, el agrónomo Eduardo Besoain. Con su deceso, se dejó de ejecutar el ensayo hace más de cuatro años (en Chile), heredando en parte, los conocimientos la señora Angélica Sadzawka, ambos reconocidos investigadores del Inia, La Platina, Santiago de Chile.

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Una vez recopilada la información y establecida una metodología para el ensayo, el cual incluye la utilización de equipos sofisticados, da recién comienzo a la etapa más alejada de la Ingeniería Civil, en el presente trabajo, “La Determinación de Alofán mediante Disolución Selectiva” El procedimiento, consiste en la determinación de la cantidad de alofán en forma indirecta a través de la cuantificación de sílice y aluminio extraídos del suelo por solución de oxalato. Para la ejecución de esta técnica es necesario contar con una centrífuga de más de 15000rpm (o una centrífuga de 3000rpm más un súper floculante), un shaker que permita mover las muestras en 200 golpes por minuto y el más importante, un espectrofotómetro de absorción atómica, con las respectivas lámparas de aluminio y sílice. El procedimiento de este ensayo se llevó a cabo en tres laboratorios. Primero se secaron y tamizaron las muestras en el laboratorio de Mecánica de Suelos del departamento de Ingeniería de Obras Civiles, luego se prepararon todas las soluciones y se hizo la aplicación de reactivos en el laboratorio de Alimentos del Instituto de Agroindustria, una vez terminado, se agitaron y centrifugaron las muestras en el laboratorio de Suelos del mismo Instituto, para finalmente diluir y leer las cantidades de Alo y Sio en el equipo espectrofotómetro de absorción atómica del laboratorio de Alimentos del Instituto de Agroindustria Según procedimientos técnicos de laboratorios químicos, se trabajó cada tanda de muestras con una muestra de referencia para corroborar los resultados que se obtendrían, así se usaron dos muestras de referencia las cuales se enviaron para su análisis al INIA La Platina, y se trabajó también con un blanco, que es una muestra que no tiene suelo, solo tiene reactivos. Además, se trabajó por cada muestra una muestra duplicada, esto quiere decir que por cada muestra de suelo, se hacen dos muestras para analizar, este duplicado incluye a la muestra de referencia y el blanco. Una vez preparadas todas las muestras, la etapa más compleja fue la lectura en el equipo espectrofotómetro de absorción atómica, esta etapa fue ejecutada por la encargada del equipo y fue solamente asistida por los autores. Luego con la razón de las cantidades de Alo y Sio se obtuvo un factor “F” tabulado por Parfit (1990), y finalmente mediante la ecuación 3.1, a través de la cantidad de Si extraído por oxalato y el factor “F” de Parfit, se determinó la cantidad final de alofán.

(%) (%)oxalato

Alofán Si F= ⋅

(3.1)

Todo el proceso fue supervisado por técnicos laboratoristas, lo que permitió que la ejecución del análisis resultara exitosamente, permitiendo comprobar y establecer por medio de la práctica, un procedimiento para la determinación de alofán e imogolita en los suelos.

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3.2 DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES GEOTÉCNICAS. Para una caracterización adecuada, se consideró realizar mayormente la realización de ensayos normados, esto es: 3.2.1 ENSAYOS DE CAMPO:

- Densidad natural del suelo, γγγγw, según norma: ASTM D2922-04 “Standard Test Methods for Density of Soil and Soil-Aggregate in Place by Nuclear Methods (Shallow Depth)”

- Densidad natural seca del suelo, γγγγs, según norma: ASTM D2922-04 “Standard Test Methods for Density of Soil and Soil-Aggregate in Place by Nuclear Methods (Shallow Depth)”

- Humedad natural del suelo, ωωωωn, según norma: 8.502.2 MC Vol 8 – Método Nuclear para Determinar In Situ la Humedad en Suelos

3.2.2 ENSAYOS DE LABORATORIO:

- Gravedad especifica del suelo, Gs, según norma: NCh 1532 Of. 80 – Determinación de la Densidad de Partículas Sólidas.

- Límites de Atterberg y clasificación, LL, LP, IP, según normas: NCh 1517/1 Of. 1979 - Determinación del Límite Líquido (Método Mecánico) NCh 1517/2 Of. 1979 - Determinación del Límite Plástico NCh 1515 Of. 1979 - Determinación de la Humedad ASTM D 2487-00 – Classification of Soils for Engineering Purposes (USCS)

3.3 TABLA RESUMEN DE RESULTADOS

Figura 02: Equipos utilizados en la determinación de alofán. (a) Agitador reciproco. – (b) Centrifuga de alta revolución – (c) Espectrofotómetro de

absorción atómica.

(a) (b)

(c)

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Pro f. Muestra C lasif. Este Norte γw γd

eo LL LP IP LL LP IP ALo Sio Alofán

[m] USC S [T/ m3] [T/ m3 ] [--] [%] [%] [- -] [%] [%] [-- ] [%] [%] [%]

M -1 1.80 MH 648145 5 589591 1.24 0.70 3.58 66 55 11 142 92 50 4 .60 1.84 18 .4

M -2 1.90 MH 648330 5 589391 1.42 0.88 3.32 50 39 11 107 71 36 2 .71 1.03 10 .3

M -3 1.30 MH 699782 5 669862 1.23 0.84 2.20 43 39 4 66 53 13 3 .27 1.85 13 .0

M -4 2.00 MH 651170 5 588169 1.44 0.82 2.77 68 53 15 72 55 17 2 .53 1.37 9.6

M -5 1.35 MH 651170 5 588169 1.29 0.71 2.55 62 55 7 80 60 20 2 .36 0.56 8.9

M -6 1.10 MH 649790 5 588071 1.36 0.77 2.18 63 50 13 87 52 35 2 .71 1.13 11 .3

M -7 1.20 MH 649651 5 587925 1.32 0.80 1.75 54 45 9 82 52 30 2 .26 0.91 9.1

M -8 1.00 MH 649734 5 588178 1.12 0.76 ---- - 56 43 13 76 50 26 3 .16 1.54 10 .8

M -9 1.00 MH 652612 5 587188 1.33 0.85 2.39 62 54 8 83 58 25 2 .16 0.59 9.5

M-10 1.20 MH 652755 5 587282 1.40 0.93 1.95 61 49 12 76 54 22 1 .51 0.61 6.1

M-11 1.00 MH 652983 5 587344 1.35 0.87 1.61 68 56 12 82 57 25 1 .21 0.36 5.7

M-12 1.45 MH 652732 5 587143 1.37 0.81 ---- - 53 49 4 82 52 30 1 .71 0.75 7.5

M-13 1.05 MH 652500 5 587220 1.39 0.85 ---- - 57 47 10 77 52 25 1 .47 0.50 6.0

M-14 1.50 MH 652742 5 587192 1.37 0.83 ---- - 58 52 6 88 51 37 2 .00 0.69 8.3

M-15 1.55 MH 652862 5 587275 1.37 0.92 ---- - 70 62 8 121 89 32 5 .44 2.66 18 .6

M-16 1.65 MH 654324 5 507240 1.36 0.93 3.20 61 51 10 89 65 24 4 .23 2.98 17 .9

M-17 1.50 SM 654446 5 507495 1.77 1.37 1.71 35 25 10 43 31 12 2 .92 2.15 12 .9

M-18 1.51 MH 654576 5 507437 1.50 0.91 1.55 69 44 25 95 45 50 0 .20 0.08 0.8

M-19 2.10 MH 654455 5 507401 1.56 1.25 1.85 39 32 7 50 35 15 0 .07 0.03 0.3

M-20 1.70 MH 655158 5 506952 1.47 0.98 1.95 50 36 14 67 37 30 0 .41 0.17 1.7

M-21 2.50 MH 708247 5 710288 1.36 0.80 2.38 64 51 13 106 83 23 0 .81 0.65 3.9

M-22 0.35 MH 649670 5 587499 1.42 1.04 0.98 63 45 18 66 47 19 2 .21 0.76 9.1

M-23 0.80 MH 649670 5 587499 1.33 0.81 1.96 66 50 16 74 54 20 3 .41 1.16 13 .9

M-24 1.50 MH 651021 5 587321 1.43 0.84 2.56 64 51 13 106 83 23 1 .36 0.33 5.2

Coordenadas UTM Alofán

M uest ra

Hu so 18 - Da tum W GS 84

Propiedades Física sLím ites de

Atterberg NaturalLím ites de

Atterberg Horno

Tabla 3.1: Variables obtenidos mediante ensayos geomecánicos y químicos.

4.0 ANÁLISIS DE RESULTADOS SEGÚN LO EXPUESTO POR WESLEY L. 2002 y OTROS. Wesley (1973) tras hacer una gran cantidad de ensayos en suelos alofánicos, observó que la ubicación de los suelos en la carta de plasticidad representa un buen indicador para identificar, en forma indirecta, las propiedades físico-químicas de las arcillas y con esto, el tipo de arcilla presente en el suelo como se aprecia en la figura 03.

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Otros investigadores igual han observado que la ubicación de los suelos alofánicos en la carta de plasticidad coincide con lo observado por Wesley.

Como podemos observar, los límites de Atterberg en la carta de plasticidad, pueden ser un buen indicador para identificar los suelos alofánicos y suelos con contenido de kaolinita, de esta forma Wesley (1998), propone una sectorización dentro de la carta de plasticidad, para identificar entre suelos rojos arcillosos y alofánicos, lo cual analizaremos a continuación. 4.1 IDENTIFICACIÓN DE SUELOS ALOFÁNICOS MEDIANTE CARTA DE PLASTICIDAD. Los datos del estudio corresponden a suelos derivados de cenizas volcánicas, y no existe certeza de que estos suelos sean alofánicos. Más aún, no se conoce la cantidad necesaria de alofán para clasificarlos como tales. Sin embargo, al realizar ensayos geomecánicos rutinarios,

Figura 03: Java, Indonesia (after Wesley, 1973).

Figura 04: (a) Carta de plasticidad identificando suelos de Papua New Guinea (after Moore & Styles, 1988), (b) Carta de plasticidad identificando suelos de Japón (after Suzuki & Kitazono, 1998).

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y principalmente al determinar los límites de Atterberg y graficarlos en la carta de plasticidad, su comportamiento era presumiblemente gobernado por el alofán, teniendo además como antecedentes que en la zona sur de Chile se presenta este tipo de suelos habitualmente. (Pérez, A. 1982, Sanhueza, E. 1999, Paredes, M 2004) Según lo anterior, si analizamos la sectorización propuesta por Wesley (1998) en la figura 05 (a), y graficamos de igual manera los límites de Atterberg de los suelos chilenos en la carta de plasticidad, tenemos lo siguiente.

Según gráfico, podríamos considerar que dentro de las muestras de nuestro estudio, al menos cuatro de ellas no representan suelos alofánicos, y de éstas, dos de ellas serían suelos haloisíticos. Según esto, podríamos descartar como suelos alofánicos las siguientes muestras: M-18 – Ubicada en Osorno, con un porcentaje de alofán de 0.8 %, ubicada en la carta de plasticidad en el sector de suelos rojo arcillosos haloisíticos. M-20 – Ubicada en Osorno, con un porcentaje de alofán de 1.7 %, ubicada en la carta de plasticidad en el sector de suelos rojo arcillosos haloisíticos. M-19 – Ubicada en Osorno, con un porcentaje de alofán de 0.3 %, ubicada en la carta de plasticidad, cercano al sector de suelos rojo arcillosos haloisíticos. De las muestras: M-17 y M-3, si bien no están ubicadas dentro del sector de suelos alofánicos en la carta de plasticidad, su clasificación mineralógica no es tan clara como en las muestras anteriormente apartadas, ya que en estas muestras los valores de la cantidad de alofán no son insignificantes (M-17 y M-3 con 12.9 y 13% de alofán respectivamente), y tampoco se encuentran explícitamente dentro del sector de suelos haloisíticos. Cabe señalar además, que la muestra M-17 clasifica como SM según USCS, y con respecto a la M-3 podemos decir que si bien no entra en el grupo de suelos alofánicos según grafica de

Figura 05: (a) Carta de plasticidad identificando los suelos alofánicos de los suelos rojos arcillosos, según Wesley. (b) Carta de plasticidad identificando los suelos alofánicos de los suelos rojos arcillosos en suelos

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Wesley, si posee una caída brusca de los límites, que según antecedentes, (Paredes, M. 2004 y otros) puede considerarse como suelo alofánico. 4.2 ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE LÍMITES, HUMEDADES Y CANTIDAD DE ALOFÁN. Otro análisis interesante, guarda relación con el hecho de que el límite líquido (LL) y el límite plástico (LP) en los suelos alofánicos son muy elevados y estos se pueden encontrar en un amplio rango. Se observa además que tanto el LL como el LP y Wnat están relacionados a los contenidos de arcilla alofánica, y principalmente a la cantidad de partículas de alofán en el suelo. Wesley (1998), ilustra esta relación, la cual vemos en la figura 06. En la figura 06 (a), se observa claramente un aumento en la humedad natural y también un aumento de los límites, en la medida que aumenta el alofán. Además, para cantidades baja de alofán, la humedad natural, esta generalmente por sobre el límite plástico. Si graficamos los suelos en estudio, tenemos lo ilustrado en la figura 06 (b). Al sobreponer las líneas de la figura anterior, observamos una tendencia similar, sin embargo, la cantidad de alofán para los suelos chilenos, es menor a 20%. Ahora bien, si comparamos este rango bajo un zoom en la figura 07, con lo ilustrado por Wesley podemos observar de mejor manera los límites y la humedad natural. Claramente se puede

Figura 06: (a) Límites de Atterberg y humedad natural relacionado con el contenido de alofán (after Wesley, 1973). (b) Límites de Atterberg y humedad natural relacionado con el contenido de alofán en suelos del sur de Chile.

0

50

100

150

200

250

Wna

t y L

imite

s de

Atte

rber

g

0 20 40 60 80 100

% alofan

LL natural LP natural W nat

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apreciar que los resultados se asemejan mostrando la humedad natural por sobre el límite plástico y en algunos casos, para cantidades mayores de alofán, por debajo del límite plástico.

4.3 ANÁLISIS DEL ÁNGULO DE PLASTICIDAD Y RELACIÓN ENTRE LÍMITES LÍQUIDOS Y ALOFÁN. Otro aspecto interesante observado, es el ya mencionado descenso que ocurre en los límites de atterberg en estado natural de la muestra y los obtenidos al secar la muestra, ya sea al horno o al aire. Maeda (1977), Warkentin y Maeda (1980), Perez (1982) y Paredes (2004) observaron los cambios obtenidos al pasar de una muestra ensayada con humedad natural a una muestra con secado al aire, encontrando grandes diferencias en los suelos alofánicos. Notaron que el LL decrece más rápido que el LP al ser secado, también Warkentin y Maeda (1980), midieron el porcentaje de alofán en los suelos ensayados para observar el efecto producido en la caída de los límites. En la figura 08 se ilustran los resultados.

LL natural LP natural W nat

Figura 07: Límites de Atterberg y humedad natural relacionada con el contenido de alofán en suelos del sur de Chile.

Figura 09: Descenso de los Límites de Atterberg en estado natural y secados al aire.

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Paredes (2005) recopila la sugerencia de Warkentin y Maeda (1974) y McNabb (1979) de que estos rasgos, distintos a otros suelos en la carta de plasticidad, podrían ser usados para determinar la cantidad de alofán en un suelo. Se pensó que la distancia de la línea A y la tendencia de la recta generada por los puntos de los distintos tipos de secado ensayados, para un suelo alofánico en particular, podría entregar la cantidad de alofán. Estos usaron la relación del ángulo de plasticidad (α) entregado por la recta dada por los límites de un suelo alofánico, además de obtener una correlación entre el LL y el contenido de alofán. Las ecuaciones son las siguientes:

1tan ( ) 2.0 48.1

20

IPy LL A

LLα

−= = ⋅ + A = Cantidad de alofán.

(4.1) Sin embargo, las variables geomecánicas de los suelos chilenos reemplazados en estas ecuaciones arrojan resultados que están lejanos de los obtenidos mediante laboratorio. Esto lo podemos ver en la figura 09, donde se grafican los parámetros obtenidos en los ensayos del presente estudio versus los estimados por las ecuaciones anteriormente comentadas. Además, mediante un análisis estadístico de correlación, se determinó que para los suelos chilenos el LL está pobremente relacionado con el porcentaje de alofán, con un R2=0.14, lo cual vemos en la figura 10.

5.0 CONCLUSIONES. La metodología de Disolución Selectiva para la determinación del mineral de alofán, es apropiada, pero requiere de equipamiento especializado.

Figura 09: Variables reales de suelos chilenos v/s variables estimados con correlaciones según

(4.1).

40

60

80

100

120

140

160

LL N

atur

al

5 7.5 10 12.5 15 17.5

% Alofán

Correlación estudio suelos Chilenos LL Natural = 64.59 + 1.92 % Alofán R2 = 0.14

Figura 10: Tendencia relación LL y % alofán.

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Los suelos volcánicos del sur de Chile concuerdan con los estudios realizado por Wesley, sin embargo, presentan cantidades de alofán menores a lo documentado por Wesley y otros investigadores. En este estudio la cantidad de alofán e imogolita varía en un rango aproximado de 0 a 20%. Los suelos volcánicos del Sur de Chile no obedecen a la correlación entre el límite líquido y el alofán, ni a la determinación del ángulo α de plasticidad sugerida por Warkentin y Maeda (1974) y McNabb (1979). El estudio en si de los suelos del Sur de Chile, no consideró la geología en detalle acerca del origen, transporte, depositación, ambiente de formación, ni topografía de las cenizas volcánicas analizadas, en relación a los resultados del estudio. Sin embargo, podemos decir que los suelos analizados, poseen tiempos y espacios diferentes, marcados por una compleja geología, los cuales influyen drásticamente en los procesos de transformación de suelos derivados de cenizas volcánicas. 6.0. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. Besoain, Eduardo (1985). Suelos Volcánicos de Chile. INIA. Departamento de Geología. 551.217 I59. 723p. Holmes, W. (1967). Estudio Geotécnico de algunos suelos finos de la ciudad de Valdivia. Escuela de Ingeniería, Universidad Católica de Chile. INIA, La Platina, (1999). Australian Journal Soil Research. Volumen 37, No. 5. INIA, La Platina. Mapa de suelos volcánicos de Chile. Lambe and Whitman, (1998). Mecánica de suelos. México, Limusa. 628p Paredes, M. (2004). Comportamiento geomecánico de cenizas volcánicas, Tesis de Magíster en Ingeniería Geotécnica, Dpto. de ingeniería Civil, Universidad de Chile. Parffit, R.L. and Kimble, J.M. (1989). Conditions for formation of allophone in soils. Soil science society American journal. Volumen 53, p. 971-977. Parffit, R.L. (1989). Soils formed in tephra in different climatic regions. Land and soil sciencies, DSIR. New Zealand. Parffit, R.L. (1990). Allophane in New Zealand – A review, Australian Journal Soil Research. Volumen 28.

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