Accion de las heladas en los suelos

Wilfredo David Supo Pacori
Mecánica de suelos II / David Supo
Juliaca-Puno-Perú: UANCV, 2015
Universidad Andina “Néstor Cáceres Velásquez”
Facultad de Ingenierías y Ciencias Puras
Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civil

PRESENTACION
El presente texto tiene el objetivo de servir de material de consulta
básico a los estudiantes del curso de mecánica de suelos II de la
Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civil – Facultad de
Ingenierías y Ciencias Puras – Universidad Andina Néstor Cáceres
Velásquez.
Este trabajo consiste en una recopilación bibliográfica tratando en
lo posible de citar fuentes actuales y clásicas, además de
experiencias locales en el estudio de las propiedades mecánicas
de los suelos.
El temario incluye:
I. Acción de las heladas en los suelos, flujo de agua a
través del suelo.
II. Esfuerzos y deformaciones en suelos.
III. Consolidación.
IV. Resistencia de los suelos al corte.
Es necesario mencionar que este texto está aún en etapa de
edición, por lo que sufrirá cambios constantes con la finalidad de
mejorar su contenido. Espero le sea de utilidad.
Juliaca, Setiembre del 2015
Wilfredo David Supo Pacori
Ingeniero Civil

Tabla de contenido
1. ACCIÓN DE LAS HELADAS EN LOS SUELOS, FLUJO DE AGUA A TRAVÉS DEL
SUELO. ...................................................................................................................1
1.1. ACCIÓN DE LAS HELADAS EN LOS SUELOS..................................................................1
1.1.1. INTRODUCCIÓN................................................................................................... 1
1.1.2. ACCIÓN DE LA HELADA EN LOS SUELOS............................................................... 4
1.1.3. CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A SU SUSCEPTIBILIDAD......................................... 5
1.1.4. INDICE DE CONGELACIÓN.................................................................................... 9
1.1.5. DAÑO DEL CONGELAMIENTO AL SUELO DE FUNDACIÓN DE PAVIMENTOS ...... 12
1.1.6. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE ......................................................................... 13
REFERENCIAS........................................................................................................14

Índice de imágenes y tablas
Imagen 1. “LaRepublica.pe”, Acción de las heladas en los suelos ................................................... 1
Imagen 2. Casos de formación de hielo en suelos finos, según Terzaghi [2] ................................... 2
Imagen 3. “El Comercio”, Trochas carrozables congeladas en Laraquieri-Puno, Perú, Imagen
tomada de http://elcomercio.pe/peru/puno/puno-se-congela-agua-bajas-temperaturas-fotos-noticia-
1824418/3 (Fecha de actualización: 24 de agosto 2015).................................................................. 4
Imagen 4. Susceptibilidad de los suelos a las heladas [5, p. 98] ...................................................... 6
Imagen 5. Efecto de la helada en muestras de limo con 30% y 50% de caolín compactados ......... 7
Imagen 6. Rango del grado de susceptibilidad a las heladas de suelos de acuerdo con el Cuerpo de
Ingenieros del Ejército (1965). ........................................................................................................... 8
Imagen 7. Determinación del índice de congelación (Ic) [2, p. 17].................................................... 9
Imagen 8. Determinación del índice de congelación (Ic) [5, p. 97].................................................. 10
Imagen 9. Penetración de la congelación en función del Ic. [7, p. 447] .......................................... 11
Imagen 10. Ic, Abril-Julio/2005, Estación CO, 114050, Ananea...................................................... 12
Tabla 1. Influencia de la presión atmosférica en el punto de congelamiento del agua y el coeficiente
de expansión volumétrica. [2] ............................................................................................................ 2
Tabla 2. Susceptibilidad de los suelos a las heladas [2].................................................................... 5
Tabla 3. Susceptibilidad de los suelos a las heladas [5, p. 96] ......................................................... 5
Tabla 4. Clasificación de suelos para diseño por helada................................................................... 6
Tabla 5. Temperaturas mínimas Abril-Julio/2005, Estación CO, 114050, Ananea ......................... 11

Mecánica de suelos II 1
UANCV – FICP – CAP Ingeniería Civil
W. David Supo P.
Imagen 1. “LaRepublica.pe”, Acción de las heladas en los suelos
Imagen tomada de
http://cdn.larepublica.pe/sites/default/files/imagecache/img_noticia_640x384/imagen/2012/07/31/imagen-
imagenArequipaHELADAS.jpg (Fecha de actualización: 24 de agosto 2015)
1. ACCIÓN DE LAS HELADAS EN LOS SUELOS, FLUJO DE
AGUA A TRAVÉS DEL SUELO.
1.1. ACCIÓN DE LAS HELADAS EN LOS SUELOS
1.1.1. INTRODUCCIÓN.
Desde que Terzaghi publica [1] citado en [2] se tiene antecedentes de estudio de este tema en
todos los países en donde se presenta el fenómeno de hielo y deshielo en suelos, las
consecuencias de construir alguna estructura sobre suelos susceptibles a las heladas pueden
ocasionar pérdidas materiales importantes.
Si la temperatura del agua libre llega a un valor igual a su punto de congelación, el agua se
torna sólida y su volumen aumenta. Tanto el punto de congelación, como el coeficiente de
expansión volumétrica del agua dependen de la presión actuante sobre ésta. A la presión
atmosférica, el punto de congelación corresponde a una temperatura de 0°C, en tanto que bajo
una presión de 600 atmósferas el agua se congela a -5°C y a 1100 atmósferas a -10°C. Los
coeficientes de expansión volumétrica son 0.09 a 1 atmósfera, 0.102 a 600 y 0.112 a 1100. [2]

W. David Supo P.
Presión atmosférica
actuante
Punto de congelación del
agua
Coeficiente de
expansión volumétrica
1 atmosfera 0°C 0.09
600 atmósferas -5°C 0.102
1,100 atmósferas -10°C 0.112
Tabla 1. Influencia de la presión atmosférica en el punto de congelamiento del agua y el
coeficiente de expansión volumétrica. [2]
La expansión de la masa de suelo congelada no necesariamente es de un 10% del volumen
inicial de vacíos, como correspondería al caso normal de agua congelada, puesto que el agua
puede drenarse durante la congelación. [2]
Imagen 2. Casos de formación de hielo en suelos finos, según Terzaghi [2]
La Imagen 2, muestra los posibles mecanismos de formación de hielo en suelos finos
planteadas por Terzaghi. El espécimen “A” descansa sobre una base sólida e impermeable, en
tanto que los “B” y “C” tienen su parte inferior sumergida en agua. En los tres casos, la
temperatura de los extremos superiores se mantiene bajo el punto de congelación del agua. En
“A” el agua que forma los estratos finos de hielo procede de la masa de la parte inferior del
espécimen, mientras que en el “B”, el agua procede de la fuente inferior. Terzaghi llama al caso
“A” un sistema cerrado, por no variar en él el contenido total de agua de la masa de suelo: en
contraposición, el caso “B” sería un sistema abierto. El caso “C”, aunque pudiera creerse
abierto, es cerrado en realidad, por efecto de la capa de grava fina existente. [2, p. 12]
En el espécimen “A” el agua que forma los lentes de hielo proviene, como se dijo, de la parte
inferior: este flujo ascendente del agua durante el proceso de congelación induce un proceso
de consolidación en la parte inferior de la muestra, análogo al que se tiene cuando el agua
asciende por capilaridad hacia una superficie de evaporación. El proceso probablemente
prosigue hasta que el contenido de agua en la parte inferior se reduce al correspondiente al

W. David Supo P.
límite de contracción, siempre y cuando la temperatura en la superficie de enfriamiento sea lo
suficientemente baja. El incremento total de volumen asociado a un sistema cerrado, tal como
el espécimen A, tiene como límite el incremento volumétrico por congelación del agua contenida
en la masa. Por lo general, oscila entre el 3% y el 5% del volumen total. [2, p. 12]
La experiencia obtenida en regiones en que prevalecen muy bajas temperaturas durante largos
períodos de tiempo, demuestra que el espesor total de las lentes de hielo formadas en el suelo
natural, trabajando como sistema abierto, puede alcanzar varios metros. Un sistema abierto
puede convertirse en cerrado sin más que insertar entre la superficie de congelamiento y el
nivel freático una capa de gravilla, tal como se simboliza en el espécimen “C” de la Imagen 2.
El agua no puede subir por capilaridad a través del suelo grueso y, por lo tanto, de tal estrato
hacia arriba, la masa se comporta como un sistema cerrado. [2, p. 13]
En limos saturados o arenas limosas en igual condición, el efecto de la congelación depende
mucho del gradiente con el que se abate la temperatura. Un enfriamiento rápido provoca la
congelación in situ, como en el caso de la arena y la grava, pero si el descenso de la
temperatura es gradual, la mayor parte del agua se agrupa en pequeñas capitas de hielo
paralelas a la superficie expuesta al enfriamiento. Resulta así una alternación de capas de suelo
helado y estratos de hielo.” [2, p. 11]
En [3], se examinó la relación de la expansión vertical (levantamiento) por helada con la
distribución del tamaño de los suelos limosos compactados, basados en el criterio de que la
sensibilidad a las heladas en base a la distribución de los poros son más lógicos y versátiles
que los basados en la textura y el tamaño de grano. Textualmente manifiesta: “Se llevaron a
cabo pruebas de laboratorio de congelación rápida para evaluar la tasa de crecimiento. Los
suelos fueron compactados a diferentes niveles de energía y contenido de agua, y consistieron
en tres combinaciones diferentes de limo y caolín. Se obtuvo la relación de levantamiento por
helada por tamaño de poro utilizando regresión lineal. La ecuación de predicción en última
instancia seleccionada tenía un valor de R2 de 82.0% para los suelos ensayados:
Se realizaron pruebas de intrusión de mercurio para obtener las distribuciones de tamaño de
poro de los suelos compactados. Dado que este procedimiento requiere que el suelo esté libre
de humedad, las muestras de suelo se liofilizaron1. Este tipo de secado casi elimina el cambio
de volumen y modificación estructural esperado del secado al aire o secado en horno.” [3]
1
Separar el agua de una sustancia, o de una disolución, mediante congelación y posterior sublimación a
presión reducida del hielo formado. RAE. (Deshidrocongelación, http://es.wikipedia.org/wiki/Liofilizado)

W. David Supo P.
Está claro que el efecto de la helada en los suelos ocasiona un comportamiento peligroso para
las obras construidas sobre él, por otro lado; podemos mencionar también que el efecto de las
temperaturas a punto de congelamiento afecta también a los pavimentos y que no son fáciles
de cuantificar. Se observa con frecuencia que los pavimentos sufren daño significativo
inmediatamente después de fuertes heladas, y no es difícil imaginar sus mecanismos de acción.
El agua se expande para formar hielo, por lo que, como en el concreto, esto hace que las
presiones dentro de la matriz del asfalto cause fractura local en los contactos de las partículas
del agregado. La interacción entre los vacíos llenos de agua y vacíos llenos de hielo durante la
congelación y deshielo también puede dar lugar a presiones dinámicas inusualmente altas bajo
cargas de tráfico. El hecho de que el material bituminoso sea frágil requiere de muy pequeños
esfuerzos para causar la fractura). El secreto de la protección contra las heladas es más o
menos la misma que la de la protección contra el agua. Si el asfalto es denso (≤5% vacíos),
entonces el agua no penetra fácilmente, y por lo tanto; la formación de hielo no será un
problema. [4, p. 53]
1.1.2. ACCIÓN DE LA HELADA EN LOS SUELOS.
“Éste es uno de los aspectos que debe tenerse en cuenta al estudiar los suelos, especialmente
para el caso de los pavimentos en calles, caminos y aeropuertos. Cuando se tiene un exceso
de agua libre en el suelo y ésta se congela, entonces se torna sólida y aumenta su volumen;
por tanto, el suelo que la contiene también aumenta de volumen, es decir, se hincha. Los
efectos que el hielo produce en el suelo se prolongan por muchos meses, de acuerdo con las
experiencias obtenidas de las pruebas efectuadas en los Estados Unidos de América al
respecto. Contó consecuencia, es muy importante que se conozcan los suelos que son
susceptibles a las heladas, aunque en verdad los fenómenos de la acción de las heladas son
muy complejos. Para que el hinchamiento debido a la congelación del agua libre en los suelos
se presente es necesario que el ingeniero sepa que deben presentarse conjuntamente los
siguientes factores;
a) Contar con un suelo
susceptible a las heladas.
b) Existencia de una
fuente de
abastecimiento de
agua, o sea; exceso de
agua en el suelo.
c) Contar con una lenta
reducción en la
temperatura del aire.
Si alguno de los
anteriores factores no se encuentra presente entonces no hay una verdadera expansión del
suelo por la acción de las heladas. [5, p. 96]
Imagen 3. “El Comercio”, Trochas carrozables congeladas en Laraquieri-
Puno, Perú, Imagen tomada de http://elcomercio.pe/peru/puno/puno-se-
congela-agua-bajas-temperaturas-fotos-noticia-1824418/3 (Fecha de
actualización: 24 de agosto 2015)

W. David Supo P.
1.1.3. CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A SU SUSCEPTIBILIDAD
“Según los estudios hechos por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos de América,
los suelos susceptibles a las heladas son todos aquellos suelos inorgánicos que contienen más
de 3% en peso de partículas menores de 0.02 mm. La Tabla 3 se emplea mucho para conocer
la susceptibilidad de los suelos a las heladas, y en ella los materiales del grupo F1 son los
menos susceptibles, y los suelos más peligrosos a la acción de las heladas son los que
combinan una granulometría fina con una gran permeabilidad. Los suelos F4 generalmente no
se recomiendan en aquellos lugares donde se tema una acción fuerte de las heladas.” [5, p.
96]
“Según A. Casagrande, un suelo puede considerarse como no susceptible a la helada si posee
menos de un 3% de partículas menores de 0.02 mm. El intervalo crítico en el cual el material
empieza a mostrarse susceptible está entre 3% y 10% de contenido de aquellas partículas,
dependiendo de sus características granulométricas. Los suelos susceptibles a la acción de las
heladas pueden clasificarse como se muestra en la Tabla 2, ampliamente usada por los
técnicos de todo el mundo. En esa tabla los suelos aparecen agrupados en orden creciente de
susceptibilidad.” [2, p. 15]
Tabla 2. Susceptibilidad de los suelos a las heladas [2]
En [5] se presenta la misma tabla (Tabla 3), a juicio del autor del presente apunte, se muestra
más ordenada.
Tabla 3. Susceptibilidad de los suelos a las heladas [5, p. 96]

W. David Supo P.
Se puede establecer que como capas no susceptibles a las heladas, para ser utilizados en
proyectos de pavimentos (como protección al suelo de la congelación por exceso de agua que
contenga), los suelos según la Tabla 3: [5]
Imagen 4. Susceptibilidad de los suelos a las heladas [5, p. 98]
En [3] se presenta la Tabla 4, que unifica las mostradas anteriormente, asimismo; en este
estudio se utilizaron especímenes compactados de limo y caolín, en la Imagen 5, se muestra
parte de las fotografías publicadas en el reporte final.
Tabla 4. Clasificación de suelos para diseño por helada
Fuente: U.S. Army Corps of Engineer citado en [3, p. 17]

W. David Supo P.
Imagen 5. Efecto de la helada en muestras de limo con 30% y 50% de caolín
compactados
Fuente: [3]
La Imagen 6, muestra el rango del grado de susceptibilidad a las heladas de suelos de acuerdo
con el Cuerpo de Ingenieros del Ejército publicado en (1965).

W. David Supo P.
Imagen 6. Rango del grado de susceptibilidad a las heladas de suelos de acuerdo con
el Cuerpo de Ingenieros del Ejército (1965).
Fuente: [6]

W. David Supo P.
1.1.4. INDICE DE CONGELACIÓN
“La profundidad de la zona de congelación de un suelo depende, según se dijo, tanto de la
duración, como del valor de las temperaturas que el ambiente alcance bajo el punto de
congelación. Para tomar en cuenta ambos factores en la profundidad de penetración de una
helada, se ha creado el concepto de Índice de congelación, (Ic).
Para los efectos que siguen, se entenderá por un número de grados-día (°C-día) la diferencia
entre la temperatura media diaria y la temperatura de congelación del agua. Expresando la
temperatura en grados centígrados, la temperatura de congelación del agua es 0º C y el número
de grados-días coincide con la temperatura media diaria.
Si se dibuja para un invierno una gráfica acumulativa de grados-día contra el tiempo, expresado
en días, se obtiene una curva del tipo de la mostrada en la Imagen 7.
Imagen 7. Determinación del índice de congelación (Ic) [2, p. 17]
En dicha gráfica el índice de congelación puede calcularse como el número de grados-día entre
los puntos máximo y mínimo de la curva. El índice de congelación está, así, ligado a un invierno
dado. El índice normal de congelación se define como el promedio de los índices de
congelación de un lugar, a lo largo de un lapso de tiempo prolongado, usualmente diez o más
años.
La aplicación principal de estos conceptos ha sido hecha en la construcción de caminos y
aeropistas, en donde se tienen curvas experimentales sobre los espesores mínimos de material
no susceptible, que deben colocarse para proteger al suelo situado bajo la subrasante de los

W. David Supo P.
efectos de la congelación. Es normal dar estos espesores de protección en términos del índice
normal de congelación de las regiones de que se trate, correspondiendo, como es obvio, los
mayores espesores de capas protectoras a los mayores índices.” [2, p. 17]
El índice normal de congelación se define como el promedio de los índices de congelación de
un determinado lugar a lo largo de, usualmente diez años. Estos valores tienen su máxima
aplicación en el proyecto de pavimentos, contándose con curvas experimentales que indican
los espesores mínimos que deben colocarse de material no susceptible a las heladas bajo el
nivel de subrasante, con el fin de proteger al suelo de la congelación del exceso de agua que
contenga. [5, p. 97]
La Imagen 8, es otro ejemplo de cómo se grafican los datos tiempo-grados día:
Imagen 8. Determinación del índice de congelación (Ic) [5, p. 97]
Uno de los métodos más efectivos para evitar la acción de las heladas sobre suelos
susceptibles a ellas, es extraer dicho suelo hasta la profundidad de la acción de las heladas, y
reemplazarlo por suelo no susceptible. En México, generalmente 50 cm de grava-arena son
suficientes para evitar problemas de congelamiento.” [5, p. 97]
Una vez determinado el índice de congelación, es posible determinar la profundidad que
penetrará la congelación en el suelo, utilizando el ábaco de la Imagen 9.

W. David Supo P.
Imagen 9. Penetración de la congelación en función del Ic. [7, p. 447]
1.1.4.1. EJEMPLO DE APLICACIÓN
En el siguiente ejemplo se determina la profundidad de congelación en cm. para las condiciones
climáticas de la localidad de Ananea (San Antonio de Putina, Puno, Perú) ubicada a 4660msnm,
basados en los registros de temperaturas mínimas diarias desde el 20/04/2005 al 31/07/2005
del SENAMHI (Estación CO, 114050, Ananea).
Tabla 5. Temperaturas mínimas Abril-Julio/2005, Estación CO, 114050, Ananea
Fuente: [8]
TEMP. % TEMP.
(O
C) ACUM.
ABRIL 20/04/2005 2 2
ABRIL 21/04/2005 2 4
ABRIL 22/04/2005 1 5
ABRIL 23/04/2005 1 6
ABRIL 24/04/2005 3 9
ABRIL 25/04/2005 3 12
ABRIL 26/04/2005 4 16
ABRIL 27/04/2005 4 20
ABRIL 28/04/2005 1 21
ABRIL 29/04/2005 2 23
ABRIL 30/04/2005 1 24
MAYO 01/05/2005 4 28
MAYO 02/05/2005 5 33
MAYO 03/05/2005 6 39
MAYO 04/05/2005 7 46
MAYO 05/05/2005 8 54
MAYO 06/05/2005 3 57
MAYO 07/05/2005 -4 53
MAYO 08/05/2005 -4 49
MAYO 09/05/2005 -8 41
MAYO 10/05/2005 -7 34
MAYO 11/05/2005 -10 24
MAYO 12/05/2005 -13 11
MAYO 13/05/2005 -14 -3
MAYO 14/05/2005 -8 -11
MAYO 15/05/2005 -9 -20
MAYO 16/05/2005 -15 -35
MAYO 17/05/2005 -13 -48
MAYO 18/05/2005 -12 -60
MAYO 19/05/2005 -15 -75
MAYO 20/05/2005 -7 -82
MAYO 21/05/2005 -8 -90
MAYO 22/05/2005 -6 -96
MAYO 23/05/2005 -7 -103
MAYO 24/05/2005 -8 -111
MES DIA
TEMP. % TEMP.
(O
C) ACUM.
MAYO 25/05/2005 -10 -121
MAYO 26/05/2005 -17 -138
MAYO 27/05/2005 -7 -145
MAYO 28/05/2005 -10 -155
MAYO 29/05/2005 -13 -168
MAYO 30/05/2005 -12 -180
MAYO 31/05/2005 -10 -190
JUNIO 01/06/2005 -10 -200
JUNIO 02/06/2005 -14 -214
JUNIO 03/06/2005 -15 -229
JUNIO 04/06/2005 -6 -235
JUNIO 05/06/2005 -7 -242
JUNIO 06/06/2005 -3 -245
JUNIO 07/06/2005 -4 -249
JUNIO 08/06/2005 -12 -261
JUNIO 09/06/2005 -7 -268
JUNIO 10/06/2005 -10 -278
JUNIO 11/06/2005 -11 -289
JUNIO 12/06/2005 -13 -302
JUNIO 13/06/2005 -14 -316
JUNIO 14/06/2005 -16 -332
JUNIO 15/06/2005 -18 -350
JUNIO 16/06/2005 -4 -354
JUNIO 17/06/2005 -16 -370
JUNIO 18/06/2005 -13 -383
JUNIO 19/06/2005 -12 -395
JUNIO 20/06/2005 -15 -410
JUNIO 21/06/2005 -11 -421
JUNIO 22/06/2005 -8 -429
JUNIO 23/06/2005 -14 -443
JUNIO 24/06/2005 -13 -456
JUNIO 25/06/2005 -8 -464
JUNIO 26/06/2005 -7 -471
JUNIO 27/06/2005 -8 -479
JUNIO 28/06/2005 -8 -487
MES DIA
TEMP. % TEMP.
(O
C) ACUM.
JUNIO 29/06/2005 -9 -496
JUNIO 30/06/2005 -6 -502
JULIO 01/07/2005 -10 -512
JULIO 02/07/2005 -3 -515
JULIO 03/07/2005 -4 -519
JULIO 04/07/2005 9 -510
JULIO 05/07/2005 7 -503
JULIO 06/07/2005 9 -494
JULIO 07/07/2005 5 -489
JULIO 08/07/2005 9 -480
JULIO 09/07/2005 7 -473
JULIO 10/07/2005 8 -465
JULIO 11/07/2005 10 -455
JULIO 12/07/2005 9 -446
JULIO 13/07/2005 9 -437
JULIO 14/07/2005 8 -429
JULIO 15/07/2005 9 -420
JULIO 16/07/2005 10 -410
JULIO 17/07/2005 10 -400
JULIO 18/07/2005 11 -389
JULIO 19/07/2005 7 -382
JULIO 20/07/2005 14 -368
JULIO 21/07/2005 13 -355
JULIO 22/07/2005 12 -343
JULIO 23/07/2005 16 -327
JULIO 24/07/2005 9 -318
JULIO 25/07/2005 7 -311
JULIO 26/07/2005 5 -306
JULIO 27/07/2005 6 -300
JULIO 28/07/2005 5 -295
JULIO 29/07/2005 14 -281
JULIO 30/07/2005 5 -276
JULIO 31/07/2005 7 -269
MES DIA

W. David Supo P.
Imagen 10. Ic, Abril-Julio/2005, Estación CO, 114050, Ananea
Fuente: Elaboración propia
1.1.5. DAÑO DEL CONGELAMIENTO AL SUELO DE FUNDACIÓN DE PAVIMENTOS
“La prueba de expansión por helada (Croney y Jacobs, 1967; ASTM, 2013, versión de EE.UU.)
ha sido ampliamente utilizado en el Reino Unido para dar una medida de la forma en que la
formación de hielo destruye la estructura de un material, siguiendo una serie heladas graves
experimentadas en las principales carreteras de la década de 1960s, y es habitual que insistir
en que todo el material a menos de 450 mm de la superficie tiene un valor apropiadamente bajo
de levantamiento por helada.
El efecto inmediato de movimiento vertical por heladas es la pobre calidad de la superficie para
el tránsito, aunque esto se restaura en gran medida una vez que el hielo se ha derretido. Sin
embargo, el legado de un período de movimiento vertical es el daño a las capas de pavimento
no ligadas ocasionando un ablandamiento irreversible debido a cambios en la estructura del
suelo. Además, si las heladas alcanzan una capa de sub-base estabilizada, entonces esto
puede afectar dramáticamente la integridad de los enlaces entre las partículas, y por lo tanto la
fuerza y la rigidez de la capa; por lo tanto, los materiales susceptibles a heladas deben
protegerse adecuadamente.
La estrategia tiene inevitablemente a depender del clima. En el Reino Unido, no es difícil
prevenir el congelamiento del suelo; en la Europa continental, el espesor de la protección contra

W. David Supo P.
heladas requerida es mayor, alcanzando casi un metro en el este de Europa. Suiza está entre
los países que hacen uso de una capa aislante en la base de la fundación. En países como
Canadá, sin embargo, no hay manera alguna, es económicamente inviable evitar la penetración
de las heladas hasta el suelo. En este tipo de casos la única alternativa es impedir al suelo, el
agua que necesita para que los cristales de hielo crezcan lo suficiente como para causar
movimiento vertical. El drenaje, junto con la prevención de la entrada de agua a través de la
superficie, se vuelven críticas.
Una estrategia final y bastante aceptable es simplemente permitir que el levantamiento por
helada suceda. El uso de un aglutinante muy suave en las capas de superficies proporciona
una flexibilidad suficiente para acomodar grandes deformaciones, incluso a temperaturas muy
bajas, y aunque se producirá agrietamiento durante el invierno, la remediación se llevará a cabo
en el verano. En Escandinavia, se han utilizado tradicionalmente las llamadas “gravas
petroleras” en estas situaciones. Estas mezclas utilizan una emulsión asfáltica muy suave como
aglutinante, extremadamente resistente al agrietamiento a baja temperatura, aunque menos
resistentes a la fatiga convencional y la abrasión. Esta estrategia, obviamente, no es adecuada
para las carreteras muy transitadas, pero es bastante aceptable en carreteras secundarias.
Aunque esta sección se ha enmarcado en términos de levantamiento por helada, con los daños
asociados a los materiales, el daño todavía puede ocurrir sin ningún movimiento vertical en
absoluto. El levantamiento por helada puede ser contrarrestada con una textura relativamente
abierta y un buen drenaje, los pequeños huecos llenos de agua, por lo tanto serán insuficientes;
pero la congelación de las propias partículas también pueden ocasionar graves daños si esas
partículas son porosas. Este peligro no es normalmente controlado directamente, y se confía
en los descriptores generales tales como "limpia y dura”, pero cualquier agregado con una
absorción mayor a aproximadamente 0,5% debe considerarse potencialmente en riesgo.” [4]
1.1.6. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
 Determinar el índice de congelamiento y profundidad de congelación para cada
estación meteorológica del SENAMHI instalada en el departamento de Puno y
efectuar un análisis comparativo.
 Determinar la expansión vertical por congelamiento de arenas limosas (SM) de la
ciudad de Juliaca en un sistema abierto y cerrado (Casos “B” y “C” de Terzaghi).

W. David Supo P.
Referencias
[1] K. Terzaghi, «Permafrost,» Harvard Soil Mechanics Serles N*37 - Universidad de
Harvard, nº 37, 1952.
[2] E. Juárez Badillo y A. Rico Rodriguez, Mecánica de suelos Tomo II, Teoría y
Aplicaciones de la mecánica de suelos, México D. F.: Limusa, 1984.
[3] M. A. Reed, «Frost heaving rate of silty soils as a function of pore size distribution,» 7
09 1977. [En línea]. Available:
https://archive.org/stream/frostheavingrate00reed#page/n5/mode/2up. [Último
acceso: 13 09 2015].
[4] N. Thom, Principles of Pavement Engineering, Second edition, Westminster, London:
Institution of Civil Engineers (ICE), Thomas Telford Ltd., 2014.
[5] C. Crespo Villalaz, Mecánica de Suelos y Cimenaciones, México: Limusa, 2004.
[6] E. J. Chamberlain, «Frost susceptibility of soil, Review of index tests,» 12 1981. [En
línea]. Available: www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=ADA111752. [Último acceso:
20 09 2015].
[7] A. Rico Rodríguez y H. D. Castillo Mejía, La ingenieria de suelos en las vias
terrestres: Carreteras, ferrocarriles y aeropistas, Volumen II, México: Limusa, 1974.
[8] L. Ochoa Paredes y R. D. Rojas Nina, «Implicancia del índice de congelación y el
tipo de suelos en los procesos de compactación en el mejoramiento de la carretera
Ananea-Cojata,» CAP Ingeniería Civil-FICP-UANCV, Juliaca, 2015.
[9] B. M. Das, Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, México, D.F:: CENGAGE
Learning, 2015.

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