Presión de hinchamiento a volumen constante y deformación lineal por hinchamiento de rocas

Fundamento

El hinchamiento de una roca proviene de la absorción de agua por minerales arcillosos expansivos o de la transformación de anhidrita en yeso, que ocupa más volumen. Los dos ensayos miden las dos caras del mismo fenómeno. En el de presión de hinchamiento a volumen constante, una probeta tallada se confina lateralmente en un anillo rígido y se impide su expansión axial mediante un sistema que ajusta la carga a medida que la roca intenta crecer; se la satura con agua y se registra la presión necesaria para mantener el volumen constante, que crece con el tiempo hasta estabilizarse: ese valor es la presión de hinchamiento y representa el empuje máximo que la roca puede ejercer sobre un revestimiento rígido. En el de deformación lineal por hinchamiento, la probeta se satura bajo una carga axial pequeña o nula y se mide su elongación en el tiempo, obteniendo la deformación de hinchamiento libre, que representa el movimiento que se produciría si no hubiera contención. Entre ambos extremos está la realidad de la obra, y por eso algunos ensayos se hacen bajo cargas intermedias para construir la curva que relaciona presión y deformación, que es la que usa el diseñador del sostenimiento. El ensayo es largo, de días a semanas, porque el proceso es lento.

Matriz (en qué muestra)

Rocas arcillosas y lutitas de túneles y de taludes; anhidritas y rocas con minerales expansivos; testigos de perforación de obras subterráneas; rocas de fundación en contacto con agua; material de sostenimiento en estudio

Equipamiento necesario¿Dónde lo compro?

Celdas edométricas rígidas con sistema de carga controlada; comparadores o transductores de desplazamiento de alta resolución; sistema de saturación con agua a composición controlada; tallador y cortadora de testigos con refrigeración; balanza; estufa; ambiente de temperatura estable.

Reactivos¿Dónde lo compro?

Agua destilada o agua de composición representativa del sitio; productos de sellado lateral de la probeta.

Material de laboratorio¿Dónde lo compro?

Anillos de confinamiento; piedras porosas; planillas de lecturas por tiempo; identificación del testigo, su profundidad y su orientación respecto de la estratificación.

Consumibles¿Dónde lo compro?

Probetas, que se destruyen; agua; papeles de filtro.

Unidad

Pa · presión de hinchamiento a volumen constante (kPa o MPa) y su evolución en el tiempo · deformación lineal por hinchamiento libre (%) y curva contra el tiempo · orientación de la probeta respecto de la estratificación · humedad natural y porosidad de la roca · composición del agua de saturación empleada

Rango de referencia

Las presiones de hinchamiento de rocas arcillosas activas alcanzan valores que un revestimiento de túnel convencional no soporta, y por eso el diseño recurre a soluciones deformables que permiten un movimiento controlado en lugar de resistirlo todo; conocer la curva de presión contra deformación es lo que permite elegir esa deformación admisible

Norma que lo exige

Los estudios geotécnicos de túneles y de obras subterráneas en rocas arcillosas o con anhidrita, que exigen evaluar el potencial de hinchamiento antes de definir el sostenimiento; los pliegos de obras subterráneas; los estudios de estabilidad de taludes en lutitas; las normas de acreditación del laboratorionorma argentina

Norma que describe la técnica

IRAM 10604, que fija el método de determinación de la presión de hinchamiento a volumen constante; IRAM 10605, sobre el método de determinación de la deformación lineal por hinchamiento; IRAM 10602, sobre la determinación de densidades, porosidad y absorción de agua en rocas; IRAM 10601, sobre la determinación de agua en rocasnorma argentina

Edición y vigencia de la norma

IRAM 10604:1987; IRAM 10605:1988; IRAM 10602:2013; IRAM 10601:1986

Volumen de muestra

Destructivo. Una probeta por dirección y por condición; el ensayo dura semanas

Conservación y transporte

La orientación de la probeta respecto de la estratificación se registra y se ensayan ambas direcciones, porque el hinchamiento es fuertemente anisótropo y ensayar una sola dirección puede subestimar el empuje en la que importa. El testigo se conserva a su humedad natural desde la extracción, sellado, dado que una roca que se secó y se rehidrató no reproduce su comportamiento original. La composición del agua de saturación se elige representativa del sitio.

Límite de detección típico

Los transductores resuelven deformaciones de micrómetros, necesarias por lo lento del proceso

Incertidumbre típica

Del orden del 10 al 20 %, con gran dispersión entre probetas por la heterogeneidad de la roca

Área

Geología y minería; Ingeniería; Materiales/industrial

Fecha de última actualización: 11/9/2026