Determinación de la influencia del contenido de humedad en el coeficiente de rozamiento interno de microesferas de cristal mediante ensayos de corte directo

Gallego-Gómez, Francisco (Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC). C/ Sor Juana Inés de la Cruz, 3, 28049 Cantoblanco (Madrid). Email: [e-mail]) ; Moya Ignacio, Manuel (Universidad de Extremadura. Centro Universitario de Plasencia. Avda. Virgen del Puerto nº 2, 10600 Plasencia (Cáceres). Email: [e-mail])

Resumen: Las microesferas de sílice tienen muchas aplicaciones como materia prima en muchos procesos de fabricación, aplicándose en adhesivos, masillas, revestimientos, etc., contribuyendo a mejorar la dureza y la resistencia a la abrasión, entre otras cosas. En este trabajo se realizaron ensayos de corte directo para determinar las curvas de tensión-deformación de este material granular en un amplio intervalo de humedades y conocer así cómo varía el ángulo de rozamiento interno del material con la humedad. A diferencia de las mediciones que se realizan habitualmente con los materiales granulares, en los ensayos realizados no se consolidó la muestra previamente, sino que se le aplicó la carga vertical correspondiente durante el tiempo que duró la realización de cada ensayo, una condición que se aproxima bastante a las situaciones más frecuentes que se dan en la naturaleza y la industria. En estas circunstancias se encontró un rozamiento nunca antes referenciado. Mientras que el medio granular seco mostró un comportamiento típico de un corte lineal clásico, alcanzando un ángulo de rozamiento interno constante de 44º para todas las cargas normales aplicadas, en el caso de la muestra húmeda se observaron dos pendientes bien definidas (dos ángulos de rozamiento interno diferentes), alcanzándose el menor ángulo de rozamiento interno a bajas presiones (de hasta 50 a 100 kPa). Este comportamiento de fricción de dos regímenes abarcó todo el rango de humedades analizado hasta la saturación (23% de humedad, aproximadamente), cuando el medio granular recuperó el comportamiento lineal obteniéndose un ángulo de rozamiento interno cercano al alcanzado en seco. Además, los ángulos de rozamiento interno dependían de la cantidad de agua añadida, mostrando dos mínimos que coincidían con los contenidos límite de agua, y un máximo (o zona de meseta) en los contenidos medios. Un modelo semicuantitativo simple basado en la fracción sólida y la resistencia a tracción del material granular, ambos dependientes del contenido de agua, permitió ajustar las mediciones. Los regímenes de rozamiento observados son necesarios para predecir correctamente el comportamiento del medio granular a un contenido de humedad y una tensión determinados. Los resultados obtenidos muestran, por ejemplo, que el coeficiente de rozamiento interno para material seco puede reducirse en un factor cercano a 3 al añadir una cantidad mínima de agua, lo que es relevante en término de estabilidad granular o costes de manejo.

Idioma: Español

DOI: 10.26754/c_agroing.2019.com.3418

Año: 2019

En: X Congreso Ibérico de Agroingeniería = X Congresso Ibérico de Agroengenharia : Libro de actas = Livro de atas