Tipos principales de suelos. Los términos principales que usan los ingenieros civiles para describir suelos son: grava, arena, limo y arcilla. La mayor parte de los suelos naturales se componen de una mezcla de dos o más de estos elementos, y pueden contener por añadidura, material orgánico parcial o completamente descompuesto. A la mezcla se le da el nombre del elemento que parezca tener mayor influencia en su comportamiento, y los otros componentes se usan como adjetivos. Así, una arcilla limosa tiene predominantemente las propiedades de la arcilla, pero contiene una cantidad significativa de limo, y un limo orgánico está compuesto principalmente de mineral cuyas partículas tienen el tamaño de las del limo, pero que contiene una cantidad importante de material orgánico.
A las gravas y a las arenas se les llama suelos de grano grueso, y a los limos y a las arcillas suelos de grano fino. La distinción radica en que puedan diferenciarse las partículas a simple vista. Los métodos para describir los suelos de grano grueso difieren de los que son apropiados para los de grano fino; por lo tanto, los procedimientos se explican bajo encabezados diferentes.
Materiales de los suelos de grano grueso. Los materiales de los suelos de grano grueso son fragmentos minerales que pueden identificarse principalmente tomando como base el tamaño de las partículas.
Las partículas que tienen un tamaño mayor que aproximadamente 5 mm se clasifican como grava. Sin embargo, si el diámetro excede de aproximadamente 200 mm, se aplica usualmente el nombre de boleo.
Si los granos son visibles a simple vista, pero tienen un tamaño menor de aproximadamente 5 mm, el suelo se describe como arena. Este nombre se modifica todavía más dividiéndolo en gruesa, media o fina. Las fronteras entre estas categorías han de ser arbitrariamente establecidas. En los Estados Unidos se ha adoptado la clasificación de la ASTM, cuyos límites de tamaños dados en la tabla 1.1 se utilizan como norma para fines técnicos.
TABLA 1.1 Limites de los Tamaños de los Componentes del Suelo Según la Clasificación de la ASTM (En Milímetros)
Una descripción verbal completa de un suelo de grano grueso incluye además de la estimación de la cantidad de material de cada orden de tamaño, la graduación, la forma de las partículas, y la composición minera1ógica La graduación permite definir a los suelos como bien graduados, bastante bien graduados, bastante uniformes, uniformes, y de granulometría discontinua. Los suelos bien graduados contienen una buena proporción de partículas de todos los tamaños, variando de gruesas a finas. En los suelos uniformes todas las partículas son aproximadamente del mismo tamaño. Los suelos de granulometría discontinua son mezclas de partículas de tamaño grueso uniforme y de partículas finas también de tamaño uniforme, faltando partículas de tamaño intermedio entre las gruesas y las finas. Todos los suelos que no están bien graduados, se denominan genéricamente mal graduados.
La forma de las partículas gruesas de un sucio influye en la compacidad y estabilidad del depósito del mismo.
Los términos usuales con que se describe la forma de los granos se ilustran en la fig. 1.1.
Cuando se examinan las partículas más gruesas del suelo a simple vista o con una lupa pequeña, se debe tratar de estimar el grado de meteorización. La presencia de materiales débiles, como. lutitas y mica, deberá también tenerse en cuenta, ya que estos materiales pueden influir en la durabilidad u compresibilidad del depósito.
Materiales de grano fino. Los Limos inorgánicos, que constituyen la porción gruesa de la fracción microscópica de los suelos, tienen poca o ninguna plasticidad o cohesión. Las variedades menos plásticas que consisten principalmente de granos de cuarzo muy finos y redondeados se llaman polvo de roca. Las variedades más plásticas que contienen una cantidad apreciable de partículas en forma de laminillas se llaman limo plástico.
La arcilla está formada por un agregado en que predominan los minerales de tamaño microscópico o submicroscópico en forma de laminillas cristalinas. Se caracteriza por tener las propiedades típicas de los coloides, como son la plasticidad, la cohesión y la facultad de adsorber iones. Estas propiedades aparecen en un amplio intervalo de contenidos de agua.
La distinción entre limo y arcilla no puede basarse en el tamaño de las partículas, porque las propiedades físicas importantes de los dos materiales están relacionadas sólo indirectamente con dicho tamaño. Además, como ambas son microscópicas, deberán usarse como criterio de identificación en el campo, otras propiedades físicas que no sean el tamaño de las partículas.
La resistencia en estado seco proporciona una base para distinguirlos. Se moldea un pequeño prisma de suelo que se deja secar al aire. Luego se rompe y tomando un fragmento de aproximadamente 3 mm se aprieta entre el pulir y el índice. El esfuerzo necesario para romper el fragmento proporciona una base para describir su resistencia como muy baja, baja, media, y alta, o muy alta. Un fragmento de arcilla puede romperse solamente con gran esfuerzo, mientras que uno de limo se rompe fácilmente.
Como los limos son más permeables que las arcillas, la dilatancía o prueba de agitado puede usarse también para distinguir los dos materiales. En esta prueba, se torna en la palma de la mano una pequeña porción de suelo y se mezcla con agua hasta que tome una consistencia muy blanda. Luego se golpea el dorso de la mano ligeramente. Si el suelo es limoso, el agua sube rápidamente a su superficie y le da una apariencia brillante o reluciente. Luego, si se deforma la pasta de suelo, en aig-unos casos exprimiéndola y en otros estirándola, el agua regresa al interior dejando la superficie con una apariencia mate. Usualmente, cuanto mayor sea la proporción de arcilla en la muestra, más lenta será la reacción a la prueba La reacción se califica como rápida, lenta o ninguna. La plasticidad es una propiedad caracteiística de las arcillas y puede usarse también como base para hacer pruebas sencillas en el campo. A una humedad determinada, un suelo que contiene cantidades apreciables de arcilla puede deformarse y amasarse en la mano sin que se desintegre. Por lo tanto, si puede manipularse una muestra de suelo húmeda entre las palmas de la mano y formar con ella cilindros largos y delgados, indudablemente contiene una cantidad apreciable de arcilla. Al perder humedad, con una manipulación prolongada, el suelo se aproxima al estado en que deja de ser plástico y se vuelve desmoronable. Precisamente antes de llegar a ese estado, una arcilla muy plástica puede convertirse en cilindros largos y delgados, con un diámetro aproximado de 3 mm, que tiene suficiente resistencia para soportar su propio peso. Por otra parte, un limo rara vez permite formar cilindros tan delgados como de 3 mm sin romperse, notándose una completa falta de resistencia a la tensión, a menos de que contenga pequeñas cantidades de arcilla. El registro que se haga de una prueba sencilla de plasticidad debe indicar no solamente si pueden formarse los cilindros plásticos, sino también la tenacidad del cilindro al acercarse al estado desmoronable. Esta condición se califica como débil y quebradiza, media, o tenaz.
Existe un cuarto procedimiento, denominado prueba de dispersión; es también útil para distinguir los limos de las arcillas, y para hacer una estimación tosca de las cantidades relativas de arena, limo y arcilla en un material. Se dispersa una pequeña cantidad de suelo en agua en una probeta o tubo de ensayo y se deja reposar. Las partículas más grandes caen primero, y las finas permanecen en suspensión un tiempo mayor. Ordinariamente, las arenas se asientan en un tiempo de 30 a 60 segundos. Los limos emplean en asentarse de 15 a 60 minutos, mientras que las arcillas permanecen en suspensión cuando menos varias horas y, usualmente, durante varios días, a menos que se combinen formando grumos o flóculos.
Materia orgánica del suelo. Cantidades muy pequeñas de materia orgánica pueden tener influencia importante en las propiedades físicas de los suelos. La mayor parte de los suelos orgánicos son más débiles y compresibles que los suelos que posean la misma composición mineral, pero que carezcan de materia orgánica. La presencia de una cantidad apreciable de materia orgánica puede reconocerse usualmente por el color que de gris oscuro a negro tiene el suelo y por el olor de vegetación podrida.
El limo orgánico es un suelo de grano fino, más o menos plástico, que contiene partículas minerales de limo y partículas finamente divididas de materia orgánica. Pueden también estar presentes conchas y fragmentos visibles de materia vegetal parcialmente podrida.
La arcilla orgánica es un suelo arcilloso que debe algunas de sus propiedades importantes a La presencia de materia orgánica finamente dividida.
Los depósitos de suelos eminentemente orgánicos como la turba, pueden distinguirse por un color que va del pardo oscuro al negro, por la presencia de partículas fibrosas de materia vegetal en estado variable de descomposición, y por el olor característico a materia orgánica.
No siempre se reconocen fácilmente las combinaciones de materiales orgánicos y minerales en los suelos, especialmente si la proporción de materia orgánica es pequeña. Sin embargo, la presencia de materia orgánica debe siempre sospecharse, si el suelo tiene color pardo oscuro, gris oscuro, o negro. Si no puede distinguirse el olor a materia orgánica, algunas veces puede hacerse evidente con un poco de calor.
En la tabla 1.2 se da un resumen de las reacciones de los suelos inorgánicos de grano fino y de los suelos parcialmente orgánicos en las pruebas sencillas de identificación de campo.
FIGURA 1.1 Formas típicas de las partículas gruesas (según el U.S Berau of Reclamation, 1963)
0 comentarios:
Publicar un comentario