Propiedades Fisicas Quimicas E Ingenieriles De Los Suelos

Introducción

En la siguiente monografía se presentara las propiedades químicas, físicas de los suelos haciendo énfasis en su aplicación en la ingeniería civil.

Un suelo, en el sentido ingenieril, es un aglomerado relativamente poco cohesivo compuesto por minerales, materia orgánica o sedimentos que se encuentra por encima de un substrato rocoso.

Los suelos pueden ser fácilmente fragmentados hasta separar sus partículas más pequeñas.

El significado de un suelo para un ingeniero civil no es igual que el que tiene para un agrónomo, edafólogo, biólogo, geólogo a pesar de las diferencias conceptuales, existe un cuerpo de conocimiento común entre la ingeniería geotécnica, la geología y la edafología. Una roca es un material geológico con mucha mayor cohesión que un suelo, la división entre suelo y roca es completamente arbitraria y muchos materiales geológicos comunes pueden ser clasificados de las dos maneras (rocas blandas o suelos duros).

En el diseño de cualquier edificio u otra estructura en tierra, los ingenieros deben tener en cuenta las propiedades estructurales de la base en la que se apoya su proyecto. Tanto el suelo como la roca tienen muy variadas propiedades ingenieriles, dependiendo del tipo específico de suelo o roca de que se trate. Por esta razón, el análisis de los geólogos y los científicos del suelo es una información muy útil para los ingenieros.

Todo proyecto de construcción civil requiere de los estudios de cada rama de la ingeniería para establecer estructuras apoyadas en diseños óptimos que garanticen su funcionamiento y seguridad.

En este sentido, como parte de la seguridad estructural de la edificación, toda construcción debe estar respaldada en un diseño estructural sismo-resistente fundamentado en un análisis detallado y en los códigos de diseño aplicables a nuestro medio. El diseño estructural sismo-resistente se constituye en un elemento indispensable para el inicio de toda construcción, pero además se debe tener en cuenta que para el diseño de la cimentación se requiere de los parámetros del suelo y la única forma de conocerlos es a través de un estudio de mecánica de suelos que incluya una campaña de trabajos de campo y ensayos de laboratorio adecuados.

La mecánica de suelos está directamente ligada con el diseño y construcción de proyectos de Ingeniería Civil, puesto que proporciona los parámetros necesarios para poder llevar a cabo el análisis de los puntos de apoyo o cimentaciones de una estructura sobre el suelo de soporte para que se produzca una transmisión eficiente de las cargas al terreno.

Un estudio de mecánica de suelos es indispensable en la planificación de una edificación, puesto que determina importantes parámetros geotécnicos para el diseño óptimo y seguro de la cimentación de la estructura, en lo referente a tipo de cimentación, profundidad de cimentación, capacidad de carga del suelo de soporte y estimación por aplicación de las cargas de asentamientos elásticos o inmediatos y diferidos a través del tiempo, en caso de suelos arcillosos.

En el caso de estructuras a construirse en terrenos arcillosos de alta plasticidad es importante que se incluya un análisis de asentamientos por consolidación, para tener una idea de la magnitud de asentamientos que se pueden presentar a través del tiempo y evaluar y descartar posibles asentamientos diferenciales, que pueden crear inestabilidad en la edificación.

Contenido

Propiedades Químicas de los Suelos

Las propiedades químicas del suelo varían con el tiempo, la meteorización del material de partida por el agua determina, en gran medida, la composición química del suelo que por último se ha producido. Las sustancias químicas que se eliminan con más rapidez son los cloruros y los sulfatos, a los que siguen el calcio, el sodio, el magnesio y el potasio.

Los elementos químicos del suelo pueden estar contenidos en:

• La fase sólida. Formando parte de la estructura de los minerales o incluidos en compuestos orgánicos.

• La fase líquida. Contenidos en el agua del suelo. Por lo general, las moléculas están total o parcialmente disociadas en iones: los de carga positiva se llaman cationes y los de carga negativa se llaman aniones. (ej. Nitrato sódico).

El agua del suelo, junto con los nutrientes disueltos, recibe el nombre de solución del suelo componentes inorgánicos del suelo.

Los elementos más abundantes de la corteza terrestre son el oxígeno (O) y el silicio (Si), que representan el 75 % del total. A continuación le siguen el aluminio (Al), el hierro (Fe), el calcio (Ca), el sodio (Na), el potasio (K), y el magnesio (Mg). Los compuestos inorgánicos más abundantes son:

Las arcillas. Son silicatos de aluminio hidratados, con estructura laminar. Existen diferentes tipos de arcillas: caolinita, mica, montmorillonita, vermiculita, clorita, etc.

La reacción química del suelo: el pH

Los suelos pueden tener una reacción ácida o alcalina, y algunas veces neutral. La medida de la reacción química del suelo se expresa mediante su valor de pH. El valer de pH oscila de O a 14, y el pH = 7 es el que indica que el suelo tiene una reacción neutra. Los valores inferiores a 7 indican acidez y los superiores a 7 alcalinidad. Mientras más distante esté la medida del punto neutro, mayor será la acidez o la alcalinidad.

El método de mayor precisión para la determinación del pH del suelo es el que se realiza mediante un contador eléctrico del ph, que ofrece una lectura directa del valor de pH cuando los electrodos de vidrio se introducen en una solución que se obtiene mezclando una parte de la muestra del suelo y dos partes de agua destilada. Los equipos de esa índole se pueden encontrar en los laboratorios de análisis de suelos.

Como indicación general del pH del suelo, se pueden utilizar sobre el terreno el papel de tornasol y los indicadores cromáticos. El papel de tornasol que adquiere un color rojo en condiciones ácidas y azul en condiciones alcalinas, es relativamente poco costoso y, por lo general, se puede comprar en farmacia. Dicho papel se sumerge parcialmente en una suspensión de suelo que se obtiene mezclando una parte de suelo y dos partes de agua destilada o, si fuese necesario, de agua de lluvia pura recogida directamente en un recipiente limpio. También se pueden adquirir equipos para ensayos de campo, incluidos diversos indicadores cromáticos. Como se indica en las instrucciones, normalmente se mezcla una pequeña muestra de suelo con un poco de agua destilada y una sustancia química, y se agregan varías gotas de un indicador cromático. El color de la solución cambia y ese nuevo color se compara con un

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