TEXTURA, PLASTICIDAD Y CLASIFICACION DE SUELOS

MODULO II: TEXTURA, PLASTICIDAD Y CLASIFICACION DE SUELOS

2.1 Microestructura o Textura

Las partículas minerales, el agua y el aire se agrupan de muy diferentes maneras para formar los materiales que llamamos suelos y rocas. En mecánica de suelos el término estructura (mas propiamente microestructura) se usa para describir la geometría de la agrupación partícula-poro. En mecánica de rocas el término petrográfico textura se emplea para denotar el agrupamiento de los granos minerales, y el término estructura se reserva para los más grandes rasgos característicos de la totalidad de la formación. Se colocan en 4 grandes grupos: NO COHESIVOS, COHESIVOS, COMPUESTAS Y CRISTALINAS. Los 3 primeros se aplican a suelos y rocas sedimentarias, la última se aplican a ciertos sedimentos y a las rocas ígneas y metamórficas.

a) Estructura no cohesiva (No Coherentes)

Se llama de contacto o monogranular y es típica de las arenas y gravas. La relación de vacíos puede variar grandemente según sea la posición de los granos (de 0.90 a 0.35)

Compacidad Relativa (CR).- es la relación entre la relación de vacíos que realmente tiene el suelo y sus valores límites, e máx y e mín.

e máx - e

CR(%) = ------------------- * 100

e máx – e mín

Descripción cualitativa de depósitos de suelo granular

Compacidad Relativa (%) Descripción de depósitos de suelo

0 – 15 Muy suelto

15 – 50 Suelto

50 – 70 Medio

70 - 85 Denso

85 - 100 Muy denso

Estructura de Panal:

Tiene CR negativa (se produce cuando arenas extremadamente finas ó partículas de limo no coherente se sedimentan en aguas tranquilas).

El ingeniero debe mirar con desconfianza todas las arenas muy finas y los limos depositados en agua (hasta comprobar e).

b) Estructura de suelos cohesivos

Estructura Dispersa

Es típica en suelos que son mezclados o reamasados. La repulsión entre las partículas, hace que se coloquen a distancia máxima una de otras, los granos redondeados producen alteraciones locales que se aparten de la estructura típica.

Son densos é impermeables. El valor de e < 0.50, pero pueden ser 1 ó 2 dependiendo del tipo de arcilla y la humedad.

Estructura Floculada

Se forman a partir de una estructura dispersa. La introducción del agua salada (electrolito) provoca la floculación, gran cantidad de agua libre queda atrapada en los poros, al caer las partículas en un nuevo ordenamiento.

Los depósitos formados en el mar, son muy floculados, con 2 < e < 4. Los depósitos en agua dulce, donde actúan débiles electrólitos, suelen ser parcialmente floculados.

Son muy compresibles, pero fuertes é insensibles a las vibraciones. Son susceptibles al reamasado.

c) Estructura compuesta

Estructura Matriz: las propiedades físicas dependen del material más débil.

V granos < 2 V agente cementante

Agente Cementante:

* Arcillas firmes ó duras

* Carbonato de calcio

* Óxidos de hierro y sílice coloidal producto de la meteorización de la roca.

Estructura de Unión de puntos – Unión total

V granos > 2 V agente cementante

El ligante compacto se forma cuando se sedimenta junto con los granos compactos fuera del agua, formándose un sólido por el peso creciente de los sedimentos.

La estructura de unión de puntos es relativamente rígida, incompresible y resistente al choque y la vibración, siempre que el material cementante permanezca fuerte.

La relación de vacíos de la estructura esquelética de unión total puede ser tan baja como 0.20, pero los valores típicos son 0.30 a 0.50. El suelo es rígido é incompresible y no puede ablandarse por el agua.

d) Estructura cristalina

El estudio de las rocas, incluyendo su clasificación se llama Petrografía. Debido a la complejidad de la formación de la formación de las rocas y a los muchos y diferentes minerales que las constituyen, esta ciencia es compleja. Sin embargo, desde el punto de vista del comportamiento de las mismas en las obra de ingeniería, rara vez es necesaria una clasificación detallada. El siguiente cuadro muestra algunas características generales:

DESCRIPCION DEL ENDURECIMIENTO DE LA ROCA

Descripción Resistencia a compresión sin confinar Ensayo de campo

Muy dura 1,400 kg/cm² o más Se dificulta romperla con el pico en trozos de 10 cm.

Dura 560 - 1,400 kg/cm² Se rompe en trozos de 10 cm con un golpe de martillo.

Blanda 175 - 560 kg/cm² Se puede raspar o dentellar ligeramente con la punta del pico

Muy blanda 70 - 175 kg/cm² Se desmenuza con el pico, se raspa fácilmente con la cuchilla.

2.2 Plasticidad y Límites de Atterberg

Fenómeno de Absorción. Causas

* Las ligaduras moleculares no satisfechas de las aristas de los minerales arcillosos y de las aristas rotas de otras partículas.

* El desequilibrio causado por la sustitución isomorfa en las láminas de los minerales arcillosos.

* Distribución no uniforme de los átomos y falta de uniformidad en la carga de la superficie.

* Disociación de iones (O, OH) y cationes de la superficie de la arcilla en agua.

Causa de la Plasticidad en las Arcillas

* Las fuerzas acercan las partículas, expulsando parte de la doble capa de difusión.

* Si la arcilla tuviera menos humedad, también tendría las partículas más próximas, habrá más atracción entre ellas y forman una masa mas rígida.

* Un suelo de arcilla se puede deformar plásticamente sin romperse, con distintas humedades, cuanto mayor sea la humedad (siempre y cuando la arcilla tenga esa capacidad), mayor es la separación y movilidad entre ellas.

Límites de Atterberg

Atterberg, hizo ver que la plasticidad no era una propiedad permanente en las arcillas, sino circunstancial y dependiente de su contenido de humedad

LC

...