PLASTICIDAD DE LOS SUELOS

I. PLASTICIDAD DE LOS SUELOS

Se denomina plasticidad a la propiedad que presentan algunos suelos de modificar su consistencia (o dicho de otra forma, su resistencia al corte) en función de la humedad.

Existe una correspondencia entre la plasticidad de un suelo y su cohesión. La plasticidad es una propiedad exclusiva de los suelos finos (arcillas y limos), siendo producto de las relaciones electroquímicas que se establecen entre las superficies de los elementos que forman el agregado que compone el suelo (partículas elementales de limo o arcilla). Los suelos granulares, formados exclusivamente por elementos de granulometría gruesa (arena, gravilla, grava o cantos) no presentan plasticidad.

II. CARACTERISTICAS PARTICULARES DE LAS ARCILLAS

2.1 CONSISTENCIA DE LAS ARCILLAS.

Es la característica física que gobierna las fuerzas de cohesión-adhesión, responsables de la resistencia del suelo a ser moldeado o roto. Dichas fuerzas dependen del contenido de humedades por esta razón que la consistencia se debe expresar en términos de seco, húmedo y mojado.

Se refiere a las fuerzas que permiten que las partículas se mantengan unidas; se puede definir como la resistencia que ofrece la masa de suelo a ser deformada o amasada.

Las fuerzas que causan la consistencia son: cohesión y adhesión.

2.1.1. Cohesión: Esta fuerza es debida a atracción molecular en razón, a que las partículas de arcilla presentan carga superficial, por una parte y la atracción de masas por las fuerzas de Van der Walls, por otra (gavande, 1976)… Además de estas fuerzas, otros factores tales como compuestos orgánicos, carbonatos de calcio y óxidos de hierro y aluminio, son agentes que integran el mantenimiento conjunto de las partículas.

“La cohesión,, entonces es la atracción entre partículas de la misma naturaleza.”

2.1.2. Adhesión: Se debe a la tensión superficial que se presenta entre las partículas de suelo y las moléculas de agua. Sin embargo, cuando el contenido de agua aumenta, excesivamente, la adhesión tiende a disminuir. El efecto de la adhesión es mantener unidas las partículas por lo cual depende de la proporción Agua/Aire.

De acuerdo a lo anteriormente expuesto se puede afirmar que la consistencia del suelo posee dos puntos máximos; uno cuando está en estado seco debido a cohesión y otro cuando húmedo que depende de la adhesión.

Es bien conocido el hecho de que los suelos muestran comportamientos distintos contenidos de humedad. Atterberg (1911) fue uno de los primeros en darle importancia a esta propiedad de los suelos; describe los cambios de consistencia con la humedad del siguiente modo:

«Cuando mezclamos polvo de arcilla con mucha agua, obtenemos una pasta arcillosa fluida. Con menos agua la pasta fluye pero es más densa. Evaporando el agua, la arcilla pasa gradualmente a una masa pegajosa (se pega a los dedos, madera o metales). Luego desaparece la pegajosidad, y la arcilla puede ser fácilmente moldeada sin pegarse a los dedos, este es el denominado estado plástico. Con un desecamiento aun mayor, la masa de suelo puede desmenuzarse, y los pedazos pueden ser unidos nuevamente bajo presión considerable (friable). Finalmente se pierde incluso esta condición (masa dura y rígida)».

FLUIDA PEGASOSA PLASTICA FRIABLE

RIGIDA

FIGURA 1

De acuerdo con esto se pueden esperar que se presenten cuatro formas esenciales de consistencia en los suelos (se excluye el estado viscoso).

a) Consistencia pegajosa, que se manifiesta por adherencia y pegajosidad a otros objetos.

b) Consistencia plástica, manifestada por la elasticidad y capacidad de ser moldeada.

c) Consistencia blanda o suave, caracterizada por la friabilidad.

d) Consistencia dura o rígida.

La relación de estas formas de consistencia con el contenido de humedad del suelo se muestra esquemáticamente en figura 1.

A bajo contenido de humedad el suelo es duro y muy coherente a causa del efecto de cementación entre partículas secas. Si el suelo es trabajado con estas condiciones se producen terrones. Cuando el contenido de humedad aumenta, son adsorbidas moléculas de H2O, sobre la superficie, lo cual decrece la coherencia e imparte friabilidad a la masa del suelo.

Esta zona de consistencia friable representa el rango óptimo de humedad del suelo, para el laboreo. Cuando el contenido de humedad aumenta, la cohesión de los films de agua alrededor de las partículas hace que el suelo permanezca unido y el suelo se vuelve plástico.

FIGURA 2.

2.2. SENSIBILIDAD

El término sensibilidad se refiere al efecto que el remoldeado de un suelo produce sobre la Consistencia de las arcillas inalteradas, independientemente de la naturaleza física de Las causas del fenómeno. El grado de sensibilidad es diferente para las distintas arcillas y puede también diferir en una misma arcilla según cual sea su contenido de humedad. Si una arcilla es muy sensitiva, un deslizamiento de cualquier naturaleza puede Transformarla en una masa de trozos lubricados capaces de deslizar con un talud suave, mientras que un deslizamiento similar en una arcilla de baja sensibilidad, sólo produce una deformación local.

El cambio de consistencia producido por la alteración de una arcilla sensitiva, trae siempre aparejado un cambio de su permeabilidad.

El grado de sensibilidad (St) de una arcilla, se expresa por la relación entre la resistencia a la compresión simple de una arcilla inalterada y el valor de la resistencia a la compresión simple de la misma arcilla después de ser remoldeado a contenido de humedad constante, es decir:

Cohesión no drenada de la arcilla inalterada

St =

Cohesión no drenada de la arcilla amasado

Los valores de “St” están comprendidos entre 2 y 4 para la mayoría de las arcillas. Para arcillas sensitivas, varía entre 4 y 8, aunque se conocen arcillas ultrasensitivas o rápidas con valores de St mayores de 8. Estos valores altos pueden ser causados por una estructura en esqueleto bien desarrollada, por un alto grado de tixotropía de la fracción más fina del suelo, o por ambas causas simultáneamente.

Las arcillas ultrasensitivas se encuentran principalmente entre las arcillas glaciares Blandas depositadas en aguas pútridas o de mar, y entre las arcillas blandas derivadas de la descomposición de cenizas volcánicas.

Se puede obtener una idea de la complejidad de la estructura de una arcilla, comparando el peso unitario (γdi) de una muestra intacta de suelo

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