CARACTERÍSTICAS Y ESTRUCTURACIÓN DE LAS PARTÍCULAS MINERALES. Forma. La constitución peculiar de los suelos gruesos es aquella en la que las 3 dimensiones de las partículas que los forman, son de magnitud comparable; esta forma es causada por agentes mecánicos y solo por excepción por agentes químicos. Las formas son: redondeada, subredondeada, subangulosa y angulosa.

La angulosa se presenta en suelos residuales o en arenas volcánicas o marinas. La redondeada se encuentra en gravas y arenas de río y en arenas eólicas. En suelos de partículas muy pequeñas (finos), es común la forma aplastada o de lámina y por excepción la acicular (forma de aguja). En los suelos la forma de las partículas influye poderosamente en su comportamiento, más que el tamaño.

Láminas de arcilla vistas al microscopio.

En suelos finos la compresibilidad se produce de manera esencial por la forma laminar de sus partículas. Peso específico relativo (Ss). Varía en los suelos entre 2.6 y 2.9, pero existen algunos cuyo valor es 1.3 es el caso de la turba suelos de origen orgánico y otros con abundante hierro con Ss de 3.0

ESTRUCTURACION DE LOS SUELOS. Es la forma en que se acomodan o disponen las partículas minerales que constituyen el conjunto llamado suelo. Estructuras básicas: simple, panaloide y floculenta. Simple.-Es aquella en que las partículas se acomodan descansando unas sobre las otras y cada partícula tiene varios puntos de apoyo. Es producida por la fuerza de gravedad. Se presenta en suelos de grano grueso (gravas y arenas limpias). El comportamiento mecánico e hidráulico de un suelo de estructura simple está definido en esencia por: la compacidad del manto y la orientación de sus partículas. La compacidad es el grado de acomodo logrado por las partículas del suelo, presentando más o menos vacíos entre ellas. En un suelo muy compacto la deformación provocada por cargas es pequeña, si el suelo es poco compacto la deformación que puede presentar es mayor.

Estado más suelto Estado más compacto

Compacidad de un conjunto de esferas iguales Estado mas compacto n = 26%; e = 0.35 Estado más suelto n = 47.6%; e = 0.91 Las arenas naturales muy uniformes en tamaño presentan porosidad y relación de vacíos muy cercanos a los indicados. En las arenas comunes, los valores pueden ser significativamente menores y si poseen un porcentaje pequeño de partículas de forma laminar, el volumen de vacíos se incrementa bastante en el estado mas suelto. En las arenas bien graduadas es decir las que tienen una gran variedad de tamaños, los estados mas suelto y mas compacto tienen valores de e y n claramente mas pequeños que los correspondientes al conjunto de esferas iguales. Compacidad relativa (Cr) = (e max. – enat.) / (emax– emin.) La compacidad relativa, es una relación empírica que Terzaghi recomienda para medir la compacidad de un manto de suelo de estructura simple desde luego se determina en el laboratorio. e max. = Relación de vacíos que corresponde al estado más suelto del suelo. e min. = Relación de vacíos que corresponde al estado más compacto del suelo. e nat. = Relación de vacíos que corresponde a la muestra en estado natural.

Estructura panaloide.-Es típica en suelos con granos de tamaño pequeño (0.02mm de diámetro o menores), sedimentados en un medio continuo que puede ser agua o en ocasiones aire. En partículas de esta clase influye la gravedad en la sedimentación, pero la masa tan pequeña de partículas hace intervenir otras fuerzas naturales de magnitud comparable por ejemplo si la partícula antes de caer al fondo del depósito, toca a otra partícula ya depositada, la fuerza de adherencia desarrollada entre ambas puede neutralizar el peso, logrando que la partícula se detenga antes de completar su descenso, si se añade otra partícula y otra más, etcétera, el grupo de ellas llega a formar una celda, con una cantidad grande de vacíos, asemejando un panal. Estructura floculenta.- Es aquella que adopta la forma de panal y cuando se unen varios grumos forman a su vez panales. Estructura compuesta.- Esta es una combinación, es una combinación de la simple, panaloide y floculenta y se puede decir que es la más común. Existen algunas otras estructuras como la de castillo de naipes que se forma cuando el suelo posee partículas laminares interviniendo las cargas eléctricas y por otros efectos se forma la estructura dispersa. GRANULOMETRIA. La granulometría consiste en medir el tamaño de las partículas de un suelo y su cantidad por tamaño. En suelos gruesos (gravas y arenas) se ha determinado que cuando tienen una amplia variedad de tamaños, su comportamiento es más conveniente en lo que respecta a algunas de sus propiedades, si los comparamos con suelos de granulometría uniforme, es decir abundancia de un solo tamaño ejemplo arenas de playa. Pero a su vez en los suelos gruesos el comportamiento mecánico e hidráulico depende del acomodo de sus granos y de su orientación. Características que destruye la prueba de granulometría al realizarse. Tratándose de suelos finos, el comportamiento depende poderosamente de su estructura (panaloide o floculenta), por lo que el conocer su granulometría es de escaso valor. No obstante lo anterior quienes manejen suelos en la construcción (cimentaciones o terraplenes, etc.) deben conocer los criterios en que se basa la distribución granulométrica y los métodos usados para su determinación. Sistemas de clasificación de suelos basados en criterios de granulometría. Inicialmente un suelo se dividía en tres o cuatro fracciones por lo difícil que eran las formas disponibles de separación por tamaños. Al idearse el proceso de cribado se hizo factible el trazo de curvas granulométricas. En la actualidad es posible conocer el tamaño y distribución de las partículas de los suelos finos, usando el análisis de suspensiones.

Prueba del hidrómetro.

Se idearon varias clasificaciones granulométricas de los suelos de acuerdo al tamaño de las partículas por ejemplo: la clasificación internacional de origen sueco que indica 2.0mm para arena gruesa hasta 0.0002mm para ultra arcilla coloidal; la clasificación del Instituto tecnológico de Massachusetts que abarca tamaños desde 2.0mm a 0.0002mm con arena limo y arcilla. La clasificación alemana de Kopecky que comprende desde piedra hasta ultra arcilla y tamaños ≥ 70mm piedra a 0.00002mm ultra arcilla, pasando por, grava, arena, polvo, limo y arcilla. En las clasificaciones anteriores existe discordancia pues lo que para una es arena para otra puede ser limo y así. Pero la desventaja esencial es el uso que hacen de los términos limo y arcilla para definir fracciones de suelo determinadas exclusivamente por tamaños. De aquí en adelante los términos limo y arcilla se usarán exclusivamente para referirse a tipos de suelo, acudiendo a tamaños de partículas cuando se necesite nombrar cierta fracción granulométrica. Representación de la distribución granulométrica. La gráfica de la granulometría se obtiene al representar con puntos localizados sobre unos ejes coordenados, los porcentajes del suelo en peso menores que el tamaño correspondiente en el eje de las “Y” de 0 a 100 en escala aritmética, y los tamaños de las partículas en el eje de las “X” en escala logarítmica.

Un suelo que esté formado por partículas de 2 o tres tamaños, nos da una curva cercana a una línea vertical, en cambio sí posee una distribución amplia de tamaños con porcentajes significativos estamos en presencia de un suelo bien graduado, adoptando la curva una forma de S invertida y alargada, como se observa en la figura. Para juzgar la uniformidad o carencia de ella de un suelo, Allen Hazen ideó una relación a la que se denomina coeficiente de uniformidad y es: Cu = D60 / D10

D60 =Tamaño tal que el 60% en peso del suelo sea igual o menor, que el diámetro correspondiente en la gráfica. D10 =Tamaño tal que el 10% en peso del suelo sea igual o mayor, llamado por Hazen diámetro efectivo. Los suelos con Cu ≤ 3 son muy uniformes, el Cu para gravas debe ser ≥ 4, en arenas debe ser ≥ 6. Un dato adicional para definir la uniformidad es el coeficiente de curvatura del suelo (Cc).

Cc = (D30)2 / (D60 x D10) D30 = tamaño tal que el 30% en peso del suelo sea igual o

menor que el tamaño correspondiente. El Cc para suelos bien graduados debe estar entre 1 y 3. ANALISIS MECANICO. Se conoce como análisis mecánico a todos los métodos para la separación de las partículas de un suelo en sus diferentes fracciones. De estos métodos hay 2 que son los más usados: el cribado por mallas y el análisis de una suspensión de suelo con hidrómetro. El primero se usa para las partes correspondientes a los tamaños mayores del suelo, por lo común se llega así hasta el tamaño correspondiente a la malla No. 200 (0.074mm) Cribado por mallas. Es un procedimiento usado para separar las fracciones correspondientes a los tamaños menores de 3” hasta la malla No. 200, cuando predomina el contenido de partículas gruesas es decir de tamaños de grava y arena. Las mallas o tamices son objetos de forma cilíndrica de poca altura que llevan en la parte inferior una tela metálica a manera de tamiz o cedazo, la parte superior va descubierta, cada malla tiene diferente abertura desde: 3”, 2”, 1 ½”,1”,3/4”,1/2”, 3/8”, ¼”, 4,6,8,10,12,16,20,30,40,50,60,70,100,140,200, y 400. Equipo usado para realizar la prueba de granulometría: Báscula de 125 kg de capacidad y sensibilidad de un gramo. Balanza con capacidad de 1 kg y 0.1 g de sensibilidad Un juego de mallas Tyler estándar de abertura cuadrada. Charolas de lámina galvanizada. Brochuelo de cerda y cepillo de alambre Para efectuar la prueba o ensaye granulométrico se toma por cuarteo una muestra de suelo de 25 kg sobre todo si el contenido de grava es importante, la muestra deberá estar seca, sino será necesario ponerla a secar. El procedimiento consiste en separar las partículas de suelo, haciendo pasar la muestra a través de una sucesión de mallas de abertura cuadrada, en porciones razonables para no rebosar la capacidad de las mallas; una vez hecha la separación por tamaños se procede a pesar las porciones que se retuvieron en cada malla, con el fin de relacionar dichos retenidos, como porcentajes de la muestra total, para obtener la composición granulométrica. Normalmente para facilitar la prueba se separa la grava de la arena mediante la malla No 4 , el material que pasa por malla de 3” y es retenido en malla 4 se considera grava, lo

que pasa la malla 4 y se retiene en la malla 200 es arena y lo que pasa la malla 200 es suelo fino. A continuación se presenta el ejemplo de un suelo analizado:

Análisis granulométrico Peso total muestra 25.000kg

Malla No. Abertura en

mm Recipiente

No. Tara en gr.

Tara + suelo retenido en

gr

Peso suelo retenido en gr.

Porcentaje retenido

% Retenido acumulado

Porcentaje que pasa

3" 76.2 1 745 1245 500 2.00 100

2" 50.8 2 810 3610 2800 11.43 11.43 88.57

1 1/2" 38.1 3 815 2315 1500 6.12 17.55 82.45

1" 25.4 4 852 1757 905 3.69 21.24 78.76

3/4" 19.1 5 900 2027 1127 4.60 25.84 74.16

1/2" 12.7 6 925 2301 1376 5.62 31.46 68.54

3/8" 9.52 7 1115 2009 894 3.65 35.11 64.89

1/4" 6.35 8 1200 5515 4315 17.61 52.72 47.28

4 4.76 9 1201 4964 3763 15.36 68.08 31.92

6 3.36 10 1222 1731 509 2.08 70.16 29.84

8 2.38 11 1230 2162 932 3.80 73.96 26.04

10 2.00 12 1290 2004 714 2.91 76.88 23.12

20 0.84 13 1115 1781 666 2.72 79.60 20.40

30 0.59 14 1117 1333 216 0.88 80.48 19.52

40 0.42 15 1172 1670 498 2.03 82.51 17.49

50 0.297 16 1116 1850 734 3.00 85.51 14.49

60 0.25 17 1123 2011 888 3.62 89.13 10.87

100 0.149 18 1153 1671 518 2.11 91.24 8.76

200 0.074 19 1163 1487 324 1.32 92.57 7.43

Pasa 200 Charola 20 1300 3121 1821 7.43 100.00 0.00

Con los datos obtenidos al calcular la tabla se procede a localizar en un gráfico y por coordenadas puntos cuya abscisa (en escala logarítmica) son los diámetros en mm de cada porción retenida y como ordenada los porcentajes que pasa, de esta forma se obtiene un gráfico que representa la sucesión de tamaños del suelo. Una vez dibujada la curva correspondiente se procede a determinar los coeficientes de uniformidad Cu y Cc de curvatura para determinar si el suelo es bien o mal graduado.

Equipo para prueba de granulometría.

PLASTICIDAD.

Es la propiedad de un material que le capacita para deformarse ante la acción de fuerzas externas, sin volver a recuperar su forma anterior por si solo y sin desmoronarse ni agrietarse. En las arcillas puras o en suelos con un alto contenido de arcilla se puede observar esta propiedad. La que fue en la antigüedad usada para producir la alfarería y cerámica

Tipos de arcilla. Amasando una porción de arcilla. Olla de alfarería.

Es la plasticidad una característica tan palpable y evidente que ha sido utilizada para clasificar suelos con un criterio o forma netamente descriptiva. Al emprender la Mecánica de suelos el estudio de los suelos finos se determinó la existencia de una relación específica entre la plasticidad y las propiedades fisicoquímicas que dan lugar al comportamiento mecánico de las arcillas. A partir de ahí la plasticidad pasó a ser una propiedad de interés científico estricto dentro del campo de la ingeniería. Las investigaciones han determinado que la plasticidad de un suelo es debida a su contenido de partículas más pequeñas con forma laminar. En la Mecánica de suelos se define a la plasticidad como la propiedad de un material, por la que es capaz de soportar deformaciones rápidas, sin rebote elástico, sin presentar variación volumétrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse. Atterberg, Terzaghi y Goldschmidt, mediante experimentación encontraron que la plasticidad de los suelos es causada por la carga eléctrica de las partículas laminares al generar campos que actúan como condensadores en las moléculas de agua del suelo. En los suelos calificados como plásticos el espesor de estas capas de agua viscosa es significativo y su efecto en las partículas de suelo define su plasticidad. Se observó además que las partículas equidimensionales de pequeña relación área a volumen y por tanto de escasa actividad eléctrica superficial, nunca forman suelos plásticos, no importando que estén constituidos por partículas muy pequeñas. ESTADOS DE CONSISTENCIA. LIMITES DE PLASTICIDAD. Atterberg observó que la plasticidad en las arcillas no era una propiedad existente en ellas bajo cualquier condición, sino eventual y dependiente de su contenido de agua. Una arcilla muy seca puede tener la consistencia de un ladrillo y plasticidad nula, pero si su contenido de agua es elevado, se comportará como una substancia semilíquida, es el caso del lodo o incluso como una suspensión líquida. Entre esos dos extremos existe un rango del contenido de agua en que

los suelos arcillosos tienen un comportamiento plástico. Atterberg descubrió a su vez que la plasticidad de un suelo necesita para ser determinada en forma conveniente, la aplicación de 2 datos en vez de uno sólo, indicándolos junto con un proceso para medirlos.

Depósitos de loess. Los suelos susceptibles de ser plásticos y según su contenido de agua en forma decreciente, pueden presentar cualquiera de los estados de consistencia definidos por Atterberg e indicados a continuación: 1.-Estado líquido con las características y aspecto de una suspensión. 2.-Estado semilíquido con las características y aspecto de un fluido viscoso. 3.-Estado plástico, en que el suelo se comporta plásticamente. 4.-Estado semisólido, presentando el suelo la apariencia de un sólido pero aún disminuye de volumen al estar sujeto a secado. 5.-Estado sólido, en el que aún con secado el volumen ya no varía.

Estados de consistencia de los suelos finos.

Los estados físicos descritos son etapas generales, por las que los suelos pasan al irse secando y no hay procesos estrictos para definir sus fronteras. La determinación de estas ha de lograrse en forma convencional. Atterberg propuso las primeras convenciones, para tal fin denominándolas límites de consistencia. Denominó Límite líquido a la frontera convencional entre los estados semilíquido y plástico y para determinarlo usó un proceso de laboratorio que hacía colocar una porción del suelo remoldeado en un recipiente metálico con forma de casquete esférico, realizando en el suelo una ranura la que hacía cerrar golpeando secamente el casquete contra una superficie dura; el suelo poseía el contenido de humedad correspondiente al L.L. cuando los bordes de la ranura se tocaban sin mezclarse, después de

soportar un número determinado de golpes. Se tomaba luego una pequeña muestra de suelo para determinar la humedad y esta corresponderá al L.L.

Copa de Casagrande Límite plástico (L.P.) Para conocer el límite plástico Atterberg tomaba una porción de suelo pequeña y lo manipulaba hasta lograr un cilindro de diámetro no especificado, sobre una superficie lisa que puede ser un trozo de vidrio grueso, rolando el suelo sobre la superficie de tal modo que fuera perdiendo humedad, produciendo en cierto tiempo agrietamiento y desmoronamiento del cilindro o rollito formado, perdiendo por tanto plasticidad el suelo, encontrándose en ese punto en el límite plástico, enseguida tomaba una muestra del suelo para conocer la humedad correspondiendo ésta al límite plástico.

Prueba del límite plástico.

A la diferencia de humedades entre L.L. y L.P. la denominó índice plástico, siendo el intervalo de variación del contenido de agua dentro del que el suelo mantiene una consistencia plástica. Su magnitud es un indicador del contenido de arcilla coloidal del suelo fino. Un suelo formado sólo por arcilla coloidal tiene un valor grande del I.P., en tanto que en un limo puro sin arcilla el I.P. es casi cero. En algunas arcillas el I.P. puede tener valores arriba de 500%. Estas pruebas fueron inventadas por Atterberg para conocer la trabajabilidad de los suelos con fines agrícolas. En la Mecánica de suelos se denomina a las pruebas anteriores Límites de consistencia.

Albert M. Atterberg Arturo Casagrande

Terzaghi consideró la aplicación de los límites de consistencia descubiertos por Atterberg a la Mecánica de Suelos y le encargó a Arturo Casagrande que tomando como base lo descubierto e ideado por Atterberg, elaborara un método de prueba tal que operadores distintos en laboratorios diferentes obtuvieran los mismos valores para un suelo específico. Casagrande definió con todo detalle el procedimiento para determinar el L.L. estandarizando y especificando cada parte y equipo del proceso.Apoyándose en una amplia investigación de los resultados obtenidos por Atterberg y en pruebas realizadas por diferentes operadores en varios laboratorios, se estableció que el límite líquido obtenido empleando la copa de Casagrande correspondía al de Atterberg, al definirlo como el contenido de agua del suelo para el que la ranura se cierra en una longitud de ½” (1.27cm) con 25 golpes de la copa. En la práctica el L.L. se obtiene haciendo 3 o 4 determinaciones del contenido de agua diferentes en su vecindad, con los correspondientes números de golpes y dibujando la curva contenido de agua (en el eje de las “y”) contra número de golpes (en el eje de las “x”) en papel semilogarítmico. Arturo Casagrande definió experimentalmente que empleando un papel semilogarítmico, con los contenidos de agua “w” en escala aritmética y el número de golpes en escala logarítmica la curva llamada curva de fluidéz es una recta cerca del Límite líquido. La ecuación de la curva de fluidéz se expresa así: w = FwlogN + C en la que: w = Contenido de agua en %, Fw = Índice de fluidez, pendiente de la curva de fluidéz igual a la variación del contenido de agua, N = Número de golpes, C = Constante que representa la ordenada en la abscisa de un golpe, se define prolongando el trazo de la curva de fluidéz. La fuerza que se opone a la fluencia de los lados de la ranura procede de la resistencia al esfuerzo cortante del suelo, por lo que el número de golpes necesario para cerrar la ranura es una medida de esa resistencia al correspondiente contenido de agua. De aquí se puede concluir que la resistencia de todos los suelos en el L.L. debe ser la misma, siempre y cuando el impacto sirva únicamente para deformar al suelo, como se da en los suelos plásticos; en el caso de suelos arenosos de mayor permeabilidad que las arcillas, las fuerzas de impacto producen un flujo de agua hacia la ranura y el suelo se reblandece en las proximidades de ella, disminuyendo su resistencia al esfuerzo cortante, por lo que en estos suelos el L.L. no representa un contenido de agua para el cual el suelo presente una resistencia al corte definida. Mediante pruebas de laboratorio se encontró que el L.L. de un suelo plástico corresponde a una resistencia al corte de 25 kg/cm2. Límite de contracción. Para determinarlo se moldea un pequeño prisma de suelo de base cuadrada y altura el doble del lado de la base, midiendo la altura con un micrómetro, luego se introduce en un horno a 105° C, se verifica varias veces su longitud hasta observar que ya no se contrae el prisma de suelo; al contenido de agua del suelo en ese momento se le denomina “Límite de contracción “. En los suelos arcillosos el prisma se endurece y comporta como un sólido rígido y además presenta una contracción notoria a simple vista y una alta resistencia a la compresión al secarse, a veces mayor de 20 kg / cm2 , la contracción del prisma y su resistencia son consecuencia de la mayor o menor cantidad de coloides en el suelo, a menor cantidad menor contracción y menor resistencia, este es el caso de los limos no plásticos que presentan una

escasa contracción y se pulverizan al comprimirlos con los dedos. La resistencia en estado seco permite diferenciar manual y visualmente a un limo de una arcilla.

Prueba de límite de contracción.

La investigación del Dr. Arturo Casagrande en la universidad de Harvard, sobre la forma en la que el contenido de humedad de un suelo fino hacía variar sus propiedades, lo condujo a su vez a un método para clasificar a ese tipo de suelos. Pues los suelos finos según sus propiedades se agrupan en sitios determinados en el gráfico de coordenadas L.L.- I.P., es decir no se ubican de forma caprichosa, sino definida, de tal manera que en cada zona del grafico (denominado Carta de Plasticidad) se localizan suelos con características de plasticidad y propiedades mecánicas e hidráulicas bien definidas. La carta de plasticidad se divide para su uso en 4 zonas definidas por dos líneas rectas una conocida como línea “A” que pasa por los puntos de coordenadas (20,0) y (50,22) y otra llamada línea “B” que es una recta vertical que pasa por el punto (50,0).

Carta de plasticidad de A. Casagrande.

En la zona que queda sobre la línea “A” se localizan las arcillas inorgánicas (CL- CH). Bajo la línea A se ubican suelos inorgánicos que se consideran limos (suelos de partículas finas poco o nada plásticas)símbolo ML o MH a su vez se sitúan sobre la línea A suelos finos con una apreciable cantidad de materia orgánica Símbolo OL y OH. En todos los suelos indicados se diferencian los suelos de alta compresibilidad de los de media o baja compresibilidad, en los primeros se agrega al símbolo genérico la letra H o L según sean de alta o baja compresibilidad en los segundos. De esta forma se ubican y designan los 6 grupos de suelos.

La carta de plasticidad se emplea para localizar en ella un suelo desconocido, habiendo determinado en forma previa el L.L. y el L.P. del suelo en estudio, datos que definen su plasticidad. La ubicación del suelo en uno de los seis grupos definidos, mostrará que participa del conjunto de propiedades mecánicas e hidráulicas particulares de ese grupo, por lo que de esta forma y si, a su vez, se tiene un poco de experiencia, se dispone de un medio sencillo rápido y económico de conseguir valiosa información sobre un suelo que en un principio nos era desconocido. CLASIFICACION E IDENTIFICACION DE SUELOS.

Arena Grava Limo Arcilla

El sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS) abarca los suelos gruesos y los finos diferenciándolos por el cribado a través de la malla No.200; las partículas gruesas son mayores que la abertura de dicha malla y las finas menores. Un suelo se clasifica como grueso si más del 50% de sus partículas son gruesas y fino si más de la mitad de sus partículas en peso son finas. Cada grupo de suelos se designa por un símbolo formado por 2 letras mayúsculas, que son las iniciales de los nombres ingleses de los suelos más típicos de ese grupo, con los significados que enseguida se indican: G = gravel = Grava S = sand = arena W = well graded = Buena graduación P = Poorly graded = mal graduado M = Mo y mjala (del sueco = limo) ; C = clay = arcilla L = Low plasticity = baja plasticidad; H = high plasticity = alta plasticidad O = Organic soil = suelo orgánico; Pt = peat = turba = suelo altamente orgánico. Suelos gruesos. Gravas símbolo G y arenas símbolo S. La malla 4 separa a gravas y arenas, un suelo se designa como grava si más del 50% de la muestra total se retiene en la malla 4. Gravas y arenas se dividen en cuatro tipos: Suelos prácticamente sin finos y además bien graduados GW y SW, el contenido de suelo fino no debe ser más del 5%. Una grava es bien graduada si: Cu ≥ 4 y 1≤ Cc ≤ 3 Una arena es bien graduada si: Cu ≥ 6 y 1≤ Cc ≤ 3

La presencia de los finos que contengan estos suelos no produce cambios significativos en las características de resistencia de la parte gruesa ni influyen en su capacidad de drenaje. Grupos GP y SP. Son suelos con partículas de tamaños uniformes comunes en lechos de ríos, las arenas uniformes de playas y médanos y las mezclas de gravas y arenas finas obtenidas de estratos distintos durante un proceso de excavación.

Arena de playa Médanos Playones de río

Grupos GM y SM. En estos el contenido de finos es ≥ 12%, en peso y altera las características de resistencia y esfuerzo – deformación y su capacidad de drenaje libre. La plasticidad de los finos en estos grupos varía entre nula y media es decir es requisito que los límites de plasticidad localicen a la fracción que pase la malla 40 debajo de la línea A o bien que su índice de plasticidad sea ≤ 4. Grupos GC y SC. El contenido de finos de estos grupos debe ser ≥ 12% en peso, por las razones ya expuestas para los grupos GM y SM. Pero los finos son de media a alta plasticidad; siendo requisito que los límites de plasticidad sitúen a la fracción que pasa la malla 40 sobre la línea A y que el índice plástico sea ≥ 7. A los suelos gruesos cuyo contendido de finos esté entre 5 y 12% en peso el SUCS los llama casos de frontera dándoles un símbolo doble. Por ej.: GP-GC, indica una grava mal graduada con contenido entre 5 y 12% de finos plásticos arcillosos. Cuando un suelo no cae claramente dentro de un grupo se usan también símbolos dobles. Por ejemplo, un suelo cuya fracción gruesa está formada por iguales cantidades de grava y arena bien graduadas, con menos de 5% de finos tendrá por símbolo GW-SW. SUELOS FINOS. Con respecto a los suelos finos el SUCS, emplea las características de plasticidad para clasificarlos y los considera agrupados. El símbolo de cada grupo se forma con dos letras mayúsculas, seleccionadas con criterio análogo al usado para los suelos gruesos, teniéndose las divisiones siguientes:

Limos inorgánicos, con símbolo genérico M. Arcillas inorgánicas, con símbolo genérico C.

Limos y arcillas orgánicas, con símbolo genérico O. Los tres tipos de suelos indicados se subdividen de acuerdo a su límite líquido, en 2 grupos, si éste es menor de 50%, son suelos de compresibilidad baja a media, se agrega al símbolo genérico la letra L (baja compresibilidad), resultando con esta combinación los grupos ML, CL y OL. Si el Límite líquido es mayor de 50% son suelos de alta compresibilidad y se agrega al símbolo genérico la letra H (alta compresibilidad), resultando así los grupos MH, CH y OH. Se aclara que las letras L y H no indican baja o alta plasticidad, ya que esta propiedad del suelo, se expresa en función de 2 parámetros (LL e IP), en tanto que en el caso actual solo interviene el LL. La compresibilidad de un suelo es función directa del LL, es decir a mayor límite líquido el suelo será más compresible. El término compresibilidad aquí se refiere a la pendiente del tramo virgen de la curva de compresibilidad y no a la condición actual del suelo inalterado, ya que este puede estar seco parcialmente o preconsolidado. Los suelos altamente orgánicos, comúnmente fibrosos, como las turbas y suelos de pantano, extremadamente compresibles, constituyen un grupo independiente de Símbolo Pt (del inglés peat, turba).

Suelos de pantano (turba)

Grupos CL y CH. Incluyen a las arcillas inorgánicas. El grupo CL se localiza sobre la línea A, en la zona definida por LL≤ 50% e IP ≥ 7%. El grupo CH se localiza en la zona arriba de la línea A pero con LL≥ 50%. Grupos ML y MH. El grupo ML se ubica en la zona bajo la línea A, con LL ≤ 50% y la parte sobre la línea A con IP ≤ 4%. El grupo MH se localiza en la zona debajo de la línea A con LL ≥ 50%. En estos grupos están incluidos los limos típicos inorgánicos y limos arcillosos. En estos grupos tenemos al polvo de roca, el loess y las arcillas del tipo caolín y las tierras diatomáceas. Los suelos finos que caen sobre la línea A con 4% ≤ IP ≤ 7% se consideran casos de frontera asignándoseles símbolo doble CL-ML.

Grupos OL y OH. Estos grupos se localizan en la misma zona de los grupos ML y MH, respectivamente pero los suelos orgánicos están siempre en lugares próximos a línea A. Una pequeña cantidad de materia orgánica coloidal hace que el LL de una arcilla inorgánica crezca, sin apreciable cambio de su índice plástico, lo que hace que el suelo se desplace hacia la derecha en la Carta de Plasticidad, pasando a ubicarse en una posición más alejada de la línea A. Grupo Pt. Remoldeando enérgicamente un suelo turboso es posible determinar sus límites de plasticidad. El límite líquido de estos suelos suele estar entre 300% y 500%, estando su ubicación en la Carta de plasticidad completamente debajo de la línea A, el índice plástico varía entre 100% y 200%.

Exploración, muestreo y estudio del terreno natural.

Es importante señalar que el sistema unificado de clasificación de suelos no se reduce sólo a localizar al suelo dentro de uno de los grupos ya mencionados sino que abarca además una descripción del mismo ya sea alterado o inalterado. La descripción tiene un rol importante en la formación de un sano criterio técnico y en ciertos casos es de básica importancia para resaltar características que están fuera de los ensayes que se hagan. Un ejemplo representativo de esto es la compacidad. Datos que deben proporcionarse en los suelos gruesos: Nombre típico del suelo, porcentajes aproximados de grava y arena, tamaño máximo de las partículas, angulosidad y dureza de las mismas, características de su superficie, nombre local y geológico y cualquier otra información oportuna, acorde con el uso ingenieril que se vaya a hacer del material. Si el suelo es inalterado, se proporcionan datos sobre estratificación, compacidad, cementación, condiciones de humedad y características de drenaje. Datos que deben proporcionarse en los suelos finos: Nombre típico, grado y carácter de su plasticidad, cantidad y tamaño de las partículas gruesas, color del suelo húmedo, olor, nombre local y geológico y cualquier otra información oportuna,

acorde con el uso ingenieril que se vaya a hacer del material. Si es un suelo en estado inalterado se proporciona información relativa a su estructura, estratificación, consistencia en los estados inalterado y remoldeado, condiciones de humedad y características de drenaje. IDENTIFICACION DE SUELOS. Determinar en qué sitio queda un suelo dentro de un procedimiento definido de clasificación es conocer al detalle ese suelo. La conveniencia de la identificación al conocer las características mecánicas e hidráulicas, permite darle el empleo o tratamiento correcto en la obra o construcción al suelo en cuestión; desde luego que la experiencia tiene una parte importante en la utilización que se pueda sacar de la clasificación. El sistema unificado de clasificación de suelos, proporciona criterios para su clasificación en el laboratorio, basados en la granulometría y características de plasticidad, los que han sido ya descritos. A su vez da criterios para identificación en campo, cuando no se tenga equipo de laboratorio y efectuar ensayes para una identificación estricta. Identificación de campo de suelos gruesos. En este caso se efectúa una inspección visual. Para ello se extiende una porción de suelo sobre un piso plano, abarcando un metro cuadrado, se juzga luego: la forma, tamaño, graduación y composición mineralógica. Se puede usar el tamaño de ½ cm como el que corresponde a la malla No. 4 y así distinguir las gravas de las arenas. Para los finos considerar que las partículas de tamaño correspondiente a la malla No. 200 son las más pequeñas que se distinguen a simple vista. Juzgar la graduación necesita de experiencia previa para distinguir los suelos lo suelos mal graduados de los bien graduados. Esta práctica se adquiere comparando las graduaciones estimadas, con las obtenidas en laboratorio en todos los casos en que se tenga esa posibilidad. Puede ser conveniente en algunos casos apreciar la integridad de las partículas en lo que respecta a su grado de alteración, las partículas intemperizadas se distinguen con facilidad por las decoloraciones y la relativa facilidad con la que se desintegran. Identificación de campo de suelos finos. Se hace efectuando tres pruebas: dilatancia, tenacidad y resistencia en estado seco. Particularmente en suelos orgánicos pueden servir el color y el olor. Se efectúan las pruebas en una muestra de suelo cribado por malla No. 40 o de no ser posible esto, mediante una selección manual equivalente en que se desechan las partículas mayores que la malla No. 40. Dilatancia.-Consiste en hacer una pastilla con el contenido de agua suficiente para que el suelo tome una consistencia suave pero no pegajosa, se agita en la palma de la mano en forma alternada golpeándola secamente contra la otra mano, manteniéndola apretada entre los dedos. Un suelo fino, no plástico muestra con el tratamiento anterior una apariencia de hígado, observándose agua libre en su superficie, mientras se le agita, en tanto que al ser apretado entre los dedos, el agua superficial desaparece y la muestra se endurece, hasta que finalmente empieza a desmoronarse como un material frágil al incrementar la presión. Si el contenido de agua de la pastilla es el adecuado, un nuevo agitado hará que los fragmentos del desmoronamiento vuelvan a constituirse.

La rapidez con que la pastilla cambia su consistencia y con la que el agua aparece y desaparece define la intensidad de la reacción en indica el carácter de los finos del suelo. Una reacción rápida es común en arenas finas uniformes, no plásticas (SP y SM) y en algunos limos inorgánicos (ML), particularmente del tipo polvo de roca y a su vez en tierras diatomáceas (MH). Al disminuir la uniformidad del suelo la reacción se hace menos rápida. Cantidades ligeras de arcilla coloidal agregan algo de plasticidad al suelo, volviéndose más lenta la reacción; sucediendo esto en limos inorgánicos y orgánicos ligeramente plásticos (ML, OL), en arcillas muy limosas (CL-ML) y en muchas arcillas del tipo caolín (ML, Ml-CL, MH y MH-CH). Una reacción en extremo lenta o nula es común de arcillas situadas sobre la línea A (CL, CH) y de arcillas orgánicas de alta plasticidad (OH). La aparición de agua en la superficie de la muestra es debido a la compactación de los suelos limosos y aún en mayor grado, de los arenosos, bajo la acción dinámica de los impactos contra la mano; esto disminuye la relación de vacíos del material expulsando el agua de ellos. El amasado posterior incrementa de nuevo la relación de vacíos y el agua se restituye a esos vacíos. Los suelos arcillosos no sufren esos efectos bajo cargas dinámicas, por lo que no producen reacción.

Prueba de dilatancia. Tenacidad.

Tenacidad.-Se efectúa la prueba sobre una muestra de consistencia suave similar a la masilla, la cual se rola hasta formar un cilindro o rollito de unos 3 mm de diámetro aproximado, que se amasa y vuelve a rolar varias veces. Se observa como aumenta la rigidez del rollito a medida que el suelo se acerca al límite plástico. Rebasado el L.P. los fragmentos en que se parta el rollito se juntan de nuevo y amasan ligeramente entre los dedos, hasta el desmoronamiento final. Cuanto mayor sea la posición del suelo respecto a la línea A (CL, CH), es más rígido y tenaz el rollito cerca del límite plástico y más rígida también se nota la muestra al romperse entre los dedos, abajo del límite plástico. En suelos ligeramente sobre la línea A, como arcillas glaciales (CL, CH) los rollitos son de media tenacidad cerca de su límite plástico y la muestra comienza pronto a desmoronarse en el amasado, al bajar su contenido de agua. Los suelos que caen bajo la línea A (ML, MH, OL y OH) producen rollitos poco tenaces cerca del límite plástico, casi sin excepción; en el caso de suelos orgánicos y micáceos, que caigan muy abajo de línea A, los rollitos se muestran muy débiles y esponjosos. También en todos los suelos bajo la línea A, excepto los OH próximos a ella, la masa producto de la manipulación entre los dedos posterior al rolado, se muestra suelta y se desmorona fácilmente, cuando el contenido de agua es menor que el correspondiente al LP. Resistencia en estado seco.-Esta prueba de campo es un indicador del carácter de s la fracción coloidal del suelo. Moldéese una pastilla de suelo eliminando las partículas mayores que la malla 40, hasta alcanzar una consistencia de masilla añadiendo agua si es necesario. Déjese secar la pastilla completamente sobre el vano de una ventana donde dé la luz del sol y

pruébese su resistencia rompiéndola y desmoronándola con los dedos. La resistencia que oponga es una medida de la fracción coloidal que contenga el suelo. La resistencia en estado seco aumenta con la plasticidad. Una alta resistencia en seco es peculiar de las arcillas del grupo CH. Un limo inorgánico típico posee solo muy ligera resistencia. Las arenas finas limosas y los limos tienen aproximadamente la misma ligera resistencia, pero pueden distinguirse por el tacto al pulverizar el espécimen seco. La arena fina se siente granular, en tanto que el limo típico da la sensación suave de la harina.