PRACTICO 5: CONSISTENCIA
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La consistencia del suelo es usualmente definida comolas manifestaciones de las fuerzas físicas de cohesión yadhesión, actuando dentro del suelo a varios contenidosde humedad.Estas manifestaciones incluyen:a) El comportamiento con respecto a la gravedad,presión y tensión.b) La tendencia de la masa del suelo de adhesión acuerpos extraños o sustancias.c) Las sensaciones que son evidenciadas y sentidas porlos dedos del observador.
Esta definición implica que el concepto de consistenciadel suelo incluye algunas propiedades del suelo, comoresistencia a la compresión, friabilidad, plasticidad,viscosidad.
Al observador de campo estas propiedades sonexpresadas a través de los sentidos.
Observaciones de campo e investigacionesexperimentales indican que la consistencia delsuelo varía con textura, materia orgánica, el totalde materia coloidal, estructura (en cierto grado)y contenido de humedad. Atteberg describió loscambios en consistencia de una masa de suelo.
Consistencia en función de la humedadLos suelos muestran comportamientos distintos según loscontenidos de humedad.Atterberg (1911) fue uno de los primeros en darleimportancia a esta propiedad; describe los cambios deconsistencia con la humedad del siguiente modo:«Cuando mezclamos polvo de arcilla con mucha agua,obtenemos una pasta arcillosa fluida. Con menos agua lapasta fluye pero es más densa. Evaporando el agua, laarcilla pasa gradualmente a una masa pegajosa (se pega alos dedos, madera o metales). Luego desaparece lapegajosidad, y la arcilla puede ser fácilmente moldeada sinpegarse a los dedos, este es el denominado estado plástico.Con un desecamiento aún mayor, la masa de suelo puededesmenuzarse, y los pedazos pueden ser unidosnuevamente bajo presión considerable (friable). Finalmentese pierde incluso esta condición (masa dura y rígida)».
De acuerdo con esto se pueden esperar que sepresenten cuatro formas esenciales de consistencia enlos suelos (se excluye el estado viscoso).
a) Consistencia pegajosa: se manifiesta por adherenciay pegajosidad a otros objetos.
b) Consistencia plástica: manifestada por laelasticidad y capacidad de ser moldeada.
c) Consistencia blanda o suave: caracterizada por lafriabilidad.
d) Consistencia dura o rígida.
A bajo contenido de humedad el suelo es duro y muycoherente a causa del efecto de cementación entrepartículas secas. Si el suelo es trabajado con estascondiciones se producen terrones.Cuando el contenido de humedad aumenta, sonadsorbidas moléculas de H2O, sobre la superficie, locual decrece la coherencia e imparte friabilidad a lamasa del suelo.Esta zona la consistencia es friable y representa elrango óptimo de humedad del suelo para el laboreo.Cuando el contenido de humedad aumenta, lacohesión de los films de agua alrededor de laspartículas hace que el suelo permanezca unido y elsuelo se vuelve plástico.
Relación entre el contenido de humedad del sueloy las formas de consistencia.
Consistencia de suelos húmedos y mojados
FriabilidadCaracteriza la facilidad de desmenuzarse el suelo.El rango de humedad en el cual los suelos están friables, estambién el rango de humedad en el cual la condición esóptima para la labranza, ya que se minimiza el efecto decementación.Por otro lado, no hay suficiente agua presente para causarla formación de distintos films (películas) alrededor de loscontactos de partículas para producir la cohesión que existeen el rango plástico.Los agregados están unidos, al menos en parte, por laorientación de moléculas de agua (bipolo) entre partículasindividuales.
Plasticidad
Ha sido demostrado que los suelos (excepto los noplásticos, como las arenas) se vuelven más plásticoscuando aumenta el contenido de humedad. Ellos sonresistentes y exhiben considerable cohesión, pudiendoser moldeados.
Mellor define la plasticidad como la propiedad quehabilita a las arcillas para cambiar de forma cuandoestán sujetas a una fuerza deformante superior a lasfuerzas cohesivas y mantener esa forma cuando lafuerza deja de ser aplicada.
La plasticidad es el efecto resultante de una presión yuna deformación. La magnitud de la deformación quepuede soportar un suelo, con un determinado contenidode humedad, está dado por la distancia que laspartículas.
La presión que se requiere para producir unadeformación específica es un índice de la magnitud de lasfuerzas de cohesión que mantienen las partículas juntas.Estas fuerzas varían con el espesor de los «films» deagua entre partículas.
De este modo, la plasticidad, es la propiedad que expresala magnitud de las fuerzas de los «films» de agua dentrodel suelo, ya que éstos, a su vez, permiten que el suelosea moldeado sin romperse hasta un determinado punto.
Factores que afectan la plasticidad
Contenido de arcilla: Siendo la plasticidad una función delas fracciones más finas del suelo, los distintos suelostendrán diferente plasticidad según el contenido de arcilla.Naturaleza de los minerales del suelo: los minerales quetienen una estructura laminar, muestran mayor plasticidad,como es el caso del talco, muscovita y biotita. Ello se debea la mayor superficie de contacto de las partículaslaminares.Contenido de materia orgánica: los límites de plasticidad enlos horizontes superficiales son más altos que los de loshorizontes inferiores. Este efecto está aparentementeasociado con la presencia de materia orgánica en elhorizonte superficial.
Composición química del coloide: las propiedadesfísico-químicas de la arcilla varían con la relaciónsílice / sesquióxidos; la capacidad de adsorción de lasuperficie coloidal y las moléculas de agua decrececuando la relación se vuelve menor. Los suelos conbaja relación sílice / sesquióxidos se vuelvenplásticos con un contenido de humedad menor quelos suelos con relación sílice / sesquióxidos másaltas.
Cohesión y adhesión
Adhesión: Se refiere a la atracción de la fase líquidasobre la superficie de la fase sólida. Las moléculas deagua por tanto, pueden adherirse tanto a la superficiede las partículas de suelo, como a los objetos que seponen en contacto con el suelo.
Cohesión: En suelos mojados es la atracción queexiste entre las moléculas de la fase líquida que estáncomo puentes o «films» entre partículas adyacentes.
Coherencia: Se refiere a la cohesión entre laspartículas sólidas. Las fuerzas de la cohesión ycoherencia explican la unión de las partículas entre síen los distintos estados de consistencia.
El número de «films» depende del contenido decoloides.
Los suelos arcillosos exhiben por lo tanto mayorcohesión que los arenosos. Las partículaslaminares producen mayores efectos cohesivosque las esféricas.
Teoría del “film” de agua
Fuente. Cátedra deEdafología, Facultad deAgronomía
La figura “a” muestra la falta de agua entre las partículas delsuelo, encontrándose las mismas desordenadas.
Cuando el contenido de humedad aumenta, figura “b”, laspartículas de suelo se orientan bajo el efecto de una presión,siendo la tensión de las láminas de agua las que mantienenjuntas y orientadas dichas partículas. Un incremento en lapresión, hace que las partículas de suelo se deslicen unassobre otras, y aunque la presión cese, no vuelven a suposición original. Esto estaría explicando la plasticidad delsuelo.
Pegajosidad
Representa aquel contenido de humedad en el cual elsuelo no se adhiere más a un objeto extraño. Esgeneralmente determinado pasando una espátula através de una masa húmeda y amasada de suelo. Elcontenido de humedad es regulado hasta que sealcance el punto en que el suelo no se adhiere a laespátula.En suelos altamente plásticos, el punto de despegadose encuentra levemente por debajo del limite superior.En suelos levemente plásticos, el punto de despegadose encuentra por encima del límite superior.Los efectos de la arcilla y la materia orgánica en elpunto pegajoso son semejantes a sus influencias en loslímites inferior y superior de plasticidad.
Consistencia de suelos secos.Un suelo seco con una compactación normalgeneralmente exhibe una extremada dureza ocoherencia. La medida de esta coherencia va a variarcon la estructura del suelo, ya que, la porosidaddetermina el número de partículas por unidad devolumen.
La coherencia de suelos secos, por lo tanto, debe servisualizada como dependiendo de la cantidad decontactos superficiales por unidad de volumen de lamasa del suelo y la magnitud de las fuerzas atractivasen la superficie; se da en ausencia de moléculas deagua en la superficie y por la atracción entre laspartículas sólidas.
Suelo Suelto: Se utiliza en aquellos horizontes quecarecen de estructura o que aquella es particular. Noexisten agregados y las partículas del mismo no estánunidas entre sí. Los horizontes que la presentan estánmuy bien aireados y son muy penetrables, pero las raícestienen poco contacto y la retención de agua es muy débil.
Suelo Blando: Los agregados se rompen entre los dedos.Este tipo de consistencia suele estar asociado aestructuras migajosas o granulares. El suelo está bienaireado, es fácil de penetrar y ofrece buen contacto a lasraíces. La retención de agua es, en general, buena y selaborea bien, aunque es conveniente que presente uncierto nivel de humedad para que no se destruyan losagregados.
Suelo Duro: Los agregados son difíciles de romper conla mano, y en algunos casos es necesario recurrir almartillo. La aireación es escasa y las raíces penetrancon mucha dificultad en los agregados y suelen crecera través de las fisuras. Retiene gran cantidad de aguaaunque el drenaje puede resultar escaso.
Consistencia en húmedo.Suelo Suelto: Se corresponde con el término análogo enseco y presenta un comportamiento semejante.
Suelo Friable: El término deriva de "friare" que significadesmenuzar. Se desmenuza con cierta facilidad. En seco ,suele ser "blando" o algo "duro” y su comportamiento esel equivalente a ellos.
Suelo Firme: No se desmenuza con facilidad. En secosuele ser duro o muy duro y con un comportamientosemejante. Puede ser muy proclive a la formación desuelas de arada. Usualmente existe una correspondenciaentre la consistencia en seco y en húmedo, si bien en estasituación los agregados se desmenuzan con mayorfacilidad.
Consistencia en mojado.Suelo Adherente: Se utiliza para indicar que la tierra se pegaa las manos. Suele ir asociada a suelos duros en seco ypoco friables o firmes en húmedo. Cuando el suelo es muyadherente es debido a la presencia de partículas finas nocoloidales que no se unen unas a otras para constituiragregados. La presencia de este limo hace que, al no estaradherido, el suelo húmedo se vuelva resbaladizo y seenfangue.Suelo Plástico: Tiene la capacidad de poder ser moldeado.La plasticidad se mide formando un cordón y estableciendolo largo y fino que se hace antes de que se rompa. Está enfunción del contenido y tipo de arcilla. Cuando a laplasticidad se añade la presencia de arcillas expansiblesque provocan grandes cambios de volumen, puedenocasionar deslizamientos.
