Reporte de Laboratorio Expansividad

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  • 7/23/2019 Reporte de Laboratorio Expansividad

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    DETERMINACION DE

    LA EXPANSIVIDAD DEUN SUELO

    7803957 NEHEMIAS JUAN RIVERAMENDEZ

    8830553 REN ESTUARDO BRIONESJUAREZ

    201590533 EDWIN ERARDO LOPEZBARRIOS

    200930122 JUAN JOS RIVERA MIRANDA

    201030087 MARIO LUIS CI!UENTES JACOBS

    201590535 B"RON EDUARDO PEREZ LOPEZ

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    REPORTE DE LABORATORIO: DETERMINACION DE LA EXPANSIVIDAD DEUN SUEL0.

    CIMENTACIONES EN SUELOS PARCIALENTE SATURADOS: EXPANSIVOS YCOLAPSABLES.

    INTRODUCCIONLos suelos que presentan el fenmeno de la expansin, relacionan su origen conla presencia de minerales arcillosos en su composicin, los minerales ms

    comunes que pueden ocasionar la expansin en estos suelos, son:

    montmorillonita, illita, caolinita y vermiculita.

    La expansin se refiere al aumento considerable de volumen, generado al

    aumentar el grado de saturacin del suelo, sin modificar la presin externa a la

    cual est sometido el suelo cuando inicia la saturacin. Los suelos expansivos

    tambin pueden verse sometidos al proceso de retraccin si se presentan

    condiciones climticas de humedecimiento y secado, provocando aumento y

    disminucin de volumen respectivamente.l proceso de expansin de las arcillas se debe principalmente al tipo de mineral

    arcilloso por el que est compuesta, a la facultad que posea el suelo para el

    intercambio catinico, a su estructura, a la cantidad de arcilla existente en

    determinado suelo y los l!mites de consistencia.

    REVISION BIBLIOGRAFICA

    SUELOS EXPANSIVOS: Los suelos expansivos son arcillas plsticas que por sualto contenido de minerales arcillosos, tales como montmorilonita y esmectita,

    experimentan grandes cambios de volumen al modificar su humedad" dichossuelos estn caracteri#ados por un comportamiento c!clico de expansin y

    contraccin al incrementar y reducir su contenido de agua, respectivamente. $e

    modo que todos los suelos cohesivos se expanden o contraen con el cambio de

    humedad. La diferencia entre los suelos comunes y los expansivos radica en que

    los cambios de volumen en estos %ltimos llegan a alcan#ar niveles que generan

    da&os a las obras construidas sobre ellos.

    'e han encontrado suelos expansivos en diferentes partes del mundo, incluyendo

    (uatemala, espec!ficamente en el parcela miento la )aquina, scuintla.

    *s! pues, el trmino +suelo expansivo+ se usar para referirse a aquellos suelos

    que en su constitucin tienen preferentemente minerales arcillosos con estructuralaminar potencialmente inestable, tales como montmorillonita, vermiculita, clorita y

    combinaciones de capas mixtas de esos minerales o de ellos con otros.

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    Identificci!n "i#$% de #$e% e'(n#i"

    MECANISMOS DE EXPANSI)N Y SUS EFECTOSMecni#*Los mecanismos que inducen grandes cambios de volumen en suelos expansivos

    son m%ltiples y comple-os, los cuales pueden integrarse, a grandes rasgos, en dos

    tipos: mecnico y fisicoqu!mico" ambos interact%an entre s! y son indispensables

    para que tenga lugar el fenmeno de expansin en el suelo.

    a )ecanismos mecnicos

    Los suelos expansivos siempre se encuentran en un estado de saturacin parcial,

    para el cual los poros del suelo estn llenos de aire y agua. La presencia del aire y

    el agua en los poros del suelo puede tener varias formas dependiendo del gradode saturacin en el cual se pueden considerar tres casos: de aire entrapado,

    doblemente abierto y de agua encerrada. n el sistema de agua encerrada el

    grado de saturacin es menor que /0 y la fase l!quida est adherida, en forma

    discontinua, a la fase slida, de manera que los esfuer#os en aquella fase se

    transmiten solamente a travs de los contactos intergranulares. n el sistema de

    aire entrapado, el grado de saturacin puede llegar a ser mayor que 20 y las,

    burbu-as de aire estn aisladas dentro de la fase l!quida sin tener contacto con la

    fase slida. n estos dos casos extremos, el suelo, aunque f!sicamente es de tres

    fases, puede considerarse de dos fases desde el punto de vista de la mecnica de

    suelos: el de agua encerrada es de slido3aire, y el de aire entrapado, de slidoagua.

    4ara un amplio intervalo intermedio del grado de saturacin, el suelo que resulta

    del sistema doblemente abierto tiene tres fases y todas ellas pueden transmitir sus

    esfuer#os de manera continua. La mecnica de suelos no saturados moderna,

    generalmente, estudia este tipo de suelo.

    b )ecanismos fisicoqu!micos

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    La succin est presente en todos suelos cohesivos no saturados, pero no todos

    de estos son expansivos. La succin por s! sola no explica el gran cambio de

    volumen que se presenta en suelos expansivos, por lo que el mecanismo

    fisicoqu!mico no debe menospreciarse. Los suelos expansivos tienen la capacidad

    de absorber grandes cantidades de agua, las cuales generan un hinchamiento en

    la masa del suelo. $esde el punto de vista mineralgico, dicha capacidad deabsorcin del agua y su respectivo cambio de volumen dependen del tipo y

    cantidad de minerales arcillosos y sus iones intercambiables, as! como el

    contenido y la estructura interna de electrolitos en la fase l!quida.

    Los minerales arcillosos se forman a partir de un proceso de alteracin de las

    rocas" la alteracin incluye desintegracin, oxidacin, hidratacin y lixiviacin. La

    combinacin de la roca y las condiciones de alteracin crean diferentes tipos de

    mineral arcilloso. 4or e-emplo, la montmorilonita se produce en un ambiente de

    extrema desintegracin, fuerte hidratacin y una lixiviacin limitada. l ambiente

    de su formacin es alcalino con la presencia de magnesio" las lluvias moderadas

    se presentan en relacin directa a cambios estacionales, dando como resultadouna evaporacin mayor que la precipitacin. l agua es suficiente para el proceso

    de alteracin y al mismo tiempo los cationes acumulados no pueden removerse

    por lluvias torrenciales, condiciones que se presentan en regiones semi3ridas y

    favorables para la formacin de montmorilonitas.

    La mayor!a de los cristales de arcilla consisten en lminas atmicas de s!lice y

    al%mina. n la lmina sil!cica cada tomo de silicio de valencia 5 est rodeado por

    cuatro de ox!geno con valencia , cada uno de los cuales contribuye con una

    valencia que se eslabona al silicio central. *lgunas de las restantes valencias del

    ox!geno se unen al silicio contiguo, pero los ox!genos de uno de los lados de la

    lmina no estn satisfechos. La lmina alum!nica, por otro lado, consiste en

    unidades de un tomo de aluminio rodeado de ox!genos e hidrxidos ox!genos ygrupos 67, alternativamente. Las lminas formadas al unirse los octaedros no

    equilibran las valencias, como en el caso del silicio, de manera que

    ocasionalmente una unidad octadrica no contendr aluminio, haciendo que las

    lminas no sean simtricas y uniformes. n la lmina alum!nica sucede la llamada

    substitucin isomorfa en la que uno o ms aluminios de valencia 5 son

    substituidos por magnesios con valencia , creando un desbalance, el cual agrava

    el ya existente desequilibrio local causado por la ausencia de aluminio en el

    octaedro.

    La mayor!a de los minerales arcillosos estn formados por lminas sil!cicas y

    alum!nicas empaquetadas entre s! para formar placas. Las lminas sil!cicascomparten con las lminas alum!nicas los ox!genos no satisfechos, a fin de formar

    un con-unto ms o menos equilibrado. l desequilibrio causado por la substitucin

    isomorfa hace que las cargas en las caras de los minerales arcillosos sean

    generalmente negativas, mismas que pueden satisfacer a los cationes disueltos en

    el agua. n consecuencia, la superficie con carga negativa y los en-ambres de

    cationes constituyen la doble capa difusa. n esta capa difusa, la molcula de

    agua, caracteri#ada por su polar o dipolo, se adhiere fuertemente a la superficie de

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    arcilla. Los cationes de la humedad del suelo tambin son atra!dos por la

    superficie arcillosa para equilibrar la carga negativa. stos cationes no estn

    completamente integrados a los minerales arcillosos y pueden, por lo tanto, ser

    reempla#ados por otros cationes siempre que el equilibrio total de valencias sea

    mantenido. Los cationes de valencia inferior pueden ser sustituidos por los de

    valencia superior. La capacidad de intercambio catinico var!a enormemente de unmineral a otro, misma que determina la capacidad de absorcin y de cambio

    volumtrico de los suelos de acuerdo a los minerales que contengan.

    8uando se dispone el agua, sta diluye la concentracin de iones presentes entre

    las part!culas arcillosas e incrementa la de cationes, dando como resultado un

    aumento de la distancia entre las mismas" la expansin de la capa difusa produce

    una presin de repulsin entre las part!culas coloidales, la cual se puede

    considerar como una presin osmtica y est relacionada directamente con la

    presin de expansin que se observa macroscpicamente. 'i esta fuer#a repulsiva

    no est balanceada con una presin externa, el volumen del suelo se incrementa

    generndose el fenmeno de expansin.8omo se puede observar, tanto las condiciones de saturacin parcial como el

    contenido de minerales coloidales son indispensables para que suceda el

    fenmeno de suelo expansivo. 9n suelo no saturado sin montomorilonita,