Propiedades de los suelos


   


Propiedades de los suelos

Arena: Pasan la malla de 2 mm y se retienen en la de .074 mm.  Limo: Es un material más pequeño que la arena y se retiene en la maya de .005 mm. Este es poco resistente, tiene poca humedad y es poco compresible. Arcilla: Es un material cohesivo y sus partículas pasan la malla de .005 mm. Presentan plasticidad dependiendo del contenido de humedad y con muy compresibles. Material orgánico: Son partes podridas de vegetación y no son recomendables para proyectos de construcción

OBSERVACIONES: a) Le forma de las curvas indica que a medida que la graduación mejora, tiene mayor influencia el contenido de agua, es decir, que en un suelo grueso mal graduado aunque varíe el contenido de agua el peso volumétrico seco del material no cambia mucho. Una posible explicación de este hecho puede ser el que a medida que la granulometría mejora, los huecos se hacen más pequeños y, por lo tanto, desde este punto de vista se asemeja a un suelo fino en donde la influencia del agua es fundamental. b) La mejor granulometría permite alcanzar mayores pesos volumétricos secos, pero debe tenerse en cuenta que no siempre la mayor compactación es la mejor. La granulometría efectivamente influye en el comportamiento de los suelos gruesos compactados y puede observarse esa influencia porque los gruesos sometidos a la misma prueba de laboratorio determinan humedades óptimas diferentes si sus granulometrías también lo son. Cualquiera que sea la forma de compactar los suelos gruesos se debe tomar en cuenta dos peligros; el primero de ellos es que a medida que se compacta el suelo grueso su rigidez aumenta y la tendencia a la falla frágil se incrementa.

El otro peligro consiste en que el suelo grueso adquiera una cierta deformación a partir de la cual se comporta como plástico, pues en ese caso cambia de forma mas no de volumen y si está situado en una zona sísmica puede producir el fenómeno de licitación. Se piensa que la resistencia de un suelo fino arcilloso se incrementa notablemente al compactar; pero aun cuando se varíe el contenido de agua, la resistencia prácticamente permanece constante siempre que la deformación inducida sea relativamente grande. En general no se puede aceptar como axioma que al aumentar la compactación de un suelo fino arcilloso necesariamente debe incrementarse la resistencia del suelo. En términos generales al compactar una arcilla con una humedad mayor a la óptima tiende a disminuir su permeabilidad; una posible aplicación de este hecho es la tendencia a orientarse de las partículas laminares que constituyen la arcilla, esta tendencia se incrementa si se utiliza un sistema de compactación de amasado (pata de cabra) pero no siempre es conveniente compactar al máximo las arcillas.

PRUEBAS A MATERIALES. Antes de empezar con el diseño de una construcción, se deben analizar en un laboratorio las muestras representativas de tipo de suelo en que se desea construir. En estas pruebas se analiza la granulometría, composición y resistencia de los suelos. Para esta prueba se ponen tres diferentes capas de material en un cilindro de dimensiones establecidas, se compacta cada una de estas con 25 golpes de una pesa a una altura calculada y a partir de esto y de pesar la muestra en su estado seco se puede obtener la compactación que el suelo puede tener. Se maneja en porcentajes de compactación tomando como el 100% la mayor compactación que se dio en la prueba. A partir de eso, el proyecto pedirá un porcentaje de compactación que será tomado sacando muestras inalteradas del suelo ya compactado y servirá para asegurarnos que la resistencia que esperamos sea verdadera.

PRUEBAS DE COMPACTACIÓN. Actualmente existen muchos métodos para reproducir al menos teóricamente en el laboratorio unas condiciones dadas de compactación de campo.

PRUEBA PROCTOR ESTÁNDAR. El primer método, en el sentido de la técnica actual, es él debido a R.R. Proctor, conocida hoy en día como prueba Proctor Estándar o A.A.S.H.O. PRUEBA DE COMPACTACIÓN NUCLEAR. Esta prueba es usada para obtener porcentajes de humedad, el equipo necesario se puede llevar fácilmente al lugar de la obra y los resultados aparecen en una pantalla digital. Esta prueba utiliza rayos gama que determinaran las densidades y por este medio se conoce la humedad. Ventajas de este método sobre otros:

  • El tiempo que tarda es menor y no hay demoras en la construcción.
  • Es no destructivo, por lo tanto, ahorra tiempo y dinero.
  • Nos da la densidad de suelos con agregados grandes y material congelado.
  • Reduce la posibilidad de errores humanos. Se deben de tomar todas las medidas de seguridad al usar este tipo de aparatos ya que emiten cierta radiación.

LABORATORIO VS. CAMPO. La densidad máxima seca es máxima solamente para un esfuerzo en especifico, por lo tanto, cuando se compacta en campo, el esfuerzo puede ser mayor y la curva obtenida en el laboratorio se desplazara, aunque no perderá sus propiedades geométricas. Si se tiene un suelo con un porcentaje de humedad especifico, un numero de capas por compactar, una carga de compactación y un numero de pasadas. El contratista no tiene opción mas que cumplir con la especificación. ESPECIFICACIONES. El contratista puede elegir el método mas adecuado de compactación que quiera y el resultado debe ser el porcentaje de compactación que se le indica en el proyecto.

MÉTODOS. El método de compactación seleccionado debe estar de acorde con las especificaciones de proyecto de los proyectos excepto cuando se han realizado numerosas pruebas para quitar la posibilidad de que el suelo se comporte de una manera diferente a la proyectada.

COMPACTACIÓN DINÁMICA. Aplicación de la carga en forma dinámica (equipo vibratorio).

TIPOS DE EQUIPO DE COMPACTACIÓN. TIPOS: • Peso estático. • Vibración • Impacto • Explosivos

EQUIPOS: • Rodillos irregulares. • Rodillos modificados • Rodillos lisos. • Rodillos de llantas. • Rodillos con vibración. • Bailarinas. • Rodillos manuales. PATAS DE CABRA. Estos sirven para compactas suelos finos cohesivos. Consisten en concentrar todo el peso de la maquina en áreas más pequeñas para inducir un esfuerzo mayor. La forma de uso es dar un numero de pasadas dependiendo de las necesidades de compactación.

RODILLOS MODIFICADOS. Estos trabajan igual que la pata de cabra pero el dibujo de los rodillos es distinto, además puede ser que estos no cuenten con una maquina propia y sean arrastrados por otra maquina. RODILLOS LISOS. Estos funcionan para suelos friccionantes y en su mayoría presentan vibración para ayudar al mejor acomodo de las partículas. La compactación que estos dan depende del peso del equipo y del tipo de suelo que se compacta. RODILLOS DE LLANTAS. Sirven el mismo propósito que los anteriores y tienen una serie de llantas que no dejan que pase nada de suelo sin ser compactado. En ocasiones tienen ilesas de 9 o más llantas y también sirven para compactar suelos cohesivos. Para estos es importante tomar en cuenta lo siguiente: • Peso de la llanta. • Tamaño de la llanta. • Dibujo de la llanta. • Presión de inflado

TEORÍA DE LA VÁLVULA DE PRESIÓN PARA DISTRIBUCIÓN DE CARGAS. Esta trata de presiones dadas por círculos, y se aproxima al fenómeno de compactación con llantas o rodillos. Sobre la base de esta, podemos calcular la carga que damos al suelo al compactar y trazar una curva. COMPACTADORES CON VIBRACIÓN. En los materiales gruesos, es importante que las partículas son reacomoden para la compactación, por lo tanto, la vibración son indispensables en estos casos.

BAILARINAS. Están hechas a base de un plato que vibra y compacta dando golpes al suelo. Es operado manualmente y es muy usado en compactaciones de cepas rellenadas, guarniciones y áreas pequeñas donde no vale la pena meter maquinaria grande. DENSIFICACIÓN DE SUELOS POR EXPLOSIONES VIBRATORIAS. Este es poco utilizado por su difícil calculo y el posible daño a estructuras adjuntas, sin embargo, al aplicar explosivos una capa de suelo se podría exentar entre 2 y 10%. Esto pasa por el reacomodo de las partículas debido a la vibración que produce el explosivo.

MÉTODOS DE VIBROCOMPACTACIÓN. MÉTODO DE LA PILA VIBRANTE. Este es a partir de una pila que es cargada por una especie de grúa. Al poner a vibrar a la pila sobre el suelo, sus partículas sé recamado y se compacta el suelo. El arreglo de puntos en donde se pone la pila es cuadrado y las distancias dependen del tipo de suelo, el grado de compactación y la capacidad de vibración de la pila. VIBROFLOTACIÓN. Este es parecido a la pila con la diferencia que contiene unas bombas de agua y extensiones que producen vibración en el suelo al ser hincado el aparato unos 3 pies por su propio peso. Ya que esta hincado, el agua comienza a trabajar y el suelo se compacta por vibración. COMPACTACIÓN DINÁMICA. Esta consiste en dejar caer grandes cantidades de peso sobre el material que se desea compactar. Esto funciona a base de una grúa que carga una pesa con una cara lisa que caerá sobre la superficie provocando un fenómeno de compactación. Las cargas comunes son de unas 20 toneladas y se dejan caer desde 100 pies de altura.

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS. Muchos suelos están sujetos a expansiones y encogimientos diferenciales, por lo tanto es necesario estabilizarlos, ya sea química o mecánicamente para poder así llevarlos a una actividad adecuada para poder desarrollar nuestro proyecto. En la construcción la estabilización casi siempre se refiere a ponerle un material barato (estabilizante) al suelo para hacerlo más homogéneo y los métodos más comunes son los siguientes

MOLER Y MEZCLAR SUELOS. Si el suelo es heterogéneo desde su excavación, este puede ser mezclado con maquinaria desde la misma, excavando en diferentes capas horizontales. Cuando este material se pone en un relleno, se debe moler aun más con un compactado dinámico.

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON LIMOS. Este es un proceso químico que mejora el suelo al adherir limos. Esto pasa casi siempre en suelos arcillosos con mucha agua que se vuelven plásticas y no resistentes, por lo tanto, la reacción de los limos mejora el suelo. 

ESTABILIZACIÓN CON LIMOS CENIZA. Esta tiene el mismo sentido que la anterior con la diferencia de que este es un material derivado de las plantas de energía y puede ser utilizado a un costo muy bajo para fines de mejoramiento de suelos. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON ASFALTO. Al mezclar las partículas granulares con asfalto, se produce un material más durable y resistente. También se le agregan algunas partículas finas para llenar los vacíos. Es importante el contenido de humedad del material al anexar el asfalto y también esperar a que se evaporen los gases que este contiene antes de tenderlo y compactarlo.

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON CEMENTO. El poner cemento Pórtland en los suelos es un método muy bueno para suelos con contenidos mínimos de partículas finas, es decir, que en suelos granulares este método es muy bueno aunque un poco caro por el alto precio del cemento. (Articulo enviado por: Elias E. Matos, Autor oficial: Eduardo Medina W)


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