Esfuerzos Y Deformaciones En Pavimentos

2.1. ESTRUCTURA DEL SUELO Y TEXTURA DE LAS ARCILLAS

2.1.1. ESTRUCTURA

Es tanto el arreglo geométrico de las partículas o granos minerales, como las fuerzas entre partículas que pueden actuar sobre ellas. Incluye gradación, relación de vacíos, agentes ligantes, y fuerzas eléctricas asociadas.

2.1.2. ESTRUCTURA EN SUELOS GRANULARES

El ordenamiento de las partículas individuales en un suelo granular puede recibir el nombre de arreglo y está fuertemente influido por la distribución del tamaño de las partículas y por su forma.

El suelo sin cohesión tiende a formar una estructura GRANULAR SIMPLE, la cual puede ser suelta o densa. Las estructuras granulares simples se forman cuando los granos de suelo sedimentan independientemente en una suspensión suelo-agua, a diferencia de la sedimentación por “floculación”. Generalmente las partículas mayores a cerca de 0.01 mm formarán estructuras granulares simples. Este tamaño es lo bastante grande como para que las fuerzas inter-particulares y las fuerzas iónicas del agua sean insuficientes para vencer las fuerzas gravitacionales que actúan en los granos del suelo. Los montones de limo puro, arena, grava o mezclas de arena limosa, grava arenosa, etc. Son estructuras granulares simples. Las partículas muy pequeñas, del orden de 0.001 mm y menores, son coloides. Los coloides son lo suficientemente pequeños como para ser más afectados por las fuerzas interparticulares e iónicas en suspensiones suelo-agua, que por las fuerzas gravitacionales. Los minerales arcillosos son partículas menores de 0.002 mm pero su comportamiento es tal que serán considerados separadamente.

Los suelos que verdaderamente no tienen cohesión, solo pueden ser encontrados en depósitos de suelos transportados, en los que el viento o el agua ha removido los contaminantes coloidales o de minerales arcillosos o de ambos. Los depósitos sin cohesión típicos incluyen bancos de arena y grava en corrientes de agua, depósitos aluvionales, glaciares selectos, algunos drumlines y éskeres, arenas de dunas y playas, y depósitos similares. A veces se pueden lavar otros depósitos para remover los materiales cohesivos y producir arenas y gravas.

Imagen 1. Rasgos deposicionales (suelos glaciares)

Tabla 1. Límites de tamaño de suelos granulares

Fuente: Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, Braja M. Das

En donde los granos del suelo son de alrededor de 5 a 0.05 mm (arena gruesa a fina), la presencia de pequeñas cantidades de agua puede alterar considerablemente el comportamiento de ingeniería. La tensión superficial del agua en condiciones de Gw mucho menores al 100% es suficiente para restringir el movimiento de las partículas en este intervalo de tamaños, produciendo una “cohesión aparente”, que desaparece cuando el suelo seca. Prácticamente, la cohesión aparente permite cortes casi verticales en arena o una mayor movilidad de vehículos con neumáticos sobre arena húmeda. La cohesión aparente inhibe el reordenamiento o produce lo que comúnmente se denomina abultamiento (o entumecimiento).

Imagen 2. Efecto cualitativo del entumecimiento en el peso unitario seco.

A un contenido de agua cero, el peso unitario está cercano al máximo posible para cierto consumo de energía. A contenidos de agua intermedios, el abultamiento o acumulación de tensión superficial, restringe el movimiento de partículas y el peso unitario decrece. A medida que se agrega más agua, algunos de los poros llegan a saturarse, con pérdida de tensión superficial y aumento de la compacidad. A S=100%, se pierde todo el efecto de la tensión superficial y junto con cierto efecto de lubricación en las partículas, se obtiene el peso unitario máximo. En operaciones de densificación de terreno, en las que agregar agua no afecta en forma perjudicial al suelo

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