CARÁCTERISTICAS Y ESTRCUTURACIÓN DE LAS PARTICULAS DEL SUELO
Forma de las partículas.
Estructuración de los suelos.
Densidad relativa.
Tamaño de las partículas.
Análisis granulométrico por tamizado: Vía seca y vía húmeda.
Análisis granulométrico por sedimentación.
FORMA DE LAS PARTICULAS DEL SUELO
La formas de las partículas influye en el comportamiento y capacidad portantes del suelo.
La forma de los partículas del suelo corresponden a las siguientes:
Redondeadas
Subredondeada
Subangulosa
Angulosa
Laminar o escamona
Fibrosa
Alargada o en bastones
Parámetros a medir:
La esfericidad
La angulosidad
La planeidad
La formas de las partículas reflejan:
Composición
Formación del grano
Liberación de la matriz mineral
Transporte
Ambiente de deposito
SUELOS GRANULARES:
Forma característica equi-dimensional
Se originan por la acción de agente mecánicos y en casos excepcional químicos
La energía de acción de cada agente condicionan la forma que adopta la partícula de suelo.
ESTRUCTURACIÓN DEL SUELO:
Se define con el arreglo que tiene las partículas en sus deposito natural, donde se refleja el grado de acomodo de las misma.
Es la disposición que adoptan las partículas minerales para dar lugar al suelo.
POR LO TANTO:
El suelo presenta una organización interna
La organización interna sigue unas leyes fijas
Las leyes fijas sigue el comportamiento de fuerza naturales que pueden se analizadas.
Los suelos formados por partículas gruesas las fuerzas que intervienen en su formación son conocidas, y verificable a simple vista.
Los suelos formados por partículas finas, las fuerzas que intervienen en su formación son complejas y sus estructuras son verificable de manera indirecta.
Cada deposito de suelo tendrá una disposición distintas de las partículas, lo cual define su comportamiento ante las distintas obras civiles
Igualmente, dentro de cada deposito de suelo puede existir distinto ordenamiento de las partículas del suelo, pero la unificación de la propiedades físicas permite clasificarlos como uno solo.
Estructuración suelos granulares:
Típico de gravas y arenas
Las partículas se apoyan unas sobre otras y cada partícula posee varios puntos de apoyo
pude variar la relación del volumen de los poros al de las partículas, dada la posición relativa de éstas
Sus comportamiento mecánico y hidráulico queda definido por:
COMPACIDAD DEL MANTO.
Grado de acomodo alcanzado por las partículas del suelo, dejando más o menos vacíos entre ellas. Se habla de:
ESTRUCTURA SIMPLE ⇒ DENSIDAD RELATIVA
DENSIDAD RELATIVA
%Dr (ó Compacidad Relativa, %Cr o Índice de Densidad, Id)
¿CÓMO SE MIDE EMAX , EMIN, ENAT/COMP?
Densidad máxima seca y mínima; es una determinación que se realiza en laboratorio; el procedimiento más utilizado es el método de mesa vibradora.
Densidad seca del suelo in situ; siendo la densidad seca la razón entre el peso del suelo seco y el volumen total ocupado por el suelo, se hace necesario determinar estos valores; la dificultad reside en la determinación del volumen ocupado por el suelo in situ para lo cual existen diversos métodos; entre ellos, el método del cono de arena es el de uso más frecuente; es una determinación que se realiza en terreno.
ESTRUCTURACIÓN DEL SUELO:
Estructuración suelos finos:
Típico de suelos arcillosos
Las forma juega un papel primordial debido a la relaciones área volumen elevadas
Los granos tienen una actividad superficial enorme, para la atracción de agua y de ellas misma.
Estructura floculada-Estructura dispersa
Es observada en suelos cohesivos de apreciable contenido de agregados coloidales (menores a 0.0002 mm),
Se localizan fuerzas superficiales electromagnéticas que hacen que se muevan unidas en forma de flóculos.
Conforme aumenta el peso debido a la sedimentación continua, las capas inferiores expulsan agua y se consolidan más.
TAMAÑO DE LAS PARTICULAS DE SUELO
Se muestra la representación de estratos con diferentes tamaños de partículas, por lo tanto estos presenta diferente distribución granulométrica..
La distribución granulometría consiste en determinar el tamaño de las partículas o granos que constituye un suelo y fijar, en porcentaje de su peso total, la cantidad de granos de distintos tamaños que contiene
Se utiliza como instrumento en la clasificación de los materiales.
DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS
El análisis granulométrico es la metodología para determinar el tamaño de las partículas de suelo. Este se puede realizar de dos formas.
Tamizado: La distribución de tamaños de partículas o diámetro medio de grano de suelos (gravas) y de grano grueso (arenas), se obtiene mediante el tamizado de un peso conocido de suelo a través de una pila de tamices de malla con tamaño progresivamente más fina
Sedimentación: El proceso de tamizado no se puede utilizar para material de grano fino (limos y arcillas) debido a su extremadamente pequeño tamaño. Se usa un instrumento denominado hidrómetro, que mide la sedimentación de las partículas en una probeta de 1000 ml.
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO
Se obtiene mediante el tamizado de un peso conocido de suelo a través de una pila de tamices de malla con tamaño progresivamente más fina.
Cada tamiz es identificado por un número que se corresponde con el número de agujeros cuadrados por pulgada lineal de malla o el tamaño de la abertura.
Tamiz con abertura aberturas grandes (25,4 mm a 6,35 mm) son designados por el tamaño de abertura del tamiz, mientras que los tamaños de tamiz más pequeñas se designan por números.
En el laboratorio el ensayo se realiza por:
Vía húmeda: Grande proporción de material fino
Vía seca: Predomina material gruesa (gravas y arenas)
Los pasos a seguir son:
Si se realiza por vía húmeda o seca se debe determinar el peso total de la muestra PTM.
Se lava la muestra por el tamiz numero 200, (vías humedad).
Se seca la muestra en el horno.
Se coloca la muestra en la serie de tamices 3” hasta el Nº4, se puede agitar manualmente.
La muestra pasante por el tamiz Nº 4 se coloca en la serie de tamices N°10 al N° 200 y se agita con la tamizadora.
Luego se determina el peso retenido en cada tamiz:
El porcentaje parcial se determina dividiendo el peso retenido en cada tamiz entre el peso total de la muestra
Luego se determina el porcentaje retenido acumulado.
Por último se determina el porcentaje pasante, restando 100 menos el porcentaje retenido acumulado.
Los porcentajes de los materiales pueden determinarse por porcentajes retenidos o por los pasantes:
Los resultados se trazan en un gráfico donde se relaciona el porcentaje más fina de partículas (no el porcentaje retenido) como la ordenada frente al logaritmo de los tamaños de partícula.
El gráfico resultante se llama una curva de distribución de tamaño de partículas o, simplemente:
La curva granulométrica : La curva granulométrica, permite determinar los porcentajes de partículas de diferente tamaño presentes en la masa de suelo, por tanto la gradación del suelo está representado a través de la granulometría del material.
Se tienen suelos bien gradados: Contiene partículas de todos los tamaños y en las mismas proporciones. Por ejemplo la curva 1.
Los suelos mal gradados: presentan ausencia de algunos tamaños o son uniformes, por ejemplo curva 2 presenta ausencia de tamaño de partícula. Y la curva 3 presenta uniformidad en la curva.
La selección de un suelo para un uso particular puede depender de la variedad de partículas que contiene. Dos coeficientes se han definido para proporcionar orientación sobre suelos distintivos basados en la distribución de la partículas.
Los D10, D30, D60, son diámetros que indican que el 10%, 30% y 60% del tamaño de las partículas tienen diámetros menores o iguales al D10, D30, D60, respectivamente.
El coeficiente de uniformidad representa la amplitud de la curva, es decir la posible existencia de material granular grueso y fino, o la ausencia.
El coeficiente de curvatura estima si existe presencia de distintos tamaños de partículas o ausencia de alguno rango de tamaño de partículas.
Si 1 < Cc <3 Bien gradado
Si Cu > 4 Grava bien grada
Si Cu > 6 Arena Bien grada
Cu: Coeficiente de uniformidad. Cc: Coeficiente de curvatura.
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR SEDIMENTACIÓN (HIDROMETRÍA)
El instrumento con el cual se realiza el ensayo es el hidrómetro el cual está formado por un bastón y un bulbo. Escala que varía de 0 a 60.
El proceso de tamizado no se puede utilizar para suelos finos (limos y arcillas) debido a su extremadamente pequeño tamaño. Por lo tanto se aplica un ensayo de Hidrometría
El ensayo del hidrómetro implica mezclar una pequeña cantidad de suelo en una suspensión y observar cómo la suspensión se asienta en el tiempo.
El ensayo se realiza para partículas pasantes por el tamiz 60 (0.25 mm).
EL hidrómetro mide la densidad de la suspensión suelo+agua+defloculante.
Una pequeña de cantidad de suelo (50 gramos) se mezcla a fondo con agua destilada para formar una solución, se debe agregar defloculante.
La solución se coloca en un cilindro de vidrio de 1 litro, y se añade agua destilada para llevar el nivel hasta la marca de 1 litro.
Se prepara 2 probetas adicionales de 1 litro, una de ellas con agua destilada y la otra con agua + defloculante, para realizar las correcciones necesarias. Probeta 1 corrección por menisco (Cm), Probeta 2 corrección por defloculante (Cd)
R’H: Lectura hecha en la escala del hidrómetro en el punto más alto del menisco. Rm: Lectura corregida por la formación del menisco al introducir el hidrómetro L: Longitud de sedimentación de las partículas.
Se debe tener en cuenta:
Las partículas sedimentan en la mitad del bulbo.
Las partículas por debajo del centro del bulbo ya sedimentaron y las partículas por encima del centro del bulbo no han sedimentado.
Las partículas que ya sedimentaron tienen mayor diámetro a las que se encuentran por encima del centro del bulbo.
La longitud L1 es variable ya que depende de la sedimentación de las partículas,
La longitud L2 es la longitud del bulbo y es constante.
QUE ES LO QUE ESTAMOS HACIENDO?
Medir el diámetro de una esfera que sedimenta a la misma velocidad que sedimenta la partícula de suelo, Mediante la ley de Stoke en la cual se relaciona la velocidad de sedimentación de partícula en el seno de un fluido y el tamaño de dicha partícula.
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FACTORES Y PROCESOS DE FORMACIÓN DE SUELOS
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Introducción a la ciencia del suelo. Pedología. Edafología. División de la Ciencia del Suelo. Relación con otras ciencias. Conceptos básicos.
Propiedades bio orgánicas del suelo: biota del suelo, materia orgánica e importancia en el suelo.
Gabinete: Reconocimiento de propiedades físicas del suelos.
