7.2 Caracter铆sticas de los Suelos
Se indicar谩n las caracter铆sticas m谩s relevantes de los suelos, tal que permitan identificarlos y as铆 conocer su comportamiento.
TEMAS TRATADOS:

7.2.1 Principales tipos de suelos y sus caracter铆sticas
7.2.2 Clasificaci贸n de los suelos
7.2.3 Identificaci贸n visual en terreno

7.2.1. PRINCIPALES TIPOS DE SUELOS Y SUS CARACTER脥STICAS

Para su identificaci贸n, todos los suelos pueden agruparse en cinco tipos base:

Gravas, arenas, limos, arcillas y suelos org谩nicos. En la naturaleza siempre existen combinaciones de estos grupos, sin embargo, es necesario reconocer los tipos bases para poder distinguir el suelo.

A. SUELOS DE GRANO GRUESO

La caracter铆stica principal de los suelos de grano grueso es que mayoritariamente quedan retenidos en el tamiz de 0,075 mm. En Cuadro 7.1 se presenta una clasificaci贸n de estos suelos seg煤n sus tama帽os.

CUADRO 7.1

SUELOS DE GRANO GRUESO

B. SUELOS DE GRANO FINO.

Los suelos de grano fino est谩n formados mayoritariamente por part铆culas inferiores a 0,075 mm. A diferencia de la mayor铆a de los suelos de grano grueso, experimentan grandes cambios de volumen y de caracter铆sticas con los cambios de humedad. En Cuadro 7.2 se presenta sus caracter铆sticas.

CUADRO 7.2

SUELOS DE GRANO FINO

C. SUELOS ORG脕NICOS.

No son adecuados para ninguna fundaci贸n.

En Cuadro 7.3 se muestra las caracter铆sticas y tipos de suelos org谩nicos.

CUADRO 7.3

SUELOS ORG脕NICOS

En Figura 7.4, 7.5 y 7.6 se presenta algunos tipos de suelos m谩s comunes.

FIGURA 7.4

SUELO DE GRANO GRUESO

Grava arenosa

Fuente: https://es.dreamstime.com/

FIGURA 7.5

SUELO DE GRANO FINO

Suelo arcilloso seco

Fuente: Geocav Ingenieros Civiles

FIGURA 7.6

SUELO ORG脕NICO

Fuente: https://www.shutterstock.com/

7.2.2. CLASIFICACI脫N DE LOS SUELOS

Existen varias clasificaciones de suelos, sin embargo, la m谩s difundidas corresponden a:

A) Sistema de clasificaci贸n AASHTO
B) Sistema Unificado de clasificaci贸n de suelos (USCS)

A) SISTEMA DE CLASIFICACI脫N AASHTO

Es el sistema m谩s antiguo de clasificaci贸n de suelos. Fue adoptado en 1945 por la AASHTO, en ese entonces AASHO. Est谩 regulado por la norma AASHTO M145.

El sistema es ampliamente empleado en la construcci贸n de caminos, carreteras y autopistas.

El sistema clasifica los suelos en 8 grupos en orden decreciente de estabilidad. Con esto los suelos clasificados como 鈥淎1鈥 son los mejores y los peores son los 鈥淎8鈥, que tiene alto contenido de materia org谩nica por lo que normalmente no se considera.

De la evaluaci贸n de cada grupo se hace un 鈥溍璶dice de grupo鈥, el que est谩 dado por:

IG = (F – 35)*0,2 + 0,005(WL 鈥 40) + 0,01(F – 15)*(IP-10) en que

F es el % que pasa por el tamiz de 0,075 mm (se descarta el material superior a 80 mm), WL es el l铆mite l铆quido e IP es el 铆ndice de plasticidad.

El 铆ndice de grupo se aproxima al entero m谩s cercano y si resulta negativo se le da el valor 0. Si el suelo es NP (sin plasticidad) o cuando el l铆mite l铆quido no puede ser determinado, el 铆ndice de grupo tambi茅n se considera como 鈥0鈥.

Mientras mayor es el 铆ndice de grupo, peor es el suelo.

Este sistema de clasificaci贸n AASHTO define:

Grava: material inferior a 80 mm y mayor a 2 mm
Arena gruesa: suelo comprendido entre 2 y 0,5 mm
Arena fina: suelo comprendido entre 0,5 y 0,075 mm
Limo arcilla: suelo inferior a 0,075 mm

En Tabla 7.3 se presenta los grupos de este sistema de clasificaci贸n.

TABLA 7.3

SISTEMA DE CLASIFICACI脫N AASHTO

Fuente: MOP. Curso de Laboratorista Vial. Geotecnia

B) SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACI脫N DE SUELOS

El sistema es ampliamente empleado en el an谩lisis de suelos para estructuras. Est谩 regulado por ASTM D 2487.

En este sistema los suelos primero se clasifican en dos grandes grupos:

Grano grueso: m谩s del 50% de las part铆culas son superiores a 0,075 mm. Si m谩s de lamitad de las part铆culas son superiores a 4,75 mm se designan como 鈥淕鈥 (grava) y, en caso contrario, como 鈥淪鈥 (arena).
A estos s铆mbolos b谩sicos se les agrega una segunda letra: 鈥淲鈥 buena graduaci贸n, limpios; 鈥淧鈥 mal graduados pero limpios; 鈥淐鈥 si contiene arcilla o arena con arcilla y 鈥淢鈥 si contiene limo o limo y arena.
Grano fino: m谩s del 50% del suelo es inferior a 0,075 mm. Pueden ser de tres tipos: 鈥淐鈥 (arcilla), 鈥淢鈥 (limos) y 鈥淥鈥 (org谩nicos). Se emplea una segunda letra seg煤n sea el l铆mite l铆quido y representa la compresibilidad relativa. Se emplea 鈥淟鈥 si el l铆mite l铆quido es menor que 50 y 鈥淗鈥 en caso contrario.
Para los materiales limpios (con menos de 5% bajo 0,075 mm), para determinar si el suelo est谩 bien o mal graduado se utilizan los indicadores Coeficiente de Uniformidad (CU) y Coeficiente de Curvatura (CC).

UNA IMAGEN

En que D10, D30 y D60 es el tama帽o por el que pasan el 10, 30 y 60% del suelo. Normalmente deben calcularse interpolando logar铆tmicamente del gr谩fico de granulometr铆a.

En suelos gruesos, pero con m谩s de 12% inferior a 0,075, hay que analizar el l铆mite l铆quido y el 铆ndice de plasticidad y agregar las letras 鈥淢鈥 (limo) o 鈥淐鈥 (arcilla) seg煤n lo indicado en Figura 7.7. En casos l铆mites se emplean s铆mbolos dobles.

FIGURA 7.7

PLASTICIDAD DE SUELOS FINOS

Fuente: MOP. Curso de Laboratorista Vial. Geotecnia

Si los finos inferiores a 0,075 mm est谩n entre 5 y 12% se emplean s铆mbolos dobles seg煤n la graduaci贸n y seg煤n la plasticidad.

Para la clasificaci贸n de los suelos finos hay que analizar el l铆mite l铆quido y el 铆ndice de plasticidad e identificar la designaci贸n en la Figura 7.7.

Para dar la clasificaci贸n 鈥淥鈥, se realiza un segundo ensayo de l铆mite l铆quido a una muestra secada al horno; los materiales org谩nicos tienen un l铆mite l铆quido inferior al 75% del l铆mite original.

En casos l铆mites, los suelos finos tambi茅n emplean s铆mbolos dobles. La regla de clasificaci贸n favorece lo m谩s pl谩stico. Por ejemplo, CH-MH en vez de CL-ML.

En Tabla 7.4 se presenta la clasificaci贸n USCS para suelos de grano grueso y en Tabla 7.5 la caracterizaci贸n de estos suelos.

En Tabla 7.6 se muestra la clasificaci贸n USCS para suelos de grano fino y en tabla 7.7 se da a conocer las caracter铆sticas de estos suelos finos.

TABLA 7.4

SISTEMA DE CLASIFICACI脫N USCS. GRUESOS

Fuente: MOP. Curso de Laboratorista Vial. Geotecnia

TABLA 7.5

SISTEMA USCS. CARACTER脥STICAS SUELOS GRUESOS

Fuente: Universidad Nacional de La Plata. Fac. de Arquitectura y Urbanismo. Ficha N潞 04

TABLA 7.6

SISTEMA DE CLASIFICACI脫N USCS. FINOS

Fuente: MOP. Curso de Laboratorista Vial. Geotecnia

TABLA 7.7

SISTEMA USCS. CARACTER脥STICAS SUELOS FINOS

Fuente: Universidad Nacional de La Plata. Fac. de Arquitectura y Urbanismo. Ficha N潞 04

7.2.3. IDENTIFICACI脫N VISUAL EN TERRENO

Para identificar los suelos se pueden efectuar, sin necesidad de equipo, varios ensayos in situ, los que posteriormente se complementan con ensayos de laboratorio. Entre ellos est谩n:

Forma del grano: Se observan y se clasifican las part铆culas de arena y grava en cuanto a su grado de angulosidad y redondez (angular, subangular, subredondeado y redondeado).
Tama帽o y graduaci贸n de los granos: Los tama帽os en arenas y gravas se reconocen f谩cilmente por inspecci贸n visual. Los granos m谩s peque帽os no pueden identificarse a simple vista y necesitan de otros ensayos para su identificaci贸n.
Sacudimiento: Es muy 煤til para suelos finos. Se prepara una peque帽a porci贸n de suelo h煤medo y se sacude sobre la palma de la mano y se observa si el agua aparece en la superficie de la muestra, d谩ndole una apariencia blanda y satinada. Luego se aprieta la muestra entre los dedos haciendo que el agua desaparezca de la superficie, la que cambia de una apariencia brillante a una mate; se deja que la muestra endurezca, luego se trata de desmenuzarla entre los dedos. Finalmente se vuelven a sacudir las piezas rotas o desmenuzadas (h煤medas) hasta que fluyan nuevamente juntas.
Una reacci贸n r谩pida indica falta de plasticidad, t铆pico de un limo inorg谩nico, polvo de roca o arena muy fina.
Una reacci贸n lenta indica un limo o una arcilla limosa ligeramente pl谩stica.
Si no hay reacci贸n, indica que se trata de una arcilla o un material org谩nico.
Rotura o resistencia seca: Una muestra de suelo h煤medo, tal que su longitud sea aproximadamente dos veces su di谩metro, se deja secar al aire (o en horno), se aplasta entre los dedos y se ve la resistencia que opone al pulverizarse. (Se deben quitar todas las part铆culas gruesas que pudieran entorpecer el ensayo).
Una resistencia ligera indica un limo inorg谩nico, polvo de roca o una arena limosa.
Una resistencia media indica una arcilla inorg谩nica de plasticidad baja a media. Se requiere una considerable presi贸n de los dedos para pulverizarla.
Una resistencia alta indica una arcilla de alta plasticidad. La muestra seca s贸lo puede ser rota pero no pulverizada con los dedos.
Plasticidad: Se prepara una muestra h煤meda, sin part铆culas gruesas. Se amasa en la mano en forma de bastoncitos. Si es posible amasarla sin desmenuzarla, indica que el suelo es pl谩stico (bastoncitos de di谩metro 3 mm).
La arcilla de alta plasticidad forma un cilindro tenaz que puede ser remoldeado por debajo del l铆mite pl谩stico, y desformarse sin que se desmenuce.
El suelo de mediana plasticidad forma un cilindro de moderada tenacidad, sin embargo, la masa se desmenuza luego de alcanzar el l铆mite pl谩stico.
El suelo de baja plasticidad forma un cilindro d茅bil, que no puede ser amasado por debajo del l铆mite pl谩stico.
Consistencia en suelos finos: Se presiona el pulgar contra el suelo o se marca con la u帽a.
Si el pulgar penetra f谩cilmente varios cent铆metros, la consistencia es blanda.
Si el pulgar penetra varios cent铆metros con esfuerzo moderado, la consistencia es media.
Si se marca el pulgar, pero penetra s贸lo con gran esfuerzo, entonces la consistencia es firme.
Si se marca la u帽a del pulgar, la consistencia es muy firme.
Si hay mucha dificultad para marcar la u帽a del pulgar, la consistencia es dura.
Tacto Arena: Tacto granular
Limo: Textura 谩spera pero no granular. Se seca r谩pidamente y puede reducirse a polvo f谩cilmente, dejando s贸lo una mancha.
Arcilla: Tacto grasoso suave, se pega en los dedos, y se seca lentamente.
Olor: Los suelos org谩nicos tienen un olor caracter铆stico (humedad fuerte o descomposici贸n). El olor puede hacerse m谩s manifiesto calentando una muestra h煤meda.
Color: En general los tonos oscuros de los colores, gris pardo o negro indican suelos org谩nicos.
Brillo: Se frota una muestra seca o ligeramente h煤meda con la u帽a del dedo o con la hoja de una navaja. Una superficie brillante indica una arcilla muy pl谩stica, una superficie mate indica un limo o una arcilla de baja plasticidad.