7.2 Características de los Suelos
Se indicarán las características más relevantes de los suelos, tal que permitan identificarlos y así conocer su comportamiento.
TEMAS TRATADOS:

7.2.1 Principales tipos de suelos y sus características
7.2.2 Clasificación de los suelos
7.2.3 Identificación visual en terreno

7.2.1. PRINCIPALES TIPOS DE SUELOS Y SUS CARACTERÍSTICAS

Para su identificación, todos los suelos pueden agruparse en cinco tipos base:

Gravas, arenas, limos, arcillas y suelos orgánicos. 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 característica 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 clasificación de estos suelos según sus tamaños.

CUADRO 7.1

SUELOS DE GRANO GRUESO

B. SUELOS DE GRANO FINO.

Los suelos de grano fino están formados mayoritariamente por partículas inferiores a 0,075 mm. A diferencia de la mayoría de los suelos de grano grueso, experimentan grandes cambios de volumen y de características con los cambios de humedad. En Cuadro 7.2 se presenta sus características.

CUADRO 7.2

SUELOS DE GRANO FINO

C. SUELOS ORGÁNICOS.

No son adecuados para ninguna fundación.

En Cuadro 7.3 se muestra las características y tipos de suelos orgánicos.

CUADRO 7.3

SUELOS ORGÁNICOS

En Figura 7.4, 7.5 y 7.6 se presenta algunos tipos de suelos más 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 ORGÁNICO

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

7.2.2. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

Existen varias clasificaciones de suelos, sin embargo, la más difundidas corresponden a:

A) Sistema de clasificación AASHTO
B) Sistema Unificado de clasificación de suelos (USCS)

A) SISTEMA DE CLASIFICACIÓN AASHTO

Es el sistema más antiguo de clasificación de suelos. Fue adoptado en 1945 por la AASHTO, en ese entonces AASHO. Está regulado por la norma AASHTO M145.

El sistema es ampliamente empleado en la construcción de caminos, carreteras y autopistas.

El sistema clasifica los suelos en 8 grupos en orden decreciente de estabilidad. Con esto los suelos clasificados como “A1” son los mejores y los peores son los “A8”, que tiene alto contenido de materia orgánica por lo que normalmente no se considera.

De la evaluación de cada grupo se hace un “índice de grupo”, el que está dado por:

IG = (F – 35)*0,2 + 0,005(WL – 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 límite líquido e IP es el índice de plasticidad.

El índice de grupo se aproxima al entero más cercano y si resulta negativo se le da el valor 0. Si el suelo es NP (sin plasticidad) o cuando el límite líquido no puede ser determinado, el índice de grupo también se considera como “0”.

Mientras mayor es el índice de grupo, peor es el suelo.

Este sistema de clasificación 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 clasificación.

TABLA 7.3

SISTEMA DE CLASIFICACIÓN AASHTO

Fuente: MOP. Curso de Laboratorista Vial. Geotecnia

B) SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS

El sistema es ampliamente empleado en el análisis de suelos para estructuras. Está regulado por ASTM D 2487.

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

Grano grueso: más del 50% de las partículas son superiores a 0,075 mm. Si más de lamitad de las partículas son superiores a 4,75 mm se designan como “G” (grava) y, en caso contrario, como “S” (arena).
A estos símbolos básicos se les agrega una segunda letra: “W” buena graduación, limpios; “P” mal graduados pero limpios; “C” si contiene arcilla o arena con arcilla y “M” si contiene limo o limo y arena.
Grano fino: más del 50% del suelo es inferior a 0,075 mm. Pueden ser de tres tipos: “C” (arcilla), “M” (limos) y “O” (orgánicos). Se emplea una segunda letra según sea el límite líquido y representa la compresibilidad relativa. Se emplea “L” si el límite líquido es menor que 50 y “H” en caso contrario.
Para los materiales limpios (con menos de 5% bajo 0,075 mm), para determinar si el suelo está 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 tamaño por el que pasan el 10, 30 y 60% del suelo. Normalmente deben calcularse interpolando logarítmicamente del gráfico de granulometría.

En suelos gruesos, pero con más de 12% inferior a 0,075, hay que analizar el límite líquido y el índice de plasticidad y agregar las letras “M” (limo) o “C” (arcilla) según lo indicado en Figura 7.7. En casos límites se emplean símbolos dobles.

FIGURA 7.7

PLASTICIDAD DE SUELOS FINOS

Fuente: MOP. Curso de Laboratorista Vial. Geotecnia

Si los finos inferiores a 0,075 mm están entre 5 y 12% se emplean símbolos dobles según la graduación y según la plasticidad.

Para la clasificación de los suelos finos hay que analizar el límite líquido y el índice de plasticidad e identificar la designación en la Figura 7.7.

Para dar la clasificación “O”, se realiza un segundo ensayo de límite líquido a una muestra secada al horno; los materiales orgánicos tienen un límite líquido inferior al 75% del límite original.

En casos límites, los suelos finos también emplean símbolos dobles. La regla de clasificación favorece lo más plástico. Por ejemplo, CH-MH en vez de CL-ML.

En Tabla 7.4 se presenta la clasificación USCS para suelos de grano grueso y en Tabla 7.5 la caracterización de estos suelos.

En Tabla 7.6 se muestra la clasificación USCS para suelos de grano fino y en tabla 7.7 se da a conocer las características de estos suelos finos.

TABLA 7.4

SISTEMA DE CLASIFICACIÓN USCS. GRUESOS

Fuente: MOP. Curso de Laboratorista Vial. Geotecnia

TABLA 7.5

SISTEMA USCS. CARACTERÍSTICAS SUELOS GRUESOS

Fuente: Universidad Nacional de La Plata. Fac. de Arquitectura y Urbanismo. Ficha Nº 04

TABLA 7.6

SISTEMA DE CLASIFICACIÓN USCS. FINOS

Fuente: MOP. Curso de Laboratorista Vial. Geotecnia

TABLA 7.7

SISTEMA USCS. CARACTERÍSTICAS SUELOS FINOS

Fuente: Universidad Nacional de La Plata. Fac. de Arquitectura y Urbanismo. Ficha Nº 04

7.2.3. IDENTIFICACIÓN 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 están:

Forma del grano: Se observan y se clasifican las partículas de arena y grava en cuanto a su grado de angulosidad y redondez (angular, subangular, subredondeado y redondeado).
Tamaño y graduación de los granos: Los tamaños en arenas y gravas se reconocen fácilmente por inspección visual. Los granos más pequeños no pueden identificarse a simple vista y necesitan de otros ensayos para su identificación.
Sacudimiento: Es muy útil para suelos finos. Se prepara una pequeña porción de suelo húmedo y se sacude sobre la palma de la mano y se observa si el agua aparece en la superficie de la muestra, dándole 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 (húmedas) hasta que fluyan nuevamente juntas.
Una reacción rápida indica falta de plasticidad, típico de un limo inorgánico, polvo de roca o arena muy fina.
Una reacción lenta indica un limo o una arcilla limosa ligeramente plástica.
Si no hay reacción, indica que se trata de una arcilla o un material orgánico.
Rotura o resistencia seca: Una muestra de suelo húmedo, tal que su longitud sea aproximadamente dos veces su diámetro, 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 partículas gruesas que pudieran entorpecer el ensayo).
Una resistencia ligera indica un limo inorgánico, polvo de roca o una arena limosa.
Una resistencia media indica una arcilla inorgánica de plasticidad baja a media. Se requiere una considerable presión de los dedos para pulverizarla.
Una resistencia alta indica una arcilla de alta plasticidad. La muestra seca sólo puede ser rota pero no pulverizada con los dedos.
Plasticidad: Se prepara una muestra húmeda, sin partículas gruesas. Se amasa en la mano en forma de bastoncitos. Si es posible amasarla sin desmenuzarla, indica que el suelo es plástico (bastoncitos de diámetro 3 mm).
La arcilla de alta plasticidad forma un cilindro tenaz que puede ser remoldeado por debajo del límite plástico, 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 límite plástico.
El suelo de baja plasticidad forma un cilindro débil, que no puede ser amasado por debajo del límite plástico.
Consistencia en suelos finos: Se presiona el pulgar contra el suelo o se marca con la uña.
Si el pulgar penetra fácilmente varios centímetros, la consistencia es blanda.
Si el pulgar penetra varios centímetros con esfuerzo moderado, la consistencia es media.
Si se marca el pulgar, pero penetra sólo con gran esfuerzo, entonces la consistencia es firme.
Si se marca la uña del pulgar, la consistencia es muy firme.
Si hay mucha dificultad para marcar la uña del pulgar, la consistencia es dura.
Tacto Arena: Tacto granular
Limo: Textura áspera pero no granular. Se seca rápidamente y puede reducirse a polvo fácilmente, dejando sólo una mancha.
Arcilla: Tacto grasoso suave, se pega en los dedos, y se seca lentamente.
Olor: Los suelos orgánicos tienen un olor característico (humedad fuerte o descomposición). El olor puede hacerse más manifiesto calentando una muestra húmeda.
Color: En general los tonos oscuros de los colores, gris pardo o negro indican suelos orgánicos.
Brillo: Se frota una muestra seca o ligeramente húmeda con la uña del dedo o con la hoja de una navaja. Una superficie brillante indica una arcilla muy plástica, una superficie mate indica un limo o una arcilla de baja plasticidad.