Conceptos básicos
1. Origen y formación de suelos (Erosión)
- Física: Debida a cambios térmicos (dilatación) y la acción del agua.
- Química: Originada por fenómenos de hidratación, disolución, hidrólisis, oxidación y carbonatación. Esta acción tiende a disgregar y a cementar.
- Biológica: Por actividad bacteriana.
2. Tipos de suelo
Un suelo está compuesto por una parte sólida, una líquida y una serie de huecos.
Suelos gruesos
- Gravas: No retienen agua y existen grandes huecos entre partículas.
- Arenas: Cuando se mezclan con agua, se separan de ella con facilidad.
Suelos finos
- Limos: Retienen el agua mejor que los tamaños superiores.
- Arcillas: Silicatos hidratados de aluminio con estructura laminar. El H2O entra fácilmente entre las láminas, provocando variaciones de volumen. Las partículas se ordenan en una estructura floculada (castillo de naipes) que, al deshacerse, pasa a ser dispersa (TIXOTROPIA).
3. Terrenos con características especiales
- Suelos expansivos: Suelos arcillosos cuya estructura permite absorber y perder agua, provocando cambios de volumen. Ensayos: Lambe, presión de hinchamiento y ensayo de hinchamiento libre.
- Suelos colapsables: Disminución de volumen del terreno. Asociados normalmente a suelos limo-yesíferos o limo-arenosos.
- Terrenos kársticos: Desarrollan huecos por procesos químicos. Comunes en suelos yesíferos, salinos y calcáreos.
- Rellenos antrópicos: Riesgo de colapso por baja compactación; suelen requerir pilotes o pozos.
- Suelos salinos y agresivos: Contienen más del 15% de iones de sodio y sales solubles, siendo agresivos al hormigón.
- Terrenos con pendientes elevadas: A partir del 15% de pendiente se pueden desencadenar movimientos.
Propiedades físicas y mecánicas
Componentes del suelo: Parte sólida, parte líquida y parte gaseosa.
- Porosidad e Índice de poros: Relación entre el volumen de poros y el volumen de partes sólidas. A mayor índice, más deformable.
- Índice de densidad: Cuantifica la compactación.
- Humedad: Los suelos granulares eliminan el agua rápidamente; los arcillosos la retienen.
- Consistencia: Depende de la cohesión y el contenido de humedad. Estados: sólida, semisólida, plástica y líquida.
Límites de Atterberg
- Límite de retracción (Wr): Humedad donde el volumen permanece constante.
- Límite plástico (Wp): Humedad mínima para formar cilindros de 3 mm.
- Límite líquido (Wl): Humedad determinada mediante la cuchara de Casagrande (cierre del surco a los 25 golpes).
Granulometría
Clasificación por tamaño: gruesos (arenas y gravas) y finos (limos y arcillas). Las arcillas aportan cohesión. Se utilizan análisis por tamizado (vía seca para >0,075 mm y vía húmeda para inferiores).
- Coeficiente de Uniformidad (Cu): Relación entre el diámetro del tamiz que pasa el 60% y el 10% del material.
Identificación y clasificación de suelos
Sistema de clasificación: G (Grava), S (Arena), W (Graduación buena), P (Graduación pobre), M (Limo), C (Arcilla), L (Baja plasticidad), I (Media plasticidad), H (Alta plasticidad), O (Materia orgánica), Pt (Suelo altamente orgánico).
Reconocimiento del terreno «in situ»
1. Ensayos de campo
- Ensayo de penetración estándar (SPT): Ensayo dinámico por percusión. Se mide el número de golpes (N) necesarios para penetrar 30 cm.
- Ensayo de Borros: Ensayo de penetración dinámica para grandes profundidades (>25 m).
2. Compactación del terreno
Incremento de densidad mediante medios mecánicos.
- Ensayo Proctor Normal: Determina la humedad óptima para alcanzar la densidad seca máxima.
- Ensayo Proctor Modificado: Utiliza mayor energía de compactación, más tongadas y una maza distinta.
3. Control del grado de compactación
- Peso específico «in situ»: Método del cono de arena.
- Humedad: Métodos rápidos (alcohol, carburo) o métodos nucleares (rayos gamma/neutrones).