Decoloracio capilar

Definición de Suelo

El suelo se lo define como todo material resultante de la transformación de la roca madre mediante agentes (físicos y químicos) a través del tiempo.
                            Agentes exteriores
Roca Madre +                                        = SUELO
                            Físicos y químicos
Los agentes físicos no implican cambios de la naturaleza primitiva de la roca siendo estos agentes, por qjemplo: cambio de temperatura, viento, lluvia, etc.
Los agentes químicos, si provocan cambios en la naturaleza primitiva de la roca a expensas de la cual se forma el suelo. Entre los agentes químicos tenemos la hidratación y la hidrolisis.
La hidratación es una acción química que consiste en la fijación del agua en forma de cadenas moleculares con los minerales de la roca madre.
La hidrolisis es una acción química muy intensa ocacionada por el contacto del agua con el anhídrido carbónico.
La corteza terrestre esta constituida por distintos elementos químicos los cuales se presentan en diferentes porcentajes, siendo el orden de abundancia.

Propiedades y características de los suelos

Propiedades:

Físicas, mecánicas, hidrostáticas e hidrodinamicas.

Propiedades Físicas:

                        Peso especifico (γs)

Peso unitario     Peso unitario o aparente (densidad) ds

Granulometría

Propiedades Mecánicas:

Fricción Interna  (φ)

Cohesión (C)

Modulo de elasticidad  (E)

Resistencia a la compresión  (σ)

Resistencia al corte  (ζ)

Propiedades Hidrostáticas e Hidrodinamicas:

Contenido de agua

Plasticidad

Capilaridad

Permeabilidad

Peso especifico de los suelos

Se define como la relación que existe entre el peso de las partículas del suelo respecto al volumen de dichas partículas.

    Pp= Peso de las partículas del suelo

    Vp= Volumen de las partículas del suelo

Peso unitario o aparente

Es la relación del peso aparente del suelo respecto de la unidad de volumen aparente del suelo. 

Volumen aparente de los suelos

El volumen aparente de los suelos lo constituyen el volumen propiamente dicho de las partículas del suelos mas el volumen que representan los espacios vacíos entre las partículas. Este volumen de vacíos según el estado particular de un determinado suelo lo constituirá ya sea, el agua o el aire.

            Vv= Vaire ó Vagua

Granulometría

La granulometría es el ordenamiento de las partículas por tamaño, nos permite clasificar a los suelos a través de una serie de tamices de diferentes diámetros de aberturas de mallas.

Propiedades Mecánicas

Fricción Interna φ

La fricción interna no es otra cosa que la resistencia que oponen las partículas al ser desplazadas una de otra. Suponiendo dos partículas de arena en contacto materializan una fuerza de contacto a través del punto O.

Esta fuerza resultante da lugar a un ángulo φ respecto a las abcisas, lo que nos da el valor de la fricción a través de la siguiente formula:

Donde ΣT=es la suma de todas las fuerzas tangenciales

           ΣN=es la suma de todas las fuerzas normales

Cohesión C

La cohesión de los suelos se la define como la resistencia que ofrecen las partículas al ser separadas una de otra, esta cohesión prácticamente aparece een los suelos finos, es decir arenas muy finas, loees, arcillas, este fenómeno esta dado por la atracción producida por las fuerzas electroquimicas.

Comparando con el concepto de la frccion interna diremos: para el caso de los suelos gruesos la fricción sera muy grande y la cohesión sera prácticamente nula.

Para el caso de los suelos finos la cohesión sera muy grande y la fricción interna sera prácticamente nula.

Modulo de Elasticidad E

Para el estudio del modulo de elasticidad consideraremos una barra de una longitud inicial l, la que estará sometida a una fuerza de tracción Ft.

La tangente del ángulo E es el modulo de elasticidad. 

De acuerdo al ensayo de tracción obtenemos un grafico donde las tensiones son proporcionales a las deformaciones especificas, dichas tensiones nacen de la aplicación de una fuerza de tracción a la barra de ensayo en el mismo se observa un ángulo de inclinación que según la calidad del material, sera mayor o menor.

Concluimos que este ángulo E es el llamado modulo de elasticidad y es un indicador de la calidad de la barra. De acuerdo a esta introducción estudiamos el modulo de elasticidad de los suelos.

Los suelos solo pueden resistir esfuerzos de compresión y de corte en consecuencia el ensayo para determinar el modulo de elasticidad tomaremos una probeta de suelo sometida a una fuerza de compresión Fc la que produce un acortamiento y deformación de la probeta, de esta manera definimos la deformación:

En este caso a diferencia del ensayo a la tracion de una barra de acero las tensiones de compresión no son proporcionales a las deformaciones especificas, de manera que el grafico que obtenemos es una curva.

Resistencia a la Compresión σ

La resistencia a la compresión de los suelos se define como la relación existente entre una fuerza de compresión y una determinada área afectada por dicha fuerza, esta resistencia a la compresión también se lo denomina valor soporte de los suelos, es decir que es la capacidad de los suelos a soportar cargas.

Resistencia al Corte ζ

Cuando un suelo en estado natural se lo carga, comienza a trabajar oponiendo su resistencia al corte. En un momento dado debido a dicha carga se rompe por corte, esta tensión esta dada por dos coheficientes de estabilidad conocidos, llamados cohesión y fricción.

ζ = resistencia al corte

c = cohesión

σ = resistencia a la compresión

tg φ = ángulo de fricción

La tensión de corte en los suelos esta dada por dos características fundamentales de los suelos que son fricción y cohesión.

Según el tipo de suelo se presentan los siguientes casos:

a) Suelo Grueso= la característica principal es la fricción siendo la cohesión nula, de manera que la ecuación, se reduce a:

cuya representación grafica es una recta por el origen, puesto que C ordenada al origen es 0.

b) Suelo Areno-arcilloso= en el caso de tener un suelo areno-arcilloso, se tiene como características principales la fricción y cohesión de manera que la resistencia al corte estará dada por la siguiente ecuación:

c) Suelo Arcilloso= en el caso de tener un suelo arcilloso la característica fundamental es la cohesión, de manera que la ecuación se reduce a:

     por lo tanto la ficción es nula.

En particular cuando se trata de suelos finos en especial la arcilla, la misma puede estar provista por partículas finas, limo, loess o partículas de arenas muy finas dándole entonces un pequeño grado de fricción.

Propiedades Hodrostaticas e Hidrodinamicas

Contenido de Agua

El suelo esta compuesto por tres fases, solida, liquida y gaseosa.

-

Faz solida= se refiere a la partícula solida del suelo.

-

Faz liquida= se refiere al agua que puede ocupar totalmente o parcialmente los poros dejados por las partículas.

-

Faz gaseosa= se refiere al aire que ocupa aquellos poros no ocupados por el agua.

                                                             En reposo

                                      Agua libre        En movimiento

Agua en los suelos

                                     Agua retenida    Capilar

                                                              Higroscópica

                                                              Insterticial

-

El agua capilar es aquella que asciende por los conductos dejados por las partículas (espacios vacíos), siendo esta Ascensión mayor en el caso de las arcillas, por ser dichos conductos capilares muy pequeños.

-

El agua higroscópica es aquella fijada en las partículas por fuerzas electroquimicas.

-

El agua insterticial es la que ocupa los espacios vacíos o insterticios, es decir que también es un agua capilar.

Permeabilidad

Es la oposición que presentan las partículas del suelo al paso del agua, se lo mide a través del coheficiente de permeabilidad, cuya unidad de medida es cm/seg, que seria una medida de velocidad.

Depende en primer lugar de la porocidad del suelo, de la presión higrostatica y la temperatura, puesto que en zonas muy frías puede llegar a congelarse de tal manera que no haya desplazamiento del agua.

La permeabilidad es muy grande en los suelos gruesos tendiendo a valores muy pequeños en el caso de suelos muy finos como ser las arcillas.

Esta propiedad hidrodinámica debe ser muy bien estudiada para el caso de construir obras hidráulicas (caso de los diques).

Capilaridad

Se pone en evidencia en suelos de tipo cohesivos. Hace subir el agua en poros sumamente estrechos manteniendola muy elecada respecto al nivel del agua libre. Resulta de fuerzas electroquimicas entre el agua y la partícula.

En las arcillas plásticas, como la bentonita, puede llegar a ascender hasta 50m como en el cañon del Red River. También depende el ascenso de la temperatura y de la continuidad del conducto. En la arcilla el ascenso es muy lento, a veces ocupa mileños, en cambio en la arena es muy rápido.

Plasticidad

Para estudiar esta propiedad hidrostática debemos tener presente los suiguientes conceptos:

Limite Liquido (L.L.):

se define como la cantidad de agua necesaria para que fluya el suelo, dicho contenido de agua se lo determina mediante el ensayo de casagrande y utilizamos el cascador de casagrande el cual esta compuesto por un recipiente metálico en forma de cucharon, accionado por un sistema de manibela cuyo eje es excéntrico. A cada giro de manibela le corresponde un pequeño salto al cascador.

Limite Plástico (L.P.):

es el contenido de humedad de los suelos tal que permite que el mismo sea moldeable. Este L.P. Se determina mediante ensayo de laboratorio utilizando una cantidad aproximada de 100g de suelo al cual se la agrega una cantidad de agua medida en una bureta, de esta manera se prepara una pasta homogénea sobre una superficie impermeable; procediéndose a realizar rodillos cilíndricos con dicha pasta homogénea, con la palma de la mano, cuando dichos rodillos alcanzan un diámetro de 3mm presentan pequeñas grietas en su superficie decimos que estamos en presencia del limite plástico.

para determinar la cantidad de agua correspondiente a dicho L.P. Se lleva el mencionado rodillo de 3mm de diámetro a secado en hornos o estufas especiales hasta peso constante porduciendose al siguiente cálculo:

 Se pesa el rodillo cilíndrico obteniéndose Psh (peso suelo húmedo). Luego se lo seca en horno y se pesa obteniéndose Pss (pesop suelo seco).

Indice de Plasticidad (I.P.):

es característica de los suelos finos.                        I.P. =L.L. - L.P.