Suelos expansivos

Son suelos arcillosos inestables en presencia de humedad, ya que su característica principal es experimentar cambios de volumen cuando varía su contenido en líquido, esto significa que cuando un suelo está compuesto de materiales muy susceptibles a desmoronarse con la presencia de algún liquido (generalmente agua) y en caso de que hubiera una edificación sobre esta zona con este tipo de suelos produciría que esta tendiera a fracturarse produciendo grietas en las paredes o bien que la cimentación cediera y que toda la edificación colapsara.

Se conocen como suelos expansivos aquellos que presentan expansiones o contracciones, ósea cambios de volumen cuando varía su humedad o contenido de agua. Además la humedad es el elemento que hace posible el fenómeno de la expansión, ya que si no hay variación en el contenido de humedad del suelo.

No es necesario que el suelo se sature de agua completamente para que se presente expansión del mismo.

Las causas

Las condiciones climáticas, que influyen de manera directa al comportamiento de estos suelos. Una expansión se genera debido al agua, por lo que es más propenso a encontrar suelos expansivos en áreas donde las lluvias sean moderadas y frecuentes.

Otro factor importante es la presencia de aguas subterráneas que se filtran de la superficie.

Formas de identificar suelos expansivos: Los suelos expansivos se pueden identificar visualmente por varias características:

Tienen alta plasticidad. Si observamos el terreno encontraremos grietas o rajaduras, esto se debe a la expansión y contracción constante que sufre la superficie de estos suelos cuando hay variación de la humedad.

Soluciones para suelos expansivos

1. Pre-humectación del suelo

La teoría de pre-humectar el suelo antes de la construcción está basada en el hecho de que si al suelo se le permite que se expanda antes de la construcción y si luego la humedad del suelo es mantenida, no es de esperar cambios volumétricos y por lo tanto no es esperable daños sobre la estructura.

2. Control de humedad

El suelo debe ser excavado a la misma profundidad que el peso del suelo contrarreste el levantamiento del mismo, se pondrá un material plástico sobre toda la superficie de la excavación.

3. Sustitución del suelo expansivo

Una alternativa simple de cimentar una losa o un patín en un material expansivo es remplazar el material expansivo por otro que no lo sea.

4. Control de expansión

Permitiendo que el suelo se expanda dentro de las cavidades de la cimentación, los movimientos de una cimentación pueden ser reducidos a un nivel tolerable.

5. Modificación de propiedades expansivas del suelo

La Estabilización por Inyección es un método in situ de tratamiento de arcillas expansivas por inyección de presión de una solución acuosa de agua, lechada de cal, o cloruro de potasio.

SUELOS DISPERSIVOS

Son aquellos suelos que por su naturaleza de su mineralogía y la química del agua en ellos, son susceptibles a la separación de las partículas individuales y a la posterior erosión atreves de grietas en el suelo bajo al infiltración del agua.

Son suelos altamente erosivos a bajos gradientes hidráulicos de flujo de agua, incluso en algunos casos con el agua en reposo.

IDENTIFICACION DE SUELOS DISPERSIVOS:

La presencia de quebradas profundas y fallas por tubificacion en pequeñas presas.

La erosion en griets en los caminos. La erosion tipo túnel a lo largo de las quebradas o las arcillas unidas en roca. La presencia de agua nublada en presas pequeñas y charcos de agua luego

de la lluvia.

Ensayos:

Ensayos químicos: proporción de absorción de sodio y el porcentaje intercambiable de sodio.

Ensayos de laboratorio: Ensayo de crumb Ensayo de doble hidrómetro Ensayo de pinhole test.

Soluciones para Diversos Problemas con Suelos Dispersivos

1. Aplicando yeso, cal viva, entre otros productos, que reaccionarían con el carbonato sódico, formando carbonato cálcico y sulfato sódico (álcali blanco).

2. Es necesario implantar cultivos, a ser posible de regadío y resistentes a las sales, así como la incorporación de enmiendas orgánicas.

3. La enmienda con yeso representa una alternativa adecuada para corregir problemas de suelos dispersivos. La adición de yeso,

4. En la agricultura la solución más factible es hacer cruzamientos con plantas tolerantes a la salinidad o utilizar el pasto vetiver para estabilizar las zonas dispersivas en conjunción con unas obras menores y la siembra

5. Cuando se ha identificado la extensión y la profundidad de la zona dispersiva se puede proceder a la remociòn del suelo erosionable, siempre que este procedimiento sea económicamente factible.

6. Para las carreteras se utiliza una combinación de drenajes, sub-drenajes, pavimentos impermeables y reglamentos para el uso de agua con el fin de crear una restricción severa del humedecimiento.

7. En un terraplén debidamente gradado se puede realizar un "recubrimiento impermeable" este recubrimiento se realiza colocando una capa doble geotextil impermeable debajo, y geotextil no tejido encima.

Suelos colapsables

Determinados tipos de suelos pueden sufrir una disminución de volumen a la que se asocia un asentamiento sin necesidad de que les sea aplicada ninguna carga vertical, siendo debido el proceso a una saturación sobrevenida.

Este fenómeno puede estar originado por diversas causas:

Composición mineralógica con presencia de elementos solubles en agua Textura granular con una estructura soportada por la matriz, en la cual los

elementos de la fracción gruesa se encuentran separados y unidos entre ellos por elementos de granulometría fina

Falta de compacidad de determinados suelos, de granulometría muy fina y baja plasticidad

Fenómenos asociados a procesos de pérdidas de la granulometría más fina

Soluciones para suelos colapsables

1. Pre humedecimiento

Significa que el suelo es humedecido antes de que la estructura sea construida, de tal manera que el asentamiento debido al colapso sea pequeño o despreciable después de que la estructura se construya.

2. Métodos de mejoramiento de las propiedades del suelo por compactación Compactación dinámica Compactación por medio de pequeños pilotes piramidales Compactación por pilotes de suelo Compactación por explosiones de gas Compactación por humedecimiento (Hidrocompactación) Compactación por humedecimiento previo y por explosiones profundas3. Métodos de mejoramiento de las propiedades del suelo por

modificación de su granulometría

En este apartado se incluyen aquellos métodos de estabilización consistentes en la mezcla y posterior compactación de suelo colapsable con otros materiales (arena, gravas) a efectos de conseguir mayor resistencia y mayor rigidez.

4. Métodos de mejoramiento de las propiedades del suelo por la creación de nuevos contactos cohesivos

Inyecciones de agentes químicos: Esta técnica consta de las siguientes fases:

Inyección de dióxido de carbono para remover parcialmente el contenido de agua presente, y también para lograr una activación parcial del suelo.

Inyección de una lechada de silicato de sodio. Inyección de dióxido de carbono para neutralizar el álcali.

SUELOS ORGANICOS

Son suelos que debido a su gran compresibilidad y bajo esfuerzo cortarte conduce a serios problemas de inestabilidad y asentamientos.

No es aconsejable cimentar sobre ellos, pues la descomposición de la materia orgánica da lugar a asientos. Además suele tratarse de terrenos flojos y poco resistentes. Es necesario, por tanto, substituirlos o atravesarlos con cimentaciones profundas.

METODOS DE IDENTIFICACION

Visual:

Color negruzco. Alta plasticidad al tacto. Olor fétido

Laboratorio:

Contenido de humedad Límites de consistencia Cantidad de materia orgánica Ensayos de consolidación

ALTERNATIVAS DE SOLUCION

Mezcla de suelos orgánicos con limos: incrementa el esfuerzo cortante y reduce las deformaciones volumétricas.

LICUEFACCION DE SUELOS

Es la transformación de un material en estado sólido a su estado líquido, como consecuencia del incremento de presión de poros. Los desastres más fuertes en edificios e infraestructura durante un terremoto se deben al fenómeno de la licuefacción, el que consiste en cambiar de un material firme, a viscoso semilíquido. La licuefacción es generalmente en suelos arenosos sometidos a cargas cíclicas.

La licuación de suelos, es un fenómeno generado por la saturación de agua en sedimentos recientes como arena o grava, donde pierde su firmeza y fluyen como resultado de los esfuerzos provocados en ellos. Es decir, es la transformación del estado sólido de un material granular a un estado licuado como consecuencia del incremento de la presión de agua en los poros.

La licuefacción tiene lugar en los suelos no consolidados, no cohesivos o fácilmente disgregables y saturados en agua. El sedimento cae hacia abajo y el agua de saturación tiende a salir como una fuente surgente, comportándose como material licuado, cuyo resultado es la producción de un desplazamiento o falla del terreno.

Estabilización para arenas susceptibles a la licuefacción: soluciones

Vibro flotación.

Consiste en la densificación del terreno, en la cual un vibrador es introducido al terreno, penetrando hasta la profundidad requerida, por peso propio y las vibraciones, y de ser necesario, es ayudado por agua a presión lanzada por la punta, vibraciones producidas por el aparato se transmiten al suelo provocando un movimiento vibratorio, principalmente horizontal, de frecuencia igual a la del vibrador y de amplitud variable con la potencia y distancia del mismo.

Vibro sustitución.

Es un método de mejora mediante densificación y refuerzo del terreno, con un proceso constructivo similar a la vibro flotación, recurre a la construcción de columnas de grava o arena para mejorarlos dando lugar a una verdadera sustitución del contenido fino por material granular en los puntos de aplicación.

Deep mixing

Consiste en mezclar mecánicamente por vía húmeda/seco, rotatorio/jet, hélice/paleta con algún tipo de aditivo químico (agente estabilizante, por ejemplo, cemento, cal y posibles aditivos, como yesos y cenizas volantes que reacciona con el terreno a fin de incrementar la resistencia y reducir la de formabilidad, impidiendo la ocurrencia de licuación.

Reemplazo

Consiste en minimizar el riesgo de licuación mediante la excavación del estrato susceptible a licuar (Figura 6) y reemplazarlo por un material que no sea susceptible o fácilmente compactable.

RELLENO SANITARIO

El Relleno Sanitario es una técnica de eliminación final de los desechos sólidos en el suelo, que no causa molestia ni peligro para la salud y seguridad pública; tampoco perjudica el ambiente durante su operación ni después de terminado el mismo. Esta técnica

Utiliza principios de ingeniería para confinar los residuos en un área lo más pequeña posible, cubriéndola con capas de tierra diariamente y compactándola para reducir su volumen. Además, prevé los problemas que puedan causar los líquidos y gases producidos en el relleno, por efecto de la descomposición de la materia orgánica.

TIPOS DE RELLENO SANITARIO

1. RELLENO SANITARIO MECANIZADO: 2. RELLENO SANITARIO SEMIMECANIZADO3. RELLENO SANITARIO MANUAL

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL RELLENO SANITARIO

Se requiere poca inversión al inicio. Se puede maniobrar con mucha cantidad de basura ocupando poco

personal y Maquinaria. Se puede conseguir terrenos a bajos costos. No deja residuos al final del proceso. Recibe todo tipo de residuos sólidos. Cuando el relleno termina su función el terreno puede ser usado para

campos Deportivos, estacionamientos, etc.

DESVENTAJAS

De no usarlo adecuadamente como relleno con todas las reglas y normas se podría convertir en un basurero clandestino.

Se tiene que ubicar lejos lo más posible de la ciudad o de casas habitacionales para.

que los malos olores no afecten a la gente. El relleno tendría que estar a una distancia adecuada para que no salga tan

caro el transporte. Se necesitará que se hagan mantenimientos continuos.

EL ENSAYO DEL CBR

CBR significa en español relación de soporte California, por las siglas en inglés de «California Bearing Ratio.

El ensayo de soporte de California se desarrolló por parte de la División de Carreteras de California en 1929 como una forma de clasificar la capacidad de un suelo para ser utilizado como subrasante o material de base en construcción de carreteras.

El ensayo CBR (la ASTM denomina el ensayo simplemente un ensayo de relación de soporte) mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas. El ensayo permite obtener un número asociado a la capacidad de soporte.

El CBR es un ensayo que se puede utilizar para evaluar y diseñar. Se evalúan subrasantes o superficies de colocación de estructuras. Por otra parte, se diseñan suelos para ser utilizados como materiales de base y subbase de pavimento, o para rellenos estructurales.

Equipo

Equipo de CBR: Molde de compactación (con collar y base) Disco espaciador Martillo de compactación Aparato para medir la expansión con deformímetro de carátula con

precisión de 0.01 mm Pesos para sobrecarga Máquina de compresión equipada con pistón de penetración CBR capaz de

penetrar a una velocidad de 1.27 mm/min

Proctor

Por medio de este ensayo se pretende obtener un dato teórico de la relación entre la humedad y el peso unitario de los suelos compactados en un molde la cual ayudará a obtener en un futuro un grado de compactación siendo esta relacionada con lo anteriormente dicho respecto al terreno

Proctor estándar y Modificado

El término compactación se utiliza en la descripción del proceso de densificación de un material mediante medios mecánicos. El incremento de la densidad se obtiene por medio de la disminución de la cantidad de aire que se encuentra en los espacios vacíos que se encuentra en el material, manteniendo el contenido de humedad relativamente constante.

Proctor estándar: tiene una energía de compactación baja, tiene un pison de 5.5 lb, altura de caída 10” y numero de capas 3.

Proctor modificado: tiene una energía de compactación alta, tiene un pison de 10 lb, altura de caída 18” y numero de capas 5.

Ensayo de abrasión de los ángeles

Estandarizado por la ASTM C - 131.

Los agregados deben ser capaces de resistir el desgaste irreversible y degradación durante la producción, colocación y compactación de las obras de pavimentación, y sobre todo durante la vida de servicio del pavimento.

Por esta razón los agregados que están en la superficie, como son los materiales de base y carpeta asfáltica, deben ser más resistentes que los agregados usados en las capas inferiores, sub base, de la estructura del pavimento, la razón se debe a que las capas superficiales reciben los mayores esfuerzos y el mayor desgaste por parte de cargas del tránsito.

También se está usando el ensayo de abrasión para calificar la calidad de piedras, y bloques de roca para obras de defensa ribereña, etc. para lo cual se deberá someter primero a un proceso de chancado a fin de tener la muestra de ensayo.

Su objetivo es:

Analizar el desgaste del agregado grueso menor a 1 ½ pulg.( 37.5 mm). El ensayo mide la degradación de los agregados resultande de la

combinación de varias acciones como ser abrasión, impacto y fricción de las esferas dentro de la máquina de Los Angeles el número de esferas varia según la gradación del material a ser ensayado.

Nos brinda un indicador de la calidad de los agregados, especialmente usados para la elaboración de hormigón.

COMPACTACIÓN

La compactación de suelos es el proceso artificial por el cual las partículas de suelo son obligadas a estar mas en contacto las unas con las otras, mediante una reducción del índice de vacíos, empleando medios mecánicos, lo cual se traduce en un mejoramiento de sus propiedades ingenieríles.

La importancia de la compactación de suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene al someter el suelo a

técnicas convenientes, que aumentan el peso específico seco, disminuyendo sus vacíos. Por lo general, las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordes de defensas, muelles, pavimentos, etc.

Beneficios de la compactación

a) Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores debidas a que las partículas mismas que soportan mejor.

b) Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme produciendo grietas o un derrumbe total.

c) Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.

d) Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado sería el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la estación seca.

e) Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La compactación reduce estas cavidades de agua en el suelo.

Los métodos empleados para la compactación de suelos dependen del tipo de materiales con que se trabaje en cada caso; En la práctica, estas características se reflejan en el equipo disponible para el trabajo, tales como: plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos o patas de cabra.

A continuación se presentan una clasificación acerca de los rodillos compactadores, detallando sistemas vibratorios, características mecánicas y de compactación.

CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS DE COMPACTACION

MAQUINAS QUE COMPACTAN POR PRESION ESTATICA:

APISONADORAS CLASICAS DE RODILLOS LISOS RODILLOS DE <<PATAS DE CABRA COMPACTADORES CON RUEDAS NEUMATICAS COMPACTADORES CON RUEDAS NEUMATICAS AUTOPROPULSADAS COMPACTADORES CON RUEDAS NEUMATICAS REMOLCADOS

MAQUINAS QUE COMPACTAN POR IMPACTO:

PLACAS DE CAIDA LIBRE PISONES DE EXPLOSION.

MAQUINAS QUE COMPACTAN POR VIBRACION:

PLACAS VIBRANTES RODILLOS VIBRATORIOS AUTOPROPULSADOS.- RODILLOS VTBRANTES REMOLCADOS COMPACTADORES VIBRATORIOS “PATAS DE CABRA” SUPERCOMPACTADORES PESADOS REMOLCADOS