PROPIEDADES NDICE DE LOS SUELOS

INDICE

Propiedades ndice Directas

Humedad

Pesos Unitarios

Relacin de Vacos

Porosidad

Propiedad ndice Derivadas

Densidad Relativa

Consistencia Relativa

ndice de liquidez

Importancias de las propiedades ndice

PROPIEDADES NDICE DIRECTAS

HUMEDAD

El suelo se comporta como un depsito, al cual se le puede determinar la cantidad de

agua almacenada en un cualquier momento. El contenido de humedad del suelo con

base en volumen se expresa como:

Donde:

: Es el contenido de humedad con base en volumen en porcentaje decimal.

Vw: Es el volumen ocupado por el agua

Donde:

Lam: Lmina de agua en el suelo (mm).

P: Profundidad del suelo.

La expresin lmina es muy usada en la Ingeniera de Riegos y corresponde a la altura

(Lam) que tendra el agua en el suelo en el diagrama hipottico de los componentes del

suelo.

La humedad tambin puede ser expresada con base en peso, as:

Donde:

Pw: Peso del agua que contiene el suelo.

Pss: Peso del suelo despus de haber sido sometido a secado en el horno a una

temperatura entre 105-110 o C, durante 24 horas.

La relacin entre el contenido de humedad con base en peso y el contenido de humedad

con base en volumen es la siguiente:

Donde:

a: Densidad aparente del suelo,

w: Densidad del agua,

ea: Densidad especfica aparente (adimensional), al tomar la densidad del agua igual

a 1 gr/cm3 , el valor es numricamente igual al de la densidad aparente del suelo.

Los conceptos anteriores son muy tiles en la Ingeniera de Riegos, porque permiten

conocer la cantidad de agua que se debe aplicar en un momento dado a un suelo para

pasar de un contenido de humedad a otro.

Mtodo Gravimtrico

Es el mtodo tradicional para establecer el contenido de humedad de una

muestra de suelo. La muestra es pesada, secada en un horno a 105 o C durante

24 horas, determinndose mediante una balanza el peso del agua y el peso de

suelo seco. Con stas medidas se determina el contenido de humedad con base

en peso.

Un suelo puede presentar en un momento dado un contenido de humedad con

base en peso (W%) mayor al 100%, un ejemplo de esto es presentado por

aquellos suelos que poseen altos contenidos de materia orgnica, as como

densidades aparentes menores a 1.0 gr/cm3 , capaces de tomar ms agua que

la que pueden pesar cuando estn secos.

El gravimtrico es el nico mtodo directo para estimar el contenido de humedad

en el suelo y es el estndar con el cual son comparados otros sistemas de

estimacin de humedad

Existen otros mtodos de medicin de humedad del suelo tales como la sonda

de neutrones y el TDR, su ventaja consiste en producir resultados instantneos;

estos equipos requieren de calibracin, que se realiza con el mtodo

gravimtrico. El mtodo del tacto es un mtodo sencillo y prctico. Se extraen

muestras de suelo a distintas profundidades (0.00 a 30.00 y 30.00 a 60.00 cm) y

se aprieta cada una de ellas hasta formar una bola; de acuerdo a su

comportamiento se clasifica el grado de humedad. Un mtodo indirecto de

conocer el contenido de humedad en el suelo, muy usado para realizar

programacin de riegos, es el tensimetro. Este mide el estado de energa del

agua en el suelo, lo cual est relacionado directamente con el contenido de

humedad del mismo.

PESOS UNITARIOS

El peso unitario de Un suelo, esta definido como el peso de la muestra, sobre su

volumen. Si se tiene una figura regular de muestra, se puede hallar su volumen

con las medidas de esta figura, y por geometra, sacar el volumen de suelo que

hay. Si por el contrario, no se cuenta de un figura geomtrica pareja, se debe

llevar a otros mtodos, por medio de los cuales con el desplazamiento de agua,

al meter este suelo en un estanque llena de esta, se puede llegar a calcular el

volumen de la muestra. Con este mtodo, se debe tener en cuenta de que al

suelo no del debe entrar agua a su interior, porque de lo contrario, estaramos

alterando los resultados.

Tambin hallaremos el peso unitario seco, el cual se define como el peso seco

de la muestra sobre el volumen de la muestra, pero como tenemos el porcentaje

de humedad de la muestra de suelo, podemos hallar el peso unitario seco por la

relacin entre el peso unitario hmedo sobre uno mas el porcentaje de humedad

sobre cien

Ejemplo

Procedimiento:

Primero se hallo el volumen de suelo que tenamos, el cual lo hallamos tomando

el promedio de sus medidas, las cuales eran altura, y dimetro, ya que era un

cilindro. Luego se procedi a pesar la muestra. Con este procedimiento tenemos

todos los datos necesarios para hallar el peso unitario del suelo.

Clculos:

Se tomaron tres dimetros en diferentes partes del cilindro, dentro de las cuales

hubo dos mediciones.

En el punto A tenemos 57.0mm, 57.2mm, promedio 57.1mm

En el punto B tenemos 56.7mm, 56.7mm, promedio 56.8mm

En el punto C tenemos 55.9mm, 56.6mm, promedio 56.25mm

De estos tres datos promedios, hacemos el promedio, dndonos el valor de

56.72mm, el cual escogimos como el valor mas aproximado al promedio del

dimetro del cilindro.

Hubo tres mediciones de la altura, las cuales fueron 98.5mm, 98.4mm, 98.5mm,

lo cual nos da un promedio de alturas de 98.47mm

De esta forma ya podemos hallar el volumen del cilindro, siendo

248809.1019mm cbicos.

El peso de la muestra dio un valor de 491,5 g.

Por lo tanto al dividir el peso sobre el volumen, me da un valor de 0.00197541 g

/ mm3, lo que es igual a 1.975 Kg/cm3

El peso unitario seco, lo podemos hallar de la siguiente formula:

S = Peso Unitario Hmedo / (1+ Humedad/100)

Siendo:

S = 1.975 / 1+.2563 = 1.572 Kg / cm3

RELACION DE VACIOS

Es el ndice entre el volumen de vacas y de salidos en la masa del suelo. Se expresa

como un decimal:

POROCIDAD

Es la expresin del volumen de vados como porcentaje del volumen total de la muestra -de suelo analizada, sin tomar en cuenta el aire o el agua contenida en los poros.

La relacin de vados e y la porosidad tambin pueden obtenerse mediante las ecuaciones:

PROPIEDADES INDICE DERIVADAS

DENSIDAD RELATIVA

La Densidad Relativa es una propiedad ndice de los suelos y se emplea

normalmente en gravas y arenas, es decir, en suelos que contienen casi

exclusivamente partculas mayores que 0.074 mm. (malla # 200).

La densidad relativa es una manera de indicar el grado de compactacin de un

suelo y se puede emplear tanto para suelos granulares naturales como para

rellenos compactados de estos suelos. Para estos ltimos se especifican las

densidades de los rellenos a las que ellos deben ser compactados en trminos

de densidad relativa.

El uso de la densidad relativa en geotecnia es importante debido a la correlacin

directa que ella tiene con otros parmetros de los suelos de importancia en la

ingeniera, tales como el ngulo de roce interno, la resistencia a la penetracin

(N de golpes de cuchara normal), etc. Por otra parte, muchas frmulas que

permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre

suelos granulares, estn basadas en la densidad relativa.

100minmax

max

ee

eeDR

donde S

V

V

Ve

e: ndice de huecos

VV: Volumen de vacos.

VS: Volumen de slidos.

Debido a que en terreno lo que se determina directamente en terreno es la

densidad seca, S, esta frmula conviene expresarla en funcin de densidades

secas:

10011

11

maxmin

min

dd

ddDR

(Debe observarse que a d max corresponde emin y que a d min corresponde

emax)

De la definicin se desprende que la densidad relativa vara entre 0 (emax, d

min) y 100 (emin, d max)

CONSISTENCIA RELATIVA

La consistencia del suelo es la firmeza con que se unen los materiales que lo

componen o la resistencia de los suelos a la deformacin y la ruptura. La

consistencia del suelo se mide por muestras de suelo mojado, hmedo y seco.

En los suelos mojados, se expresa como adhesividad y plasticidad, tal como se

define infra. La consistencia del suelo puede estimarse en el campo mediante

ensayos sencillos, o medirse con mayor exactitud en el laboratorio

Determinacin de la consistencia del suelo mojado

La prueba se realiza cuando el suelo est saturado de agua, como por ejemplo,

inmediatamente despus de una abundante lluvia. En primer lugar, determine

la adhesividad, que es la cualidad que tienen los materiales del suelo de

adherirse a otros objetos. Despus, determine la plasticidad, que es la cualidad

por la cual el material edfico cambia continuamente de forma, pero no de

volumen, bajo la accin de una presin constante, y mantiene dicha forma al

desaparecer la presin.

0 No adherente, si el suelo no se adhiere o prcticamente no queda material adherido a los dedos;

1 Ligeramente adherente, si el suelo comienza a adherirse a ambos dedos, pero al separarlos uno de ellos queda limpio y no se aprecia estiramiento cuando los dedos comienzan a separarse;

**2 Adherente, si el suelo se adhiere a ambos dedos y tiende a estirarse un poco y a partirse y a no separarse de los dedos

**3 Muy adherente, si el suelo se adhiere fuertemente a ambos dedos, y cuando ambos se separan se observa un estiramiento del material.

Determinacion de la consistencia del suelo hmedo

El ensayo se realiza cuando el suelo est hmedo pero no mojado, como, por

ejemplo, 24 horas despus de una abundante lluvia.

0 Suelto, si el suelo no tiene coherencia (estructura de grano suelto);

1 Muy friable, si el suelo se desmenuza fcilmente bajo muy ligera presin, pero se une cuando se le comprime nuevamente;

2 Friable, si el suelo se desmenuza fcilmente bajo una presin de ligera a moderada;

**3 Firme ,si el suelo se desmenuza bajo una presin moderada, pero se nota resistencia;

**4 Muy firme , si el suelo se desmenuza bajo fuerte presin, pero apenas es desmenuzable entre el pulgar y el indice;

5 Extremadamente firme, si el suelo se desmenuza solamente bajo una presin muy fuerte, no se puede desmenuzar entre el pulgar y el ndice, y se debe romper pedazo a pedazo.

Determinacin de la consistencia del suelo seco

El ensayo se realiza cuando el suelo se ha secado al aire.

0 Suelto, si el suelo no tiene coherencia (estructura de grano suelto);

1 Blando, si el suelo tiene dbil coherencia y friabilidad, se deshace en polvo o granos sueltos bajo muy ligera presin;

2 Ligeramente duro, si el suelo resiste una presin ligera, pero se puede romper fcilmente entre el pulgar y el ndice;

3 Duro, si el suelo resiste una presin moderada, apenas se puede romper entre el pulgar y el ndice, pero se puede romper en las manos sin dificultad;

4 Muy duro, si el suelo resiste una gran presin, no se puede romper entre el pulgar y el ndice, pero se puede romper en las manos con dificultad;

5 Extremadamente duro, si el suelo resiste una presin extrema y no se puede romper en las manos.

Determinacion de la consistencia del suelo utilizando los limites de

atterberg

Como hemos visto en los distintos ensayos para suelos mojado, hmedo y seco

en las Secciones 8.1 a 8.3, la consistencia de una muestra de suelo cambia

segn la cantidad de agua presente. Estos cambios en la consistencia del suelo

se pueden medir con exactitud en el laboratorio, utilizando las norms

preestablecidas que determinan los Imites de Atterberg. Estos Imites se pueden

utilizar para juzgar la aptitud del suelo para la construccin de diques de

estanque y pequeas presas de tierra. Para la mejor comprensin del diseo y

la construccin de los estanques pisccolas, y su anlisis con los tcnicos

especializados, debe familiarizarse con la terminologa relacionada con este

proceso, as como con su importancia general.

Un lmite de Atterberg corresponde al contenido de humedad con que una

muestra de suelo cambia de una consistencia a otra. Dos de los lmites de

Atterberg resultan de especial inters para la acuicultura, el lmite lquido y el

lmite plstico, cuya definicin se basa en tres consistencias del suelo:

Consistencia lquida - barro fluido o lquido;

Consistencia plstica - se puede amasar y moldear;

Consistencia semislida - ya no se puede moldear y el volumen disminuye (contraccin) a medida que se seca la muestra.

Limite de liquides

El lmite lquido es un contenido de humedad especfico que divide la

consistencia plstica de la lquida del suelo. Casagrande (1932) desarroll un

mtodo en laboratorio para determinar el lmite lquido del suelo, con un aparato

similar al que se muestra en la Figura 1.29 conocido como la cuchara de

Casagrande.