tema 6 expo. suelos 2 arcillas expansivas

7/28/2019 Tema 6 Expo. Suelos 2 Arcillas Expansivas

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Expositores:

- Randy Dominguez- Aneury Gonzalez


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Por: Aneury Gonzalez


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Arcilla, suelo o roca sedimentaria, plstica y tenaz

cuando se humedece.

Se endurece permanentemente cuando se cuece ocalcina.

De gran importancia en la industria, la arcilla secompone de un grupo de minerales aluminosilicatosformados por la meteorizacin de rocasfeldespticas, como el granito.

Grano de tamao microscpico y con forma deescamas.

Esto hace que la superficie de agregacin seamucho mayor que su espesor, lo que permite un gran

almacenamiento de agua por adherencia, dandoplasticidad a la arcilla y provocando la hinchazn dealgunas variedades.


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Los tres grupos ms importantes en que se clasificanlos minerales arcillosos son: Illita, Caolinita y

Montmorillonita.

Caolinita (Arcilla blanca): Esta compuesta por unsilicato de aluminio (silicio y aluminio).

Illita: arcilla no expansiva, miccea. La illita es unfilosilicato o silicato laminar. Color de esta arcilla:Gris-

blanco a plateado-blanco, gris verdoso, a veces conotras tonalidades

Montmorillonita (Arcilla Verde, marrn, parda ogris): Muy rica en magnesio.

Arcilla roja: Las arcillas rojas deben su color a la

presencia de un mayor contenido de xidos ehidrxidos de hierro

Arcilla negra (Vertisol): En su composicin tiene unbuen porcentaje de hierro y magnesio, adems dematerial orgnico.

montmorillonita

Caolin

Arcilla negra

Arcilla roja


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Arcilla susceptible de producir grandescambios de volumen, en directa

relacin con los cambios en

la humedad del suelo.

De los tipos de arcillas el mas

preponderante a ser expansivo es la

montmorillonita. Los dems tipos o no

son expansivos o son expansivos en

grados no preocupantes.


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Es uno de los tipos de suelos

clasificados por la FAO.

Es aquel suelo en donde hay un alto

contenido de arcilla expansiva conocida

como montmorillonita.

Esta arcilla forma profundas grietas en

las estaciones secas, o en aos y

expansiones en las estaciones lluviosas.

Suelo mu rico para la agricultura. En

nuestro pais es conocido como tierra

negra.


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La mitigacin de los efectos de una arcilla

expansiva en las estructuras realizadas en lasreas con arcillas expansivas es un desafo

en la ingeniera geotcnica. Las arcillas se

expanden con la humedad y se contraen al

secarse, formando profundas grietas.

Las cimentaciones construidas sobre esas

arcillas estan sometidas a grandes fuerzas de

levantamiento causadas por la expansion.

Esas fuerzas provocan levantamiento,

agrietamiento y ruptura de la cimentacion, y

de las losas en el terreno de los edificios. Y

tambien a esfuerzos diferenciales

ocasionados por el asentamiento del suelo en

largas sequias.


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Las arcillas expansivas cubren grandesextensiones de Estados Unidos, America

del Sur, Africa, Australia y la India. En

general se encuentran en todos lados.

Como se indico arriba, un incremento enel contenido de agua ocasiona que la

arcilla se expanda. La profundidad en un

suelo a la que ocurren cambios

periodicos de humedad. Se llama zona

activa.

La profundidad de esta zona varia,

dependiendo del lugar.


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Un secamiento acelerado y el

asentamiento correspondiente,

se puede producir por ciertos

tipos de plantas que extraen la

humedad del suelo o por

calderas y hornos que calientan

el suelo de manera anormal.


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A travs de la medida de ciertas propiedades bsicas y sencillas de los suelosse puede determinar el grado del potencial expansivo del suelo.

Las propiedades a determinar son: Lmite lquido y Lmite Plstico

Lmite de contraccin Contenido de coloides Expansin libre del suelo Presin de expansion

Estos mtodos tienen la ventaja de su fcil realizacin y de equipamiento

disponible en todos los laboratorios. La desventaja es que no se cuantifica laexpansin, sino que cualitativamente se establecen categoras de grados delpotencial expansivo.


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El lmite lquido (LL): Del suelo se define como el contenido de humedad

expresado en porciento con respecto al peso seco de la muestra, con el cual elsuelo cambia del estado lquido al plstico.

La plasticidad: Es la propiedad que presentan los suelos en poder deformarse,hasta cierto lmite sin romperse.

Cambio de volumen en el suelo: Los suelos arcillosos, especialmente losmuy plsticos, se retraen mucho cuando se secan y se expanden cuando sehumedecen.


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Para estudiar la magnitud de una posible expansion en arcilla deben

llevarse a cabo dos pruebas comunes son la de expansion libre modificado

y la prueba de la presion de expansion.


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Con base en el indice de expasion libremodificado, el potencial de expansion de un suelodebe clasificarse cualitativamente como sigue:


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Por: Randy Dominguez


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1-Reemplazar el suelo expansivo bajo la cimentacin.

2-Cambiar la naturaleza del suelo expansivo mediante compactaciOncontrolada; prehumedecimiento, instalacion de barreras de aqua

y/o estabilizacion quimica.

3-Reforzar las estructuras para resistir el levantamiento, construir

estructuras. que sean suficientemente flexibles para resistir ellevantamiento diferencial del suelo sin fallar, o construir

cimentaciones profundas aisladas debajo de la profundidad de lazona activa.

Un mtodo particular a veces no es suficiente en todas lassituaciones,aveces es necesario combinar varios procedimientos,

y la experiencia en construcciones locales.


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Ante la presencia de un suelo potencialmente expansivo, las dos grandes lneas deaccin seran:

Actuar en el sentido de reducir o eliminar la expansin del suelo.

Las diferentes formas de accin sobre el suelo se pueden agrupar en:

Inundar el suelo en el sitio de manera que se produzca una expansin antes de la

construccin

Reducir la densidad del suelo mediante un adecuado control de la compactacin.

Remplazar el suelo expansivo por uno que no lo sea.

Modificar las propiedades expansivas del suelo mediante diversos

procedimientos: estabilizacin mediante cal, cemento, inyecciones, etc.

Aislar el suelo de manera que no sufra modificaciones en su contenido de

humedad.


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PreHumectacin del Suelo: la teora de prehumectar el suelo antes de la

construccin est basada en el hecho de que si al suelo se le permite que seexpanda antes de la construccin y si luego la humedad del suelo es mantenida,no es de esperar cambios volumtricos y por lo tanto no es esperable daossobre la estructura.

El tiempo requerido para lograr una adecuado humectacin del suelo, aunqueno sea necesario llegar a la saturacin, es de al menos uno o dos meses, lo quepuede ser considerado como demasiado largo.

Adems es muy cuestionable el hecho de que se obtenga una variacin

uniforme en el contenido de humedad del suelo en las reas prehumectadas.


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Reduccin de la Densidad del Suelo: este mtodo es naturalmente vlido cuandola cimentacin se debe hacer sobre un material a terraplenar, o en aquellos casos en quese procede a la sustitucin del suelo.

Sustitucin del Suelo Expansivo: una alternativa simple de cimentar una losa o unpatn en un material expansivo es remplazar el material expansivo por otro que no lo sea.La experiencia indica que si el suelo natural sobre el que estamos apoyando nuestrocimiento consiste en ms de 5 pies (aprox. 1.50 mts) de suelo granular, que a su vez seapoya en un suelo altamente expansivo no existe riesgo de movimiento en la fundacincuando apoyamos la misma sobre este material granular.

Modificacin de propiedades expansivas del suelo por diversosProcedimientos: dentro de estas tcnicas podemos citar ala estabilizacin del suelomediante el agregado de cal, cemento, inyecciones.

La accin, tanto de la cal, como la del cemento consisten en modificar las caractersticasplsticas del suelo, reduciendo el lmite lquido, el ndice de Plasticidad e incrementado el

lmite de contraccin.


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Se retiraran del lugar los 50 cm. superficiales (Desmalezamiento profundo)


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A continuacin se realizaran hoyos de 10 cm. de dimetro y 2.50 mts de

profundidad diagramados a tresbolillos y distantes entre si a 1.50 mts.

Los hoyos sern llenados con agua de cal area, la que podr ser obtenida

disolviendo cal tipo milagro o similar en una hormigonera o recipiente adecuadohasta la saturacin.


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El agua de cal que se valla infiltrando, debe reponerse diariamente durante por lo

menos 5 das.


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Una vez terminado el proceso de infiltracin, se completar el trabajo llenando los

hoyos con una pasta densa de la misma cal y arena comn al 50% hasta unos 20 cm.

por debajo de sus bocas llenando el espacio restante con suelo natural seleccionado.

Finalmente se rellenaran los 50 cm. retirados originalmente con suelo seleccionado

compactado al 93%y luego otra capa de 30 cm. con el mismo suelo

compactado al 93%, quedando el suelo tratado unos 30 cm por encima de

la cota actual del terreno.


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Aislacin del suelo de variaciones importantes en el contenido

de humedad: si se pudiera lograr que el suelo no sufriera variacionesimportantes en su contenido de humedad, entonces, por mayor quesea el potencial expansivo de la arcilla no habr cambios volumtricos.

La variacin de contenido de humedad puede provenir de dos fuentesbsicamente:

a) la infiltracin al terreno de aguas superficiales ,b) la variacin de niveles de agua subterrnea.


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A la hora de construir sobre un suelo expansivo debe tenerse en cuentaescoger el tipo de cimentacin correcto para que el suelo resista su carga y la de

la estructura que soportara.


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Estabilizacin de suelosutilizando Cal


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