Caracterización Geotécnica de Agregados de Suelo: Textura, Estructura y Densidad Relativa

Propiedades de los Agregados

El término **agregado** se emplea para designar una masa de suelo, mientras que el término **partícula** se emplea para designar cada uno de sus elementos constituyentes. Los agregados de suelo pueden diferir en **textura**, **estructura**, compacidad, consistencia y humedad. La mayoría de los datos se obtienen en terreno por simple inspección visual y permiten describir la estratigrafía de las perforaciones. Otros parámetros, como la compacidad, consistencia y algunas relaciones de fases, se obtienen mediante ensayos de laboratorio o in situ.

Textura

La **textura** es el grado de finura y uniformidad del suelo detectado mediante el tacto y se describe con términos tales como: harinoso, suave, arenoso o áspero, según la sensación percibida (determinación organoléptica).

Estructura del Suelo

En la **Mecánica de Suelos**, el término estructura o, más bien, **microestructura**, se emplea para describir la geometría de la agrupación de las partículas. El término **macroestructura** se utiliza para describir la disposición de las capas, el agrietamiento y la aglomeración que presentan los suelos cerca de la superficie del terreno, frecuentemente alterada por las condiciones locales.

Dada la gran variedad de formas de las partículas y las posibles combinaciones de contactos y números de poros, los tipos de microestructura son infinitos. Sin embargo, se ha estimado conveniente clasificarlas en:

Estructuras No Cohesivas

Los suelos sin **cohesión** se componen generalmente de partículas redondeadas que están en contacto con las que las rodean. Esta estructura de contacto es típica de las **arenas y gravas**. El **índice de huecos** puede variar considerablemente según sea la posición relativa de las partículas, y es así que se describen como *sueltas* o *densas*.

El índice de huecos más alto posible para un suelo determinado en el cual todavía están en contacto las partículas se denomina **máximo** ($e_{max}$), y el más bajo lo llamamos **mínimo** ($e_{min}$).

Las partículas de baja esfericidad, especialmente las de forma en placas, suelen acuñarse firmemente dejando grandes poros, formando una masa estable. Pero cuando se estimulan, las placas se orientan paralelamente, comportándose de forma completamente diferente en los sentidos perpendicular y paralelo a la orientación (**anisotropía**).

Los índices de huecos máximo y mínimo vienen... en estos materiales. La relación entre el índice de huecos ($e$) que realmente... y estos valores límites se llama **Densidad Relativa (DR)**:

$$DR = \frac{e_{max} - e}{e_{max} - e_{min}} \times 100\%$$

Estructura de Panal

En ciertas ocasiones, cuando las partículas de **limo inerte** sedimentan en aguas tranquilas, se asientan lentamente y se acuñan unas a otras sin rodar para alcanzar una posición más estable. Forman arcos imperfectos, dando origen a índices de huecos que exceden el máximo correspondiente a la estructura de contacto (lo que resulta en una *densidad relativa negativa*). Esta estructura se llama **estructura de panal**.

Lo mismo sucede con algunas arenas finas sin compactar, a las que se les conoce como "en estado abultado". La estructura de panal puede soportar cargas estáticas con pequeñas deformaciones; sin embargo, la **vibración** puede producir falla en la estructura, convirtiendo toda la masa de suelo en un líquido pesado.

Estructuras Cohesivas

En los **suelos cohesivos**, la estructura depende de los **minerales arcillosos** y de las fuerzas que actúan entre ellos. Las fuerzas de atracción mutua son contrarrestadas por las fuerzas producidas por las cargas eléctricas de las partículas, variando ambas indistintamente con la distancia. Esto da origen a estructuras *dispersas* o *floculadas*, según la fuerza predominante.

Estructura Dispersa

La repulsión entre las partículas, a medida que se acercan entre sí, hace que cada una se coloque a la distancia máxima entre ellas. Esta estructura es típica de suelos que están mojados al compactarse (cuando se hace un relleno) o de los que se forman por sedimentación en presencia de agentes dispersantes. Los suelos que tienen estructura dispersa son **densos e impermeables**.

Estructura Floculada

Se forma una suspensión de suelos en agua que, al introducir un **electrolito**, provoca la **floculación** al disminuir la repulsión. Las partículas caen unidas en un ordenamiento aleatorio. Gran cantidad de agua queda atrapada en los grandes poros formados por las partículas, además del agua absorbida en la arcilla.

Las arcillas depositadas en el mar (sal), en lagunas y pantanos (ácidos orgánicos) tienen un alto grado de floculación, no así los depósitos por río. Los suelos floculados son **livianos** y muy **compresibles**, pero relativamente resistentes e insensibles a las vibraciones.

Son susceptibles al **amasado**; es decir, si se mezcla íntimamente un suelo inalterado, se vuelve blando y pegajoso como si se le hubiese agregado agua. Los trabajos en estos tipos de suelo son dificultosos al convertirse en fango.