Clasificación y Estabilización de Suelos: Métodos, Propiedades y Aplicaciones Geotécnicas

Clasificación de Suelos según HRB

La clasificación HRB (Highway Research Board) divide los suelos minerales en siete grupos, y algunos de ellos, a su vez, en subgrupos. Un octavo grupo estaría compuesto por suelos caracterizados por un elevado número de materia orgánica (MO).

Los tres primeros grupos corresponden a materiales granulares (definidos por el porcentaje de material que pasa a través del tamiz 200), y los otros cuatro son limo-arcillosos. Los datos que aparecen en la tabla deben ser comprobados.

En la quinta fila aparece el Índice de Grupo (IG), cuyo valor se calcula con la fórmula: IG = 0,2 * a + 0,005 * a * c + 0,01 * b * d.

Clasificación de Suelos según USCS

También conocida como Clasificación Unificada de Suelos (Unified Soil Classification System) o Clasificación de Casagrande, se divide en tres grupos principales:

• Suelos de Partículas Gruesas: Más del 50% del material queda retenido en el tamiz 200. Se denominan gravas si más de la mitad de la fracción queda retenida en el tamiz 40, o arenas en caso contrario.
• Suelos de Partículas Finas: Más del 50% del material pasa a través del tamiz 200 y se pueden dividir en seis grupos. Están constituidos por limos y arcillas.
• Suelos Altamente Orgánicos: Alto contenido de MO, como las turbas, y se identifican por su color oscuro.

Diferencias entre la Clasificación HRB y USCS

La diferencia más importante radica en el límite establecido para separar suelos granulares de los de grano fino. La frontera del HRB (35% frente al 50% de USCS) es más realista. Además, el HRB aporta información más abundante sobre las características de los suelos de cada tipo de grupo, incluyendo el Índice de Grupo.

El HRB es más útil en la construcción de caminos rurales. Como ventaja, el USCS diferencia entre suelos orgánicos e inorgánicos. En ocasiones, es conveniente utilizar ambos sistemas de manera simultánea.

Cohesión y Entumecimiento de Suelos

Cohesión

Adherencia entre las partículas del suelo debido a la atracción entre ellas por las fuerzas moleculares. Es la fuerza que une las partículas desde el estado seco hasta el Límite Líquido (LL).

Entumecimiento

Fenómeno que ocurre en suelos plásticos, caracterizado por un aumento de volumen al incrementar la humedad. Al aumentar el volumen, disminuye la cohesión, lo cual no es un fenómeno deseado.

Ensayo de Corte Directo: Determinación de Cohesión y Ángulo de Rozamiento Interno

El ensayo de corte directo se utiliza para determinar las componentes del esfuerzo de corte de un suelo: la cohesión y el ángulo de rozamiento interno.

Se lleva a cabo con un aparato diseñado por Casagrande, compuesto por una semicaja inferior fija y una superior móvil. La muestra se coloca entre ambas y se somete a una carga P aplicada uniformemente en toda la superficie de la muestra a través de una placa. También se somete a un esfuerzo tangencial, aumentándolo progresivamente hasta que se venza la resistencia al corte del suelo. La fuerza tangencial aplicada en este momento se denomina F.

Se repite el ensayo dos veces para obtener dos sistemas de ecuaciones con dos incógnitas, a partir de los cuales se determinarán los valores de cohesión y el ángulo de rozamiento.

Equivalente de Arena: Evaluación de Finos en Materiales Granulares

Sirve para calcular la proporción de elementos finos que contiene el material granular (aquellos que pasan por el tamiz 200).

El procedimiento consiste en introducir una muestra del material en una probeta que previamente se ha llenado con una solución. Se agita para mezclar y se deja reposar durante 20 minutos. Se obtendrán tres zonas diferenciadas: abajo arena, en el medio arcilla y arriba líquido sobrante.

Si el valor obtenido es mayor de 75, el material es muy granular; si es menor de 20, indica un gran contenido de arcilla.

Estabilización Suelo-Cemento: Mejora de Propiedades Geotécnicas

Aplicable a cualquier tipo de suelo, siempre que su plasticidad no sea muy elevada. Se utiliza cemento y agua en las proporciones adecuadas, lo que aumenta la estabilidad y resistencia del suelo.

Ventajas

• Disminución del Límite Líquido (LL) y del Índice de Plasticidad (IP).
• Aumento del límite de retracción.
• Aumento de la cohesión y del ángulo de rozamiento interno.
• Reducción de la capacidad de hinchamiento del suelo.
• Aumento de la resistencia a la compresión y al esfuerzo cortante.

La máxima resistencia se alcanza después de 28 días, una vez finalizado el fraguado.

Estabilización Grava-Cemento: Aplicaciones y Requisitos

No se suele emplear para construir caminos rurales debido a que su coste es superior al de otros tipos de mezcla, aunque puede ser interesante para vías que soporten tráfico pesado. Está formado por gravas o piedras trituradas.

Requisitos

• Contenido de MO inferior al 0.05%.
• Contenido de sulfatos inferior al 0.5%.
• Coeficiente de desgaste de Los Ángeles igual o menor a 35.
• Límite Líquido (LL) menor de 25.