La identificacin de arcillas expansivas se ha realizado por medio de pruebas de refraccin de rayos X o de anlisis trmico diferencial, lo cual permite determinar su contenido de montmorillonita, o bien en forma indirecta, mediante parmetros de pruebas ndice, de acuerdo con los criterios de varios autores. La complejidad de los equipos de difraccin de rayos X y de anlisis trmico diferencial impide su utilizacin en el campo; por otra parte, lo irregular de los procedimientos que se siguen al elaborar las pruebas ndice arroja resultados que en ocasiones no corresponden a la realidad. En este trabajo se describen someramente la actividad de las arcillas, los mtodos ms usuales y el mtodo experimental para la identificacin de arcillas expansivas, el cual consta de un dispositivo simple y fcil de construir que permite reconocer este tipo de suelos de manera sencilla y directa, aun en el campo y obtener, adems de informacin cualitativa, datos cuantitativos; as mismo, se presenta un resumen de los resultados obtenidos en algunos ensayos. El mtodo de referencia ha sido utilizado ampliamente y se ha comprobado la veracidad de los resultados conseguidos mediante su aplicacin.

Introduccin

Una problemtica relevante y a tener en cuenta en nuestro pas, es la presencia de suelos arcillosos expansivos, cuya principal caracterstica es la de producir movimientos como consecuencia de hinchamientos y retracciones del subsuelo sobre el cual apoya la cimentacin, debidos a cambios de humedad y que provocan en la mayora de los casos daos estructurales importantes.

En Espaa un 32% de las formaciones geolgicas existentes contienen arcillas expansivas y un 67% del territorio se encuentra bajo climas en los que pueden producirse cambios de humedad representativos en el suelo, con periodos de sequa que van desde los dos a los ocho meses.

Arcillas expansivas. Naturaleza y comportamiento

Como introduccin para el estudio de las patologas producidas por arcillas expansivas, es importante conocer su origen, naturaleza y base por tanto de estudio para su comportamiento frente a los cambios de humedad.

Las arcillas expansivas, pertenecen a un grupo mineralgico muy amplio de materiales de naturaleza qumica silcea denominadossilicatos.Dentro de estos, en funcin de la distribucin de los tetraedros de SiO44-(figura 1)se clasifican sistemticamente dentro de los Filosilicatos o silicatos laminares. As, a grandes rasgos y en funcin del tipo de arcilla, entre lmina y lmina, se emplazarn en mayor o menor medida las molculas de agua que producirn el hinchamiento.

Figura 1. Estructura qumica general de las arcillas.

Las arcillas provienen de la alteracin fsico-qumica por accin principalmente del agua, de minerales que forman parte de otras rocas preexistentes, en funcin de que roca se altera y en que grado, se originan una serie de minerales denominados minerales de la arcilla.Los materiales arcillosos que son susceptibles de sufrirhinchamientooprocesos de expansividad, que permiten una entrada muy grande de agua entre las lminas de su estructura, son principalmente los pertenecientes al grupo de lasesmectitas (figura 2).Como apunte, indicar que cuando el catin interlaminar es el sodio, las esmectitas tienen una gran capacidad de hinchamiento, pudiendo llegar a producirse la completa disociacin o separacin de las lminas, teniendo como resultado un alto grado de dispersin y un mximo desarrollo de propiedades coloidales, que dan lugar a propiedades especiales como las de los lodos estabilizadores tixotrpicos obentonitas.Si por el contrario, tienen Ca o Mg como cationes de cambio su capacidad de hinchamiento ser mucho ms reducida.

Figura 2. Grupo de las esmectitas.

Desde el punto de vista geotcnico, los suelos plsticos o arcillosos, son aquellos capaces de deformarse sin agrietarse, ni producir rebote elstico, cambiando su consistencia al variar el contenido de agua. En funcin de los cambios de contenido de humedad se dan diferentes estados fsicos, siendo los lmites para cada estado de consistencia los conocidos como lmites de Atterberg: lmite lquido, lmite plstico e ndice de plasticidad, que son el punto de partida para la estimacin dela expansividad de un suelo.

En general y de forma orientativa, el grado de expansividad se puede determinar en funcin de las propiedades geotcnicas de los suelos segn el cuadro adjunto:

Para la determinacin de la expansividad de un suelo, los ensayos a realizar son:

granulometra, permitir determinar el porcentaje de finos que contiene y clasificarlo en limos o arcillas segn los criterios de Casagrande (lmites de Atterberg).

Lmites de Atterberg, para determinar los lmites lquido y plstico y el ndice de plasticidad.

Hinchamiento Lambe, obtenindose el cambio de volumen potencial, pudiendo ser ste, No Crtico, Marginal, Crtico y Muy Crtico y el el ndice de hinchamiento (similar pero no igual a la presin de hinchamiento).

Humedad natural

Edmetropresin de hinchamiento, colapsabilidad, asientos, etc.Subir

Descripcin y origen de los daos

DESCRIPCINEl comportamiento de este tipo de suelos frente a los cambios de humedad (problema que se acusa con los cambios estacionales debido a los ciclos de humectacin-desecacin as como a la ascensin del nivel fretico) da lugar a la variacin de su volumen, producindose movimientos por los asentamientos diferenciales de la cimentacin, lo que puede llevar a la estructura a soportar esfuerzos superiores a los previstos en clculo y por tanto producir patologas no admisibles, que pueden ser:

Grietas verticales e inclinadas en ambos sentidos.Estos suelos provocan problemas de arrufo y quebranto combinados por empujes horizontales, que se manifiesta en fisuraciones en paramentos de fachadas:

- Por arrufo o cedimiento de la cimentacin en la parte central del edificio.

- Por quebranto o cedimiento de la cimentacin en dos extremos al mismo tiempo.

Figura 3. Grietas inclinadas por asientos diferenciales debidos a retracciones del suelo.

Fisuracin y rotura de elementos estructurales:Fisuracin de cortante en nudos de entramado, trabajo en mnsula con grietas horizontales y/o inclinadas, rotura de forjados, vigas, muros de carga con grietas inclinadas y horizontales, etc. El asiento diferencial excesivo da lugar al movimiento de los pilares o grupos de pilares, superndose el lmite elstico de algunos elementos estructurales. Estos daos se manifiestan en principio en las fachadas ya sean portantes o no con las grietas anteriormente expuestas.

figura 4. Detalle de grieta horizontal entre huecos de fachada.

Rotura de cimentacin.

Zapatas aisladas y/o corridas:despegue de cimentacin, grietas horizontales por empujes y grietas inclinadas por asiento diferencial.Losas:Grietas de flexin y distorsiones que pueden desembocar en giros y rotura de la misma.Pilotes:En obras antiguas, rotura de pilastras por cambio del estado de cargas, roturas por flexin, cortante o flexin, empujes sobre vigas riostras y los encepados, hundimientos por retraccin del suelo, etc.Muros de stano:Grietas por empujes laterales.

Deformacin de pavimentos.

Rotura de conducciones, enfatizando an ms el problema al producirse la rotura de colectores que suministran agua al edificio.

ORIGEN

El origen de las patologas por arcillas expansivas, depende directamente de tres factores que pueden interaccionar entre si y que son:

La naturaleza geolgica y geotcnicadel suelo y en concreto el porcentaje de contenido en finos para su caracterizacin.

El grado de expansividada determinar en funcin de los diferentes ensayos enunciados.

Cambios de humedad.Debido a la estacin en la que nos encontremos o por otros factores externos tales como rotura de tuberas de abastecimiento de agua, de saneamiento, zonas de riego abundante, existencia de rboles de crecimiento rpido y hoja caduca prximos al edificio, etc., se produce la hidratacin y deshidratacin del terreno.Subir

Prevencin y reparacin de daos

PREVENCINPara evitar la aparicin de las patologas descritas, debern seguirse una serie de recomendaciones generales a seguir tanto en proyecto como en ejecucin y de las cuales debern elegirse todas o algunas en funcin del caso particular :

a)Profundidad de apoyo.La solucin de cimentacin propuesta, deber apoyar a una profundidad suficiente sobre las zonas del sustrato menos expuestas a los cambios de humedad y oscilaciones del nivel fretico (zapatas, pozos de hormign pobre, pilotes, etc), intentando evitar as las capas activas.Generalmente en nuestro pas por debajo de 3,00-3,50 m no hay a priori problemas con cambios de humedad siempre y cuando no exista un nivel de agua o actuaciones antrpicas que produzcan dichos cambios.

b)Cargas.Las cargas transmitidas por la cimentacin al sustrato, debern compensarse con la tensin mxima admisible del suelo, asientos y la presin de hinchamiento, de modo que esta ltima nunca supere la tensin de trabajo de la cimentacin.

Se podr disminuir la accin de las arcillas expansivas siempre y cuando la tensin transmitida por cada zapata, pozo o pilote sea regular y constante, no debiendo aparecer diferencias importantes de carga de unas a otras. Deber calcularse los posibles movimientos diferenciales y distorsiones angulares estimando si es necesario profundizar la cimentacin para evitar posibles daos.

c)Sistema de cimentacin.Los pozos, zapatas, pilotes, etc, debern en todos los casos estar perfectamente arriostradas en dos direcciones, con vigas de atado adecuadamente armadas. Tanto la cimentacin como las vigas riostras debern separarse del terreno en todas sus caras (en pozos perimetralmente) con una capa de zahorra de unos 15 cm que amortige los posibles empujes del suelo sobre las mismas. Deber evitarse en todos los casos el apoyo directo de soleras sobre el sustrato expansivo, recomendndose la ejecucin de forjados sanitarios con una correcta ventilacin y debidamente calculados.

Zapata sobre pozo de hormign pobre armado.

d)Conducciones subterrneasDeber controlarse tanto de proyecto como de ejecucin, todas las conducciones subterrneas, saneamientos, canalizaciones y tuberas, para evitar roturas o fugas de agua que alteren el estado de humedad del suelo y se puedan producir movimientos del sustrato.

Las juntas entre tuberas debern ser flexibles.

Colocacin de un lecho de hormign bajo las tuberas rellenndose y compactndose adecuadamente con suelo granular fino.

Arquetas y encuentros con las tuberas, flexibles que no rompan.

e)Urbanizacin exterior.Aceras amplias y pavimentaciones extensas impermeables debidamente armadas para evitar roturas; dispuestas de forma perimetral, con pendiente hacia fuera y cunetas en el borde exterior.

Con grados medios-altos y altos de expansividad, evitarel riego excesivode las zonas ajardinadas que debern disponer de un sistema adecuado de drenaje que impida cambios de humedad del suelo y donde se evitar la plantacin de especies caducifolias y de ribera (chopos, alisos, sauces, olmos, etc) prximos a los edificios y sus cimentaciones.

f)Drenaje.Sistemas de drenaje perimetral efectivos, con tubos dren profundos y sistemas que eviten la colmatacin de los mismos (geotextiles, etc) y permitan la correcta evacuacin de las aguas superficiales.

g)En la ejecucin.Deber evitarse la exposicin prolongada del sustrato de apoyo a la accin de la naturaleza, excavndose y hormigonndose en el menor tiempo posible.

REPARACIN

Las actuaciones a llevar a cabo, son complejas y de elevado coste, siendo estrictamente necesaria la obtencin de parmetros geotcnicos especficos para que el clculo del recalce o refuerzo est a la altura de las circunstancias y la patologa no progrese. Los principales mtodos de reparacin son:

Recalces en cimentacin, mediante bataches o micropilotajeZunchados horizontales y refuerzos en la estructura, tales como zcalos armados y atados a la cimentacin rodeando el edificio, vigas de atado a nivel de cubierta y forjados intermedios, rigidizacin de marcos de puertas y ventanas, empleo de contrafuertes, etc.

Conclusin

La cimentacin sobre arcillas expansivas es posible siempre y cuando se cuantifique con exactitud el grado de expansividad y se tomen las medidas adecuadas a cada situacin, siempre por supuesto del lado de la seguridad.

La realizacin de un estudio geotcnico completo previo a la realizacin del proyecto donde se determinen las caractersticas geolgicas y geotcnicas del terreno de apoyo de la cimentacin, es esencial para no alterar las condiciones de trabajo previstas.

Ser estrictamente necesario tomar las precauciones necesarias para no producir cambios de humedad durante la ejecucin, as como verificar un saneamiento estanco y una red de drenaje que impida la llegada de agua a la cota de apoyo.

Todo Sobre la Maldicin de las Arcillas Expansivas

OJAL LAS ZAPATAS DE TU OBRA ESTN SOBRE ARCILLASEXPANSIVAS Esta maldicin muy conocida entre los que somos Aparejadores, Arquitectos Tcnicos o Ingenieros de la Edificacinse debe a la gran problemtica que suponen este tipo de terrenos por los posiblemovimientos que pueden generar y al alto porcentaje en el que se encuentran ennuestro pas(Espaa) un 32% contienen arcillas expansivas y un 67% se encuentrabajo climas que pueden producir cambios de humedad representativos en el suelo.

Las arcillas expansivasUnaarcilla expansivaes aquellaarcillasusceptiblede producir grandes cambios de volumen, en directa relacin con los cambios enlahumedad delsuelo: seexpanden con lahumedad y se contraen al secarse.Los cambios de volumen pueden afectar de maneramuy negativa a las cimentaciones y a las obras anexas, si estas no han sidodiseadas para soportar estas deformaciones del terreno o quedar al margen desus efectos. En el CTE, los suelos expansivos estn considerados como terrenosde tipo T-3 (Terrenos desfavorables).No slo pueden producirse fenmenos de hinchamientodel suelo sino que tambin aquellos que estn ligados a la retraccin por desecacin.Posibles DaosLos problemas constructivos, derivadosde la expansividad de los suelos bajo una cimentacin y alrededor de lasinstalaciones auxiliares, pueden ser importantes, producindose asentamientosdiferenciales en la cimentacin, lo que puede llevar a la aparicin de: Grietas verticales e inclinadas enambos sentidos Fisuracin y rotura de elementosestructurales Rotura de la cimentacin Deformacin de pavimentos Rotura de conducciones deinstalacionesSe producen en especial en losedificios de pocas alturas, en los que por un lado las bajas presiones que setransmiten al terreno no son capaces de impedir el hinchamiento del suelo y,por otro lado, cuando por motivos econmicos no suelen cimentarse a granprofundidad, donde los cambios volumtricos peridicos (zona o capa activa) ya nose producen (en consecuencia se evita el problema).DeterminacinLos ensayos de expansividad permitenvalorar cuantitativamente la capacidad expansiva de un suelo. Sin embargo, los ensayosrigurosos son complejos, por lo que se suele recurrir a ensayos ms sencillos ya mtodos cualitativos que correlacionan parmetros bsicos del suelo con supotencial expansivo.El CTE en la tabla D.18 hace mencinexpresa a los ensayos de expansividad en laboratorio, indicando las normas a seguirpara el ensayo de hinchamiento nulo en edmetro, para el del hinchamiento librey para el ensayo Lambe (este ltimo de dudosa utilidad:para QU vale y para QU NO VALE el ensayode Lambe).Existen otros ensayos indirectos queconsisten en la medida de una o ms propiedades intrnsecas del material,complementadas con la experiencia disponible sobre el cambio potencial devolumen. Los mtodos ms frecuentemente utilizados son: determinacin de la constitucinmineralgica de la arcilla (ensayo de difraccin de rayos X) y correlacioneslocales entre plasticidad, contenidos de humedad, granulometra y laexpansividad.EvaluacinEl estudio de un emplazamiento parauna edificacin debe evaluar el riesgo de expansividad que presenta teniendo encuenta varios factores que pueden interaccionar entre si y que son: Potencial expansivo del terreno. El espesor del estrato o capaactiva. Los cambios de Humedad La cota del nivel fretico y suoscilacin (magnitud y frecuencia). El tipo de actuacin que se efecta:edificacin, pavimentacin, saneamiento,PrevencinDebern seguirse una serie de recomendaciones generales tanto en proyecto comoen ejecucin y de las cuales debern elegirse la ms favorable en funcin delcaso particular: Profundidad de apoyo. La solucin de cimentacin propuesta, deber apoyar auna profundidad suficiente sobre las zonas del sustrato menos expuestas a loscambios de humedad y oscilaciones del nivel fretico intentando evitar as lascapas activas. Cargas. Las cargas transmitidas por la cimentacin al sustrato, deberncompensarse con la tensin mxima admisible del suelo, asientos y la presin dehinchamiento, de modo que esta ltima nunca supere la tensin de trabajo de lacimentacin. Sistema de cimentacin.Los pozos, zapatas, pilotes, etc, debern en todoslos casos estar perfectamente arriostradas en dos direcciones, con vigas deatado adecuadamente armadas. Conducciones subterrneas.Tanto en proyecto como en ejecucin deberncontrolarse, todas las conducciones subterrneas, saneamientos, canalizacionesy tuberas, para evitar roturas o fugas de agua que alteren el estado dehumedad del suelo y se puedan producir movimientos del sustrato. Urbanizacin exterior.Aceras amplias y pavimentaciones extensasimpermeables debidamente armadas para evitar roturas; dispuestas de formaperimetral, con pendiente hacia fuera y cunetas en el borde exterior. Drenaje.Sistemas de drenaje perimetral efectivos, con tubos profundos ysistemas que eviten la colmatacin de los mismos (geotextiles, etc) y permitanla correcta evacuacin de las aguas superficiales. En la ejecucin.Deber evitarse la exposicin prolongada del sustrato de apoyoa la accin de la naturaleza, excavndose y hormigonndose en el menor tiempoposible.ConclusinLacimentacin sobre arcillas expansivas es posible siempre y cuando secuantifique con exactitud el grado de expansividad y se tomen las medidasadecuadas a cada situacin. Es esencial para ello, la realizacin de un estudiogeotcnico completo previo a la realizacin del proyecto donde se determinenlas caractersticas geolgicas y geotcnicas del terreno.En la ejecucin es esencial noalterar las condiciones de trabajo previstas y evitar producir cambios de humedadtomando las precauciones necesarias. As como verificar un saneamiento estancoy una red de drenaje que impida la llegada de agua a la cota de apoyo.

Cimientos sobre arcillas expansivas. Se llaman arcillas expansivas aquellas que presentan cambio de volumen con los cambios de humedad, cuando la arcilla se humedece sufre fuerte expansin que produce daos considerables en paredes y pisos sobre todo en climas de largos o intermitentes perodos de humedad, debido a los cambios de volumen con los cambios de humedad. Pequeas zapatas soportando livianas cargas son ms fcilmente levantadas o movidas por la arcilla expansiva, lo mismo sucede en las vigas de cimentacin. Cuando la arcilla se encuentra a considerable distancia bajo la superficie no se expande y contrae tanto, como cuando se encuentra cerca de la superficie, por lo tanto, los daos por levantamiento o movimientos de zapatas o muros pueden ser reducidos colocando stas a suficiente distancia bajo la superficie. Las arcillas expansivas se caracterizan a menudo por su alto lmite lquido (LL) y un alto ndice de plasticidad (IP). 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 el suelo cambia del estado lquido al plstico. Baja plasticidad LL < 35% Plasticidad intermedia LL = 35- 50% Alta plasticidad LL = 50 70% Plasticidad muy alta LL = 70 90% Plasticidad extremadamente alta LL > 90% La plasticidad es la propiedad que presentan los suelos en poder deformarse, hasta cierto lmite sin romperse. Segn Atterberg, cuando un suelo tiene un ndice plstico (IP) igual a cero, el suelo es no plstico, cuando el ndice plstico es menor de 7, el suelo presenta baja plasticidad, cuando el ndice plstico esta comprendido entre 7 y 17 se dice que el suelo es medianamente plstico y cuando el suelo presenta un ndice plstico mayor que 17 se dice que es altamente plstico. Cambio de volumen en el suelo: Los suelos arcillosos, especialmente los muy plsticos, se retraen mucho cuando se secan y se expanden cuando se humedecen. Retraccin de suelos altamente plsticos. En regiones que tienen estaciones marcadamente secas y hmedas, el suelo prximo a la superficie del terreno se expande y contrae pudiendo producirse en un muro mayor desplazamiento en la parte exterior que en la interior, donde el suelo est protegido del sol y de la lluvia, en regiones normalmente hmedas, un perodo de sequa prolongado puede producir retraccin en el suelo y el correspondiente asentamiento de la cimentacin. Asentamiento de fundaciones por retraccin del suelo. 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. En regiones muy secas sucede lo contrario, el aumento de la humedad del suelo debido a filtraciones de tuberas, regados y hasta el riego de csped, puede producir en la arcilla seca una expansin capaz de levantar una estructura. En la mayora de los casos, el cambio de volumen se hace menor a medida que aumenta la profundidad y si es posible, las cimentaciones se deben colocar por debajo de estas zonas de cambio de volumen. Los cambios de volumen de un suelo debido a la contraccin del mismo se pueden determinar conociendo la relacin de vacos del suelo en su estado natural. Conociendo esta relacin de vacos se puede calcular la contraccin volumtrica por unidad de volumen original. Conociendo el cambio de volumen en promedio, debido a la contraccin del suelo, se puede estimar el asentamiento del mismo al variar su humedad desde la humedad de saturacin hasta la humedad correspondiente al lmite de contraccin del mismo.

Arcilla expansivaUnaarcilla expansivaes aquellaarcillasusceptible de producir grandes cambios de volumen, en directa relacin con los cambios en lahumedad del suelo.Caractersticas[editar]La mitigacin de los efectos de una arcilla expansiva en las estructuras realizadas en las reas con arcillas expansivas es un desafo en laingeniera geotcnica. Las arcillas se expanden con la humedad y se contraen al secarse, formando profundas grietas. Este proceso favorece la mezcla de materiales desde horizontes ms profundos, ya que al rellenarse las grietas con material externo, cuando la arcilla vuelve a hidratarse, expulsa parte del material ms profundo por la falta de espacio. Este proceso repetido durante aos acaba generando suelos de tipovertisol.

Introduccin

En este tema hablaremos acerca de los suelos expansivos, los cuales son suelos arcillosos inestables en presencia de humedad, ya que su caracterstica principal es experimentar cambios de volumen cuando vara su contenido en lquido, esto significa que cuando un suelo est compuesto de materiales muy susceptibles a desmoronarse con la presencia de algn liquido (generalmente agua) y en caso de que hubiera una edificacin sobre esta zona con este tipo de suelos producira que esta tendiera a fracturarse produciendo grietas en las paredes o bien que la cimentacin cediera y que toda la edificacin colapsara.Este problema surge desde que el hombre comenz a construir edificaciones en sus diferentes entornos, algunos de ellos no tuvieron este problema ya que .la zona donde ellos habitaban no estaba compuesta por este tipo de suelos, pero otros si lidiaron con este problema, desde hace mucho tiempo se han investigado estos suelos, pero fue hace casi 94 aos que se esmero mas en el estudio de estos.Como principales investigadores tenemos a:-Lambe Whitman (1959)-Fu H. Chen (1975)-Brackley (1975)La necesidad por la que se empez a investigar acerca de este tema es que se estaba construyendo sin ninguna precaucin sobre suelos expansivos, provocando que muchas edificaciones cayeran, generando gastos millonarios a los dueos de las edificaciones. Otra razn por la que se empez a investigar acerca de estos suelos es que los espacios en las ciudades se estn haciendo mucho ms pequeos ya que la poblacin crece cada vez mas y mas al pasar de los aos, creando la necesidad de que los planificadores de las ciudades busquen alternativas para maximizar el rea de la ciudad.Se pueden tomar como antecedente histrico algunas construcciones que se han colapsado por fuertes lluvias en diferentes ciudades del mundo a travs de los aos.

Se conocen como suelos expansivos aquellos que presentan expansiones o contracciones, sea cambios de volumen cuando vara su humedad o contenido de agua. Los materiales de arcilla, tienen la capacidad de absorber una gran cantidad de agua y retenerla debido a su estructura, el agua produce el incremento del volumen en el material mencionado anteriormente y tambin una drstica reduccin del volumen cuando el agua que retena se seca.

Los suelos expansivos resultan ser un gran problema para la construccin, porque los incrementos del volumen no se presentan de una manera uniforme, sino todo lo contrario al producirse incrementos en distintas zonas y al momento de contraerse generan asentamientos, que pueden daar severamente las estructuras.

El contenido de humedad es la cantidad de agua o humedad que se presenta en un suelo, vara en un lmite muy amplio, dependiendo de cada zona geogrfica. Se expresa como un porcentaje. El contenido de humedad es un factor muy importante cuando se habla de la expansin de suelos ya que nos puede indicar donde se podran presentar expansin si tienen materiales arcillosos.Adems la humedad es el elemento que hace posible el fenmeno de la expansin, ya que si no hay variacin en el contenido de humedad del suelo, por ms montmorillonita que contenga una arcilla, no se presentar un cambio en los valores volumtricos.No es necesario que el suelo se sature de agua completamente para que se presente expansin del mismo.

Una de las causas por las que se presentan los suelos expansivos son las condiciones climticas, que influyen de manera directa al comportamiento de estos suelos. Una expansin se genera debido al agua, por lo que es ms propenso a encontrar suelos expansivos en reas donde las lluvias sean moderadas y frecuentes. Otro factor importante es la presencia de aguas subterrneas que se filtran de la superficie.Formas de identificar suelos expansivos.

Los suelos expansivos se pueden identificar visualmente por varias caractersticas, tienen alta plasticidad, si observamos el terreno encontraremos grietas o rajaduras, esto se debe a la expansin y contraccin constante que sufre la superficie de estos suelos cuando hay variacin de la humedad.

La identificacin mineralgica es uno de las principales formas usadas para ubicar suelos expansivos, los mtodos ms recomendados para la identificacin mineralgica son: difraccin de rayos x, anlisis trmico diferencial, anlisis qumico, absorcin de tinte y la microscopa electrnica. Consisten en detectar la presencia de minerales arcillosos, que pueden resultar ser expansivos. Sin embargo esta forma de identificacin no es muy til para la prctica de ingeniera ya que pueden llegar a ser muy costosos y requiere un amplio conocimiento.Formas de identificar suelos expansivos.

Otra forma es la determinacin de propiedades bsicas del suelo. Las propiedades que se busca obtener son: lmite lquido y plstico, lmite de contraccin, contenido de coloides, expansin libre del suelo.Los suelos, segn la naturaleza, cantidad de agua, presentan propiedades para ser incluidos en el estado slido, semislido, plstico o semilquido. La cantidad de agua de un suelo as como el lmite al que se produce el cambio de estado vara de un suelo a otro. Los contenidos de agua o humedad con los cuales se producen los cambios de estados, son llamados lmites de Atterberg.Lmite lquido: es el lmite entre los estados semi lquido y plstico, segn Atterberg.Lmite plstico: es el lmite entre los estados plstico y semislido, segn Atterberg.Lmite de contraccin: humedad mxima de un suelo para la cual una reduccin de la humedad no causa una variacin del volumen del suelo, segn Atterberg.

Identificacin por mtodos indirectos que consisten en identificar el potencial expansivo del suelo de forma cualitativa, la desventaja de este usar este tipo de mtodos es que obtenemos datos muy variables, que dependen del tipo de suelo que es analizado.Mtodos directos para la identificacin de suelos expansivos, consisten en saturar el suelo en diferentes condiciones de carga para poder medir la expansin que presente y graficar las variaciones de hinchazn.

Se reconocen dos parmetros que definen el Potencial de Hinchamiento, los cuales son:Presin de hinchamiento (PS). Es la presin aplicada en laboratorio sobre una muestra de suelo expansivo, se aaden cargas para no permitir el hinchamiento, la presin mxima que hay que aadir para que no haya hinchamiento, es decir se mantenga su volumen inicial es conocida como presin de hinchamiento.Hinchamiento libre (Hc). Se expresa como el porcentaje de la elevacin mxima, cuando hay presin nula en relacin a la longitud inicial.

Para lograr medir estos parmetros se realizan pruebas de odmetro o basadas en tcnicas de succin, tratando de simular los factores que pudieran ser relevantes al momento de presentarse este fenmeno de manera natural. Para lograr dicho objetivo se han propuesto diversos mtodos experimentales. Resultando las diferentes predicciones precisas al utilizar estos mtodos, tambin existen algunas variables tales como: tamao y forma de la muestra, forma de simular las condiciones reales en el edmetro, entre otras, las cuales hacen que se obtengan diferencias en los resultados obtenidos y se creen discrepancias al momento de tratar de predecir el comportamiento de los suelos.

Ante la presencia de suelos expansivos, las acciones ms adecuadas son:Reducir o eliminar la expansin del suelo y actuar sobre la estructura y mediante la seleccin de un diseo adecuado de cimentacin.

Existen diferentes formas para reducir o eliminar la expansin del suelo, una de ellas es inundar el suelo antes de realizar una construccin, dicha prctica es llamada prehumectacin del suelo, en teora al inundar el suelo y saturarlo permitindole que se expanda hasta su mximo potencial, manteniendo la humedad posteriormente, se deben evitar los cambios volumtricos, por lo que no se tendran daos en la estructura despus de construir. Se ha logrado determinar que la humedad de las reas cubiertas por losa, pavimento, etc., rara vez decrece.Sin embargo existen muchas desventajas para este mtodo, es muy difcil que se obtenga una variacin uniforme en la humedad del suelo. Adems los suelos arcillosos que resultan ser los potencialmente expansivos son muy difciles de pre humectar, ya que el agua puede penetrar por diferentes lados y obtener una humectacin dispareja.

Otra forma ms efectiva es sustituir el material expansivo, esta alternativa consiste en reemplazar el material expansivo por otro que no lo sea. Los materiales que se pueden usar de relleno principalmente, no deben ser expansivos, deben tener una cierta permeabilidad para evitar que el agua llegue a los materiales arcillosos y expansivos subyacentes.Con la tecnologa actual, la sustitucin de suelos puede ser considerada como una de las mejores opciones para eliminar el problema de suelos expansivos.Las desventajas de esta alternativa son que para llevarlo a cabo se necesita maquinaria pesada para poder remover el material expansivo y del mismo modo para rellenar de material que no lo sea, lo cual podra resultar muy costoso.

Otra forma de reducir o eliminar totalmente distinta los suelos expansivos es actuando sobre la estructura y el sistema de cimentacin.Estos son algunos de los mtodos principales para lograr que la cimentacin se adapte a las deformaciones que puedan resultar debido a los suelos expansivos, esto se hace dando la rigidez o flexibilidad adecuada a la estructura.Fundaciones superficiales en suelos expansivos: este tipo de cimentacin tambin llamadas zapatas, pueden ser usadas en subsuelos conformados por materiales expansivos.Zapatas corridasZapatas aisladas.

ConclusinComo conclusin acerca de este tema se puede decir que los suelos expansivos son un tipo de suelos que est compuesto por materiales arcillosos que al mezclarse con agua u algn otro lquido se expanden, generando un fenmeno de hinchamiento en el suelo, esto hace que las partculas de arcilla y los diferentes materiales por los que est compuesto el suelo se encuentren a mayor distancia unas de otras as que si hay algo sobre este se hundir fcilmente, por ejemplo, si una casa es construida sobre un suelo de este tipo ser hundir sobre el en algunas partes, provocando que esta colapse, o se agriete por la diferencia de resistencia del suelo.Hay diferentes formas de identificar estos suelos, por medio de rayos x, haciendo un estudio de suelo, etc. Esto se hace para saber donde es bueno o no construir una edificacin, o bien si no es posible buscar algn otro lugar donde construir por lo menos saber las medidas que se requieren para poder construir y que esa edificacin sea lo suficientemente resistente para no colapsar. Por ejemplo: Se puede reforzar la cimentacin de una casa colocando polines de concreto que vayan an ms profundo que la superficie, ya que el suelo est compuesto por capas, las primeras son las ms dbiles, por lo tanto es necesario ir ms profundo para llegar a las capas slidas y asi poder tener una cimentacin firme que resistir los fenmenos ocasionados por los suelos expansivos.Sabemos que este problema existe desde que el ser humano empez a construir, pero es hasta a principios del siglo XX que se le dio una gran importancia al estudio a su estudio, ya que fue cuando se empez a revolucionar la construccin, construyendo edificios de grandes alturas como los rascacielos de New York, o un ejemplo ms reciente, el hotel de 7 estrellas en Dubi Burj al-Arab, la investigacin de los suelos expansivos fue determinante para la construccin de estos majestuosos edificios.El impacto que este tema genera en la sociedad es de tamao mundial ya que en todo el mundo se tiene que construir debido al gran crecimiento demogrfico que estamos viviendo en la actualidad, cada ao aumenta mas y mas el nmero de personas en el mundo por lo tanto se tienen que hacer ms casas para que la gente pueda vivir en ellas, ms hospitales para que tengan buena salud, escuelas para la educacin, etc.

Nuestra opinin acerca de este tema es que es de una gran importancia para la sociedad actual y lo ser para la sociedad futura de nuestro planeta, ya que mientras siga creciendo el nmero de personas en el mundo crecern tambin las necesidades, por lo que se tendr que seguir construyendo para satisfacer estas, se tienen que buscar nuevas alternativas para la construccin, buscar nuevas formas para construir sobre estos suelos de una manera econmica y eficaz, de tal ,manera que se aproveche al mximo el rea de las ciudades y que no se tenga que expandir demasiado, creando un mundo mucho ms sustentable.

CC porEric Jones

CC porHugh Venables

CC porMiguel Vera