Relación de vacío del suelo
El suelo que cubre la tierra se divide en materiales sólidos, gases y líquidos. Los materiales sólidos son en su mayoría minerales con algo de materia orgánica. El ga gass qu quee se en encu cuen entra tra en el su suel elo o es ai aire re at atmo mosf sfér éric ico. o. Lo Loss lí líqui quido doss es está tán n dominados por el agua en diversos grados de pureza. Agua y gas en el suelo se encuentran en los espacios alrededor de las partículas sólidas del suelo. Estos espacios se denominan uecos o poros. La porosidad del suelo es lo mismo que la relación de vacío. Relación de vacío La relación de vacío de un suelo es el volumen de suelo no ocupado por partículas sólidas. !uanto mayor sea la relación de vacío más suelto es el suelo. El aumento de la proporción de uecos del suelo se realiza por el arado. Los organismos tales como com o los gus gusano anoss y las or ormig migas as cre crean an una can cantid tidad ad si signif gnifica icativ tiva a de esp espaci acio o vacío en un suelo. !uanto mayor sea la relación de vacío de un suelo más agua puede absorberse fácilmente en él. Los suelos con una alta relación de vacío facilitan a las plantas a que crezcan.
El material mineral fino encontrado en el suelo es una mezcla de tres diferentes tama ta ma"os "os de ma mate teri rial ales es.. #e ma mayo yorr a me meno nor, r, so son n ar aren ena, a, li limo mo y ar arci cill lla. a. La Lass partículas individuales de arena tienen tien en una atracción muy débil déb il entre sí. $n suelo con un montón de arena tiene una estructura de suelo muy pobre. !uando un suelo tiene una gran cantidad de arcilla y limo, los tres diferentes tama"os de partículas se adieren más fuertemente. $n suelo arenoso tiene un montón de grandes espacios de poros entre las partículas de arena, pero el volumen total de
los espacios de poros será menor que la de un suelo con una gran cantidad de arci ar cill lla. a. La Lass pa part rtíc ícul ulas as de arc arcil illa la no pe perm rmite iten n mu muc cos os po poro ross gr gran ande des, s, pe pero ro albergan mucos peque"os espacios.
Compactación !uando !uan do la pr prop opor orci ción ón de u uec ecos os de dell su suel elo o se re reduc duce, e, se a co comp mpac actad tado. o. La interacción umana con el suelo es la causa más com%n de compactación. La mayor may or par parte te de la com compac pactac tación ión del sue suelo lo prov provien ienee de equi equipos pos agr agríco ícolas las.. El tráfico peatonal también puede compactar el suelo aplastando a los poros del suelo. El suelo mo&ado es especialmente susceptible a la compactación del suelo.
Cálculo de la relación de vacío Encontrar la densidad aparente del suelo te permitirá calcular la relación de vacío.. 'e seca un volumen conocido vacío conocido de suelo en un orno y pésalo. #ivide el peso seco de la tierra por el volumen para obtener la densidad aparente. #ivide la densi de nsida dad d ap apar aren ente te en un una a de dens nsid idad ad de pa partí rtícu cula la es está tánd ndar ar pa para ra ma mate teri rial ales es minerales de (,)*. +esta la respuesta a este cálculo a y multiplícalo por --. Este será el porcenta&e de porosidad de la tierra, o relación de vacío.
RELACIONES VOLUMETRICAS - GRAVIMETRICAS GRAVIMETRICAS El problema de la identificación de los suelos es de importancia fundamental; identificar un suelo es, en rigor, encasillarlo en un sistema previo de clasificación para ello se deben estudiar sus propiedades y analizar su comportamiento ya que desde esta práctica se analizarán las tres fases que comprenden el suelo. Las fases líquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el volumen de vacíos (v!, mientras que la fase sólida constituye el volumen de sólidos (s!. "e dice que un suelo es totalmente saturado cuando todos sus vacíos están ocupados por agua. #n suelo en tal circunstancia consta, como caso particular de solo dos fases, la sólida y la líquida. Es importante considerar las características morfológicas de un con$unto de partículas sólidas, en un medio fluido. Eso es el suelo.
% &ase sólida' &ragmentos de roca, minerales individuales, materiales orgánicos. % &ase líquida' gua, sales, bases y ácidos disueltos, incluso )ielo. % &ase gaseosa' ire, gases, vapor de agua. Esquema de una muestra de suelo y el modelo de sus * fases. Las relaciones entre las diferentes fases constitutivas del suelo (fases sólida, líquida y gaseosa!, permiten avanzar sobre el an álisis de la distribución de las partículas p or tama+os y sobre el grado de plasticidad del con$unto. En los laboratorios de mecánica de suelos puede determinarse fácilmente el peso de las muestras )medas, el peso de las muestras secadas al )orno y la gravedad específica de las partículas que conforman el suelo, entre otras. Las relaciones entre las fases del suelo tienen una amplia aplicación en la -ecánica de "uelos para el cálculo de esfuerzos. La relación entre las fases, la granulometría y los límites de tterberg se utilizan para clasificar el suelo y estimar su comportamiento. -odelar el suelo es colocar fronteras que no eisten. El suelo es un modelo discreto y eso entra en la modelación con dos parámetros, e y ) (relación de vacíos y porosidad!, y con las fases. El agua ad)erida a la superficie de las partículas, entra en la fase sólida. En la líquida, sólo el agua libre que podemos sacar a /01 23 cuando, despu4s de 56 o /7 )oras, el peso del suelo no ba$a más y permanece constante. Fases, volúmenes y pesos En el modelo de fases, se separan volmenes y pesos p esos 8 así' olumen total 9, volumen de vacíos (espacio no ocupado por sólidos!, volumen de sólidos ", volumen de aire y volumen de agua 8. Luego 9 : " < : 8. En pesos (que es diferente a masas!, el del aire se desprecia, por lo que 8 : 0. El peso total del d el esp4cimen o mu estra 89 8 9 es igual a la suma del peso de los sólidos 8" más el peso del agua 88; esto es 89 : 8" 88.
Esquema de una muestra de suelo, en tres fases o )medo, con la indicación de los símbolos usados' En los costados, volumen y 8 peso. Las letras subínice y dell centro, son' aire, 8 agua y " sólidos Relaciones e vol!men" #, e, $R, S, CA %o&osia #' "e define como la probabilidad de encontrar vacíos en el volumen total. =or eso 0 > ) > /00? (se epresa en ?!. En un sólido perfecto ) : 0; en el suelo ) @ 0 y ) @ /00?
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Relaci(n e vac)os e' Es la relación entre el volumen de vacíos y el de los sólidos. "u valor puede ser e A / y alcanzar valores muy altos. En teoría 0 > e B C. El t4rmino compacidad se refiere al grado de acomodo alcanzado por las partículas del suelo, de$ando más o menos vacíos entre ellas. En suelos compactos, las partículas sólidas que lo constituyen tienen un alto grado de acomodo y la capacidad de deformación ba$o cargas será peque+a. En suelos poco compactos el volumen de vacíos y la capacidad de deformación serán mayores. #na base de comparación para tener la idea de la compacidad alcanzada por una estructura simple se tiene estudiando la disposición de un con$unto de esferas iguales. En la figura 5.* se presentan una sección de los estados más suelto y más compacto posible de tal con$unto. =ero estos arreglos son teóricos y los cálculos matemáticos Los parámetros adicionales ) y e (siempre ) > e!, se relacionan así' como vDs es la relación de vacíos, entonces'
3on la práctica, para suelos granulares, los valores típicos son'
rena bien gradada e : 0,6* 0,FG ) : *0 60? rena uniforme e : 0,1/ 0,71 ) : *6 6F? $ensia &ela*iva $R' +o Compacia &ela*iva Este parámetro nos informa si un suelo está cerca o le$os de los valores máimo y mínimo de densidad, que se pueden alcanzar. demás 0 H IJ H /, siendo más resistente el suelo cuando el suelo está compacto y IJ H / y menor cuando está suelto y IJ H 0.lgunos tetos epresan IJ en función del =# seco Kd.. quí, e ma es para suelo suelto, e min para suelo compactado y e para suelo natural
Los suelos co)esivos, generalmente tienen mayor proporción de vacíos que los granulares; los valores típicos de H y e son' e : 0,11 1,00 H : *1 7*? G&ao e sa*!&aci(n S' "e define como la probabilidad de encontrar agua en los vacíos del suelo, por lo que 0 H " H /00?. &ísicamente en la naturaleza " H 0?, pero admitiendo tal etremo, " : 0? H suelo seco y " : /00? H suelo saturado.
Con*enio e ai&e CA' =robabilidad de encontrar aire en los vacíos del suelo. 0 H 3 H /00?. En el suelo saturado, los vacíos están ocupados ocup ados por agua 3 : 0 y en el suelo sue lo seco, por aire 3 : /00?. aturalmente, " 3 : /00?. No*a" En suelos granulares, IJ > *1? es flo$o, *1? H IJ H F1? F 1? es medio y IJ A F1? es denso.
LA CLAVE . ES"
Jelaciones Mravim4tricas. #na masa de / Ng pesa distinto en la luna que en la tierra. El peso es fuerza, la masa no. La densidad relaciona masa y volumen, el peso unitario relaciona peso y volumen y la presión, fuerza y área. El valor de la gravedad en la tierra es g : O,7/ mDsg5 : *5,5 ftDsg5 El peso unitario del agua es F5,1 lbDft* : O,7/ NDm* : / grDcm* (si g : /! En presión / lbDft5 : 6G,71 Dm5 : 6G,71 =a. / lbDm5 : F,O0 N=a y / ft de agua P 5,OO N=a Con*enio e #!mea" / Es la relación, en ?, del peso del agua del esp4cimen, al peso de los sólidos. El problema es Qcuál es el peso del aguaR =ara tal efecto debemos se+alar que eisten varias formas de agua en el suelo, y unas requieren más temperatura y tiempo de secado que otras para ser eliminadas. En consecuencia, el concepto Ssuelo secoT tambi4n es arbitrario, como lo es el agua que pesemos en el suelo de muestra. "uelo seco es el que se )a secado en estufa, a temperatura de /0123 //023, )asta peso constante durante 56 ó /7 )oras (con urgencia!. El valor teórico del contenido de )umedad varía entre' 0 H H H H. En la práctica, las )umedades varían de 0 (cero! )asta valores del /00?, e incluso de 100? ó F00?, en el valle de -4ico. En compactación se )abla de U óptima, la )umedad de mayor rendimiento, con la cual la densidad del terreno alcanza a ser máima. NOTA:
dos curvas de compactación para un mismo material, dependiendo el valor de la )umedad óptima de la energía de compactación utilizada para densificar el suelo.
