Introduccin.Como los depsitos de suelos son infinitamente variados, no ha sido posible crear un sistema universal de clasificacin de suelos para diferenciarlos en grupos y subgrupos sobre La base de todas sus propiedades ndice importantes. Sin embargo, se han ideado sistemas tiles basados en una o dos propiedades caractersticas. Algunos de estos sistemas han llegado a generalizarse tanto entre los trabajadores de los diversos campos en los que intervienen los suelos, que es necesario que el ingeniero posea al menos un conocimiento general de los mismos. Al mismo tiempo, es indispensable tener presente que ningn sistema describe adecuadamente ningn suelo para todos los objetos que persigue la ingeniera. En realidad, muchos sistemas ignoran las propiedades ms importantes desde el punto de vista del ingeniero especialista en cimentaciones.

-Sistemas de Clasificacin de Suelos Basados en la Textura.-Sistema de Clasificacin de Suelos AASHO.-Sistema de Clasificacin de Suelos Unificado.-Inconvenientes de las Clasificaciones Ingenieriles.

Publicado por edd.hgen12:590 comentariosEtiquetas:SuelosLimites de Atterberg: Indice de Plasticidad, Liquidez.

Si el contenido de agua de una suspensin espesa de arcilla se reduce gradualmente, la mezcla de arcilla y agua pasa del estado lquido al estado plstico y, finalmente, al estado slido.

Se ha encontrado que los contenidos de agua correspondientes a las transiciones de un estado a otro, usualmente son diferentes en las arcillas que tienen propiedades fsicas diferentes cuando se han remoldeado, y son aproximadamente iguales en las arcillas que tienen propiedades fsicas semejantes. Por lo tanto, las fronteras entre los estados de consistencia, pueden servir como propiedades ndice, tiles en la clasificacin de las arcillas.El significado de los contenidos de agua que sirven de lmite para cada estado fsico fue sugerido por primera vez por A. Atterberg en 1911. Por lo tanto, estos lmites se conocen comnmente como lmites de Atterberg, y las pruebas para determinarlos se llaman determinacin de los lmites de Atterberg. En la realidad, al pasar la mezcla de suelo y agua de un estado a otro, no se produce un cambio brusco en las propiedades fsicas. Por lo tanto, las pruebas de los lmites, son pruebas empricas, que sehan adoptado para definir los valores de los mismos.Arriba del lmite lquido WL, el sistema de suelo y agua es una suspensin. Abajo del lmite lquido y arriba del lmite plstico Wp, el sistema de suelo y agua se dice que est en estado plstico. En este estado) el suelo puede deformarse o remoldearse sin la formacin de grietas y sin que cambie de volumen. La amplitud de variacin de la humedad en la cual el sistema se comporta como material plstico se llama frecuentemente intervalo plstico, y a la diferencia numrica entre el lmite liquido y el limite plstico se le llama ndice de plasticidad Ip (que con frecuencia se designa PI);

Indice de plasticidad, Ip =WL- Wp1.12

Algo abajo del lmite plstico, el sistema de agua y suelo llega al lmite de contraccin ws. La reduccin de la humedad del suelo por secado abajo del lmite de contraccin no se acompaa de disminucin de volumen; por el contrario, el aire entra en los huecos del sistema y el material se convierte en no saturado.

Los lmites de Atterberg varan con la proporcin de arcilla en el suelo, con el tipo de mineral arcilloso, y con la naturaleza de los iones adsorbidos en la superficie de la arcilla. Ya se dijo que las diferencias en la estructura atmica de los minerales arcillosos producen diferencias en las cargas elctricas que estn en las superficies de la arcilla. La existencia de estas cargas la indica la capacidad de las arcillas para adsorber iones de la solucin. Los cationes (iones positivos) son ms fcilmente adsorbidos que los aniones (iones negativos); por lo tanto) las cargas negativas deben predominar en las superficies de la arcilla. Un catin, como Na+, es fcilmente atrado a la superficie de la arcilla. Sin embargo, el ion adsorbido de Na+ no se une permanentemente; y pueden reemplazarlo iones de K+, Si la arcilla se coloca en una solucin de cloruro de potasio KCI. Al proceso por el que se reemplaza el catin en exceso se le llama intercambio catinico.

La capacidad de cambio de cationes de los diferentes tipos de minerales arcillosos, puede medirse lavando una muestra de cada uno de ellos en una solucin de una sal que comnmente no se encuentre en estado natural, como el cloruro de amonio NH4C1, y determinando la cantidad adsorbida de NH4+, midiendo la diferencia entre la concentracin original y final de la solucin de lavado. Conviene expresar la capacidad de intercambio catinico en funcin del nmero de pesos equivalentes de un ion adsorbido por 100 g de mineral arcilloso, ya que este factor es independiente del peso de cada ion adsorbido y del nmero de cargas que se le asocian.En la tabla 1.6 se dan los intervalos tpicos de capacidades de intercambio cationico de varios minerales arcillosos.TABLA 1.6Capacidad de Intercambio Catinico de los Minerales de la Arcilla

La tabla 1.6 indica que las montmorillonitas son aproximadamente 10 veces ms activas para adsorber Cationes que las caolinitas. Por lo tanto, se requiere una cantidad mucho menor de montmorillonita que de caolinita para impartir las propiedades tpicas de una arcilla a un suelo que tenga granos mezclados.Aunque la facultad de adsorber agua en la superficie de un mineral arcilloso vara en el mismo orden que su capacidad de intercambio, tambin la afecta el tipo de cationes presentes. Por lo tanto, hay ciertas correlaciones entre las propiedades del sistema sueloagua, tales como los lmites de Atterberg, el tipo de mineral arcilloso, y la naturaleza de los iones adsorbidos. La tabla 1.7 presenta el lmite lquido y el ndice de plasticidad de diferentes minerales de arcilla con distintos iones adsorbidos. Comparando las tablas 1.6 y 1.7 se ve que existe realmente una correspondencia entre la capacidad de intercambio catinico de una arcilla y sus propiedades con respecto a su humedad, medida por los lmites de Atterberg. Resulta tambin evidente que cuanto mayor es la capacidad de intercambio de cationes de una arcilla, mayor ser el efecto al intercambiar el catin adsorbido.El tipo de mineral arcilloso y la naturaleza de los iones adsorbidos son importantes para la estabilizacin qumica de los suelos, en la extraccin del agua por mtodos elctricos, y en otros problemas relativamente especializados. Puede obtenerse la informacin necesaria valindose de tcnicas como las del anlisis por medio de los rayos X. Sin embargo, para la mayor parte de los problemas sobre cimentaciones, la influencia de las caractersticas mineralgicas y qumicas se acusan en forma adecuada en los valores de los lmites de Atterberg.El lmite lquido y el ndice de plasticidad constituyen unidos una medida de la

Tabla 1.7Valores de los Limites de Atterberg de los Minerales de la Arcilla con Varios Cationes Adsorbidos

plasticidad de un suelo. Los suelos que poseen wL e Ip de grandes valores se dice que son muy plsticos. A los que tienen bajos valores se les llama ligeramente plsticos. La interpretacin de las pruebas de los lmites lquido y plstico se facilita usando la Carta de plasticidad desarrollada por A. Casagrande. En esta Carta (fig. 1.10), las ordenadas representan valores del ndice de plasticidad, y las abscisas, valores del lmite lquido. La Carta se divide en seis regiones por la lnea inclinada A que tiene por ecuacin Ip = 0.73 (WL - 20), y las dos lneas verticales WL = 30 y WL = 50. Todos los suelos representados por puntos arriba de la lnea A son arcillas inorgnicas; la plasticidad vara de baja (WL < 30) a alta (WL > 50) con valores crecientes del lmite lquido. Los suelos representados por puntos que quedan abajo de la lnea A pueden ser limos inorgnicos, limos orgnicos, o arcillas orgnicas. Si son inorgnicos, se dice que son de compresibilidad baja, media o elevada, lo que depende de que su lmite lquido sea inferior a 30, est comprendido entre 30 y 50, o sea superior a 50. Si son limos orgnicos, estn representados por puntos situados en la regin correspondiente a un lmite lquido entre 30 y 50 y, si son arcillas orgnicas, a un lmite lquido superior a 50.

La diferencia entre suelos orgnicos e inorgnicos puede hacerse usualmente, ejecutando dos pruebas para determinar dos lmites lquidos con el mismo material,

Figura 1.10.Carta de plasticidad (segn A. Casagrande. 14).

una con suelo hmedo o secado al aire, y otra con el suelo secado en el horno. El secado en el horno produce cambios irreversibles en los componentes orgnicos que producen un lmite lquido significativamente inferior. Si el lmite de la muestra secada en el horno es inferior a aproximadamente 0.75 veces el de la muestra que no se sec de esa manera, el suelo puede clasificarse como orgnico. Unos cuantos minerales inorgnicos de arcilla y otros componentes de los suelos finos tambin experimentan cambios irreversibles al secarlos en el horno; por lo tanto, la identificacin no puede basarse siempre en los resultados de las pruebas de los lmites.

La humedad natural de una arcilla es en s una propiedad ndice til. Sin embargo, tiene un mayor significado la relacin de la humedad natural a los lmites lquido y plstico. Los depsitos que tienen humedades cercanas al lmite lquido son usualmente mucho ms blandos que los que tienen humedades cercanas al lmite plstico, Una de las propiedades caractersticas ms importantes de los depsitos de arcilla natural es, por lo tanto, elndice de liquidez, definido por la ecuacin

Puede verse que IL es negativo en los suelos que tengan humedades menores que el lmite plstico. Al aumentar el contenido de agua del lmite plstico al lmite lquido, el valor de IL aumenta de O a 1.0. Si la humedad natural es mayor que el lmite lquido, el ndice de liquidez es mayor que 1.0. La consistencia de una arcilla remoldeada puede estimarse cuando se conocen su humedad natural y los valores de sus lmites. Las relaciones se ilustran en la fig. 1.11.

Ninguna de las pruebas para determinar los lmites de Atterberg es difcil de ejecutar, aunque se requiere cierta experiencia para desarrollar la tcnica necesaria para obtener resultados reproducibles. La determinacin del lmite lquido se hace comnmente, utilizando un aparato mecnico diseado por A. Casagrande (fig. 1.12). Se coloca una muestra del suelo remoldeado en la copa, y se hace una ranura de 2 mm

Figura 1.11.Escala de contenidos de agua de un sucio, mostrando los Limites de Atterbert, el estado fsico correspondiente, y la consistencia aproximada del suelo rermoldeado.

de ancho en su base, y de 8 mm de altura, en el centro de la pasta de suelo. Luego, el operador da vuelta a la manivela que levanta la copa a cierta altura de manera que el punto de contacto entre la copa y la base quede a un centmetro sobre la base, Desde esta posicin la copa cae libremente. El suelo est en el lmite liquido, si se requieren 25 golpes para hacer que los extremos inferiores de la ranura queden en contacto entre s en una longitud de 13 mm. La humedad que tenga la muestra cuando se le da este nmero de golpes es el lmite lquido.

La determinacin del lmite plstico se ejecuta formando cilindros delgados con una muestra de suelo plstico con un diametro de 3 mm. Si el suelo no se desmorona, se recoge el cilindro, se vuelve a amasar y se rola de nuevo. Se repite este proceso hasta que el cilindro se comienza a desmoronar precisamente cuando adquiera el dimetro de 3 mm. A la humedad a la que se desmorone el cilindro se la define como lmite plstico.

El lmite de contraccin de un suelo se determina preparando una muestra de volumen conocido con una humedad superior al lmite lquido, misma que se seca en un horno. Se miden el peso y el volumen de la muestra secada en el horno. Con estos datos y el contenido de agua inicial, se hace un clculo de la humedad a la que la muestra seca estara precisamente saturada. Se considera que esta humedad es el lmite de contraccin.

En los mtodos estndar de la ASTM D423, D-424, y D-427, se dan los procedimientos detallados para realizar las pruebas del Lmite Liquido, el Limite Plstico y el Lmite de Contraccin.

Figura 1.12. a) y b) Aparato mecnico para determinar el lmite Lquido. c) Ranurador de Casa Grande d) Ranurador estndar de la ASTM.Publicado por edd.hgen12:480 comentariosEtiquetas:SuelosConsistencia y Sensibilidad - Suelos.

Indudablemente, la propiedad ndice ms importante de los materiales finos en estado natural es la consistencia.

La consistencia de los depsitos naturales de suelos cohesivos se expresa cualitativamente con trminos como blando, medio, firme y duro. Sin embargo, el significado de estos trminos vara mucho en las diferentes partes del pas, lo que depende de que los suelos locales sean generalmente duros o generalmente blandos. En vez de fiarse de trminos tan vagos, el ingeniero debe adquirir la facultad de estimar la resistencia a la compresin del suelo.

Cuantitativamente, la consistencia de un suelo cohesivo inalterado puede expresarse en funcin de su resistencia a la compresin qu. (determinada en probetas sin confinar).

En la prueba que se hace para determinar esta resistencia se utiliza un prisma o cilindro de suelo que tenga una altura de 1 1/2 a 2 veces el dimetro medio, que se carga hasta que falle, a la compresin simple, haciendo la prueba con suficiente rapidez para que no cambie la humedad del suelo. El equipo ilustrado en la fig. 1.9 es el que comnmente se usa en la prueba. Se hacen observaciones simultneas de la carga y del acortamiento vertical. La carga de falla o, si la muestra no se rompe, la carga necesaria para producir una deformacin unitaria de 20 por ciento se expresa como la carga por unidad de rea de la seccin transversal, en kg por centmetro cuadrado. En la tabla 1.5 se indica la relacin entre los trminos cualitativos que describen la consistencia y los valores cuantitativos de la resistencia a la compresin simple. Si no se dispone del equipo para hacer pruebas de compresin simple, puede obtenerse una estimacin aproximada de dicho valor utilizando las pruebas de campo sencillas que se sugieren en la tabla 1.5.

Cuando se amasa con las manos una muestra de arcilla inalterada sin que se modifique su humedad, generalmente se ablanda. Puede investigarse esta caracterstica, remoldeando sin que pierda agua, una muestra del material que se prob anteriormente a la compresin; introduciendo luego el material amasado en un molde cilndrico, extrayendo la muestra remoldeada, y haciendo con ella una prueba de compresin simple.

Figura 1.9.Aparato del tipo comnmente usado para determinar la resistencia a la compresin en muestras sin confinar de suelos.

La relacin

se conoce como la sensibilidad de la arcilla. Algunas arcillas con estructuras secundarias que pueden caracterizarse como grietas, juntas, o superficies de resbalamiento, pueden tener sensibilidades menores que 1. La sensibilidad de la mayor parte del resto de las arcillas excede de 1

Tabla 1.5Expresiones Cualitativas y Cuantitativas de la Consistencia de las Arcillas

pero no pasa de aproximadamente 8. Los suelos naturales en que los valores de la sensibilidad son mayores de 4, se conocen como arcillas sensibles, y si la sensibilidad pasa de 8, se les llama arcillas supersensibles. Hay arcillas de extrema sensibilidad en que este valor sobrepasa 15 (quick clays). Estas arcillas deben tratarse con cuidado durante la construccin, porque con sus operaciones se producen alteraciones que tienden a transformarlas, al menos temporalmente, en liquidos viscosos. Antes de remoldearlas, las arcillas muy sensibles pueden tener una estructura floculada suelta (fig. 1 .8b), mientras que, al remoldearlas puede producirse una estructura dispersa (fig. 1.8c).

Si se deja en reposo una muestra de arcilla remoldeada, sin que sufra ms alteraciones y sin que cambie su humedad, puede recuperar cuando menos parte de su resistencia y dureza originales. Este aumento de resistencia se debe a una reorientacin gradual de las molculas de agua adsorbidas, y se conoce como tixotropa.

Publicado por edd.hgen12:180 comentariosEtiquetas:SuelosEstructura y Consistencia de los Suelos - Estructura primaria y secundaria.

La estructura primaria se refiere a la forma en que estn dispuestos los granos en un suelo. Esta disposicin se forma usualmente durante el proceso de sedimentacin o de meteorizacin de la roca. Adems, pueden producirse varias discontinuidades despus de la deposicin o formacin del suelo, que constituyen la estructura secundaria del depsito. Corresponden a fenmenos como la formacin de sistemas de juntas en las rocas sedimentarias.La estructura primaria puede describirse como simple, floculada, o dis persa. En la estructura simple (fig. 1.8a), cada grano toca a varios de sus vecinos, de manera que el conjunto es estable aunque no hubiera fuerzas de adherencia en los puntos de contacto entre granos. El acomodo puede ser compacto o suelto, y las propiedades del conjunto resultan muy afectadas por la compacidad.En las figs. 1.8b y 1.8c se representan conceptos sobre la estructura de los suelos finos. Las partculas de forma oval re presentan granos de limo, mientras que las partculas de lados planos representan lminas de minera! arcilloso. En la estructura floculada (fig. l.8b), el borde o esquna de una laminilla de arcilla tiende a ser atrada a la cara plana de otra. En consecuencia, las partculas presentan una estructura suelta pero bastante estable que puede mantenerse mientras las cargas elctricas en los bordes de las placas conserven

Figura 1.8.Diagrama que i1usra a) estructura simple densa b) estructura floculada y c) estructura dispersa.

un signo opuesto a las de las caras. El grado de holgura de esta disposicin depende, cuando menos en parte, de la naturaleza y cantidad de electrlitos presentes durante la sedimentacin. En la estructura dispersa (fig. 1.8c), los bordes, esquinas, y caras de las lminas de arcilla tienen cargas elctricas semejantes. As, las partculas se repelen entre s y toman posiciones casi paralelas. Aunque la estructura dispersa pudiera haber estado muy suelta cuando se efectu la sedimentacin, la presin puede obligar a las plaquitas adyacentes a llegar a un estado ms denso ms fcilmente que si poseyeran la estructura floculada de la fig. l.8b.

Los tipos principales de estructura secundaria los forman las grietas, juntas, superficies de resbalamiento, y concreciones. Las grietas y juntas se forman comnmente como resultado de la desecacin, algunas veces despus de la de- posicin del material. Las superficies de resbalamiento son superficies pulidas en las arcillas duras que han experimentado movimiento diferencial o expansin. Las concreciones son acumulaciones de carbonatos o de compuestos de hierro, Todos estos detalles rompen la continuidad de la masa de suelo y pueden impartirle propiedades muy diferentes a las de las muestras tomadas del depsito que no contengan estas discontinuidades.Publicado por edd.hgen12:100 comentariosEtiquetas:SuelosSuelos: hallar el peso volumtrico del suelo seco, peso volumtrico del suelo saturado.

Una muestra de suelo compactada de acuerdo con la prueba Proctor Estndar tiene un peso volumtrico de 2100 kg/m3 a 100 por ciento de compactacin y una humedad ptima de 14.0 por ciento. Cul es el peso volumtrico del suelo seco? Cul es el peso volumtrico cuando el aire en los huecos es cero? Si los huecos se llenan de agua, cul sera el peso volumtrico delsuelo saturado? Supngase que la materia slida tiene un peso especifico de 2.67.

Solucin.Puede representarse el problema con el croquis que se acompaa, suponiendo que el volumen es 1 m3.

Como la humedad es de 14 por ciento, podemos escribir, por definicin:

Entonces, el volumen de vacos es 1.00 - 0.69 = 0.31 m3.El volumen de agua es 258/1000 = 0.26 m3.Entonces el volumen de aire es 0.31 - 0.26 = 0.05m3.

Si se expulsara de la muestra todo el aire, el peso volumtrico seco con cero huecos sera, por definicin,

Por otra parte, si los huecos estuvieran llenos de agua, el peso del agua sera:

0.31 X 1,000= 310kg

y el peso volumtrico del material saturado seria:

Publicado por edd.hgen12:030 comentariosEtiquetas:Suelosdomingo, 5 de diciembre de 2010Calcular el grado de saturacin y la Compacidad Relativa de una Muetra de Arena.

Se encontr que una muestra de arena situada arriba del nivel del agua fretica tena una humedad natural de 15 por ciento y un peso volumtrico de 1922 kg/m3.

Las pruebas de laboratorio efectuadas en una muestra seca, indicaron valores paraemin= 0.50 y para emx= 0.85 cuando estaba ms suelta y ms compacta, respectivamente. Calcule el grado de saturacin y la Compacidad Relativa. Supngase que G = 2.65.

Solucin. En este problema, por comodidad, puede tomarse el volumen total de un m3, siendo por tanto el peso total 1922 kg. Este es tambin el peso del suelo ms el agua. Estos valores pueden escribirse en un croquis, como se muestra.

Como la humedad es de 15 por ciento, podemos escribir, por definicin:

Estos valores pueden ahora escribirse al lado derecho del diagrama.

El volumen de slidos es:

Por diferencia, el volumen de aire es 1.0 - (0.63 + 0.25) = 0.12 m3. El volumen de huecos es, por tanto, 0.37 m3.

Por definicin, el grado de saturacin es:

Publicado por edd.hgen11:520 comentariosEtiquetas:SuelosRelacin de Vacos, la Porosidad y el Peso Volumtrico Saturado de una Muestra de Arcilla Blanda.

Una muestra de arcilla blanda, saturada, tiene un contenido de agua natural de 43 por ciento. El peso especfico relativo de sus slidos es 2.70.

Cules son la relacin de vacos, la porosidad y el peso volumtrico saturado?Solucin.Puesto que el suelo est completamente saturado, el croquis que se anexa representa las relaciones gravimtrica y volumtricas del caso. Como se conoce la humedad, las cantidades que estn al lado derecho del diagrama pueden fijarse inmediatamente, en el supuesto de que Ws = 1.0 g.

Despus se calcula el volumen de slidos y se registra al lado izquierdo. Es igual a 1.00/2.70 = 0.37 cm3. Ya que el peso especifico del agua es igual a la unidad, puede registrarse el volumen del agua como0.43 cm3. Por lo tanto, puede tomarse el volumen total como 0.43 + 0.37 = 0.80 cm3. Entonces, por definicin,

Publicado por edd.hgen11:440 comentariosEtiquetas:SuelosRelaciones Volumtricas y Gravimtricas de los Suelos.

Definiciones.Lo suelto o lo compacto de una muestra de suelo puede determinarse cuantitativamente en el laboratorio. Los trminos porosidad, relacin de vados, y el peso especifico relativo de los slidos se usan comnmente para definir la densidad de la muestra. La fig. 1.4 es un diagrama de una muestra de suelo en un recipiente sellado, con el aspecto que presentara si fuera posible separar las fases slida, lquida ygaseosa. El volumen de slidos se designa por el smbolo Vs, el volumen de agua por y el volumen de gas por V10. Como la relacin entre V9y V10cambia usualmente con las condiciones del agua en el subsuelo, as como bajo el efecto de las cargas aplicadas, es conveniente designar todo el volumen que no est ocupado por material slido como volumen de vacos, Vv,. Si se designa el volumen total de la muestra por V, entonces la porosidad se define con la ecuacin:

Usualmente, este valor se expresa como porcentaje. Cuando un suelo se comprime, cambian los valores de la ecuacin anterior tanto del numerador como del denomi-

Figura 1.4.Diagrama de una muestra de suelo que ilustra el significado de los smbolos usados en relaciones gravimtricas y volumtricas.

nador, por lo que es conveniente en muchos de los clculos que es necesario efectuar para determinar los asentamientos, referir el espacio vaco a un denominador invariable. Por esta razn se usa la cantidad conocida como relacin de vacosuoquedad. Se define como:

Una de las propiedades ndice ms importantes de los suelos finos es el contenido de agua o humedad, w. Se define como:

En esta ecuacin, Ww es el peso del agua y Ws, es el peso de la materia slida secada en el horno. El peso del agua se refiere a la cantidad invariable Ws. en vez de al peso total de la muestra. Al aumentar la temperatura de una mezcla de suelo y agua que se est secando, la mezcla contina perdiendo humedad, hasta que a una temperatura relativamente elevada, los minerales que constituyen el suelo se descomponen y pierden el agua de constitucin. Por esta razn, las comparaciones de humedades no tienen significado, a menos que la temperatura a la que se seca el suelo se estandarice. La temperatura estndar del horno es de 105 a 115C.

Muchos suelos que se encuentran abajo del nivel del agua fretica y algunos suelos finos que estn arriba del mismo, se encuentran saturados. Sin embargo, los vacos de la mayor parte de los suelos que estn arriba del nivel del agua fretica estnllenos en parte de agua y en parte de aire. Incluso algunos suelos sumergidos tienen una proporcin importante de aire o de gas. El grado de saturacin se define como:

Grado de saturacin,

Por lo tanto, cuando el grado de saturacin es de 100 por ciento todo el espacio vaco est lleno de agua.El peso por unidad de volumen o peso volumtrico y es una de las propiedades fsicas ms importantes de un suelo. Por ejemplo, deber conocerse para poder calcular la presin de tierra o la producida por sobrecargas.

Por definicin:

en la que W es el peso total del suelo incluyendo el agua y V es el volumen total. Es conveniente indicar los valores especiales del peso volumtrico por medio de subndices. Si el suelo est completamente saturado, es decir, si Vg = O, su peso volumtrico se designa por sat Si el suelo est secado en el horno, su peso se indica con d , llamndose peso volumtrico seco, y se define.

Si se conoce la humedad, puede calcularse el peso volumtrico seco de la siguiente manera:

En estudios de compactacin de suelos en ocasiones es til calcular el peso volumtrico seco que se hubiera obtenido, si se hubiera disminuido el volumen de una muestra hmeda, expulsando el aire hasta que el grado de saturacin de la muestra llegara al 100 por ciento. A este estado se le designa exento de huecos con are.

Este peso volumtrico puede calcularse con la expresin: El peso volumtrico del suelo seco exento de huecos con aire,

En la prctica, con frecuencia es inconveniente determinar directamente el valor de , midiendo el peso total y el volumen total. Es ms comn determinarlo indirectamente basndose en el conocimiento del peso volumtrico de los componentes slidos s. Esta cantidad se define como:Peso unitario de los componentes slidos,

Frecuentemente, es preferible utilizar el peso especfico relativo de los slidos G, definidos como:Peso especfico relativo de los slidos G,

Definidos como:

Peso especifico relativo de los solidos.

donde w es el peso volumtrico del agua, tomado como 1 g/cm3. El valor de s, o G puede determinarse por pruebas en el laboratorio, pero puede estimarse usualmente con suficiente precisin. Para los clculos de rutina, puede tomarse como 2.65 el valor de G para las arenas. Las pruebas efectuadas en gran nmero de suelos de arcilla han indicado que el valor de G usualmente est comprendido en el intervalo de 2.5 a 2.9 con un valor promedio de aproximadamente 2.7.

La tabla 1.3 proporciona el peso especfico relativo de los slidos de los componentes de los suelos ms importantes. Puede ayudar a estimar el valor de G para un suelo de composicin mineralgica conocida.En la tabla 1.4 se da una lista de los valores tpicos de la porosidad, relacin de vacos, y de pesos volumtricos de varios suelos.

Densidad del agregado del suelo.En el comportamiento del suelo influye mucho lo suelto o lo compacto de su estructura. Sin embargo, es necesario sealar una diferencia a este respecto entre los suelos de grano grueso sin cohesin y los materiales cohesivos. En una masa de suelo de grano grueso, la mayor parte de los granos tocan a otros, produciendo contactos de punto a punto, y los esfuerzos que se hagan para compactar la masa pueden reducir la relacin de vacos solamente por el reacomodo de las partculas o por su ruptura. Por otra parte, la densificacin de los suelos finos, especialmente de la arcilla, depende de otros factores como la cohesin y la presencia de pelculas de agua sobre las superficies de las partculas.

Tabla 1.3Peso Especfico relativo de los ms Importantes Componentes del Suelo

Tabla 1.4 Porosidad, Relacin de vacos, y Peso volumtrico de Suelos Tpicos en Estado Natural.

La relacin de vacos o la porosidad de cualquier suelo usualmente no proporcionan de por s una indicacin directa de su comportamiento cuando se carga o cuando se excava. De dos suelos gruesos que tengan la misma relacin de vacos, uno puede estar muy compacto mientras que el otro puede estar suelto. Por lo tanto, la compacidad relativa de un material grueso es ms importante que la sola relacin de vacos. La compacidad puede expresarse numricamente por la Compacidad Relativa Id, que se define como:

en la que emax, es la relacin de vacos del suelo en su estado ms suelto; e es la relacin de vacos real; y emines la relacin de vacos en el estado ms compacto posible. Por tanto, Id = 1.0 para los suelos muy compactos, y O para los suelos muy sueltos.

En la prctica, la Compacidad Relativa de los suelos granulares usualmente se juzga de manera indirecta mediante pruebas de penetracin o de carga , porque la medida directa de la relacin de vacos en el campo no resulta prctica. Sin embargo, si se conoce e, pueden determinarse los valores de tm Y tmjn en el laboratorio. El estado ms suelto generalmente puede obtenerse permitiendo que el material pulverizado y seco caiga en un recipiente desde un embudo sostenido de manera que la cada libre sea aproximadamente de 1.3 cm. Si el material es limoso, puede lograrse que quede ms suelto permitindole que se asiente en agua. El estado ms denso generalmente puede obtenerse apretando el suelo dentro de un recipiente por medio de una combinacin de presin esttica y vibracin o, en algunas ocasiones, haciendo llover la arena desde una altura que permita que el impacto de los granos al caer compacte la capa superficial.

Los procedimientos estndar de la A STM describen varios medios de producir el Ya que distintos procedimientos conducen a diferentes relaciones de vacos en los diversos materiales, los valores numricos de emxy de emin, no siempre pueden determinarse definitivamente. En consecuencia, el valor de Id queda algo indeterminado y debe acompaarse de descripciones de la manera que se emple, para determinar emxy emin.

En los suelos que contienen cantidades apreciables de limo o arcilla, la Compacidad Relativa pierde su significado, porque los valores de e mx y de e mm no tienen sentido definido. En muchas operaciones de construccin intervienen estos materiales. Adems, los efectos benficos que resultan al compactar estos suelos han sido demostrados por una larga experiencia. La necesidad de un mtodo para definir el grado de compactacin condujo, a principios de la dcada de los treintas, a la elaboracin en California de un mtodo de prueba para la compactacin en el laboratorio (Proctor, 1933). Esta prueba ha sido perfeccionada y estandarizada por la ASTM y la AASHO como prueba para determinar las relaciones entre el contenido de agua y el peso volumtrico seco (ASTM ttulo D-698 o mtodo AASHO T-99). El aparato comnmente usado se ilustra en la fig. 1.5. Consta de un cilindro metlico que tiene un volumen de 944 cm y un dimetro interior de 10.2 cm, en combinacin con un pisn metlico con un peso de 2.495 kg y una cara circular de 5.1 cm de dimetro. El suelo se coloca en el cilindro en tres capas aproximadamente iguales. Cada capa se compacta con 25 golpes de pisn dejndolo caer libremente desde una altura de 30.5 cm. (En una alternativa del procedimiento se permite el uso de un molde que tiene un dimetro de 15.2 cm con un volumen de 2124 cm3 se aplicari 56 golpes del martillo estndar a cada una de las tres capas.) Despus de la compactacin, el suelo se enrasa respecto a la parte superior del cilindro y se determina el peso del suelo contenido en el recipiente. Luego se extrae una muestra de enmedio del cilindro compactado de suelo para determinar la humedad.

Con el peso y el volumen del suelo del recipiente, se calcula el peso volumtrico del suelo. Sin embargo, la medida de la compactacin, es el peso volumtrico seco d, es decir, el peso por metro cbico de los componentes slidos del suelo que estn en el recipiente. Los valores de 7d se determinan para una serie de muestras de suelo, cada una de las cuales tiene una humedad inicial diferente. Ordinariamente, las primeras determinaciones se hacen

Figura 1.5. Equipo usado para determinar las curvas de compactacin relaciones de la humedad de los suelos (Mtodos ASRM D-698, AASHO T-99)

con el suelo bastante seco; las determinaciones sucesivas se hacen con suelos progresivamente ms hmedos, hasta que el peso del suelo hmedo que puede introducirse en el molde alcanza un mximo y comienza a decrecer.

El procedimiento que se acaba de describir se conoce en muchos lugares con el nombre de Prueba Proctor Estndar, fue ideado para duplicar en el laboratorio, con la mayor aproximacin posible, los resultados que podan obtenerse con el equipo usado comnmente en la dcada de los treintas para la compactacin de suelos en el campo. Desde entonces, el equipo de compactacin en el campo se ha perfeccionado al punto que es posible obtener pesos volumtricos secos mayores que por el procedimiento Proctor Estndar. Las mayores compactaciones se requieren frecuentemente en la construccin de aeropistas y presas altas. Por esta razn, se han usado otras normas de compactacin, en conexin con esfuerzos de compactacin mayores. Al ms comn de estos, se le llama a veces prueba AASHO Modificada, pero ms correctamente se le designa como mtodo ASTM D-1557 o mtodo AASHO T-180, y tambin puede hacerse con el molde mostrado en la fig. 1.5. La cara del pisn tiene las mismas dimensiones, pero su peso se ha aumentado a 4.53 kg y la altura de cada a 45.7 cm. Adems, el suelo se compacta con 25 golpes en cada una de cinco capas, en lugar de tres. (Puede usarse como alternativa el molde de 15,2 cm; el nmero de golpes por capa se aumenta entonces a 56.)

Los resultados se representan con curvas de compactacin en las que la d para cada determinacin, se dibuja contra el valor correspondiente de la humedad de moldeo w. La ordenada del mximo de la curva se designa como peso volumtrico mximo seco mx, O 100 por ciento de comactacin, y la abscisa se llama humedad ptima wopt. La fig. 1.6 muestra las curvas de compactacin obtenidas en una morrena glacial, empleando los dos mtodos de compactacin. Tambin aparece la relacin entre el peso volumtrico seco z sin huecos llenos de aire y la humedad de compactacin w. Como la lnea que representa

Figura 1 .6.Curvas de compactacin para una morrena glacial, usando dos energas de compactacin diferentes.

esta relacin corresponde a una saturacin de 100 por ciento, debe quedar a la derecha de todos los puntos de cualquier curva de compactacin.

Los dos procedimientos de la ASTM para ejecutar las pruebas de compactacin conducen, como se ilustra en la fig. 1.6, a dos diferentes relaciones de humedad-peso volumtrico seco para el mismo suelo. De manera similar, se obtendran en el campo curvas diferentes, dependiendo del tipo, peso, y nmero de pasadas del equipo de compactacin o de los espesores de las capas que se compactan. Por lo tanto, trminos como humedad ptima, o compactacin de LOO por ciento, no representan propiedades nicas de un suelo especial, sino que dependen tambin del procedimiento de compactacin. Por esta razn, debe definirse siempre el procedimiento cuando se dan valores de wopt o de max.

Sin embargo, el tipo de suelo es la variable principal para establecer las relaciones de la humedad al peso volumtrico seco. La influencia en los resultados de las pruebas ejecutadas en los diferentes suelos, de acuerdo con el mtodo D-698 de la ASTM, se ilustra en la fig. 1.7. Es evidente que no solamente cambian las formas de las curvas al variar la textura de los suelos de gruesa a fina, sino que tambin cambian las posiciones de las curvas.

Figura 1.7.Curvas de comparacin para varios tipos de suelos determinadas por el mtodo de la ASTM D - 698.

Como uno de los objetivos principales de las pruebas de compactacin es controlar la compactacin del suelo en el campo, siempre deben efectuarse pruebas del suelo compactado en el campo, para comprobar si se ha alcanzado el peso volumtrico deseado. Las especificaciones para construir terraplenes compactados varan segn el tipo de cargas a las que va a estar sujeto el suelo. Comnmente, las especificaciones requieren que los pesos volumtricos secos que se obtengan, posean cuando menos el 95 por ciento del peso volumtrico seco determinado, tomando como base el mtodo D-698 de la ASTM.Mismo que pudiera llamarse 95 por ciento de la compactacin Estndar AASHO. Las subrasantes de las aeropistas que soportan grandes cargas, usualmente tienen que compactarse a un 98 por ciento de la prueba modificada AASHO (ASTM D-1557). Rara vez pueden satisfacerse estas especificaciones tan rgidas, a menos que la humedad del suelo se

aproxime a la ptima correspondiente. En efecto, estudiando la fig. 1.6 resulta evidente que ningn esfuerzo de compactacin aplicado a un suelo puede producir, a una humedad dada, un peso volumtrico seco mayor que el indicado por la lnea de s. As, si la morrena glacial tuviera una humedad natural de 16 por ciento, el lmite superior de su peso volumtrico seco sera aproximadamente 1890 kg/m3. Para producir un peso volumtrico seco cercano al mximo estndar de la AASHO, el suelo tendra que secarse a aproximadamente 14 por ciento, y para alcanzar un peso volumtrico seco cercano al de la prueba modificada, el secado habra de ser hasta un 10 por ciento.

El peso volumtrico de un suelo compactado en el lugar, se determina con una prueba de campo para ese objeto. Comnmente, se emplean dos procedimientos. En ambos, primero se nivela la superficie del sucio en que se hace la prueba, y luego se hace un agujero de 7 a 15 cm de dimetro muy cuidadosamente a travs de la capa compactada. Los lados del agujero debern quedar tan lisos como sea posible y todo el suelo excavado debe guardarse cuidadosamente. El suelo hmedo extrado debe pesarse cuidadosamente, antes de que pueda evaporarse cualquier cantidad de agua y se toma una muestra relativamente grande para determinar la humedad. Luego se determina el volumen del agujero (1), llenndolo con arena seca, uniforme, que fue calibrada utilizando un cono es pedal para la arena que es el dispositivo (ASTM D-1556, AASHO T-147), o (2) introduciendo un globo de hule lleno de agua de un recipiente calibrado, leyendo el volumen directamente (ASTM 0-2167). Con el mtodo en que se emplea el cono para la arena, el volumen del agujero se determina de la diferencia en peso del recipiente y el cono para la arena, antes y despus de llenar el agujero, conociendo el peso volumtrico que toma la arena cuando cae libremente del recipiente. Por lo tanto, en el lugar de la prueba es necesario tener una balanza y arena seca y limpia suficiente. El peso volumtrico del suelo en el lugar se calcula dividiendo el peso del suelo extrado por el volumen del agujero, yse convierte al peso volumtrico seco por medio de la ec. 1 La. Entonces, el grado de compactacin se define como una relacin, multiplicada por 100, del peso volumtrico mximo seco max en el lugar, entre el mismo, pero determinado en el laboratorio. Se hace resaltar que, a diferencia de la definicin de la Compacidad Relativa, la definicin del grado de compactacin es arbitraria en cuanto a que depende de los detalles del procedimiento de prueba. Adems, la resistencia de un suelo dado, ya sea durante o despus de la compactacin, no est relacionada en forma sencilla al grado de compactacin.

La humedad de campo y el peso volumtrico tambin pueden determinarse con aparatos nucleares colocados sobre una superficie plana de suelo compactado. Estos instrumentos tienen una gran ventaja con relacin a los mtodos convencionales, que es el poco tiempo que se necesita para hacer una prueba. Hasta ahora, estos instrumentos son muy costosos y con frecuencia estn plagados de errores debidos a la mala calibracin o por ajustes incorrectos. A pesar de estas desventajas, el uso de los medidores nucleares est aumentando rpidamente porque permiten hacer ms pruebas en un tiempo dado, logrndose de esta manera, un control ms rpido de la compactacin de campo.

Relaciones entre las propiedades.Las diferentes propiedades de los suelos estudiadas en este artculo estn interrelacionadas y cada una de ellas puede calcularse en funcin de otras valindose de expresiones algebraicas. Sin embargo, generalmente resulta mas expedito resolver los problemas por medio del diagrama de la fig. 1.4, y las ecuaciones que definen las diferentes cantidades. La sencillez de este procedimiento se har evidente al estudiar los problemas ilustrativos siguientes.Publicado por edd.hgen11:390 comentariosEtiquetas:SuelosPropiedades de las Partculas Slidas - Suelos.

Tamao de los granos. La propiedad ms importante de los granos en los suelos de grano grueso es su distribucin granulomtrica o por tamaos, que se determina por medio de un anlisis mecnico, Los tamaos de los elementos en granos gruesos pueden determinarse usando un juego de cribas. La malla que se usa ms comnmente en el campo o en el laboratorio es la no. 200 U. S. estndar, en la que la anchura de las mallas es de 0.075 mm. Por esta razn se ha aceptado como la frontera estndar entre los materiales de grano grueso y los de grano fino.

Para determinar la distribucin granulomtrica de las partculas de cualquier suelo que contenga material de grano fino, deber usarse el mtodo de anlisis mecnico en hmedo. Los mtodos de anlisis en hmedo se basan en la ley de Stokes, que dice que la velocidad a la que cae una partcula esfrica a travs de un medio lquido es funcin del dimetro y del peso especfico de la partcula. Se hace una suspensin del suelo, que se agita y luego se deja en reposo. Despus que ha transcurrido un tiempo dado, todas las partculas mayores que las de un tamao determinado se han asentado abajo de un plano situado a una profundidad arbitraria en la suspensin. Este tamao puede calcularse por medio de la ley de Stokes, La densidad correspondiente de la suspensin a la profundidad arbitraria es la medida de la cantidad de suelo menor que el tamao calculado. De esta manera, midiendo la densidad en tiempos diferentes, puede determinarse la distribucin de los tamaos de las partculas.

En ingeniera, la densidad se mide usualmente con un hidrmetro. En el mtodo D-422 de la ASTM se establecen los detalles del procedimiento. Se dispersa en un litro de agua destilada una muestra de aproximadamente 50g de suelo y se vierteen una probeta para sedimentacin. Se agita la suspensin aproximadamente durante un minuto y se coloca la probeta en posicin vertical sobre una superficie plana horizontal. Se introduce un hidrmetro especial de forma aerodinmica en la suspensin, y se toman lecturas de la densidad en varios intervalos de tiempo. Se acostumbra tomar lecturas a los 2, 4, 8, 15 minutos, y as sucesivamente. Los clculos que se basan en estas lecturas permiten obtener la distribucin granulomtrica de las partculas, con la hiptesis de que todas las partculas son esfricas. En la realidad, las partculas de suelo ms finas no son esfricas, sino que tienen forma de laminillas o de agujas. Por lo tanto, el tamao de partculas que se determina es el dimetro de una esfera que se asentara en la suspensin COn la misma velocidad que la partcula de suelo.

Una de las fuentes de error ms comunes que intervienen en el anlisis mecnico en hmedo es la inadecuada dispersin de las partculas de suelo de grano fino. El laboratorista puede creer que est determinando los tamaos de las partculas separadas, mientras que en realidad puede estar midiendo los tamaos de los flculos compuestos de varias partculas. Para evitar la floculacin, se aade a la suspensin una pequea cantidad de un electrlito que se conoce con el nombre de agente dispersor. No hay manera de determinar por los medios ordinarios de laboratorio cuando se ha obtenido la dispersin mxima. Por tanto, algunas veces es necesario recurrir a diferentes mtodos de dispersin, si hay razones para dudar de la validez de los datos obtenidos. Se ha encontrado que los compuestos polifosfatados son generalmente los agentes de dispersin ms efectivos. El ms usado comnmente es el hexametafosfato de sodio, pero en algunas ocasiones el fosfato trisdico puede producir una dispersin ms completa.

El uso del microscopio electrnico permite a los investigadores determinar la forma y tamao real de las partculas de suelo de grano fino, pero este refinamiento no resulta prctico ni econmico en la clasificacin de rutina de los suelos.

Los resultados de los anlisis mecnicos se presentan usualmente por medio de una curva de distribucin granulomtrica. El porcentaje P de material ms fino que el de un tamao determinado se dibuja en el eje de ordenadas, a escala natural, y el dimetro correspondiente de la partcula, D, en milmetros, se dibuja en el eje de abscisas, a escala logartmica. Una grfica de ese tipo tiene la ventaja que los materiales de igual uniformidad se representan por curvas de forma idntica, sea el suelo de grano grueso o de grano fino. Adems, la forma de la curva es una indicacin de la granulometra. Los suelos uniformes estn representados por lneas casi verticales, y los suelos bien graduados por curvas de forma de S que se extiende a travs de varios ciclos de escala logartmica. La fig. 1.2 muestra curvas de los tamaos de las partculas para suelos de varios tipos.

Las caractersticas granulomtricas de los suelos pueden compararse ms cmodamente, estudiando ciertos valores numricos importantes deducidos de las curvas de distribucin. Los dos ms comnmente usados por los ingenieros se designan como D10, el dimetro efectivo, y Cu= D60/D10, el coeficiente de uniformidad. El dimetro efectivo es el dimetro de la partcula correspondiente a P = 10 por ciento en la curva granulomtrica. Por lo tanto, el 10 por ciento de las partculas son menores que el dimetro efectivo y el 90 por ciento, son mayores (vea la fig. 1.2). Es posible tener un suelo de granulometra discontinua con un coeficiente de uniformidad grande que est realmente compuesto de dos fracciones uniformes. El coeficiente de curvatura,

,es un valor que puede usarse para identificar esos suelos como mal graduados. En las gravas bien graduadas Cues mayor que 4 y Czqueda entre 1 y 3 En las arenas bien graduadas, Cu es mayor que 6 y Cz. est entre 1 y 3. (Consulte el ttulo D-2487 de la ASTM, Clasificacin de suelos para la ingeniera,)

Composicin mineralgica. La propiedad ms importante de los granos de los materiales de grano fino de los suelos es la composicin mineralgica. Si las partculas del suelo son ms pequeas que 0.002 mm, la influencia de la fuerza de la gravedad en cada partcula es insignificante comparada con las fuerzas elctricas que actan en la superficie de la partcula. Un material en el que predomina la influencia de las cargas superficiales se dice que est en estado coloidal. Las partculas coloidales del suelo consisten principalmente en minerales de arcilla, que se originaron de los minerales de las rocas por meteorizacin, pero que tienen estructuras cristalinas que difieren de los minerales originales.

FIGURA 1.2Curvas tpicas de distribucin granulomtrica de alguno suelos naturales. (1) Gravilla, Gastle Tock.colo. (2) Grava de ro Denver, Colo. (3) Morrena glacial, Peoria. III. (4) Arena, Grenada, Miss (5) Polvo de roca glacial, Winchester, Mass (6) Limo arcilloso, Smead. Mont. (7) Arcilla limosa, Marathon, Ontario , Can.

Los tres grupos ms importantes de los minerales de arcilla son la esmect ita, la illita, y la caolinita. Todos ellos son silicatos de aluminio hidratados. Los resultados de los estudios en que se ha utilizado el microscopio electrnico y las tcnicas de difraccin de los rayos X, demuestran que los minerales de arcilla tienen una estructura reticular, en la que los tomos estn dispuestos en varias capas, semejantes a las pginas de un libro. La disposicin y la composicin qumica de estas capas determina el tipo de material de arcilla.

Las unidades estructurales bsicas de los minerales de arcilla son el tetraedro silcico y el octaedro aluminico.

Estas unidades se combinan formando capas de tetraedros y de octaedros para producir los diferentes tipos de arcillas. Los minerales de dos capas tienen una sola capa de tetraedros unida a una hoja sencilla de octaedros para formar una estructura reticular de 1:1. La caolinita es un mineral tpico de dos capas. En los minerales de tres capas una capa sencilla de octaedros queda entre dos capas de tetraedros para dar una estructura reticular de 2:1. La fig. 1.3 es un croquis de la estructura de la montmorillonita, una de las esmectitas, representativa de la retcula 2:1. La estructura de la illita es semejante, pero algunos de los tomos de silicio han sido reemplazados por aluminio y, adems, estn presentes iones de potasio entre las hojas tetradricas de cristales adyacentes.Las diferencias en la configuracin estructural de las retculas de la arcilla, en combinacin con las variaciones causadas por la sustitucin de otros tomos por el silicio y el aluminio, producen diferencias de intensidad en las cargas elctricas que existen en las superficies de las diferentes clases de arcillas. Estas a su vez producen diferencias en las propiedades qumicas.

Figura 1.3.Croquis diagrarnatico de la estructura de la rnontmorillonita (segn Grim. 1962).

Publicado por edd.hgen10:410 comentariosEtiquetas:SuelosPropiedades Indice de los Suelos.

En el artculo anterior se describieron mtodos sencillos para identificar la mayor parte de los componentes de los suelos. Sin embargo, estos mtodos representan solamente el primer paso en la descripcin adecuada de esos materiales, que debe completarse con otros procedimientos que den resultados cuantitativos que puedan relacionarse a las propiedades fsicas que interesan directamente al ingeniero. Las pruebas necesarias para este objeto se conocen como pruebas de clasificacin, y los resultados como propiedades ndice de los suelos.

Ejecutando las pruebas convenientes de clasificacin y determinando las propiedades ndice correspondientes, el ingeniero adquiere medios para describir con precisin un suelo dado sin usar descripciones verbales que estn sujetas a malinterpretaciones debido a la vaguedad de la terminologa. El desarrollo de la facultad de pensar en los suelos en funcin de valores numricos de sus propiedades ndice, debe ser uno de los objetivos principales de todo ingeniero interesado en cimentaciones.

Las propiedades ndices pueden dividirse en dos tipos generales, en propiedades de los granos de los suelos y propiedades del agregado o conjunto. Las propiedades de los granos son las correspondientes a las partculas individuales de que est compuesto el suelo, sin hacer referencia a la manera en que estas partculas estn dispuestas en un depsito de suelo. As, es posible determinar las propiedades de los granos de cualquier muestra de suelo, est alterada o no. Por otra parte, las propiedades del suelo en conjunto, dependen de la estructura y disposicin de las partculas en la masa del suelo. Aunque comnmente se usan las propiedades de los granos para fines de identificacin, el ingeniero debe saber que las propiedades del suelo en conjunto tienen una mayor influencia en el comportamiento desde el punto de vista tcnico de un suelo.

Tabla 1.2Identificacin de suelos finos con pruebas manuales

Publicado por edd.hgen10:210 comentariosEtiquetas:Suelossbado, 4 de diciembre de 2010Dimensionamiento de Vigas en Estado II.

La versin 2005 del reglamento CIRSOC 201, basado en la norma ACI 318, indica tratar como viga de gran altura aquellas con luces libres entre apoyos L h se reemplaza L por h en esta formula.Publicado por edd.hgen13:500 comentariosEtiquetas:VigasEntradas ms recientesEntradas antiguasPgina principalSuscribirse a:Entradas (Atom)Con la tecnologa deBlogger.Facebook.Feed.billiga hotell i londonFeed del Sitio

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CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATINICO

INTRODUCCIN

Es la capacidad que tiene el suelo de retener e intercambiar cationes. La fuerza de la carga positiva varia dependiendo delcatin, permitiendo que un catin reemplace a otro en una partcula de suelo cargada negativamente.

Cationes son los nutrientes, iones y molculas cargados positivamente. Los principales cationes en el suelo son: calcio(Ca), magnesio (Mg), potasio (K), sodio (Na), hidrgeno (H) y amonio (NH4). Las partculas de arcilla son los constituyentesdel suelo cargados negativamente. Estas partculas cargadas negativamente (arcillas), retienen y liberan nutrientes cargadospositivamente (cationes). Las partculas de materia orgnica tambin estn cargadas negativamente y tambin atraen cationes.

Las partculas de arena son inertes (sin carga) y no reaccionan.

Los cationes retenidos por el suelo pueden ser reemplazados por otros cationes. Esto significa que son intercambiables. Porejemplo, el Ca++ puede ser intercambiado por H+ y/o K+ y viceversa. El nmero total de cationes intercambiables que un suelopuede retener (la cantidad permitida por su carga negativa) se denomina capacidad de intercambio catinico o CIC. Mientrasmayor sea la CIC ms cationes puede retener el suelo. Los suelos difieren en su capacidad de retener cationesintercambiables. La CIC depende de la cantidad y tipo de arcillas y del contenido de materia orgnica presentes en el suelo.

Un suelo que tiene alto contenido de arcillas puede retener ms cationes intercambiables que un suelo con bajo contenido dearcillas. La CIC se incrementa tambin a medida que la materia orgnica se incrementa.

La CIC de un suelo se expresa en trminos de miliequivalentes por 100 gramos de suelo y se escribe meq/100 g. Los mineralesarcillosos tienen una CIC que generalmente vara entre 10 y 150 meq/100 g. La materia orgnica tiene valores que van de 200a 400 meq/100 g. En consecuencia, el tipo y la cantidad de arcillas y materia orgnica influencian apreciablemente la CIC delos suelos.

Los valores de CIC son bajos en los lugares donde los suelos son muy meteorizados y tienen contenidos tambin bajos demateria orgnica. En los sitios donde el suelo es menos meteorizado, con niveles de materia orgnica a menudo altos, losvalores de CIC pueden ser notablemente altos. Los suelos arcillosos con una alta CIC pueden retener una gran cantidad decationes y prevenir la prdida potencial por lixiviacin (percolacin). Los suelos arenosos, con baja CIC retienencantidades ms pequeas de cationes. Esto hace que la poca y las dosis de aplicacin sean importantes consideraciones alplanificar un programa de fertilizacin. Por ejemplo, no es muy aconsejable aplicar K en suelos muy arenosos en medio de laestacin lluviosa cuando las precipitaciones pueden ser altas e intensas. Las aplicaciones de K se deben fraccionar(dividir) para prevenir prdidas de lixiviacin y erosin, especialmente en los trpicos hmedos. Tambin es importante elfraccionar las aplicaciones de N para poder reducir notablemente las prdidas por lixiviacin y al mismo tiempo entregar estenutriente a las plantas en las pocas de mayor demanda.

OBJETIVO

El objetivo de la siguiente prctica es determinar, por un mtodo adecuado, la capacidad de intercambio catinico del sueloproblema y compararlo con un suelo de caractersticas conocidas.

REVISIN LITERARIA

Capacidad de intercambio:

Es la propiedad qumica del suelo que describe y mide los procesos de:

- Adsorcin de cationes por la micela (complejo arcillo - hmedo) desde la solucin suelo.- Desercin o liberacin de cationes desde la micela hasta la solucin suelo.- Equilibrio entre estos dos procesos.

La capacidad de Intercambio Catinico (CIC) se expresa en miliequivalentes (meq) por cada 100 gr de suelo correspondiendo unmeq. Al peso de 1mg. De hidrgeno. As un suelo con una CIC de 15 meq/100gr. De suelo, indica que puede retener 15 mg de H oel peso equivalente de otro catin cada 100 gr. De suelo. Conviene determinar esta palabra equivalente; indica que otrosiones tambin pueden ser expresados en trminos de miliequivalente. Por ejemplo, consideremos al calcio (Ca), este elementotiene un peso atmico de 40gr. en comparacin del H que tiene slo 1gr. Cada in de Ca tiene 2 cargas y as es equivalente a2 H.

De esta manera, la cantidad de calcio requerido para desplaza1mg. De H es 20mg. Este es el peso de un miliequivalente de Ca.

Si 100gr. De una arcilla dad son capaces de adsorber un total de 250mg. De Ca, la capacidad de adsorcin de cationes es:

Micela:

Denominada tambin complejo arcillo hmico, son los coloides orgnicos (humus) e inorgnicos (arcillas e hidrxidos), queconstituyen el complejo de cambio. Se le considera como un anin, cuyas superficies se encuentran cargadas negativamente.

En el siguiente cuadro se presentan valores de la Capacidad de Intercambio Catinico de algunos tipos de arcillas y delhumus.

Catin de Cambio:

Es aquel catin que est adsorbido por la Micela, y que puede intercambiarse con los cationes de la Solucin Suelo, sin quela Micela se descomponga o lo haga slo en pequea escala.

Los cationes de cambio se hallan adsorbidos con diferente grado de energa. La fuerza de adsorcin se halla en funcin deltamao del catin, de su cantidad, de su valencia y de su grado de hidratacin entre otros. Una probable secuencia de fuerzade adsorcin de los cationes por la Micela sera la siguiente:

H>Microelementos>Ca>Mg>NH4>K>NaMicroelementos: Zn, Mn, Fe, Cu

Los cationes intercambiables predominantes en Suelos Neutros y alcalinos con el Ca, Mg, K y Na a los cuales se les denominanBases Cambiables.

En suelos cidos las posiciones de intercambio son ocupadas parcialmente por el Al y el H, lo cual hace variarsignificativamente las caractersticas del Complejo de Cambio y del suelo en su integridad.

Anin de Cambio:

Algunos suelos se caracterizan por retener no solamente cationes sino tambin aniones. Generalmente en los suelos con pHcido el complejo Arcillo hmico exhibe cargas positivas, las cuales originan procesos de Intercambio Aninico.

Teoras del intercambio inico

Existen tres teoras que tratan de explicar el porqu de este proceso.

-Red cristalina.Considera las partculas de los minerales como slidos inicos. Los iones de los bordes estn dbilmenteretenidos por lo que pueden abandonar la estructura y pueden cambiarse con los de la solucin del suelo.

-Doble capa elctrica.Considera el contacto entre el slido y la fase lquida como un condensador plano. Entre el metal (elslido) y el electrlito (la disolucin) existe una diferencia de potencial que atrae a los iones de la solucin del suelo.

Se forma una doble capa elctrica formada por los iones del slido y los atrados en la solucin.

-Membrana semipermeable. La interfase slido-lquido acta como una membrana semipermeable que deja pasar los iones de lasolucin y a los de la superficie de las partculas pero no a los del interior de los materiales.

Bsicamente las tres teoras son compatibles y simplemente se trata de enfoques distintos:

- Iones dbilmente retenidos para la teora cristalina.

- Desequilibrios elctricos para la teora de la doble capa elctrica.

- Diferentes concentraciones para la teora de la membrana semipermeable.

Origen de las propiedades de Intercambio Catinico:

Toda la materia coloidal de un Suelo, es una mezcla de muy diversas clases de coloides. El Ncleo arcilloso cristalino es muyestable bajo condiciones ordinarias, y sobretodo es activo respecto al cambio catinico. Las micelas orgnicas amorfas, porotro lado, son susceptibles de ser atacadas por los microorganismos de ah que tengan una doble actividad: el cambiocatinico y una marcada liberacin de energa. Las principales fuentes de Intercambio catinico y/o de Intercambio aninicoson:

a.- Sustitucin Inica en los minerales arcillosos (Carga negativa neta).

- Bordes de los cristales expuestos: En este caso, en las superficies o caras externas de los minerales, como la caolinita,tienen expuestos grupos oxidrilos que actan como lugares de cambio. El H de estos radicales OH se separa ligeramente y lasuperficie coloidal de la izquierda queda con una carga negativa, llevada por el O. La situacin puede ser representada as:

Sustitucin inica

Un segundo origen de cargas negativas superficiales aportadas por los cristales de arcilla, es la sustitucin de un tomo porotro dentro de la red cristalina.

Por ejemplo, en algunos minerales del tipo 2:1 (Montmorillonita), los tomos de Mg sustituyen a otros de Al en la lmina dealmina. Esto puede representarse como sigue:

De forma similar, en minerales tales como la bleidelita e ilita. La sustitucin del tomo tetravalente, por ejemplo, el Si por otro trivalente, como el Al, deja una valencia negativa sin saturar. Ello puede representarse como sigue:

Importancia de la capacidad de cambio

- Controla la disponibilidad de nutrientes para las plantas: K+, Mg++, Ca++, entre otros.

- Interviene en los procesos de floculacin - dispersin de arcilla y por consiguiente en el desarrollo de la estructura yestabilidad de los agregados.

- Determina el papel del suelo como depurador natural al permitir la retencin de elementos contaminantes incorporados alsuelo.

Variabilidades en la determinacin del CIC:

Segn Rhoades, la Capacidad de Intercambio Catinico de los suelos y la cantidad de cationes cambiables son dependientes delmtodo utilizado para su determinacin. As, es obvio que la CIC no es una propiedad del suelo independiente de lascondiciones bajo las cuales se mide, por lo cual, se obtendrn resultados diferentes con mtodos diferentes.

Idealmente, el mtodo a utilizar es uno que pueda medir la capacidad de los suelos de adsorber cationes de una solucinacuosa con el mismo pH, fuerza inica, constante dielctrica y composicin como la que presentan los suelos en el campo,debido a que la CIC vara (sobre todo en suelos tropicales) con estos parmetros.

La CIC de los suelos es dependiente del mtodo utilizado para su determinacin.

Por consiguiente, se han propuesto numerosos extractantes y metodologas para su determinacin, teniendo todos ellos muchosproblemas asociados con las diversas propiedades qumicas del suelo. Por esta razn, las determinaciones de la CIC,generalmente estn basadas en soluciones y condiciones de referencia, puesto que deben regularizarse para obtener datos yvalores de significancia, los cuales puedan ser aplicados e interpretados de manera coherente.

Los factores que influyen en los procesos de intercambio catinico son:

a.- Composicin de la solucin externa:

Esto va de acuerdo a la valencia y al radio de hidratacin de los cationes presentes en la solucin intermicelar. Bajocondiciones experimentales se ha encontrado que la fuerza de adsorcin de cationes trivalentes (Al, Mn, Fe), resulta mayorque la de los divalentes y los monovalentes. Esto se explica considerando las leyes de Donnan en que los iones divalentes seencuentran en la frmula del intercambio catinico bajo su raz cuadrada y los trivalentes bajo su raz cbica.

b.- Concentracin de la solucin intermicelar:

La influencia de la concentracin externa es tal, que al aumentar su concentracin crece la cantidad de cationes adsorbidos yque cuanto ms se diluye, mayor es la proporcin de los cationes divalentes adsorbidos.

c.- Selectividad del complejo de cambio:

Es la preferencia que un cambiador puede mostrar por determinados cationes. Se han encontrado as, las siguientes secuenciasde selectividad.

Ilita Al > K > Ca > Mg > Na

Caolinita Ca >Mg>K > Al > Na

Montmorillonita Ca > Mg > H > K > Na

Materia orgnica Mn > Ba >Ca > Mg >NH4 > k > Na

d.- Reaccin del suelo:

Esta produce un efecto mltiple sobre los procesos de intercambio catinico. Adems de determinar las caractersticas de lascargas (positivas o negativas) que se presentan en el complejo coloidal de cambio anftero, determina la cantidad de cargasdenominadas dependientes del pH. A mayor pH aumenta el nmero de cargas negativas.

La distribucin de las bases cambiables y del Al y Mn depende tambin del pH. A mayor acidez, mayor es la participacin de Aly Mn dentro del complejo de cambio y menor la participacin de las bases (Ca, Mg, K, Na).

Determinacin de la CIC

La CIC se determina a partir de la cantidad adsorbida de un catin ndice, al hacer atravesar una solucin que contenga dichocatin a travs de una muestra de suelo. Los mtodos ms utilizados, generalmente emplean como catin ndice el NH4+, K+, Na+ Ba++, utilizando soluciones tamponadas.

Los mtodos rutinarios de determinacin de la CIC se hacen utilizando: a) Cloruro de Bario Trietanolamina a pH 8,2(BaCl2-TEA); b) Acetato de Amonio 1 N (AA) a pH 7; c) Por sumatoria de los cationes extrados al pH en que el suelo seencuentra en campo, para lo cual se utiliza Cloruro de Potasio, esta determinacin ha sido denominada CIC efectiva (CICE).

Problemas en la determinacin de la CIC

El Acetato de Amonio pH 7, presenta varias dificultades debido a que el NH4-, puede formar complejos de superficie de esferainterna con las arcillas 2:1, lo cual ocasiona imprecisin en los resultados. En segundo lugar, incrementa la carga variablede los suelos cidos y por tanto aumenta su CIC. Por otro lado, en los suelos con presencia de carbonatos, disuelve estos conlo cual, se sobrestiman los valores de las bases cambiables. El Acetato de sodio a pH 8,2 tambin presenta estosinconvenientes.

En suelos cidos, al utilizar soluciones no tamponadas, por ejemplo Cloruro de Potasio 1N, o el Cloruro de Amonio, la CICobtenida tiene un valor comparativamente menor que el que se obtiene con soluciones tamponadas a pH superior al del suelo(2). A la determinacin de la CIC mediante la sumatoria de cationes extrados con KCl se le ha denominado CIC efectiva o CICE (2).

De lo reportado por la literatura se desprende que la determinacin de la CIC real para condiciones de campo, es compleja yexisten ventajas y desventajas en cada mtodo empleado.

MATERIALES Y REACTIVOS

Acetato de Amonio 1N, pH 7.0 Alcohol etlico cidoclorhdrico 0.1N Hidrxido de sodio 0.1 Pipeta graduada de 25 ml Buretas de 25 ml Embudos de tallo largo Papel filtro Balanza

PROCEDIMIENTO

1. Pesar exactamente 5g de suelo y colocarlos sobre un embudo con papel filtro ligeramente humedecido.

2. Lavar con acetato de amonio N pH7.0 el suelo, agregando pequeas porciones hasta completar 100ml. Recibir el filtrado yguardarlo para determinar los cationes cambiables.

3. Lavar el suelo con 25 ml de alcohol etlico para eliminar el exceso de amonio. Comprobar la total eliminacin adicionandoa este filtrado una gota del reactivo de Nessler.

4. El papel filtro con el suelo despus de haber eliminado el exceso de amonio se coloca en un baln de destilacin.

5. Se realiza la destilacin recibiendo el amoniaco en un exceso de HCl 0.1N.

6. Terminada la destilacin, titular el exceso de HCl 0.1N con NaOH 0.1N ante la presencia del indicador rojo de metilo.

CLCULOS

Datos:

Peso suelo: 5g

Vol. HCL 0.1 N : 25 ml.

Gasto NAOH 0.1 N : 19 ml.

El NaOH 0.1 N que no ha reaccionado con el NH4+ desprendido en la destilacin. Por diferencia se obtiene la cantidad deamonio presente en la muestra de suelo.

Se han utilizado 25 ml de HCL 0.1 N y 19 ml de NaOH 0.1N

Diferencia de 25-19 = 6 ml de HCL que han reaccionado con el NH4+

Para averiguar la cantidad de miliequivalentes (me) de amonio presente en la muestra de suelo, se multiplica el volumen, 6ml, por la normalidad 0.1 N. El resultado son me de amonio en la muestra. Luego:

meq NH4+ = 6 ml x 0.1 N

meq NH4+ = 0.6

Estos meq son en 5g. De suelo. Se debe relacionar a 100g de suelo.

0.6 me NH4+ ------------------ 5g. de suelos.

X ------------------ 100g de suelo X = 0.6 x 100 5

X = 12 meq de NH4+ / 100g de suelo.

El resultado indica 12 meq de NH4+ en 100g de suelo. En esta cantidad de NH4+ es igual a la cantidad de cationes que elsuelo puede adsorber y por lo tanto, tambin, indica su capacidad de intercambio de cationes.

CUESTIONARIO

1.- Explique brevemente las fuentes de carga elctrica en el suelo.

El origen de las cargas en el suelo, como antes se explic, se debe a:

- Sustitucin inica en los minerales arcillosos (Cargas negativas). Se puede dar dos casos: por bordes de los cristalesexpuestos, es decir las superficies externas de los minerales tienen expuestos grupos oxidrilos que actan como lugares decambio. El H de estos radicales OH se separan ligeramente y la superficie coloidal de la izquierda queda con una carganegativa, llevada por el O. El segundo origen de cargas negativas es la sustitucin de un tomo por otro dentro de la redcristalina.

- Los xidos e hidrxidos de Si, Fe y Al (Cargas negativas).

- La materia orgnica (Cargas negativas).

2.- Qu es sustitucin isomrfica y como influye en la capacidad de intercambio catinico del suelo?

La sustitucin isomrfica se trata del desplazamiento de slice por un elemento de un dimetro ligeramente superior(aluminio) al momento de la formacin del tetraedro.

La sustitucin isomrfica influye en la capacidad de intercambio catinico mediante la formacin de cargas y como lasustitucin isomrfica no es afectada por el PH, como en la ionizacin, entonces se dice que la SI provee cargas permanentespor lo tanto es mas estable.

3.- Defina y explique la carga dependiente del pH

En cierto tipo de suelos, si se determina la carga superficial a distintos valores de pH, midiendo la adsorcin de un catiny de un anin determinados, generalmente Na+ y C1-, se encuentra que al pasar de pH cido a alcalino la adsorcin del anintiende a cero mientras que la del catin aumenta a medida que el pH se hace ms alcalino.

La carga positiva desarrollada a pH bajo (cido) y el exceso de carga negativa desarrollada a pH alto (alcalino) se llamacarga dependiente del pH.

Normalmente los suelos que presentan carga dependiente del pH, tambin presentan carga dependiente de la concentracin deelectrolito y por ello se habla de carga dependiente del pH y de la concentracin de electrolito.

La carga dependiente del pH se origina por ganancia o prdida de H+ de los grupos funcionales sobre las superficies de losslidos del suelo. Los grupos funcionales incluyen hidrxidos [-OH) carboxilos [-COOH) fenoles [-C6H40H) y aminas [-NH2). Lacarga que se desarrolla a partir de estos grupos funcionales depende principalmente del pH de la solucin, el cual regula elgrado de protonacin o desprotonacin del grupo funcional. Entre los slidos del suelo capaces de generar carga dependientedel pH estn los silicatos laminares, los xidos e hidrxidos, el alofn y la materia orgnica.

La prdida o ganancia de iones H+ puede ocurrir por: ionizacin de los grupos silanol y aluminol, desprotonacin oprotonacin de las superficies de los xidos e hidrxidos de Fe y Al, la presencia de alofn, imogolita y para-alofn, y porla desprotonacin de grupos orgnicos.

La carga total del suelo es la suma algebraica de sus cargas positivas y negativas. La contribucin relativa de la cargapermanente y de la carga dependiente del pH depende de la composicin del coloide y del ambiente inico en el cual se formel suelo.

La caolinita tiene carga dependiente del pH en los bordes cristalinos, la que se generara por protonacin o desprotonacinde los grupos aluminol (-AlOH) y silanol (-SiOH) superficiales. Para caracterizar la acidez de dichos grupos, Jackson citadopor Bohn et al (1979), asign valores de pKa de 5,0 al grupo Al (OH2), de 7,0 al grupo (A1-OH-Si)+0,5, y 9,5 al grupo SiOH.

Dado el alto valor del pKa de los grupos SiOH, las variaciones en la carga dependiente del pH en los silicatos laminaresestn ms asociados con la protonacin y desprotonacin reversibles de los grupos AlOH expuestos.

Los cidos dbiles estn disociados en un 50% cuando el pH del medio es igual a sus pKa. As, en el caso del grupo silanolcon un pKa de 9,5, estara disociado en un 50 % a pH 9,5; por lo tanto, su contribucin a la carga negativa del suelo esmnima dentro del rango de pH normal en los suelos agrcolas.

Los iones hidroxilo expuestos sobre las superficies planares de los minerales tambin se caracterizan por los altos valoresde PKa y contribuyen a la carga dependiente del pH solamente a pH muy alto.

La contribucin de los grupos OH de los bordes a la carga dependiente del pH se relaciona tanto con la acidez de los gruposde los bordes como con el rea superficial de los bordes. En los minerales tipo 2:1, tales como la montmorillonita, losgrupos funcionales son dbilmente acdicos y se disocian solamente a pH alto. Adems, la cantidad de superficie en los bordesde los minerales 2:1 es pequea respecto de la superficie basal (planar). Las dimensiones de las partculas en el planohorizontal (a-b) son 10 a 20 veces mayores que las dimensiones en el plano vertical (c). Por otro lado, la caolinita tiende aapilarse en la direccin c, aumentando el rea relativa de los bordes en relacin con el rea planar basal. Por lo tanto, lacarga dependiente del pH es ms importante para la caolinita que para las smectitas o vermiculitas. Como regla slo un 5 a10% de la carga negativa sobre los silicatos laminares es dependiente del pH, mientras que un 50% o ms de la cargadesarrollada en las arcillas y minerales 1:1 pueden ser dependientes del pH.

Los suelos altamente meteorizados, ricos en xidos e hidrxidos de hierro y aluminio, tienen cargas dependientes del pH.

Estos materiales estn como recubrimientos y entre las lminas de las arcillas minerales cristalinas. Al exponerse a lahumedad sus superficies se hidroxilan. Las cargas se desarrollan sobre estas superficies hidroxiladas ya sea por disociacinanfotrica de los grupos hidroxilo superficiales o por adsorcin de iones H+ u OH-.

4.- En que suelos ocurre el intercambio aninico? Bajo qu condiciones?

En el fenmeno de intercambio, existen fuerzas electroestticas, como de adsorcin. Las cargas para los cambios de aniones seoriginan por la adicin de protones a la superficie de grupos del tipo de (Al,Fe)-OH.

El fenmeno se ilustra mediante lasiguiente reaccin, en suelos cidos altamente meteorizados:

(Al,Fe) - OH- + H+ + Protonado = (Al,Fe)OH2 + Anin Superficie Proton Superficie neutra Protonado Cargada Positivamente

Los hidroxilos toman tomos de hidrgeno (protones) o son protonados. Los aniones retenidos son intercambiables. Para laexistencia de estas cargas, el suelo debe ser fuertemente cido en el caso de minerales cristalinos; en suelos con altocontenido de alofan, sesquioxidos la adsorcin se vuelve importante, an en valores menos cidos. Suelos con coloidescargados positivamente, adsorben aniones como nitratos y cloruros mientras que el calcio, magnesio y el potasio son susceptibles para el lavaje.

5.- Una muestra de 50 gr de suelo se satura con 0.15 gr de Ca Cul es la CIC del suelo?

La CIC del suelo es 15 meq.

6.- Se tiene dos suelos de textura semejante, uno proveniente de costa y otro de selva. Esperara usted que presentara CICdiferente? Por qu?

No, la textura solo me da una idea de la cantidad de arena, limo y arcilla que tiene el suelo en estudio, pero no me dice queclase de arcilla poseedor eso no puedo considerar que suelo de costa y selva de texturas semejantes tengan igual CIC.

El CIC de la costa es mayor por las bajas precipitaciones y porque la sustitucin isomrfica tiene mas tiempo desobrevivencia en esta zona. En cambio en la selva se da todo lo contrario, estos suelos presentan un CIC muy bajo. Por lasaltas precipitaciones estos suelos estn en constante lavaje y los nutrientes como k, Mg, Ca etc son susceptibles a estelavaje se pierden en capas inferiores (material eluviado).

7. Complete el siguiente cuadro:

8.- En el anlisis de suelo del valle de Pativilca se obtiene una CIC de 13.8 meq/100g ocupados por: Ca = 12.0, Mg = 1.3,K = 0.24 y Na = 0.2 meq/100g respectivamente. Exprsese estos cationes cambiables en Kg/Ha del elemento. Peso Ha = 2000 TM

CONCLUSIONES

1.- El mtodo usado en esta prctica es uno de los ms efectivos en la determinacin del CIC de un suelo.

2.- Por los datos obtenidos podemos (12 meq) podemos decir que nuestro suelo puede absorber 12meq de cualquier catin.

3.- De lo reportado por la literatura se desprende que la determinacin de la CIC real para condiciones de campo, es complejay existen ventajas y desventajas en cada mtodo empleado.

4.- La muestra de suelo utilizado presenta textura arcillosa, y por el meq se podra decir que representa a una hayllosita ouna clorita, pero siempre pueden haber imprecisiones en la determinacin.

DISCUSIONES

1.- El mtodo usado puede que sea confiable pero existen factores que disminuyen la precisin del mismo. Presenta variasdificultades debido a que el NH4- puede formar complejos de superficie de esfera interna con las arcillas 2:1, a su vezincrementa la carga variable de los suelos cidos y por tanto aumenta su CIC. As que los datos obtenidos se aproximan a larealidad del campo mas no es exacta.

2.- La textura no puede determinar la cantidad en meq de cationes que un suelo tiene, este dato nos lo determina el CIC. ElCIC depende de los factores de formacin, as que si comparamos suelos de la costa o de la selva con texturas iguales nonecesariamente el CIC debe ser diferente, lo que determina que los suelos de la costa y de la selva tengan diferentes CIC sonlas precipitaciones que son bajas en la costa, y por esto el CIC es mayor que el de la selva, estos suelos de la selva soncidos de bajo potencial nutricional, es decir, el CIC es bajo.

BIBLIOGRAFA

1. Estrada, J. Manual de Laboratorio de Edafologa.

2. Revista de la Facultad de agronoma. Comparacin de la CIC en los suelos utilizando Acetato de Amonio de Sodio y Clorurode Amonio. O Rodrguez y A. Rodrguez. Caracas. Venezuela. 20042. Vol 19. #4

3. http://www.agropecstar.com/portal/doctos/Conceptos%20de%20produccion.htm

4. Rhoades, J. 1982. Catin Exchange Capacity. In: Methods of Soil Analysis. Part. 2. Agronomy Monograph N 9, (2nd.Edition). U.S. Salinity Lab. USDA- ARS, Riverside, C.A. 92501.

5. http://www2.bvs.org.ve/

6. http://edafologia.ugr.es/Posted in:capacidad de intercambio,Capacidad de Intercambio Catinico del Suelo,el suelo,investigacin cientficaEntrada ms recienteEntrada antiguaPgina principal0 COMENTARIOS:PUBLICAR UN COMENTARIO EN LA ENTRADA

La Capacidad de Intercambio CatinicoCIC, la Capacidad de Intercambio Catinico, se refiere a la cantidad total de cargas negativas que estn disponibles sobre la superficie de las partculasen el suelo.Es un indicador del potencial del suelo para retener e intercambiar nutrientes vegetales, mediante la estimacin de su capacidad para retener cationes (cationes = sustancias que tienen carga positiva).Por lo tanto,la CICdel suelo afecta directamente a la cantidad y frecuencia de aplicacin de fertilizantes.Las partculas de arcilla del suelo y la materia orgnica tienen una carga negativa sobre su superficie. Los cationes se atraen a estas partculas por fuerzas electrostticas. La carga neta del suelo, es por tanto, cero.Los suelos con alta CIC suelen tener alto contenido de arcilla y/o materia orgnica. Estos suelos son considerados ms frtiles, ya que pueden retener ms nutrientes.Capacidades tpicas de intercambio catinico segn componentes y tipos de suelo.MaterialCEC (meq/100g)

ArcillasCaolinitaIllitaMontmorillonita3-1515-4080-100

Materia orgnica200-400

Textura del sueloArenaArenoso franco a franco arenosoFrancoFranco ArcillosoArcilloso1-55-105-1515-30>30

Equilibrio con la solucin del sueloLos cationes predominantes en los suelos agrcolas son los siguientes: K+, Ca2+, Mg2+, Na+, Al3+y H+. Estos tambin son considerados "cationes intercambiables", porque pueden ser reemplazados por otros cationes presentes en la solucin del suelo.

Otros nutrientes vegetales que llevan una carga positiva, pero estn presentes en menores cantidades en el suelo, son NH4+, Fe2+, Mn2+y Cu2+.Slo una pequea porcin de los nutrientes catatnicos est en la solucin del suelo. Los cationes intercambiables, que estn adheridos a las superficies de las partculas del suelo, estn en equilibrio con la solucin del suelo.La CIC, por lo tanto, proporciona una reserva de nutrientes para reponer los nutrientes que fueron absorbidos por las plantas o lixiviados fuera de la zona de la raz.Unidades de medidaLa unidad de medicin dela CICes meq/100g. Esta unidad tiene en cuenta la carga del in.Por ejemplo, el calcio lleva una carga de (+2). Por lo tanto, 1 mmol de calcio es equivalente a 2meq de calcio. Por otro lado, el potasio (K) lleva una carga de (+1) y1mmol K+ = 1meq K+.El ejemplo anterior muestra que los iones de calcio son adheridos al doble del nmero de sitios de intercambio como el mismo nmero de iones de K+.El Efecto del pH sobre la CIC del sueloLa carga de algunos de los componentes del suelo que contribuyen a la CIC se ve afectada por el pH del suelo.Estos componentes tienen grupos funcionales de OH en sus superficies. El grupo OH puede liberar o absorber protones. En un alto pH, los protones se liberan de este grupo, la carga del grupo funcional se hace negativa y como resultado aumentala CICdel suelo.Los grupos de OH estn presentes en las superficies de arcilla caolinita, hidrxidos (principalmente Al e hidrxidos de Fe) y materia orgnica.Precisin de la CCA por el Laboratorio de MedicinHay dos tipos de CIC medidas en los laboratorios: CIC en condiciones neutras. CIC en el pH realdel suelo.Los valores resultantes de estas dos diferentes mediciones pueden variar y ser muy diferentesLa CICmedida en el pH real del suelo se conoce como "CIC efectiva", abreviada como CICe.Las imprecisiones en la medicin se producen cuando el pH del suelo es mayor a 7,5 o cuando se ha aplicado recientemente cal agrcola. Bajo estas condiciones,la CICresultante es sobreestimada.