8. Los suelos. - · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa....

18
Contrahipótesis - Tomo I 338 libres que circulan entre los iones. En las moléculas las fuerzas que las mantiene unidas provienen de uniones tipo puente de hidrógeno y de las fuer- zas de Van der Vaals. No es necesario ingresar a los co- nocimientos profundos de la química para interpre- tar la interacción entre los distintos elementos y sus uniones. Creo que las explicaciones y los esquemas anteriores son extremadamente básicos, pero sirven para tener una idea de las diferentes conductas de los materiales que se utilizan en las CC. 7.6. Los materiales de estudio. En el análisis de la composición y degradación de los materiales elijo solo aquellos más usuales en la construcción que para el estudio los ordeno de la siguiente manera: • Suelos. • Adobe, arcilla. • Ladrillo cocido, cerámica. • Madera. • Hierro. • El hormigón. Los estudio en ese orden. Los suelos se modifican y cambian generando otros materiales. Con la energía del amasado y el sol, el adobe. Con el fuego direc- to, los ladrillos. Con el aporte de otros elementos se llega al hierro y al cemento. 8. Los suelos. 8.1. Entrada. Por ser el más antiguo de los materiales le de- dico el mayor espacio en este capítulo de la histo- ria. Además al conocer su interior, la forma de sus componentes y la transferencia de los esfuerzos en su masa, me permite interpretar mejor a los restantes materiales de la construcción.

Transcript of 8. Los suelos. - · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa....

Page 1: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Contrahipótesis - Tomo I338

libres que circulan entre los iones.En las moléculas las fuerzas que las

mantiene unidas provienen de uniones tipo puente de hidrógeno y de las fuer-zas de Van der Vaals.

No es necesario ingresar a los co-nocimientos profundos de la química para interpre-tar la interacción entre los distintos elementos y sus uniones. Creo que las explicaciones y los esquemas anteriores son extremadamente básicos, pero sirven para tener una idea de las diferentes conductas de los materiales que se utilizan en las CC.

7.6. Los materiales de estudio.En el análisis de la composición y degradación

de los materiales elijo solo aquellos más usuales en la construcción que para el estudio los ordeno de la siguiente manera:

• Suelos.• Adobe, arcilla.• Ladrillo cocido, cerámica.• Madera.• Hierro.• El hormigón.Los estudio en ese orden. Los suelos se modifican y

cambian generando otros materiales. Con la energía del amasado y el sol, el adobe. Con el fuego direc-to, los ladrillos. Con el aporte de otros elementos se llega al hierro y al cemento.

8. Los suelos.

8.1. Entrada.Por ser el más antiguo de los materiales le de-

dico el mayor espacio en este capítulo de la histo-ria. Además al conocer su interior, la forma de sus componentes y la transferencia de los esfuerzos en su masa, me permite interpretar mejor a los restantes materiales de la construcción.

Page 2: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Materiales 339

En el suelo están todos los materiales, están todos los elementos: el aire, el agua, los sólidos con dife-rentes átomos formando micro estructuras cristalinas. Son los residuos sólidos galácticos que la enigmática fuerza de la gravedad los atrajo y los dispuso para formar nuestro planeta. El suelo es roca sideral, inte-grado como el basalto o descompuesta como el limo o la arcilla, pero su origen es el mismo.

¿Que otro material utilizado en la construcción de los edificios es mas antiguo que el suelo? No me refiero al suelo superficial, el orgánico, el vegetal, el joven. Es el otro suelo me interesa, el que está más allá de uno o dos metros de profundidad. Ese suelo es el milenario. Ese suelo que utilizaré para sostener las construcciones, las viviendas, los edificios. Nada más antiguo que una piedra partida de canteras de trituración o el canto rodado en el cauce de un arroyo de montaña. Las arenas finas de los fondos de ríos de llanuras, o los limos de sus costas, de sus orillas. La misteriosa arcilla que puede llamarse suelo pero con conductas totalmente diferentes a los ante-riores, tan enigmática y arcana que la misma Biblia hace referencia de ella. La historia del suelo es la historia del planeta. Así de compleja, indescifrable y profunda.

El suelo tiene en la construcción dos grandes destinos. Uno es el soportar las cargas con mínima deformación que llegan de los edificios y el otro es el de proveer otros materiales; el ladrillo, los cerámicos, el cemento, la cal, el hierro, en fin, todos provienen de un proceso donde la energía y el calor transfor-man ese suelo. Estudiar al suelo me sirve de marco para entender mejor la composición de los otros materiales.

8.2. El tiempo, el intemperismo y el origen del suelo.

El intemperismo modifica la genealogía del suelo. Son los procesos naturales que resultan de la acción individual o combinada de factores tales como vien-

Page 3: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Contrahipótesis - Tomo I340

to, lluvias, heladas, terremotos, inundaciones, cam-bios de temperatura y acción de la gravedad que ocasionan la ruptura de la roca origen. Estos efectos pueden ser por agentes físicos como los detalla-dos en el párrafo anterior, o también por acciones químicas, que atacan la roca descomponiéndola, el principal agente es el agua y sus combinaciones: oxi-dación, hidratación, carbonatación, vegetación.

Los suelos denominados residuales fueron produ-cidos por el intemperismo y han permanecido en el lugar de origen, mientras los transportados lo fue-ron por las fuerzas de glaciares, viento, ríos, mares, gravedad. Estos suelos aparecen cuando los procesos químicos del intemperismo predominan sobre los físi-cos, lo que sucede en los terrenos llanos de las áreas tropicales. La acción del agua, de los ríos, disuelven algunos minerales, transportan algunas partículas en suspensión y hacen chocar o arrastrar otras. En la desembocadura de los ríos se depositan los sólidos; primero lo hacen los fragmentos de grava en las pla-nicies de las crecientes; después, las arenas gruesas y medianas y finalmente en las áreas del estuario o delta, las arenas finas o limos.

8.3. La corteza.La corteza superficial terrestre se

forma en la mayoría de los casos por suelos que son productos de la meteori-zación de grandes bloques de piedra. Desde la cordillera andina donde está la roca desnuda, hasta el punto más bajo, en los deltas de los ríos, cada vez los suelos son más finos.

Además entre un punto y otro existen varios cen-tenares de metros de diferencia de altura. Es ener-gía potencial que se activa con los vientos, las lluvias, los terremotos, los arroyos, los ríos. Todo motiva un descenso de las partes de roca al principio, más lejos arena, y pequeñas partículas; los limos. Todo es la meteorización mecánica junto a la otra más pode-rosa; la química. Acción del sol, ácidos de las raíces

Page 4: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Materiales 341

descompuestas, agua, oxígeno, y todos los elementos químicos que existen en la atmósfera se ponen en contacto con la piedra que por miles de años estuvo protegida en las profundidades.

“Los geólogos emplean el término meteoriza-ción de las rocas para describir todos los procesos externos, los que funcionan en la superficie terrestre o cerca de ella, por medio de los cuales la roca ex-perimenta descomposición química y desintegración física”.

“Geología física”. A.N. Staher. Ediciones omega. Página 82 (idea del dibujo).

El esquema de la izquierda del perfil de un es-trato corresponde a un caso general. Este incesante desgaste de las aristas de cordilleras y rellenos en zonas bajas de las cuencas reduce en forma per-manente las partículas de las piedras y junto con los restos de plantas y animales se forman los suelos superficiales.

Por debajo de esa capa está la regolita, mate-riales rocosos mezclados con arenas, limos y arcillas. Luego a más profundidad aparece la roca fractura-da en grandes bloques. Las diaclasas con las fisuras y grietas separan los bloques de piedra.

En las regiones que cubren las grandes cuencas como las provincias del Noreste de la Argentina, están los ríos Paraná, Paraguay, Bermejo, Pilcomayo que por milenios han sido la principal cinta transpor-tadora de suelos. Así se forman y crecen los terrenos a una velocidad aproximada de unos 30 centímetros

por cada mil años. En el perfil que si-gue muestro los tipos característicos de los suelos en estas regiones.

Quiero destacar algo extraño, en el Chaco en varios sondeos realizados para estudios de suelos y otros para las excavaciones de los pilotes en profundi-dades de 15 a 20 metros se ha encon-trado madera de árboles antiquísimos. En ocasiones debajo de ese misterioso bosque ahí apretado con miles de tonelada se encuentra una arena densa limpia. Por arriba; una arcilla muy fina.

Page 5: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Contrahipótesis - Tomo I342

¿Será un bosque exterminado por las cenizas de una arcaica erupción volcáni-ca, que ahora son arcillas? Otro dato que no es menor; entre el bosque apretado y la arena limpia densa también se han encontrado fósiles cuya datación de edad coincide con las de las fibras de troncos extraídos.

“…en la localidad de Laguna Blanca…sobre el arroyo Saladillo existe en las barrancas un manto de tierra blanca…franja visible por su cloración en contraste con el bermejo de la greda…extraí-da muestras fue clasificada como ceniza de origen volcánica…siendo su espesor de 0,45 metros en el perfil de la barranca…”

“Historia de la Provincia del Chaco”. Carlos LópezPiacentini. Editorial Chima Sa. Página 63.

El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.).

En algunas áreas de la región aluvio-nal la capa de arcilla profunda es imper-meable y se genera presión en el agua del artesiano o acuífero que se encuentra por debajo, allí existe compresión en los poros de los intersticios de la arena densa compacta. Si esa lámi-na o capa estanca de arcilla es punzada y atravesa-da por una perforación, cualquiera sea su diámetro, se produce un fenómeno deno-minado “licuefacción” del suelo generado por el rápido ascenso del agua hacia los mantos superiores de limos finos.

Se genera así, una instantánea presión de poros en los suelos limo arenosos supe-riores y desestabiliza a los granos provo-cando un descenso de la masa de suelo en la zona.

Page 6: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Materiales 343

8.4. La mecánica de los suelos. La Mecánica de los Sólidos analiza la conducta

de los cuerpos frente a la acción de fuerzas ex-ternas, en especial la gravitatoria. Un segmento de esta ciencia es la Resistencia de los Materiales. Es habitual aplicar los conocimientos de ellas para establecer la capacidad portante de un material, es la relación entre las fuerzas externas actuantes y la superficie del material. Al resultado lo denominan tensión de rotura o tensión admisible si se aplica un coeficiente de seguridad.

Sin embargo la mayoría de los edificios, especial-mente los livianos, no se fisuran por fuerzas físicas externas de gravedad, controladas por esas “ten-siones admisibles”. Sino por fuerzas que se producen a nivel de la partícula en la micro estructura para luego desarrollarse en toda la masa del la construc-ción. Estas ciencias configuran una contra hipótesis al ignorar las fuerzas que se producen dentro del material, las fuerzas de atracción o repulsión entre sus partículas.

La Mecánica de Suelos se apoya en principios de la Mecánica de los Solidos y de la Resistencia de los Materiales, así arrastra contagiada los errores de la tensión admisible. Conocer la historia de los suelos es predecir su conducta futura. La causa de los movi-mientos de los suelos responde a cuestiones físicas de los de granos gruesos (arenas y limos) y a fenómenos electroquímicos para los de granos finos y muy finos (arcillas).

Las fuerzas que se ori-ginan en la masa interna del sólido, producidas por contracción de seca-do o por variaciones de volumen por temperatura son consideradas en un segundo término, como secundarias. En la mayoría de los casos esas fuerzas son tratadas solo en la faz empírica, en la fáctica,

Page 7: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Contrahipótesis - Tomo I344

mediante la realización de juntas de construcción o juntas de dilatación. Disposición que se transforma en tradición, en costumbre. Así se hace, sin conocer las causas.

La conducta de los materiales en su escala real, macro, de visual directa responde y copia a la es-tructura cristalina micro, aquella imposible de per-cibir a simple vista. Es en los suelos donde mejor se nota esta cadena de sucesos que se inicia allí en la misma configuración de uniones atómicas invisibles.

Las fisuras o grietas se forman en la superficie de los suelos ante la pérdida de humedad, provocadas por las fuerzas internas de masa en el proceso de contracción. Los ángulos de encuentro de las líneas de fisura y la geometría que forman las islas es una copia rudimentaria en gran escala de la configura-ción cristalina a nivel atómico.

Cuando existen distintos mantos de diferentes suelos en el espesor de po-cos centímetros, además de las fisuras anteriores se presentan alabeos con distintas curvaturas según la variación en profundidad del contenido de hu-medad del suelo. Estas curvaturas de las “islas” nos indican diferencias de esfuerzos de su masa interna; las fuer-zas de contracción en la parte superior es mayor que en la parte inferior, con este diferencial de fuerzas las placas se curvan.

Si el suelo en su composición tuviera sales como las del tipo cloruro de sodio (suelos sódicos), sus aniones de Cl- tie-nen cargas negativas, mientras que los cationes de sodio Na+, cargas positi-vas. Cuando llega el agua con su pola-ridad eléctrica las disocia, las disuelve de la manera que indico en el dibujo.

Page 8: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Materiales 345

8.5. La tensión admisible de los

suelos.La tensión admisible es una contra hipótesis de la

ingeniería. Se la obtiene de consideraciones mecáni-cas o físicas con el supuesto que los suelos son unifor-mes y no se alteran con el tiempo.

Sin embargo y de acuerdo con lo visto hasta aquí está demostrado que la sola presencia o variación del contenido de humedad en su masa produce una fuerte alteración en su resistencia, tanta que jamás mantendrá una “tensión de rotura” constante a lo largo del tiempo o de las estaciones de lluvia o seca que se producen en el corto plazo de un año. Esta variación de la “tensión de rotura” y su hermana menor, más dudosa, la “tensión admisible” provocan elevados coeficientes de seguridad, en algunos casos superiores a diez, que empujan a realizar diseños de fundaciones inadecuadas.

No sirve la “tensión admisible” de los suelos en forma aislada, es un error utilizarla de esa manera. Es necesario que vaya acompañada de alguna frase como “tensión que se mantendrá, solo si la humedad del suelo no se altera”. No es fácil. Imagine lector una vivienda que comience su construcción en los meses de muy escasas lluvias, y luego a los seis o siete meses comienzan las lluvias intensas; habrá un considerable aumento de humedad en las funda-ciones periféricas, mientras que las del centro man-tendrán invariable la humedad. En esas condiciones se producirán movimientos diferenciales con fisuras en las paredes en una obra que aún está en etapa constructiva.

8.6. El tamaño, hasta donde se puede moler

un suelo.Es útil tener una idea del tamaño de una micro

partícula. Sea de madera, de hormigón, de hierro o de suelo porque a partir de ella puedo justificar algunos fenómenos macro, como puede ser una fisu-ra. Imagino un terrón de suelo seco, lo coloco en un robusto mortero de cerámico y comienzo a molerlo. Me pregunto cual será la última, la más pequeña, la mínima partícula que logro. La parte del más fino

Page 9: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Contrahipótesis - Tomo I346

polvo. ¿Cual será el tamaño? El conjunto forma el polvo, pero cada una de ellas tiene un tamaño que oscila entre la centésima y milésima parte del milí-metro, con la molienda no puedo llegar a un espesor menor.

Le pido al lector imagine esos tamaños (el es-pesor de una fina hoja de papel está entre una a dos décimas de milímetro). Para tamaños inferiores recurro al agua; disuelvo mediante agitado el polvo molido en un recipiente de vidrio con agua. Luego lo dejo quieto. Allí observo que con los minutos se asientan partículas tomadas por la fuerza de gra-vedad. Otras quedan en suspensión, son coloides. Esas me interesan. Quedan ingrávidas suspendidas y tienen tamaños máximos cercano a una centésima o milésima de micra (la micra: 1/1.000 milímetros, la milésima parte del milímetro)

Cuando los rayos del sol rasante en la mañana o en la tarde penetran en una habitación se pueden observar micro estrellitas brillantes suspendidas, que no las podremos tomar, tocar ni sentir. Solo la perci-bimos con la vista por el reflejo. Esas partículas son del tamaño de los coloides. Escapan de la gravedad. Están flotando en el aire.

Volviendo al título de inicio para moler un terrón de arcilla debo colocarlo en el mortero y comien-zo la rotura mediante la energía entregada por la masa. En el inicio hay trozos de tamaños diferentes, pedacitos, granos, polvo. Llega un momento donde no puedo continuar la molienda porque mediante la tarea física de entregar energía por golpes no con-sigo reducir las partículas. Entonces paso al trámite químico, a una reacción. Le entrego energía al suelo con las moléculas de agua y el batido. El agua al tener moléculas polares termina por disgregar las partículas y forman una suspensión acuosa. Con el tiempo algunas partículas son tomadas por la fuerza de gravedad y depositadas en el fondo de la pro-beta. Las otras, las micros quedan suspendidas en el líquido como coloides.

Page 10: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Materiales 347

8.7. Superficie específica. Me interesa el tamaño y la forma. Porque la

velocidad de acción del agua depende del tamaño de las fracciones de suelo. Para disgregar un casco-te grande de suelo con agua lleva más tiempo que si la misma masa estuviera compuesta por partes pequeñas. Para interpretar esta situación hay un concepto “superficie específica”; es la relación que existe entre la superficie expuesta de la partícula y su volumen. En la tabla que sigue puedo establecer la enorme diferencia que existe entre la superficie específica de un mismo volumen pero compuestos de “partes” más pequeñas. El volumen es constante: un cubo de lados (un) milímetro y las otras de menor magnitud. La primer fila puede corresponder a un grano de arena. La segunda a un fino limo (partícu-las de 1 micra) y por último la de las arcillas con la milésima de la micra.

“Mecánica de suelos”. Lambe – Whitman. Editorial Limusa. Página 66.

Este concepto se justifica plenamente cuan-do pienso en un material en contacto con el aire o con el agua. Por ejemplo una pequeña partícula en forma de cubo de 1 centimetro de lados tiene solo una superficie de exposición de 6 cm2, mientras que si la muelo, la desmenuzo con mortero puedo obtener millones de cm2 de exposición. Por ello hay productos “en polvo” así como la leche, el café. Con granos un poco más grandes la sal y el azúcar. Su tamaño es para que el agua los disuelva de manera rápida.

Lados Número de partículas

Volumen Cm3

AreaCm2

Sup. Especifica Cm2/Cm3 = 1/cm

1 1 1 6 61u 1012 1 60.000 60.0001mu 1021 1 60.000.000 60.000.000

8.8. La densidad.La variable “forma” completa la conducta de un

material. Imagine el lector un recipiente de un de-

Page 11: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Contrahipótesis - Tomo I348

címetro cúbico (un litro). Lo puedo llenar con 1.000 pequeñas esferas de 1 centímetro de diámetro o también con 1.000 cubos de 1 centímetro de lado. En el primero cada esfera tiene 6 puntos de contac-to con las vecinas; puntos de contacto. Mientras que en los cubos los contactos se producen por las caras, contactos de superficie. Si las esferas y los cubos fue-ran del mismo material, con la misma densidad se da lo siguiente: un litro de esferas es más liviano que un litro de cubos. Porque entre las esferas hay espacios vacíos.

Saque la cuenta lector: Vc: volumen del cubo. Ve: volumen de la esfera. Si el lado del cubo es igual al diámetro de la esfera.

El litro de esferas pesa solo 0,5233 del litro de cubos. Que lío. Además los contactos entre las esferas son puntos, mientras que en los cubos son superficies. Es más fácil disolver terrones de suelo en forma esférica que cúbica.

También la densidad puede variar en una masa de partículas de igual tamaño y forma. Es el caso de suelos arcillosos compactados con alta energía; las partículas en contacto de cara con arista o esqui-na se reordenan y se posicionan cara con cara. En la imagen que sigue muestro el caso del acopio de ladrillos; la diferencia en la posición relativa entre ellos hace a la densidad del conjunto.

En la imagen superior hay máxima densidad, mientras que en la de abajo mínima.

Esta cuestión de la densidad o también llamada compacidad me sirve para comprender la velocidad de envejecimiento de una hormigón poroso (baja densidad), respecto de otro homogéneo y compacto (alta densidad). El primero posee mayor superficie expuesta al ataque de los gases y aguas nocivas.

333

333

523,066

1

mmddVe

mmldVc

===

===

ππ

Page 12: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Materiales 349

8.9. De la arcilla al átomo. Insisto en el análisis microscópico. Su concepción

me acerca a las conductas de los materiales. La par-tícula de arcilla no tiene la forma cúbica o esférica del grano de arena, tiene otra forma totalmente dis-tinta; es plana, como una hoja, una lámina. Su espe-sor es del orden una millonésima parte del milímetro.

Otra forma de expresar el A°.

Asi llegamos al átomo que con sus enlaces y combinaciones da una característica particular a los materiales.

La caolinita como la illita son tipos de arcillas, así también como la montmorillonita. Se forman desde láminas cuyo espesor varía de 7 A° a 10 A°. Forman redes cristalinas que en el caso de las dos prime-ras participan átomos de oxígeno, aluminio, silicio y potasio. El Amstrong (A°) es la unidad para medir los diámetros de los átomos.

6101000.000.10

1 −⋅== mmmmAo

1 mm. 1 mm. Mm. 1 mm es el lado de la arena en granos. Visible

1-1 mm. 0.1 mm. 0,1mm limos gruesos (décima). Espesor de una hoja de papel. Visible

1-2 mm. 10-1 mm. 0,01 mm limos finos (centésima). Espesor celofán. Con Lupas

1-3 mm. 10-2 mm. Micra 0,001 mm (milésima). Microscopios Comunes

1-4 mm. 10-3 mm. 0,0001 mm (diez milésima). Microscopios Electrónicos

1-5 mm. 10-4 mm. 0,00001 mm (cien milésimas). Invisibles1-6 mm. 10-5 mm. 0,000001 mm (una millonésima). Invisibles

1-7 mm. 10-6 mm. Amstrong 0,0000001 mm (diez millonési-ma). Diámetro del átomo. Invisibles

8.10. Espesor de las partículas. Es tan fina la partícula de arcilla que es difícil

imaginar su espesor, porque dicha magnitud está

Page 13: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Contrahipótesis - Tomo I350

fuera de la sensibilidad de nuestros sentidos, ese es-pesor está casi en el mismo escalón de los diámetros atómicos que es la milésima de la micra (la millonési-ma parte de un milímetro).

Para destacar la diferencia entre los tamaños de los granos o partículas de un suelo planteo el siguiente ejemplo: el tamaño de un gramo de arena es de diámetro o espesor promedio de 1 mm, mien-tras que el espesor de una lámina de arcilla es de aproximadamente 10-6 mm. En realidad estos núme-ros expresan muy poco dado que no tenemos idea de la magnitud en distancia de 1 mm dividido en un millón de veces (1/10-6). A ver, si puedo explicarlo. Cambio de escala. Imagino que una hoja de papel es una de las láminas de arcilla. Necesito un millón de esas “hojas” para llegar a 1 mm del espesor de un pequeño grano de arena.

La más fina hoja de papel tiene 0,1 mm de espesor. Para un milímetro necesita-mos 10 hojas. Para un metro necesitaremos 10.000. Para cien metros, 1.000.000 de hojas. Esta es la compara-ción; una pila de 100 metros de hojas de papel represen-ta lo que el milímetro es al espesor de la lámina de arcilla.

Estas consideraciones comparativas son irremediables, porque tanto para la forma-ción de un material, como para su degrada-ción, el tamaño y forma de una partícula son las variables principales. Cuanto menor es el tamaño, mayor será la superficie expuesta ante los agentes que la hacen reaccionar.

También sucede en el caso de los mate-riales, como la arcilla en redes cristalinas en planos, que un volumen de reducida super-ficie expuesta se transforme en una lámina de elevadísima superficie. En la figura de la derecha muestro el caso de un cubo de 1 cm3 una arcilla.

Page 14: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Materiales 351

8.11. Forma de las partículas. Los granos de arena son cúbicos redondeados en

sus aristas y vértices. Son discretos, es decir lo po-demos pesar y medir. Mientras que la arcilla es una lámina cuyo lado mayor es de una micra (milésima del milímetro), el espesor puede ser alrededor de la milésima parte de la micra (millonésima parte del milímetro), en definitiva la partícula de arcilla, como elemento individual es invisible a visual directa.

La forma laminar posee mayor superficie que la esférica o la cúbica. En hoja anterior analice un volumen de 1 cm3. Ahora analizo un volumen de 1 mm3; si es cúbico tiene 6 mm2 de superficie expues-ta, si es esférico posee 3,14 mm2, mientras que si es plano como las láminas de arcilla (10 A° de espesor) posee ¡2.000.000 mm2!,

Sc: superficie del cubo (lado 1 mm).Se: superficie de la esfera (diámetro 1 mm).Sl: superficie de la lámina arcilla (espesor 1mu).

Con estas consideraciones creo dejar establecida otra unidad para los materiales de la construcción: la de la superficie expuesta. Antes en forma histórica

consideraba solo la longitud, la superficie y el volumen, que nada me decían sobre la po-sible velocidad de deterioro o actividad frente a otros agentes como el agua.

2

22

22

000.000.2000.000.1214,366

mmSlmmdSe

mmdSc

=×=

==

==

π

8.12. Contacto.Los flujos de esfuerzos que se forman en el in-

terior de la masa de los elementos estructurales, se conectan mediante el tipo de contacto entre las partículas que lo forman. En el caso de un volumen de piedra (partida o canto rodado) esos esfuerzos se transmiten en los puntos de contacto que pueden

Page 15: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Contrahipótesis - Tomo I352

ser entre todas las combinaciones de cara, arista o esquina. Los espacios entre las partículas lo ocupa el aire.

Si al volumen de piedra anterior lo mezclamos con arena los espacios vacíos se reducen y los contactos aumentan, los flujos de esfuerzos son más uniformes. Aún quedan vacíos pequeños entre las arenas que pueden ser ocupados por polvo de trituración. Así, de esta manera los vacíos se reducen. En esta última situación y en condiciones de compactación y confi-namiento los esfuerzos se transmiten por los contactos entre todas las partí-culas. Una situación real que copia este esquema teórico son los estabilizados granulares para los caminos, que posee todos los elementos anteriores, encima colocados bajo la presión de máquinas de compactación. También podría dar como ejemplo el hormigón, pero con la ventaja de una reacción química entre el polvo (cemento) y el agua.

En materiales formados únicamente por pequeñas laminillas arcillosas las presiones se transmiten a través de fuerzas eléctricas de largo alcance. En suelos sedimentarios arcillosos naturales las láminas poseen orientaciones caóticas, aristas con aristas y las fuerzas de eléctricas son más débiles. Las distancias de separación entre partículas son de aproximadamente de 100 A°. Si el suelo es tratado químicamente mediante productos como la cal o el cemento y además físicamente mediante compac-tación, las láminas tienden a ordenarse en forma paralela cara con cara, resultando más estables.

8.13. La patología de los suelos.Los suelos tienen diferentes matices e interés según

la disciplina que los estudie, por ejemplo el agróno-mo estudia la parte superficial de la corteza terres-tre capaz de sustentar vida vegetal. El suelo joven. Al geólogo le interesan las capas de material suelto sin consolidar que se extienden desde la superficie

Page 16: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Materiales 353

hasta la roca sólida, y que se han formado por el in-temperismo y la desintegración de las propias rocas.Por último al ingeniero civil estudia todo tipo de ma-terial terroso, desde un relleno de desperdicio, hasta areniscas parcialmente cementadas que sean posi-bles soportar las cargas de un edificio o vivienda.

Los escritos en el párrafo anterior son una defini-ción corriente en la mayoría de los libros que tratan los suelos. Con el avance del estudio de las enfer-medades o patologías de los edificios, se demuestra que gran parte de esas anomalías son producidas por el cambio de la configuración original de las partículas que componen el suelo de fundación, en la mayoría de los casos por la presencia del agua con sales agresivas entre las partículas. El agua modi-fica al suelo. Obliga a los especialistas en suelos a estudiarlos desde otro ángulo. No sólo el de la resistencia o de la deformación, sino también desde el deterioro del suelo con las modificaciones que se producen en su masa por la variación del conte-nido de agua en su interior. En definitiva, el suelo, así como las construcciones también se degradan, se modifican y en algunos casos podemos decir que poseen patologías.

El suelo es el producto final de una cadena de procesos de descomposición en la corteza terrestre. Los materiales como el acero, los ladrillos, el cemen-to, la cal, la arena o la piedra, también la madera; todos materiales de la construcción es obvio que pro-vienen del suelo y que también tendrán un proceso de desintegración. Las CC solo estudian los procesos de composición y se olvidan esta lenta transforma-ción hacia la ruina.

En la ejecución de rellenos o terraplenes se utili-zan suelos que son obtenidos de yacimientos. En ellos se excava a profundidades de dos a tres metros, según la maquinaria que se disponga. Esos suelos, allá abajo estuvieron en la más absoluta oscuridad, temperatura y humedad constante por miles de miles de años. Apretados bajo fuertes presiones de los suelos superiores. No conocían el viento, el sol, la lluvia. Un buen día llegan las máquinas, los camiones

Page 17: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Contrahipótesis - Tomo I354

y los llevan a cumplir funciones de terraplenes con toda la agresión del intemperismo. Es natural que ese suelo sea rebele y muestre patologías no espe-radas por los ingenieros.

En la ruta 16 (Provincia del Chaco) se realizó un terraplén de banquina con todas las exigencias de la mecánica de suelos (que por llamarse mecánica se separa de la química). Antes de la inauguración de las obras se produjo retroerosión del suelo. Fenó-meno químico provocado por las moléculas de agua pura, de lluvia, que dispersa los átomos de sodio de la estructura cristalina de las arcillas.

1

La imagen (1) es una vista general de uno de los accidentes. En la (2) una toma más cercana, se observa la diferencia entre erosión (cuestión física) y retroerosión (aspecto químico). La primera es cuando el lavado del suelo se produce solo en superficie, por las fuerzas de corrientes de agua. Mientras que la segunda, también llamada tubificación se genera en profundidad por la dispersión de los cristales de suelo. En la imagen (3) se nota en el talud del terraplén la salida de los túneles de retroerosión.

En la (4) el residuo del suelo que se deposita en las cunetas inferiores, es un suelo totalmente diferente al que esta-ba allá arriba en la banquina. Ahora es un limo fino sin cohesión, desapare-cieron las arcillas que se transformaron en coloides y fueron arrastrados por

2 3

4

Page 18: 8. Los suelos. -   · PDF fileCarlos López Piacentini. Editorial Chima Sa. Página 63. El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.)

Materiales 355

las aguas a decenas o centenares de metros del lugar.

A pocos metros de la banquina afectada, encontré un nido de horne-ro por muchos años más viejo que la nueva ruta. Otra vez la naturaleza me asombra. El pájaro hornero descartó suelos sódicos y eligió otros más esta-bles desde el aspecto químico para construir su morada.

9. El adobe.

9.1. Definición.Es suelo seco, con mínima humedad mezclado con

fibras naturales que pueden ser vegetales o anima-les. El tipo de suelo utilizado es el que contiene ar-cillas con la cohesión necesaria para ser moldeado. Las fibras vegetales son los finos espartillos mezcla-dos con estiércol. Antiguamente se utilizaban las fi-bras animales; pelos o cerdas de vacunos o equinos.

El adobe etimológicamente queda definido tanto por la mezcla del barro con las fibras, como también por el moldeo, por su forma prismática.

Son ladrillos crudos, de barro amasado con agua y secado al aire…resultan económicos, secos y protectores contra el frío.

“Manual del Ingeniero” Hutte. Editorial Gili. Página 1019.

Las partículas de arcilla en su paso del estado plástico de mezclado al seco, adquieren consistencia y las fuerzas de atracción entre ellas aumentan cuando se reduce el agua (humedad) que las sepa-ra. El adobe es un material de proceso reversible. Se puede volver al estado plástico y ser remoldeado. Situación que no se presenta con el resto de los ma-teriales. El adobe, en definitiva es suelo con fibras.

Como el adobe es afectado por el