Tras manipular una muestra de suelo fino seco (material pasante por la malla No. 40), podrá percatarse de que las partículas de suelo son independientes una de la otra, como un puño de arena, pero cuando comienza a manipularlo en un proceso de amasado y adición de agua, notará que al agregar agua, no solo esta se distribuye de manera homogénea, sino que las partículas de suelo comenzarán a adherirse una de la otra formando un cuerpo único. Por consecuencia, se puede observar, que a partir de esta adherencia, las partículas de suelo se comportan como un mismo sólido, presentando a su vez una determinada resistencia al corte. Al analizar el comportamiento de esta pasta o masa de suelos, nos podemos percatar, de que a medida que esta muestra se seca, su resistencia o consistencia aumenta. Cabe resaltar, que al final de este proceso de secado (utilización de un horno), la muestra que inicialmente parecía independiente, partícula de partícula, ahora conforma un cuerpo sólido y rígido. ¿Por qué sucede esto?
Plasticidad:
Por definición, La plasticidad o consistencia de un suelo es la resistencia que presenta a la deformación por esfuerzo cortante. Esta propiedad proviene del amasamiento de los suelos finos y varía conforme al contenido de humedad que contenga.
Nota:
– La plasticidad es una propiedad de los suelos finos (limo, arcilla).
– La consistencia de un suelo fino o cohesivo puede ser descrito comúnmente con los términos: Blando, compacto, resistente, duro.
– Aunque una muestra de suelos fino este recién extraída del horno (muestra totalmente seca), contendrá en él una película de agua entre partícula y partícula que nunca podrá ser evaporada.
Concepto:
La consistencia de un suelo depende primordialmente de su contenido de humedad “ω”, ya que dependiendo de la cantidad de agua que contenga, este tendrá mayor o menor resistencia. La presencia de agua en sí, provee resistencia a causa de la adherencia producida por atracción de partículas (Partículas de suelo tienen carga negativa (-), y las de agua carga positiva (+), partículas con cargas opuestas se atraen). Esta fuerza a causa de la atracción de partículas por cargas opuestas es lo que permite o provee la adherencia entre las partículas de suelo. No obstante, la variación del contenido de humedad, al añadir agua, disminuye la consistencia o resistencia a esfuerzos por cortante, puesto que al realizar esto, el suelo no solo comenzaría a comportarse cada vez más como un fluido mismo, sino que también su consistencia decrece hasta perderse en su totalidad.
En síntesis, la consistencia depende totalmente del contenido de humedad del suelo, y proviene por la fuerza de atracción entre partículas de agua y del mismo, pero mientras menor sea la cantidad de agua o contenido de humedad, mayor será su consistencia, y mientras mayor sea el contenido de humedad, menor su consistencia. Un suelo tiene la mayor consistencia posible cuando solo le resta una película de agua entre partícula y partícula, esto ocurre cuando el suelo está totalmente seco. Esta película de agua nunca podrá ser evaporada a causa de la fuerza de atracción tan grande que la mantiene adherida a las partículas de suelo.
Ejemplo concepto: Utilización de barro (suelo fino) para artesanía. Se necesita el barro húmedo para poder moldearlo a la forma que se desea, en este caso el material tiene un contenido de humedad que le provee una consistencia tal que es fácil de manipular. Tras terminar la pieza que se estaba realizando, este barro pasa a ser secado al horno, secándolo por completo, adquiriendo así una alta consistencia similar a la de la cerámica.
El ejemplo más claro con lo que se puede visualizar este principio, es al realizar un castillo de arena en la playa. La arena seca no provee resistencia suficiente para poder moldear nuestro castillo, por tanto, durante el proceso de amasado se le agrega agua en porciones medidas para que esta arena sea más consistente y así levantar la obra maestra. ¿Pero que sucede cuando le agregamos más agua de la cuenta a nuestra arena? Pues mientras más agua le echamos más inestable se vuelve, comportándose cada vez más como un fluido, destruyendo nuestro castillo y volviendo la arena inútil para ser utilizada.
Nota:
Este es un ejemplo visual puesto que no cumple con los principios mismos de la plasticidad ya que el material utilizado en el ejemplo es la arena, que no es un suelo fino. El ejemplo es para dar una idea del concepto de consistencia.
Estados de Consistencia:
En el proceso de amasado, adición de agua y secado de una muestra de suelos, se puede observar como las propiedades de consistencia varían, desde una muestra sobresaturada de agua a una completamente seca. Por consecuencia a la variación de la consistencia por su contenido de humedad, esta se ha fragmentado o clasificado en “Estados de Consistencia” para describir de forma general las propiedades de resistencia del suelo en cada una de estas. Juárez Badillo y Rico Rodríguez definen los estados de consistencia de un suelo como fases generales por las que pasa el suelo en su proceso de secado, y añade que no existen criterios estrictos, sino puramente convencionales, que limitan la frontera entre un estado y otro. Los Estados de consistencia son: Estado Líquido, Plástico, Semi-Sólido, Sólido.
– Estado Líquido: Es el estado en que el suelo se comporta como un fluido, adquiriendo las propiedades del mismo. No conserva su forma ya que mantiene o adquiere la forma del recipiente que lo contiene.
– Estado Plástico: Es el estado en que el suelo adquiere propiedades de poder ser moldeado o manipulado, sin restricción alguna, en la forma que se desee. En este estado ya el suelo deja de comportarse como un fluido, y su forma la decide quien lo esté manipulando.
– Estado Semi-Sólido: Es el estado donde el suelo pierde capacidad de ser moldeado ya que al manipularlo se agrieta con facilidad.
– Estado Sólido: Es aquel estado en que el suelo, aun manteniendo la evaporación del agua, no cambia su volumen. En este estado el suelo pierde por completo la capacidad de ser moldeado y se torna de un color mas claro.
Estos estados de consistencia son delimitados por fronteras llamadas:
– Karl Terzaghi y Ralph B. Peck “Mecánica de Suelos en la Ingeniería Practica” segunda edición. Editorial El Ateneo S.A.
– Juárez Badillo y Rico Rodríguez “Mecánica de Suelos” tomo 1, Fundamentos de la Mecánica de Suelos. Editorial Limusa, S.A. de C.V. Grupo Noriega Editores.
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