1. EXPANSIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS
SUELOS
• Definición
• Efectos de la Expansión
• Ensayo de Expansión
• Caracterización de la expansividad de los
suelos

2. Bibliografía disponible
• Musso, M.; Rostan, A.; Behak, L. (2003) Subrasantes expansivas en Rutas
Nacionales: ¿mito o realidad?. 4o. Congreso de la Vialidad Uruguaya. CD.
• Musso, M. (2001) Estudo do fenômeno de expansão dos sedimentos da
Formação Libertad (Quaternario): Metodología de avialção e mapeamento na
região de Montivideú-Uruguay. Dissertação de Mestrado Escola de Engenharia
de São Carlos. Universidade de São Paulo.
• Behak, L. (2001) Metodología de utilización de los materiales descompuestos
y desagregados basáltico de la formación Arapey- in Goso et al (2001) Estudio
de los materiales para la construcción de caminos en el noroeste del país.
Convenio MTOP- UdelaR. Informe Final.
• Nahoum, B.; Prefumo, J. E.; Goso, C.; Chapuis, D.; Peyronel, S. (1996) La
problemática de los materiales expansivos como fundación de construcciones
livianas. estudio de caso: formaciones Libertad-Dolores. 8º Congresso
Brasileiro de Geologia de Engenharia.p. 215-226. Rio de Janeiro.

3. Expansión Unidimensional de los Suelos
Proceso de aumento de volumen por aumento de la
relación de vacíos del suelo, provocado por una
disminución de las presiones capilares en suelos no
saturados
• Deformación volumétrica = consolidación y entumecimiento
• Aumento de volumen de vacíos = entumecimiento
• Causado por modificación de presiones capilares (u) con
sobrecarga constante ≠ consolidación y entumecimiento
• Característico de suelos no saturados

4. Efectos de la Expansión Unidimensional

5. Efectos de la Expansión Unidimensional

6. Efectos de la Expansión Unidimensional
• Casos en Uruguay:
– Obras livianas fundadas sobre suelos de la Fm. Libertad
(Montevideo, Libertad, etc.)
– Senda nueva de Ruta 1
– Subrasantes arcillosas y limosas del descompuesto de la Fm.
Arapey (basaltos)

7. Estudio de la Expansión Unidimensional
• Se hace en el Consolidómetro o Edómetro (Norma ASTM
D4546)
q
Muestra

8. Metodología del Ensayo de Expansión
• Se coloca muestra en condiciones de contenido de humedad y
peso específico preestablecidos (succión)
• Se aplica una sobrecarga (q):
• Se vierte agua an la cazuela  por succión comienza
expansión
• Se mide la deformación unitaria vertical (ε) a lo largo del
tiempo
• Final del proceso: velocidad de expansión  0
• Se determina deformación unitaria (ε) o relación de vacíos
(e) en función del tiempo (t)  Curva de Expansión

9. Descompuesto de la Fm. Arapey
0
2
4
6
8
10
12
14
0,1 1 10 100 1000 10000
log (t) (min)
∆h/ho(%)
1,734 kPa 2,973 kPa 6,453 kPa 10,487 kPa
20,105 kPa 49,628 kPa 97,548 kPa
Curva de Expansión
Expansión Primaria
Expansión
Secundaria

10. Características de la Curva de Expansión
• Expansión Primaria: Aumento de volumen de vacíos por succión
de agua en los poros parcialmente saturados
– f (tamaño y estructura del suelo; γd; e; ω; S)  Succión
– Afectados por cambios climáticos que porducen variaciones en
zona no saturada (Zona Activa)
– Acción humana puede potenciar expansión
• Expansión Secundaria: Aumento de volumen por ingreso de agua
en los grumos del suelo
– f (tipo de mineral arcilla; contenido de arcilla; iones en poros)
• Expansión Libre: aquélla que se desarrolla a σo
’
(σ’
omin ≥ 1 kPa)

11. Determinación de la Presión de Expansión
• Presión de Expansión (σsp
’
): Presión que desarrolla el suelo
en el proceso de expansión o Sobrecarga que debe aplicarse
para anular la expansión
• Método a Volumen Constante
– Para una muestra se van aumentando la sobrecarga de
forma tal que V = cte.
– Sobrecarga que hace que V no aumente será σsp
’
• Por aplicación de Diferentes Sobrecargas
– Sobre diferentes muestras en igualdad de condiciones
iniciales se ensayan a la expansión con diferentes
sobrecargas (q)
– Para cada sobrecarga se determina expansión

12. Curva de Tensión - Expansión
Descompuesto de la
Fm. Arapey
∆h/ho = -2,1977Ln(σ) + 9,3314
R2
= 0,7834
0
2
4
6
8
10
12
1 10 100 1000
log (σ) (kPa)
h/ho(%)
σsp = 70 kPa

13. Caracterización de la expansividad de los suelos
• Los suelos se pueden clasificar según su expansión
• Interesan los suelos arcillosos
• Skempton (1953): Clasifica las arcillas según su actividad
coloidal (A)
Actividad Coloidal de las Arcillas (Skempton, 1953)
m2Pasa%
IP
A
µ
=
Actividad Categoría de Suelo
< 0,75 Inactivo
0,75 – 1,25 Normal
> 1,25 Activo

14. • Seed y colaboradores (1963): Define Potencial Expansivo
(PE)
– % expansión edométrica vertical de muestra compactada
a humedad óptima y peso específico seco máximo del
ensayo Proctor estándar, bajo una tensión vertical de 7
kPa
• Donde: PE = potencial de expansión; C = contenido de
arcillas; x = nº dependiente de tipo de arcilla; K = factor
dependiente de minerales de la arcilla
• Según Seed: x = 3,44
• A: Actividad Coloidal
x
KCPE =
44,25
A106,3K ⋅×= −

15. Clasificación de Expansión de los suelos
(Seed et al., 1962)
Característica de
expansión del suelo
Potencial Expansivo
(%)
Baja 0 – 1,5
Media 1,5 – 5,0
Alta 5,0 – 25,0
Muy Alta > 25,0

16. • Van der Merwe (1964): Carta de clasificación de suelos
expansivos
• Ensayo de Azul de Metileno (CIC): Identifica minerales
arcillosos del suelo
• Discusión:
– IP como parámetro de clasificación de expansividad
– Contenido de Carbonato de Calcio como indicativo de
expansión