CLASIFICACIÓN DE SUELOS NORMAS

1. Clasificación de suelos
(84.07)
Mecánica de Suelos y Geología
FIUBA

2. Índice
• Origen de los suelos y sistema de clasificación
• Suelos gruesos
de suelos
• Suelos finos
• Carta de clasificación de suelos
lasificación d
• Fisicoquímica de las arcillas
Cl

3. Origen de los suelos: suelos
residuales
Clasificación de suelos

4. Origen de los suelos: suelos
transportados
Clasificación de suelos

5. Origen de los suelos: suelos
transportados
de suelos
Depósito
deltaico
lasificación d
Cl
Depósito
fluvio - glaciaico

6. Partículas del suelo
Clasificación de suelos

7. Clasificación de suelos
de suelos
La clasificación le da el
“nombre” a un suelo
D fi l l l ”
lasificación d
Define lo que el suelo “ es”
• Grava (G: gravel)
Cl
• Arena (S: sand)
• Limo (M: silt)
• Arcilla (C: clay)

8. Clasificación de suelos
La clasificación de suelos agrupa materiales con
propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas
similares
de suelos
• Suelos gruesos (Arenas y Gravas)
Las partículas lasificación d
– se tocan entre sí (fuerzas de masa)
– Controla: granulometría, forma y dureza de partículas
• Suelos finos (Limos y Cl
Arcillas)
– Las partículas no se tocan entre sí
– Las partículas tienen cargas eléctricas (f. superficiales)
– Controla: capacidad de absorber agua

9. Clasificación de suelos: el rango
limos - arcillas
de suelos
100 – 50 – 20 ⎧m
Clasificación d
10 – 2 – 1 ⎧⎧m

10. Índice
• Origen de los suelos y sistema de clasificación
• Suelos gruesos
de suelos
– Granulometría
– Esfericidad y redondez
S l fi
lasificación d
• Suelos finos
• Carta de clasificación de suelos
Cl
• Fisicoquímica de las arcillas

11. Suelos gruesos
Fracción suelo: tamaño menor a 75mm (criba 3”)
Tamaño grava: 75mm a 4.75mm (tamiz #4)
de suelos
Tamaño arena: 4.75mm a 74μm (tamiz #200)
Suelo grueso: P#200 < 50%
Clasificación d

12. Granulometría por vía seca
Clasificación de suelos

13. Curvas granulométricas típicas
Clasificación de suelos

14. Granulometría por vía seca
Coeficiente de uniformidad
de suelos
C =
D60
lasificación d
u D10
Coeficiente de curvatura
Cl
2
C D30
c = D60D10

15. Clasificación de suelos gruesos
limpios
Suelo grueso limpio: P#200 < 5%
• Si R#4 > 50% R#200 Grava (G)
de suelos
• Si R#4 < 50% R#200 Grava (S)
• Si S y Cu >6 y 1<Cc<3 Bien graduado (SW)
lasificación d
• Si S y no SW Mal graduado (SP)
• Si G y Cu >4 y 1<Cc<3 Bien graduado (GW)
Cl
• Si G y no GW Mal graduado (GP)
Si 5% < P#200 < 50% son suelos gruesos con finos

16. Ejercicio de clasificación de
suelos gruesos limpios
Clasificación de suelos

17. Granulometría por vía húmeda
( )
η
D2 G G V s −
γ ω ω
18
Hidrometría: aplica ley de Stokes =
de suelos
100%
95%
90%
85%
%
PASA
lasificación d
80%
75%
70%
65%
60%
55%
Cl
50% I
45%
40%
35%
30%
25%
II
III
IV
V
VI
VII
20%
15%
10%
5%
0%
VIII
IX
X
XI
0 1 0 01 0 001
17
0.1 0.01 0.001
Φ PARTICULA (mm)
R#200 (74μm) Limos (74μm - 2⎧μ) Arcillas (< 2⎧μ)

18. Esfericidad y redondez
Clasificación de suelos

19. Esfericidad y redondez
PARÁMETRO CARENA TECPLATA
de suelos
Esfericidad 0.603 0.613
Redondez 0.510 0.630
lasificación d
Regularidad 0.557 0.622
Cl
Carena TecPlata

20. Índice
• Origen de los suelos y sistema de clasificación
• Suelos gruesos
de suelos
• Suelos finos
– Límite líquido y límite plástico
lasificación d
– Carta de Casagrande
• Carta de clasificación de suelos
Cl
• Fisicoquímica de las arcillas

21. Suelos finos
Predominan las fuerzas de interacción electroquímica
La “granulometría” no controla el comportamiento
de suelos
• Tamaño limo: 74μm (tamiz #200) a 2μm
• Tamaño arcilla: menor a 2μm
lasificación d
Lo que decide si es Limo o Arcilla es su capacidad de
absorber agua
Cl

22. Límites de Atterberg
de suelos
Límite líquido (LL)
• Mas humedad que LL, se porta como un líquido
lasificación d
• Menos humedad que LL, se porta como un sólido
Límite plástico (PL)
Cl
• Mas humedad que PL, se porta como plástico
• Menos humedad que PL, se porta como frágil
Límite de contracción (SL)
• El suelo parece seco, cambia de color, puede
fisurarse

23. Límite líquido
de suelos
Es la humedad que tiene el suelo cuando se juntan
~13mm dos mitades colocadas en la copa de
lasificación d
Casagrande con N=25 golpes (ASTM 4318)
• Si N > 25, ω < LL
Si N < 25 > LL
Cl
• 25, ω ⎛ N
⎞ 0.121
LL ≈ω N ⋅ 25
⎛⎝ ⎜
⎞⎠ ⎟
23

24. Límite líquido
de suelos
Hay dos maneras de hacer el ensayo
• Tres puntos y se interpola
Clasificación d
• Un punto y se aplica la ecuación LL ≈ω N ⋅ N
25
⎛⎝ ⎜
⎞⎠ ⎟
0.121
24
p p ⎝ ⎠

25. Límite plástico
Es la humedad a la cual un “rollito” de suelo que se
afina con la mano se parte en fragmentos cuando
de suelos
llega a 3mm de diámetro
Clasificación d

26. Carta de plasticidad L
de suelos
= LL - PL
lasificación d
e plástico
Cl
Índice
Arcillas
(Limos
(M)
C)
26 Límite líquido

27. Carta de plasticidad L
Baja plasticidad (L) Alta plasticidad (H)
de suelos
= LL - PL
Arcilla de alta
lasificación d
e plástico
plasticidad (CH)
Cl
Índice
Arcilla de baja
plasticidad (CL)
Limo de alta
7 (CL ML)
(ML) plasticidad (MH)
27 20
50 Límite líquido
4
CL-

28. Ejercicios de clasificación de
suelos finos
Clasificación de suelos

29. Índice
• Origen de los suelos y sistema de clasificación
• Suelos gruesos
de suelos
• Suelos finos
• Carta de clasificación de suelos
lasificación d
• Fisicoquímica de las arcillas
Cl

30. Carta de
clasificación
de suelos
Clasificación de suelos

31. Clasificación de suelos

32. Clasificación de suelos

33. Clasificación de suelos

34. Clasificación de suelos

35. Ejercicios de clasificación de
suelos
de suelos
1: P#4=100%, P#200=95%, LL=38, LP=28
lasificación d
2: P#4=100%, P#200=25%, LL=27, LP=13, Cu=4.3,
Cc=1.1
Cl
3: P3”=95%, P#4=50%, P#200=8%, LL=27, LP=13,
Cu=5.9, Cc=1.7
4: P#4=90%, P#200=3%, Cu=2.3, Cc=1.7

36. Índice
• Origen de los suelos y sistema de clasificación
• Suelos gruesos
de suelos
• Suelos finos
• Carta de clasificación de suelos
lasificación d
• Fisicoquímica de las arcillas
Cl

37. Fundamentos físicos de la
clasificación de suelos
Clasificación de suelos

38. Superficie específica: mide la
relación entre fuerzas sup. y de masa
Relación entre la superficie de una partícula (m2)
y su masa (gr)
Clasificación de suelos
38
(Narcilio y Santamarina)

39. Química de las arcillas
de suelos
Los procesos físicos de meteorización de rocas
pueden generar gravas, arenas y limos
Sól l í i ill
lasificación d
Sólo los procesos químicos generan arcillas
Las unidades fundamentales de las arcillas son
i t l l f d t l t ili t d Al
Cl
cristales planos, fundamentalmente silicatos de Al,
Fe, Mg
Dos configuraciones atómicas posibles, tetraedro y
octaedro, forman los distintos minerales de arcilla

40. Configuraciones atómicas
Dos configuraciones atómicas posibles, tetraedro y
octaedro, forman los distintos minerales de arcilla
L t d bi t d d
de suelos
Los octaedros se ubican entre dos capas de
tetraedros
Clasificación d

41. Fuerzas superficiales
Las caras de las partículas de arcilla tienen carga
negativa debido a:
E l t d l b d
de suelos
• Enlaces rotos de los bordes
• Sustitución de átomos por otros de menor
l i Al M F)
lasificación d
valencia (Si por Al, Al por Mg o Fe)
Cuanto más chicas son las partículas (mayor
superficie específica) Cl
específica), las fuerzas eléctricas
aumentan en relación al peso

42. Cationes de cambio
Las cargas negativas de las caras atraen cationes
• Los cationes no se distribuyen uniformemente en
l f lí id
de suelos
la fase líquida
• La concentración es mayor cerca de la partícula
lasificación d
“Doble capa difusa” = capa negativa de arcilla y
capa positiva de cationes de densidad decreciente
Cl

43. Agua adsorbida
Moléculas de agua se
adhieren a la superficie
negativa arcilla
de suelos
de la arcilla,
por puente de hidrógeno
El espesor lasificación d
de la capa
adsorbida de 10Å a 100Å
Cl

44. Agua adsorbida
Densidad del agua
1.4 g/cm3 contra la
partícula de de suelos
arcilla
Moléculas de agua
no en
lasificación d
adsorbida están estado sólido, se mueven
fácilmente paralelo a la
Cl
p
arcilla pero no
se alejan o acercan

45. Caolinita (LL < 50)
Una capa de octaedros y una de tetraedros
conforman una “hoja”
U tí l “bl ” d h j ”
de suelos
Una partícula es un bloque” de “hojas”
Se forma una unión débil por puente de hidrógeno
t d “h j ”
lasificación d
entre dos hojas”
La sustitución de Si o Al es muy escasa, la fórmula
es Si O Al (OH)
Cl
Si4O10Al4(8
No tiene carga neta (negativa o positiva)
Díametro partícula hasta 10⎧⎧m, espesor D/2 a D/10

46. Montmorilonita (LL > 200)
Dos capas de tetraedros encierran una de
octaedros
Al 4 ) tit id Al(3 ) t 3 )
de suelos
Algunos Si(4+) sustituidos por 3+) y otros Al(3+)
de los octaedros sustituidos por Mg o Fe (2+)
P l t t l h j ” ti ti
lasificación d
Por lo tanto, las “hojas” tienen carga negativa
La unión débil entre tetraedros es mucho más débil
que Cl
en la caolinita por lo que puede ingresar agua
Las caras negativas atraen cationes que son
fácilmente sustituibles: cationes de cambio
Espesor D/100 a D/1000, puede llegar a 20 “hojas”

47. Illita (LL 50 a 80)
Similar a la montmorilonita pero los cationes son
Potasio y no son intercambiables
N d it l t d d t l h j ”
de suelos
No admite la entrada de agua entre las “hojas”
Espesor D/10 a D/50
lasificación d
Es el mineral de arcilla más abundante
Cl
En las rocas hay más K que Na pero en el agua de
mar hay mucho más Na que K. Las montmorilonitas
antiguas se fueron convirtiendo en illitas fijando K y
puede ser ésta la explicación.

48. Haloysita
(LL cambia cuando se seca a estufa)
Similar a la caolinita pero se interponen moléculas
de agua en la unión entre dos “hojas”
E dl l dit i t l
de suelos
En una de las caras, las distancias se acortan y la
hoja se enrolla
[Si O Al (OH) ]4H O
lasificación d
Si4O10Al4(8]4H2O
Cl
Si se seca a estufa,
el tubo colapsa

49. Bibliografía
Básica
• Jiménez Salas y otros. Geotecnia y Cimientos I.
Ed Rueda
de suelos
Ed. • Olivella, S. Problemas resueltos. Geotecnia. Mecánica de
Suelos. UPC, 2003.
lasificación d
• Juárez Badillo y otros. Mecánica de Suelos. Ed. Limusa
Complementaria
Mi h ll J F d l f il b h i 3ª Ed Wil
Cl
• Mitchell, J. Fundamentals of soil behavior. Ed. Wiley.
• Narcilio y Santamarina. Clasificación de suelos.
Fundamento físico, prácticas actuales y
recomendaciones.