El estudiante que se inicia en la mecánica de suelos suele razonar con aparente lógica que la composición de las partículas individuales de un elemento de suelo constituye una característica importante del mismo. Esta creencia es falsa ei cuanto que existen muy pocas relaciones útiles entre la composición de un suelo y su comportamiento. Por otro lado, tal creencia es cierta en lo que se refiere a un conocimiento fundamental del comportamiento del suelo. La naturaleza y disposición de los átomos en una partícula de suelo, es decir su composición, tiene una considerable influencia sobre la permeabilidad, resistencia y transmisión de esfuerzos en los suelos, especialmente en los de grano fino. Existen ciertos minerales que pueden conferir propiedades no usuales al suelo que los contiene. Ejemplos de ellos son la montmorilonita y la haloisita. La montmorilonita puede hacer que un suelo sea muy expansivo, mientras que la haloisita puede dar lugar a que un suelo tenga un peso específico muy bajo. Estas y otras relaciones entra la composición y el comportamiento de un suelo se citan en capítulos posteriores. Así pues, el estudiante necesita conocer la composición de un suelo si quiere entender los fundamentos del comportamiento de la arcilla y en particular la variación de este comportamiento con el tiempo, la presión y las condiciones exteriores. Al explicar el comportamiento del suelo, en capítulos posteriores de este libro, se hará referencia al material presentado en el resto de este capítulo sobre la composición de un suelo.
Una partícula de suelo puede ser orgánica o inorgánica:
Se conoce muy poco sobre la composición de los suelos orgánicos; de hecho, en el presente estado de conocimientos, el ingeniero no suele preocuparse de identificar los compuestos orgánicos reales de un suelo.
Existen suelos formados totalmente por partículas orgánicas, como la turba o el muskeg, mientras que hay suelos que contienen algunas partículas orgánicas y algunas inorgánicas, como el “limo orgánico
Una partícula de suelo inorgánico puede ser un mineral o una roca. Un mineral es un elemento o compuesto químico presente en la naturaleza y formado por un proceso geológico (es decir, tiene una composición química expresable mediante una fórmula). Una roca es el material sólido que constituye la corteza exterior de la tierra y está formada por uno o más minerales o cristales.
En el resto de este capítulo se exponen algunos principios de mineralogía, describiendo algunos minerales de interés para el ingeniero de suelos. La finalidad de esta presentación es introducir al lector al conocimiento de la naturaleza y disposición de los átomos en las partículas de suelo, de forma que pueda comprender por qué algunas partículas son laminillas típicamente activas y otras, formadas por grandes granos, de dimensiones aproximadamente iguales, son relativamente’ inertes. Para un estudio detallado de mineralogía el lector puede consultar tratados dedicados totalmente a este tema, como los de Grim (1953), Dana (1959) y las Memorias del Congreso Nacional sobre Arcillas y Minerales Arcillosos3 (Proceeding of National Conference on Clays and Clay Miii erais).
Los minerales han sido clasificados según la naturaleza de los átomos y su disposición. La primera clasificación comprende grupos como carbonatos, fosfatos, óxidos y silicatos. Esta clasificación tiene un valor limitado para el ingeniero civil ya que los minerales más abundantes e importantes son los silicatos. De hecho, si se amontonaran todos los suelos del mundo, el 90%, del peso del montón se debería a los silicatos.
3 Se pueden solicitai a la Oficina de Publicaciones de la Academia Nacional de Ciencias, National Research Council, 2101 Constitution Avenue, Washington. 25, D.C.
3 Se pueden solicitai a la Oficina de Publicaciones de la Academia Nacional de Ciencias, National Research Council, 2101 Constitution Avenue, Washington. 25, D.C.
Fig. 4.5. Grado de redondez de las partículas [Fig. 24 de Sedimentary Rocks (1949) por F. J. Pettijohn, con autorización de Harper & Row, Editores.J
La tabla 4.2 muestra una clasificación de los silicatos de acuerdo con la disposición de los átomos en el mineral. Esta clasificación tiene gran mérito por diversas razones. En primer lugar, constituye una agrupación bien definida ya que sólo existe un silicato conocido (vesubianita) que podría clasificarse en más de un grupo. En segundo lugar, existe una relación entre la disposición atómica en un mineral y sus propiedades físicas, ópticas y químicas.
Tabla 4.2 Estructura de Silicatos.
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