La Fig. 5.16 muestra dos placas paralelas sobre las que se aplica una fuerza normal de 4.13 kg. Las placas son cuadradas, de 2 cm de lado, y por tanto con un área de 4 cm2. La presión normal entre ambas placas es la fuerza total de 4.13 kg dividida por el área de 4 cm2, valiendo por tanto 1.033 kg/cm2.
Imaginemos que a continuación se recubre cada placa con una capa de montmorilonita sódica húmeda, con las partículas orientadas paralelamente a las placas. Para un sistema de partículas paralelas de montmorilonita sódica Bolt (1956) obtuvo experimentalmente la curva que aparece en la Fig. 5.16, que relaciona la separación con la presión normal. Como las partículas paralelas de arcilla cubren prácticamente toda la superficie de las placas, la presión entre partículas será 1.033 kg/cm2, la cual, según los datos de Bolt, corresponde a una separación de aproximadamente 115 A. En otras palabras, la presión transmitida por las partículas de arcilla es prácticamente la misma aplicada a las placas. Por otro lado, la separación entre partículas y la presión ejercida entre ellas están relacionadas, de forma que cuanto mayor sea la presión entre partículas más pequeña será la separación. Se requiere una presión de aproximadamente 5,600 kg/cm2 para que dos partículas de montrnorilonita entren en contacto mineral-mineral, expulsado para ello el agua adsorbida comprendida entre ellas.
Veamos lo que sucede si se recubren las placas con partículas de arena, como muestra la Fig. 5.16c, siendo el diámetro de cada partícula de aproximadamente 0.06 mm. Para esta disposición paralela de las partículas entre las placas, la presión en los puntos de contacto entre las partículas de arena es igual a la fuerza dividida por el área real de contacto. Las medidas de esta superficie de contacto muestran que, por lo general, vale un 0.03 % del área total. Así pues, la presión de contacto se obtiene dividiendo 4.13 kg por 0.00 12 cm2, resultando aproximadamente 3,440 kg/cm2. Esta presión de contacto sirve para desplazar totalmente el agua adsorbida.
El ejemplo de la Fig. 5.16 ilustra el hecho de que pueden transmitirse presiones normales a través de un sistema de arcilla muy dispersa por efecto de fuerzas eléctricas de largo alcance, aunque. no exista contacto directo mineral-mineral entre las partículas. Por otro lado, en un suelo floculado, como el de las Figs. 5.1 5a o 5.151’, las partículas están realmente en contacto y las presiones normales se transmiten de forma semejante a la indicada para el sistema de arena de la Fig. 5.1 6c.
Las partículas de un suelo natural no poseen el mismo tamaño y forma, como suponen las teorías coloidales.
Casi todos los suelos naturales contienen partículas de múltiples formas y tamaños, y en casi todos los suelos existen partículas de diferente composición e impurezas. Se encuentran partículas limosas en la mayoría de las arcillas naturales y estas partículas, de forma no plana, influyen sobre la disposición de las partículas aplanadas. Además, las mismas partículas aplanadas de arcilla no suelen poseer en general superficies perfectamente lisas. Por ejemplo, pueden apreciarse irregularidades en la superficie de la partícula de caolinita de la Fig. 4.4a. Estas irregularidades pueden tener una altura hasta de 100 A, que es la distancia en la que pueden actuar apreciables fuerzas eléctricas de largo alcance.
Así pues, el mecanismo de transmisión de presiones entre partículas de suelo en las arcillas naturales debe estar comprendido entre los casos límites de partículas equidimensionales y partículas arcillosas de caras paralelas. El comportamiento en general, es más próximo al de los suelos con partículas equidimensionales.
Debido a estas dificultades y a que las teorías desprecian ciertas fuerzas que probablemente tienen importancia cuando la separación entre partículas es menor de 100 A, los principios de la química coloidal han servido de escasa ayuda cuantitativa para el estudio del comportamiento de la arcilla. Sin embargo, los principios coloidales son muy útiles al ingeniero civil para llegar a comprender el comportamiento básico de los suelos finos.
Figura 5.16 Transmisión de Presiones a través de un suelo.
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