La capacidad de contracción-hinchamiento de los suelos se refiere al grado en que ciertos minerales arcillosos se expanden cuando están húmedos y se retraen cuando están secos. El suelo con una alta capacidad de contracción-hinchamiento es problemático y se conoce como suelo de contracción-hinchamiento o suelo expansivo . [1] La cantidad de ciertos minerales arcillosos que están presentes, como la montmorillonita y la esmectita , afecta directamente la capacidad de contracción-hinchamiento del suelo. [2] Esta capacidad de cambiar drásticamente el volumen puede causar daños a las estructuras existentes, como grietas en los cimientos o las paredes de las piscinas. [3]
Descripción
Debido a las propiedades físicas y químicas de algunas arcillas [4] (como el Grupo Lias ) se produce una gran hinchazón cuando se absorbe agua. Por el contrario, cuando el agua se seca, estas arcillas se contraen (encogen). La presencia de estos minerales arcillosos es lo que permite que los suelos tengan la capacidad de contraerse y hincharse. Algunos de estos minerales arcillosos son: esmectita , nontronita , bentonita , clorita , montmorillonita , beidellita , atapulgita , illita y vermiculita . [5] La cantidad de estos minerales en un suelo en particular también determinará la severidad de la capacidad de contracción-hinchamiento. [5] Por ejemplo, los suelos con una pequeña cantidad de minerales arcillosos expansivos no se expandirán tanto cuando se exponen a la humedad como un suelo con una gran cantidad de los mismos minerales arcillosos. [5] Si un suelo está compuesto de al menos el 5 por ciento de estos minerales arcillosos en peso, podría tener la capacidad de encogerse y hincharse. [3]
Esta propiedad se mide utilizando valores de coeficiente de extensibilidad lineal (COLE). Si un suelo tiene un valor COLE mayor que 0.06, entonces puede causar daño estructural. [2] Un valor COLE de 0.06 significa que 100 pulgadas de suelo se expandirán 6 pulgadas cuando esté mojado. [2] Los suelos con esta capacidad de contracción-hinchamiento caen bajo el orden de suelo de Vertisoles . [6] A medida que estos suelos se secan, se pueden formar grietas profundas en la superficie, que luego permiten que el agua penetre a niveles más profundos del suelo. [7] Esto puede hacer que la hinchazón de estos suelos se vuelva cíclica, con períodos tanto de encogimiento como de hinchazón.
Daño
Los grupos de arcilla con una alta capacidad de contracción-hinchamiento tienden a dañar los cultivos durante los períodos de sequía, ya que el suelo se contrae, arrancando las raíces. [4] Los suelos con capacidad de contracción pueden causar problemas de ingeniería o daños a las estructuras existentes. La hinchazón puede hacer que las estructuras se levanten o se levanten, y la contracción puede provocar un asentamiento desigual de los sedimentos debajo de los cimientos, lo que podría causar que la estructura falle. [7] Algunas estructuras comunes que sufren daños en el suelo son los cimientos, las paredes, los caminos de entrada, las piscinas, los caminos, las tuberías y los pisos del sótano. [7] [8] [9] Aproximadamente la mitad de las casas en los Estados Unidos están construidas sobre suelos que se consideran inestables, y la mitad de ellos sufrirán daños por el suelo. [8] Este daño incluye grandes grietas en paredes y cimientos, pandeo de entradas y caminos y atascos de puertas y ventanas. [10]
Las tuberías poco profundas, que están enterradas en la zona de fluctuación de la humedad estacional, se ven sometidas a tensiones por el encogimiento del suelo [3], lo que puede provocar la rotura de las tuberías de agua o alcantarillado. Las cubiertas de las piscinas también pueden agrietarse debido a esta presión, y las piscinas con fugas también pueden introducir mucha agua en los suelos circundantes con el tiempo, lo que podría terminar levantando las cubiertas de la piscina y los cimientos cercanos. [3] Anualmente, hay un estimado de $ 7 mil millones en daños causados por suelos arcillosos que se contraen y se hinchan. [11] Todo este daño es causado por la fuerza ejercida por la expansión del suelo o el levantamiento del suelo.
Los suelos expansivos son los más problemáticos en regiones con períodos húmedos y secos muy definidos, a diferencia de las áreas que mantienen un cierto nivel de humedad durante todo el año, ya que este ciclo anual hace que los suelos se expandan y se hinchen cada año. [3] El agua también se puede introducir en el suelo a través de las personas o su infraestructura. El daño es a menudo causado por una hinchazón diferencial que es causada por bolsas de suelo húmedo situadas justo al lado del suelo seco. [3] Ejemplos de fuentes de agua localizadas incluyen sistemas de rociadores, pozos negros, tuberías con fugas y piscinas. [3]
Identificación
Los propietarios y posibles compradores pueden verificar si hay suelos expansivos consultando un estudio de suelos , muchos de los cuales son creados y mantenidos por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos - Servicio de Conservación de Recursos Naturales (USDA-NRCS). [2] Un levantamiento de suelos debe enumerar el valor del coeficiente de extensibilidad lineal (COLE). [2] Los científicos del suelo profesionales también pueden analizar muestras de un suelo para determinar su capacidad de contracción-hinchamiento. [2] Los suelos expansivos formarán grandes grietas, en formas aproximadamente poligonales, en la superficie del suelo durante los períodos secos. [3] Sin embargo, la falta de estas grietas no significa que un suelo no sea expansivo. [7]
Mitigación
Se pueden emplear muchos métodos para mitigar o prevenir el daño causado por suelos expansivos. Cuando se trata de cimientos, una solución es extender los cimientos del edificio a una profundidad en la que estén por debajo de la zona de fluctuación del contenido de agua. [3] Esto los sostiene cuando el suelo se encoge y los ancla cuando el suelo se hincha. Otra solución es eliminar el suelo expansivo preexistente y reemplazarlo con un suelo no expansivo, [7] pero si la profundidad del suelo expansivo es demasiado profunda, esta opción es muy costosa. Mantener una humedad constante en el suelo es otra solución, que a veces se puede lograr permitiendo que el agua de lluvia se drene adecuadamente fuera de la propiedad, arreglando áreas alrededor de estructuras que tienen malas cualidades de drenaje, arreglando fugas en las tuberías, evitando regar en exceso las plantas cercanas y plantando árboles. a cierta distancia de cualquier estructura. [7] Otra solución más es un proceso llamado estabilización del suelo , en el que se agregan materiales adicionales al suelo para limitar su capacidad de contraerse e hincharse. [7] Los materiales para la estabilización incluyen cemento , resinas , cenizas volantes , cal , puzolana o mezcla de cal y puzolana, [7] dependiendo de las condiciones del sitio y los objetivos del proyecto.
Ver también
- Argillipedoturbación
Referencias
- ^ "Potencial de contracción / hinchamiento de las propiedades del suelo | NRCS" . www.nrcs.usda.gov . Consultado el 13 de noviembre de 2015 .
- ^ a b c d e f Krenz, Jennifer; Lee, Brad; Owens, Phillip. "Hinchazón de arcillas y sistemas sépticos" (PDF) .
- ^ a b c d e f g h yo Rogers, David; Olshansky, Robert; Rogers, Robert. "Daños a los cimientos por suelos expansivos" (PDF) .
- ^ a b Nagel, David. "Ciencia del suelo para productores de hortalizas". MSU : Acceso Coordinado al Sistema de Investigación y Extensión. 2001. Mississippi State U. 6 de julio de 2008 http://msucares.com/pubs/publications/p1977.htm .
- ^ a b c Rey, Hobart. "Suelo expansivo y arcilla expansiva" . Geology.com . Consultado el 3 de noviembre de 2015 .
- ^ "Los doce órdenes de suelo" . Facultad de Ciencias Agrícolas y de la Vida de la Universidad de Idaho .
- ^ a b c d e f g h Mokhtari, Masoumeh; Dehghani, Masoud. "Comportamiento de hinchamiento-contracción de suelos expansivos, daños y control" (PDF) . Consultado el 3 de noviembre de 2015 .
- ^ a b "Suelos problemáticos" (PDF) . Consultado el 3 de noviembre de 2015 .
- ^ Servicio geológico británico http://www.bgs.ac.uk/science/landUseAndDevelopment/shallow_geohazards/shrinking_and_swelling_clays.html
- ^ "¿Qué son los suelos expansivos?" . Riesgo de propiedad . Archivado desde el original el 24 de mayo de 1998.
- ^ "Arcillas, minerales de arcilla y comportamiento de contracción / hinchamiento del suelo" (PDF) .