Capacidad de contracción-hinchamiento
La capacidad de contracción-hinchazón de los suelos se refiere a la medida en que ciertos minerales arcillosos se expanden cuando están húmedos y se retraen cuando se secan. 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 expansión y contracción 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]
Debido a las propiedades físicas y químicas de algunas arcillas [4] (como el Grupo Lias ), se produce un gran hinchamiento 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 encogerse y dilatarse. Algunos de estos minerales arcillosos son: esmectita , nontronita , bentonita , clorita , montmorillonita , beidellita , atapulgita , ilita y vermiculita . [5]La cantidad de estos minerales en un suelo en particular también determinará la severidad de la capacidad de expansión y contracción. [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 por al menos un 5 por ciento de estos minerales arcillosos en peso, podría tener la capacidad de encogerse e hincharse. [3]
Esta propiedad se mide utilizando los valores del coeficiente de extensibilidad lineal (COLE). Si un suelo tiene un valor COLE superior a 0,06, entonces puede causar daños estructurales. [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 los Vertisoles . [6] A medida que estos suelos se secan, se pueden formar grietas profundas en la superficie, lo que permite que el agua penetre a niveles más profundos del suelo. [7] Esto puede causar que la expansión de estos suelos se vuelva cíclica, con períodos tanto de contracción como de expansión.
Los grupos de arcilla con una alta capacidad de expansión y contracción tienden a dañar los cultivos durante los períodos secos, ya que el suelo se contrae, separando las raíces. [4] Los suelos con capacidad de expansión y 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 hacer que los sedimentos se asienten de manera desigual debajo de los cimientos, lo que puede causar que la estructura falle. [7] Algunas estructuras comunes que sufren daños en el suelo son los cimientos, las paredes, las entradas de vehículos, las piscinas, las carreteras, las tuberías y los pisos de los sótanos. [7] [8] [9]Aproximadamente la mitad de las casas en los Estados Unidos están construidas en suelos que se consideran inestables, y la mitad de ellas sufrirán daños por el suelo. [8] Este daño incluye grandes grietas en paredes y cimientos, pandeo de entradas y caminos, y atascamiento de puertas y ventanas. [10]
Las tuberías poco profundas, que están enterradas en la zona de fluctuación estacional de la humedad, se ven sometidas a estrés por la contracción 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 las piscinas y los cimientos cercanos. [3] Anualmente, hay un estimado de $7 mil millones en daños causados por suelos arcillosos que se encogen y se hinchan. [11] Todo este daño es causado por la fuerza ejercida por el suelo en expansión, o 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 puede introducirse en el suelo a través de las personas o su infraestructura. El daño a menudo es causado por la expansión diferencial que es causada por bolsas de suelo húmedo situadas justo al lado del suelo seco. [3] Los ejemplos de fuentes de agua localizadas incluyen sistemas de rociadores, pozos negros, tuberías con fugas y piscinas. [3]
