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Tierra, suelo, laterita

Generalidades

Cuando nos referimos a tierra o suelo en construcción, ambos términos son el mismo material. El barro es una mezcla de suelo húmedo, plástico, con o sin aditivos, que es empleado para hacer bloques de barro (adobe) o muros monolíticos de barro (tapial).

Tierra

La tierra es el material suelto que resulta de la transformación de la roca matriz subyacente por la más o menos interacción simultanea de factores climáticos (sol, viento, lluvia, helada) y cambios químicos, provocados por agentes biológicos (flora y fauna) y la migración de sustancias químicas a través de la lluvia, helada) y cambios químicos, provocados por agentes biológicos (flora y fauna) y la migración de sustancias químicas a través de la lluvia, evaporación, agua subterránea y de la superficie.

Laterita

De los diversos tipos de tierra que se forman en los trópicos y sub-trópicos, la laterita es de especial interés para la construcción. Estas son tierras altamente expuestos a la intemperie, que contienen grandes proporciones, aunque extremadamente variables, de óxidos de hierro y aluminio, así como cuarzo y otros minerales. Estos se encuentran abundantemente en trópicos y sub-trópicos, aparecen bajo grandes praderas o en claros de bosque en regiones lluviosas. Los colores pueden variar desde ocre hasta rojo, marrón, violeta a negro, dependiendo grandemente de la concentración de oxido de hierro.

Las características especiales de lateritas, que las diferencian de otras tierras son:

• Las tierras blandas tienden a endurecerse expuestos al aire, por lo cual los bloques son cortadas tradicionalmente in situ (por ejemplo, en la India), son dejados para endurecer y luego utilizados en construcción de muros de mampostería (por ello el nombre fue derivado de la palabra "later", palabra en latín de "ladrillo").

• Mientras más oscura sea la laterita, será más dura, pesado y resistente a la humedad.

• Se ha encontrado que algunas lateritas tienen una reacción puzolanica cuando son mezcladas con cal (la cual se explica por el alto contenido de arcilla), produciendo materiales de construcción duros y durables (por ejemplo, bloques estabilizados).

Sin embargo, independientemente del tipo de tierra, éste siempre se compone de partículas de diferentes tamaños y naturaleza, como se resume en el siguiente cuadro.

Además de las partículas sólidas, el suelo también contiene:

• Aire, que es un factor debilitador y no deseable en la construcción de edificaciones, ya que también contiene microorganismos y vapor de agua, los cuales pueden deteriorar los componentes de la edificación.

• Agua, sin la cual la tierra no puede ser utilizado en la construcción, pero puede contener sustancias disueltas (sales) que podrían crear problemas.

La mayoría de suelos son adecuados para utilizarlos como material de construcción, sin embargo en algunos casos, se requiere aumentar o retirar ciertos elementos para mejorar su calidad. Algunas pruebas deben ser llevadas a cabo para identificar las características de la tierra y sus propiedades para la construcción de edificaciones Los procedimientos se describen bajo el título Ensayos de Suelo.

Debe enfatizarse, centrar o a la creencia común, que la construcción con tierra no es una tecnología simple. El sólo hecho que nativos de algunos países han estado construyendo sus viviendas con tierra hace miles de años no significa que la tecnología está suficientemente desarrollada o que es conocida por todos. Es la falta de experiencia la que verdaderamente origina construcciones pobres, lo cual a su vez da mala reputación al material. Sin embargo, con alguna guía, cualquiera puede aprender a construir satisfactoriamente con tierra, y así renovar la confianza en uno de los materiales de construcción más antiguo y más versátil.

Material	Característica	Tamaño de Partículas	Descripción
Grava		60 a 2 mm.	Piezas gruesas de rocas como granito, caliza, mármol, etc., de cualquier forma (redonda, plana, angular). La grava forma el esqueleto del suelo y limita su capilaridad y contracción.
Arena		2 a 0.06 mm (los granos más pe queños pueden ser distinguidas a simple vista)	Partículas compuestas principalmente de sílice o cuarzo; la arena de playa contiene carbonato de calcio (fragmentos de conchas), Los granos de arena tiene poca cohesión en la presencia de apara, y limita la dilatación y contracción.
Limo		0.06 a 0.002 mm	Física y químicamente igual que la arena, sólo que es más fino. El limo le da a la tierra estabilidad al incrementar su fricción interna, y lo mantiene unidos cuando esta húmedo y comprimido.
Arcilla		Mas pequeño que 0.002 mm. (2 u)	La arcilla resulta de la erosión química de las rocas, principalmente silicatos. Las partículas de silicato de aluminio hidratado son láminas delgadas de superficie especifica extremadamente grande, causando una fuerte cohesión en presencia del agua, también excesiva dilatación y contracción.
Coloides		Más pequeño que 0.002 mm (2 u)	Son partículas finas resultantes de la descomposición de minerales y materia orgánica (la arcilla es el principal coloide mineral), formando una sustancia gelatinosa
Materia Orgánica		Varios mm a varios cm	Son microgranos y fibras resultantes de la descomposición de plantas y fauna del suelo. Tiene una estructura esponjosa y fibrosa y tiene un olor a madera húmeda en descomposición.

Aplicaciones

Las construcciones de tierra se encuentran en todas partes del mundo, aunque en menor medida en áreas extremadamente lluviosas.

Las edificaciones pueden consistir totalmente o parcialmente de tierra, dependiendo de su localización, clima, grado de capacitación, costo y uso de la edificación. La construcción puede ser monolítica o hecha de varios componentes (ladrillos, enlucidos, relleno).

En áreas donde hay una gran variación de la temperatura diurna (zonas áridas o serranía) los muros y los techos son preferentemente más gruesos que en climas más uniformes (zonas húmedas), donde la necesidad de materiales de alta capacidad térmica es menor.

La tierra puede ser utilizado en todas las partes principales del edificio:

Cimientos

• Variedades duras de laterita, con una buena granulometría (arena y grava), ligeramente compactada, para edificios pequeños en regiones secas.

• Laterita similar como árido para concreto.

• Adobes estabilizados secados a aire, con 10% de contenido de cemento, asentado en mortero de laterita-cemento, sólo en regiones secas.

Muros

• Base igual que para los cimientos.

• Moldeado directo, sin encofrado, sólo presionando tierra húmeda con la mano.

• Construcción de tierra apisonada presionando ligeramente suelo humedecido en los encofrados (similar al concreto) para muros monolíticas. Estabilización con paja, cemento, cal, asfalto, estiércol, etc., según se requiera.

• Construcciones con arcilla y paja, similar a las de tierra apisonada, pero con paja (de cualquier tipo) como principal ingrediente y la arcilla como el aglomerante. (Buen aislamiento térmico, por ejemplo para regiones de sierra).

• Tierra embadurnada aplicada sobre una superficie de soporte, por ejemplo marco de madera o bambú trenzado con paja o con mimbre (entretejida y embadurnada).

• Construcciones de mampostería, utilizando bloques de barro (adobe) secado al aire asentados en mortero de barro (añadiendo algo de arena). Requiere de enlucido para protegerlo de la lluvia.

• Construcciones de mampostería, utilizando bloques comprimidos de suelo estabilizado secado al aire, asentados en mortero de suelo-cemento o suelo-cal. En áreas de lluvias moderadas, no requiere de enlucido.

• Enlucidos, empleando suelo con o sin aditivos, tales como aglomerantes (cemento, cal, yeso), agentes impermeabilizantes (asfalto, extractos de plantas, productos químicos), material fibrosos (fibras de plantas o animales, estiércol), o utilizando sencillamente estiércol.

Diferentes métodos de construcción con tierra (Bibl. 02.19)

• Pinturas basadas en mezclas de suelo.

Pisos

• En áreas razonablemente secas, con un buen drenaje ada con grava pequeña y una capa de arena, la capa de la superficie hecha de tierra limosa, mezclado con 5% de aceite de linaza y compactado con pisón o vibrador.

• Como el anterior, pero con capa superficial de tejas o ladrillos estabilizados, tendidos sobre un lecho de arena y unidos con mortero de tierra-cemento.

• Pisos de casas rurales tradicionales (Asia, Africa) hechos de tierra o piedra compactada y alisado con una mezcla de tierra y estiércol, o sólo estiércol (para resistir la erosión, grietas e insectos).

• Otros endurecedores de superficies: orina de animal (caballo) mezclada con cal, sangre de buey mezclado con cenizas y escorias trituradas, cola animal, aceites vegetales, hormigueros pulverizados, conchas trituradas, ciertos silicatos y otros productos sintéticos.

Techos

• Techos planos tradicionales con subestructuras de madera cubierta con tierra (igual que para los muros de tierra apisonada) y bien compactado, sólo es conveniente para regiones secas.

• Rollos de fibra-suelo colocados húmedos entre las correas de madera, en techos planos o inclinados, nivelados con un enlucido de fibra-tierra y cubierto con fieltro asfáltica o capa de asfalto; no se recomienda en áreas propensas a termitas.

• Tejado cubierto con hierba, requieren de una membrana impermeable y antiraices, grava para desaguar el agua y ventilar las raíces, y una capa de tierra sobre la cual crezca la hierba que proporciona un clima interior favorable así como aire purificado; adecuado para todos los climas.

• Bóvedas y cúpulas de adobes, construidas con o sin encofrado, de modo que cada ladrillo descanse sobre la capa anterior pasando los esfuerzos de comprensión por una línea curva, dentro del espesor de la estructura; esta es una construcción tradicional en la mayoría de regiones áridas y semi-áridas.

Ventajas

• Abundante en la mayoría de las regiones,

• Por lo tanto, de bajo costo (principalmente conformado por la excavación y transporte) o sin costo, si se encuentra en el lugar de la obra.

• Fácil de trabajar, generalmente sin equipo especial.

• Adecuado como material de construcción, en la mayoría de las partes de una edificación.

• Resistente al fuego.

• Buen comportamiento climático en la mayoría de las regiones, debido a la alta capacidad térmica, baja conductividad térmica y porosidad, aminorando las temperaturas ambientales extremas y manteniendo un satisfactorio equilibrio de la humedad.

• Bajo consumo de energía al procesar y manipular la tierra no estabilizado, requiriendo sólo el 1% de la energía necesaria para fabricar y procesar la misma cantidad de concreto de cemento.

• Reciclado ilimitado de la tierra no estabilizado (esto es reciclado de las edificaciones demolidas).

• Ambientalmente apropiado (se emplea recursos ilimitados en estado natural, no contamina, consumo de energía despreciable, no se producen desperdicios).

Problemas

• Excesiva absorción de agua del suelo no estabilizado, lo que causa grietas y deterioro por el frecuente humedecimiento y secado (dilataciones y contracciones) así como debilitamiento y desintegración por lluvias e inundaciones.

• Poca resistencia a la erosión y a los impactos, cuando no esta suficientemente estabilizado o reforzado, hay un rápido deterioro debido al constante uso y existe la posibilidad de penetración de roedores e insectos.

• Baja resistencia a la tracción, lo cual hace a las estructuras de tierra susceptible a destruirse durante los movimientos sísmicos.

• Poco aceptabilidad entre la mayoría de grupos sociales debido a los numerosos ejemplos de estructura de tierra mal construidas y sin mantenimiento, generalmente casas de personas sin recurso por lo cual la tierra esta calificado como "material de pobres".

• Como consecuencia de estas desventajas hay escasez de aceptabilidad institucional en la mayoría de los países, por lo cual generalmente no existen estándares de construcción y comportamiento.

Soluciones

• Se puede evitar la absorción excesiva del agua seleccionando el tipo más apropiado de tierra y/o corrigiendo la distribución de los tamaños de las partículas; también añadiendo un estabilizador adecuado y/o un agente impermeabilizante; una buena compactación; y lo más importante, con un buen diseño y tomando las medidas protectoras.

• La resistencia a la erosión y al impacto generalmente es mejorada con las mismas medidas indicadas arriba; sin embargo, con los agentes impermeabilizantes no necesariamente implica obtener una mayor resistencia; por ello podrían necesitarse aditivos especiales y tratamientos superficiales.

• Las construcciones de tierra en zonas sísmicas requieren de un diseño cuidadoso para minimizar el efecto de las fuerzas destructoras, pero también el empleo de materiales adicionales que tengan alta resistencia a la tracción (especialmente para refuerzos).

A - Construcción de una Bóveda de Adobe (Bibl. 00.56)

B - Construcción de una Bóveda de Adobe (Bibl. 00.56)

C - Construcción de una Bóveda de Adobe (Bibl. 00.56)

• Construir importantes edificios públicos y viviendas de alta categoría con tierra pueden ser demostraciones convincentes de las ventajas de esta tecnología para mejorar así la aceptabilidad.

• Eliminando las principales desventajas, se puede sobrellevar la escasez de aceptabilidad institucional. Debido a la importancia del material, los métodos de ensayo y mejoramiento para construcciones de edificaciones con tierra son tratados con mayor detalle.

Ensayo de Suelo

Aunque el propósito sea construir una vivienda individual o establecer una unidad de producción de bloques de suelo estabilizado, es esencial probar el suelo empleado no sólo al comienzo sino a intervalos regulares o cada vez que se cambia el lugar de la excavación, ya que el tipo de barro puede variar considerablemente incluso dentro de un área pequeña.

Básicamente hay dos tipos de ensayos:

• Ensayos indicadores o de campo, que son relativamente simples y rápidas,

• Ensayos de laboratorio, que son más sofisticadas y requieren tiempo.

Extracción de Muestras de suelo con un Taladro (Bibl. 02.10)

En ciertos casos, la identificación empírica del suelo puede ser suficiente para pequeñas operaciones, pero normalmente son indispensables algunos ensayos indicadores. Estos proporcionan información valiosa sobre la necesidad de realizar ensayos de laboratorio, especialmente si los ensayos de campo dan resultados contradictorios. No se necesitan realizar todos los ensayos pues esto puede ser tedioso, sólo aquellos que dan una visión clara de las muestras, para excluir aquellas muestras con deficiencias. No sólo es necesario obtener un material de calidad óptima, sino economizar costos, materiales, estabilizadores, consumo de energía y de mano de obra.

Debemos enfatizar que la identificación del suelo por si sola no nos asegura un empleo correcto en la construcción o una utilización correcta Las pruebas también son necesarias para evaluar el comportamiento mecánico del material de construcción.

Recolección de Muestras

• Es mejor excavar el suelo directamente en el lugar de la obra y hacer varios huecos en una área suficientemente grande que nos proporcione todo la tierra requerida.

• Primero, se retira la capa vegetal que contiene materia vegetal y organismos vivos (inadecuado para construcción).

• Luego se toman la muestra de suelo de una profundidad de aproximadamente de 1.5 m. para excavación manual, o de 3 m. si una máquina será utilizada para realizar el trabajo.

• Para extraer muestras de diferentes profundidades se emplea un aparato especial, una barrena. Cada tipo de suelo diferente es puesto en un montón distinto.

• Deberá registrarse en etiquetas adheridas a cada saco de suelo tomado para ensayar, el espesor de cada capa de suelo, su color y tipo, así como una descripción exacta de la ubicación del orificio de extracción.

Ensayos Indicadores o de Campo

La implementación de estos ensayos sencillos preferentemente deberían seguir el orden presentado aquí.

Prueba de Olfato

Equipo: Ninguno

Duración: Algunos minutos.

Inmediatamente después de extraer el suelo, debe olerse, para detectar materia orgánica (olor mohoso o rancio que se vuelve más fuerte al humedecerse o calentarse) Los suelos que contienen materia orgánica no deben emplearse o ensayarse más.

Prueba de Tacto

Equipo: Ninguno

Duración: Algunos minutos.

Después de sacar las partículas más grandes (grava), se frota una muestra de suelo entre los dedos y la palma de la mano. Un suelo arenoso se siente áspero y no tiene cohesión cuando se humedece. Un suelo limoso aún se siente ligeramente áspero pero tiene cierta cohesión cuando se humedece. Los terrones duros se resisten a ser triturados cuando están secos, pero que se vuelven plásticos y pegajosos o viscosos cuando se humedecen indican un alto porcentaje de arcilla.

Se pueden realizar ensayos similares moliendo ligeramente una pizca de suelo ligeramente entre los dientes (los suelos están generalmente bastantes limpios)

Ensayo del Lustre

Equipo: Cuchillo.

Duración: Algunos minutos.

Una bola de suelo ligeramente humedecida, recién cortada con un cuchillo nos revelará una superficie opaca (indicando predominancia de limo) o una superficie brillante (indicando una mayor proporción de arcilla).

Ensayo de Adherencia

Equipo: Cuchillo.

Duración: Algunos minutos.

Ensayo de Adherencia

Cuando el cuchillo penetra fácilmente en una bola de suelo similar, la proporción de arcilla generalmente es baja Los suelos arcillosos tienden a resistir la penetración y a pegarse al cuchillo cuando éste es retirado.

Ensayo del Lavado

Equipo: Tazón o caño de agua.

Duración: Algunos minutos.

Ensayo del Lavado

Al lavarse las manos después de estas pruebas la manera en que el suelo se elimina nos da un mayor indicio de su composición: la arena y el limo son fáciles de retirar, mientras que la arcilla necesita ser frotada.

Ensayo Visual

Equipo: Dos cribas con malla de alambre de 1 mm. y 2 mm.

Duración: media hora.

Con la ayuda de una criba se separa las partículas de arena y la grava seca sobre una superficie limpia en dos montículos Antes que nada podría ser necesario triturar los terrones de arcilla. Comparando los tamaños de los montículos es posible hacer una clasificación del suelo a graso modo.

A. El suelo es arcilloso si el montón de "limo + arcilla" es más grande, una clasificación más precisa requiere de otros ensayos.

B. Similarmente, el suelo es arenoso o pedregoso si el montón de "arena + grava" es más grande.

C. D Un cernido con una criba de 2 mm. nos revela si el suelo es pedregoso o arenoso.

D. Un cernido con una criba de 2 mm. nos revela si el suelo es pedregoso o arenoso.

En el caso del suelo arenoso o pedregoso, deberá humedecerse un puñado del material original (antes del cernido), hacerlo una bola y dejarlo secar en el sol. Si se parte al secar, se le llamará "limpio", y no será adecuado para construcciones de tierra a menos se mezcle con otros materiales.

Si el suelo no es "limpio", el montón de limo y arcilla deberá emplearse para las pruebas siguientes.

Ensayo de Retención de Agua

Equipo: ninguno.

Duración: dos minutos.

Se hace una bola del tamaño de un huevo de una muestra del material fino, añadiendo el agua necesaria para mantenerlo unido sin que se pegue a las manos. La bola se presiona suavemente en la palma curvada y se golpea fuertemente con la otra mano, agitando la bola horizontalmente.

• Cuando toma 5 - 10 golpes para que el agua brote a la superficie (liso, apariencia "uniforme"), se le llama reacción rápida. Cuando se presiona el agua desaparece y la bola se desmenuza, indicando una arena muy fina o limo grueso.

• Cuando el mismo resultado se obtiene con 20 - 30 golpes (reacción lenta), y la bola no se desmenuza pero se aplastas al ser presionada, la muestra es limo ligeramente plástico o arcilla limosa.

• Si no hay reacción o ésta es muy lenta, y no hay cambio de apariencia al ser presionada indica un alto contenido de arcilla.

5 a 10 golpes = rápido
20 a 30 golpes = lento
Más de 30 golpes = muy lento

Figura 1

Figura 2

Ensayo de Resistencia al Secado

Equipo: horno, sino hay sol.

Duración: cuatro horas para el secado.

Dos o tres muestras húmedas de la prueba anterior son aplastadas ligeramente a un espesor de 1 cm. y 5 cm. de diámetro Ø y dejadas secar completamente en el sol o en un horno. Al intentar pulverizar una pieza seca entre el pulgar y el dedo índice, la dureza relativa nos ayuda a clasificar el suelo:

• Si se rompe con gran dificultad y no se pulveriza, es casi arcilla pura.

• Si puede triturarse hasta volverse polvo con un poco de esfuerzo, será arcilla arenosa o limosa.

• Si se pulveriza sin ningún esfuerzo, será arena fina o limo con poco contenido de arcilla.

Ensayo de Hacer Hebras

Equipo: Tabla plana, aprox. 30 x 30 cm.

Duración: 10 minutos.

Otra bola húmeda del tamaño de una aceituna se alisa sobre la superficie plana limpia, formando una hebra. Si se rompe antes que el diámetro de la hebra sea de 3 mm., será muy seca y se repite e proceso después de rehacer la bola con más agua. Esto deberá repetirse hasta que la hebra se rompa cuando tenga exactamente 3 mm. de espesor, indicando un adecuado contenido de humedad. La hebra se rehace nuevamente en una bola y se aprieta entre el pulgar y el índice.

• Si la bola es dura de triturar, no se agrieta ni se desmenuza, tendrá un alto contenido de arcilla.

• El agrietamiento y desmenuzamiento muestran un bajo contenido de arcilla.

• Si se rompe antes de formar una bola, tendrá un alto contenido de limo o arena.

• Si se siente algo esponjoso y suave significa que es un suelo orgánico.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Ensayo de la Cinta

Equipo: ninguno

Duración: diez minutos.

Con el mismo contenido de humedad que el de la prueba de hacer hebras, a una muestra de suelo se le da la forma de un cigarro de 12 a 15 mm. de espesor. Después se aplana progresivamente entre el pulgar y el índice formando una cinta de 3 a 6 mm. de espesor, teniendo cuidado que se alargue tanto como sea posible.

• Una cinta larga de 25 a 30 cm. tiene un alto contenido de arcilla.

• Una cinta corta de 5 a 10 cm. muestra poco contenido de arcilla.

• Si no se puede formar la cinta significa un contenido de arcilla despreciable.

Ensayo de Sedimentación

Equipo: Frasco de vidrio cilíndrico de al menos de 1 litro de capacidad, con una base plana y una abertura que pueda ser cubierta por la palma de la mano; regla graduada en centímetro.

Duración: tres horas

Se llena un cuarto del frasco de vidrio con suelo y con agua limpia hasta casi al tope Se deja empapar bien el suelo durante una hora, luego, con la abertura bien tapada, se sacude fuertemente el frasco y después se coloca sobre una superficie horizontal. Esto se repite nuevamente una hora después y se deja reposar el frasco por, al menos, 45 minutos.

Figura 1

Figura 2

Trascurrido este tiempo, las partículas sólidas se asentaran en la base y se podría medir con bastante exactitud las proporciones relativas de arena (capa inferior) limo y arcilla. Sin embargo, los valores se distorsionaran ligeramente ya que el limo y la arcilla se habrán expandido con el agua.

Ensayo de Laboratorio

Ensayo de Contracción Lineal

Equipo: caja larga de madera o metal con dimensiones internas de 60 x 4 x 4 cm. (l x b x h), abierta; aceite o grasa; espátula.

Duración: 3 a 7 días.

Las superficies interiores de la caja se engrasan para evitar que el suelo se pegue a ellas Se prepara una muestra de suelo con un contenido óptimo de humedad (esto es, cuando se estruja un terrón en la mano, este mantiene la forma sin ensuciar la palma de la mano, y cuando cae de 1 metro de altura, se rompe en varios terrones más pequeños). Esta mezcla de barro se presiona en todas las esquinas de la caja y se alisa cuidadosamente con la espátula de tal modo que el suelo llene exactamente el molde La caja llena se expone al sol por 3 días o se deja bajo la sombra 7 días.

Barra de Suelo (Húmeda/Húmeda/Seco)

Después de este período, el suelo se habrá secado y contraído, en una sola pieza o en varias piezas, en este último caso se empujan a un extremo para cerrar los vacíos. Se mide la longitud de la barra de suelo seco y la contracción lineal se calcula como sigue:

Para obtener buenos resultados en la construcción, el suelo debe contraerse o dilatarse lo menos posible. Mientras mayores son las contracciones del suelo, mayor es el contenido de arcilla, lo cual puede ser remediado añadiendo arena y/o estabilizador, preferentemente cal.

Ensayo del Cribado Húmedo

Equipo: Un juego de cribas estandarizadas con mallas diferentes (por ejemplo, 6.3 mm, 2.0 mm, 0.425 mm y 0.063 mm); un recipiente plano de agua debajo de las cribas; 2 pequeños baldes, uno lleno de agua; estufa u hornilla para el secado de las muestras; balanza de 2 a 5 kg. con una exactitud de 0.1 gr. como mínimo.

Duración: 1 a 2 horas

Se pesa una muestra de suelo seca de 2 kg. se coloca en el balde vacío y se mezcla con agua limpia La mezcla de suelo-agua, bien agitada, se vierte en las cribas, las cuales son colocados en orden descendente una sobre otra, con la malla más fina en la parte inferior, debajo de la cual esta el recipiente plano. El balde es enjuagado con el agua restante, que también es vertida en las cribas.

Figura

Cada criba habrá retenido una cierta cantidad de material, el cual es secado en la estufa o la hornilla, luego se pesa con exactitud y se registra el peso. Las partículas finas que se encuentran en el fondo del recipiente son una mezcla de limo y arcilla, la cual no puede ser separadas con las cribas. Esta es llevada a la siguiente prueba.

Ensayo de Sifonamiento

Equipo: Una probeta cilíndrica de vidrio graduada de 1 litro, con un diámetro interior de aprox. 65 mm; un disco de metal circular con una varilla, que pueda descender dentro del cilindro; un tubo de goma y platos de desecación resistentes al calor para a extracción del líquido con el sifón; un reloj; una pizca de sal; estufa u hornilla y una balanza, como en el ensayo anterior.

Duración: 1 a 2 horas.

Una muestra seca de 100 gr. del material fino de la prueba anterior se pesa cuidadosamente y se de arcilla, y se llena de agua hasta llegar a 200 mm. Con el cilindro mantenido firmemente cerrado con la palma de la mano, el contenido se sacude fuertemente hasta obtener una suspensión uniforme de los granos Se coloca la probeta sobre una superficie firme a nivel y se toma el tiempo.

Después de 20 minutos, se introduce el disco de metal cuidadosamente para cubrir el material que se ha asentado en el fondo del cilindro, sin dispersarlo. La arcilla, que está todavía en suspensión, se extrae por sifonamiento del liquido, que posteriormente se seca y el residuo se pesa. El peso en gramos es también el porcentaje de arcilla en la muestra.

Probetas

Análisis de la Granulometría

Con los resultados del ensayo del cribado húmedo y del ensayo de sifonamiento, de una muestra se obtienen las proporciones relativas de los diferentes elementos, definidos por el tamaño de sus partículas, se pueden graficar algunos puntos en un diagrama. Luego se dibuja una curva que pase por cada punto sucesivamente, dando distribución granulométrica de esa muestra de suelo. Esto se puede repetir para otras muestras en el mismo diagrama, indicando el rango de los tipos de suelo analizado.

El gráfico siguiente muestra un ejemplo de un suelo pedregoso (G) y un tipo de suelo arcilloso (C). El área sombreada horizontalmente indica los tipos de suelos adecuados para construcciones de tierra apisonada, mientras que el área sombreada verticalmente muestra la tierra apropiada para la fabricación de bloques comprimidos. Así, el área traslapada es buena para la mayoría de construcciones de tierra, por lo que una curva (I) que pase por el medio indica un suelo de granulométria ideal.

Gráfico

El propósito de este ejercicio es determinar si el suelo disponible es adecuado para la construcción Si el suelo es demasiado pedregoso, los espacios vacíos entre las partículas no se llenan adecuadamente, al suelo le falta cohesión y en consecuencia es muy sensible a la erosión. Si el suelo es demasiado arcilloso, le falta granos grandes que le den estabilidad, y por ello es sensible a las contracciones y dilataciones. Una distribución granulométrica óptima es aquella en la que la proporción de granos pequeños y grandes está bien balanceada, prácticamente sin dejar espacios vacíos, y con suficientes partículas de arcilla que faciliten una adecuada cohesión.

Si los ensayos revelan una deficiente distribución granulométrica, se puede corregir en cierto grado:

• Cribando la fracción pedregosa, si el suelo contiene demasiado material grueso;

• Lavando parcialmente la fracción arcillosa, si hay demasiadas partículas finas;

• Mezclando tipos de suelo de diferente estructura granular.

Figura (Bibl. 02.34)

Ensayos de Limites de Atterberg

Estos ensayos, desarrollados por el científico Sueco Atterberg, son necesarias para encontrar el contenido de humedad respectivo al cual el suelo cambia de un estado líquido (viscoso) a un estado plástico (moldeable), de una consistencia plástica a un sólido suave (que se rompe antes de cambiar de forma, pero se une si presionase), y de este estado a un sólido duro Mientras los ensayos anteriores determinaban la cantidad de cada componente del suelo, las pruebas Atterberg muestran qué tipo de mineral arcilloso se encuentra. Esto influye en el tipo de estabilizador requerido.

Para todos los fines prácticos, la determinación del "límite líquido" y el "límite plástico" es suficiente, los otros límites de Atterberg no son tan importantes. Sin embargo, la determinación de los límites Atterberg usualmente es realizada con la fracción de "mortero fino" del suelo, la cual pasa por una criba de 0.4 mm. Esto se debe a que el agua tiene poco efecto sobre la consistencia de las partículas más grandes.

Ensayo del Límite Líquido

Equipo: un plato cóncavo, con un diámetro de 10 cm. y 3 cm. de profundidad, con la superficie interior lisa o vidriada: un ranurador (como se muestra en la ilustración); un recipiente metálico con una tapa que ajuste herméticamente (por ejemplo una caja grande de píldoras); un horno para el secado que mantenga una temperatura de 110°C; una balanza con una precisión de 0.1 gr. como mínimo, preferiblemente de 0.01 gr.

Duración: aproximadamente 10 horas.

Una muestra de suelo fino (aproximadamente 80 gr.) se mezcla con agua potable hasta que tome una consistencia de pasta gruesa y que llene uniformemente el plato de tal modo que el centro tenga una profundidad de aprox. 8 mm., y vaya disminuyendo gradualmente hacia el borde del plato.

Esta se divide en dos partes iguales mediante el ranurador, haciendo una ranura en forma de V (de un ángulo de 60°) y un espacio vacío de 2 mm. de ancho en la parte inferior. Alternativamente se puede utilizar un cuchillo.

El plato se sujeta firmemente con una mano y se golpea con la palma de a otra mano, la cual se mantiene de 30 a 40 mm. El movimiento debe ser un ángulo recto respecto a la ranura. Si toma exactamente 10 golpes en hacer que el flujo de suelo se una, cerrando el espacio vacío a una distancia de 13 mm, el suelo esta en su limite liquido.

Si toma menos de 10 golpes, el suelo está demasiado húmedo; más de 10 golpes significa que esta demasiado seco. El contenido de humedad se debe corregir, por lo cual los suelos húmedos pueden ser secados con un mezclado prolongado o añadiendo suelo seco. El proceso se repite hasta que se encuentre el limite liquido.

Con una balanza precisa, es suficiente tomar sólo una pequeña muestra de suelo, recogida de un punto cercano de donde se cerró la ranura La muestra se coloca en e recipiente que se cierra herméticamente y se pesa antes que la humedad pueda evaporarse Luego el recipiente con el suelo se coloca en un horno a 110°C hasta que el suelo esté completamente seco. Esto podría tomar 8 - 10 horas y puede ser revisado pesando varias veces hasta que el poso permanezca constante.

Ensayo del límite liquido

Conociendo el peso húmedo (W1) y el peso seco (W2) del suelo y el recipiente, y el peso del recipiente limpio y seco (Wc), el limite liquido, expresado como porcentaje de agua en el suelo, se calcula como sigue:

Ensayo del Límite Plástico

Equipo: una superficie plana lisa, por ejemplo una plancha de vidrio de 20 x 20 cm; recipiente metálico, horno para el secado y una balanza, igual que para el ensayo del limite liquido.

Duración: aproximadamente 10 horas.

Aproximadamente 5 gr. del suelo fino se mezcla con agua para hacer una bola moldeable, pero no pegajosa. Esta se amasa entre las palmas de las manos hasta que empiece a secarse y agrietarse La mitad de esta muestra se sigue amasando hasta alcanzar una longitud de 5 cm. y un espesor de 6 mm.

Colocada sobre la superficie lisa, la muestra se alisa formando una hebra con un diámetro de 3 mm. (ver las ilustraciones del Ensayo de Hacer Hebras). Si la muestra se rompe antes del diámetro requerido de 3 mm., ésta será demasiado seca. Si la hebra no se rompe al llegar a 3 mm. o menos, ésta será demasiado húmeda. Se llega al limite plástico si la hebra se rompe en dos piezas de 10 - 15 mm. de longitud. Cuando esto ocurra, las piezas rotas son colocadas rápidamente en el recipiente metálico y se pesa. (W1).

Los siguientes pasos de secado y pesado del suelo y del recipiente son los mismos que del ensayo del limite liquido determinando los valores W2 y Wc. Todo el procedimiento se repite para la segunda mitad de la muestra original. Si los resultados difieren por más del 5%, las pruebas deben ser repetidas otra vez.

El limite plástico es calculado igual que el limite liquido:

Indice de Plasticidad

El índice de plasticidad (IP) es la diferencia entre el limite liquido (L) y el limite plástico (P):

Esta relación matemática sencilla hace posible graficar los valores en un diagrama. La ventaja es que se pueden definir aquellas áreas en las cuales ciertos estabilizadores son más efectivos.

Sin embargo, debe aclararse que la laterita no se ajusta necesariamente a este diagrama. De hecho, no hay sustituto a la experimentación práctica, utilizando los estabilizadores recomendados al inicio y comenzado con dosis pequeñas.

La elección de los estabilizadores de suelo son tratados con detalle en el siguiente capitulo.

Indice plástico

Producción de Adobe Tradicional en Egipto (Fotos: K. Mathéy)

Lavado de los moldes de madera

Llenado de los moldes con barro

Después de alisar la superficie, retire el molde

Adobes secado al sol listos para la construcción

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