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Una problemática relevante en la construcción es la presencia de suelos arcillosos expansivos, cuya principal característica es la de producir movimientos como consecuencia de hinchamientos y retracciones del subsuelo sobre el cual apoya la cimentación, debidos a cambios de humedad y que provocan en la mayoría de los casos daños estructurales importantes.

Naturaleza y comportamiento de lasArcillas expansivas

Las arcillas expansivas, pertenecen a un grupo mineralógico muy amplio de materiales de naturaleza química silícea denominados silicatos. Dentro de estos, en función de la distribución de los tetraedros se clasifican sistemáticamente dentro de los Filosilicatos o silicatos laminares. Así, a grandes rasgos y en función del tipo de arcilla, entre lámina y lámina, se emplazarán enmayor o menor medida las moléculas de agua que producirán el hinchamiento.

Las arcillas provienen de la alteración físico-química por acción principalmente del agua, de minerales que forman parte de otras rocas preexistentes, en función de que roca se altera y en que grado, se originan una serie de minerales denominados “minerales de la arcilla”.

Los materiales arcillosos que sonsusceptibles de sufrir procesos de expansividad, que permiten una entrada muy grande de agua entre las láminas de su estructura, son principalmente los pertenecientes al grupo de las esmectitas.

Cuando el catión interlaminar es el sodio, las esmectitas tienen una gran capacidad de hinchamiento, pudiendo llegar a producirse la completa disociación o separación de las láminas, teniendo como resultado unalto grado de dispersión y un máximo desarrollo de propiedades coloidales, que dan lugar a propiedades especiales como las de los lodos estabilizadores tixotrópicos o bentonitas. 

Desde el punto de vista geotécnico, los suelos plásticos o arcillosos, son aquellos capaces de deformarse sin agrietarse, ni producir rebote elástico, cambiando su consistencia al variar el contenido de agua. En funciónde los cambios de contenido de humedad se dan diferentes estados físicos, siendo los límites para cada estado de consistencia los conocidos como límites de Atterberg: límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad, que son el punto de partida para la estimación de la expansividad de un suelo.

El grado de expansividad se puede determinar en función de las propiedades geotécnicas de lossuelos. Los ensayos que se deben realizar para determinar su expansividad son:

- Granulometría, permitirá determinar el porcentaje de finos que contiene y clasificarlo en limos o arcillas según los criterios de Casagrande (límites de Atterberg). 

- Límites de Atterberg, para determinar los límites líquido y plástico y el índice de plasticidad.

- Hinchamiento Lambe, obteniéndose el cambiode volumen potencial, pudiendo ser éste, No Crítico, Marginal, Crítico y Muy Crítico y el índice de hinchamiento.

- Humedad natural 

- Edómetro presión de hinchamiento, colapsabilidad, asientos, etc.

Descripción

El comportamiento de este tipo de suelos frente a los cambios de humedad (Causado con los cambios estaciónales debido a los ciclos de humectación-desecación) da lugar a lavariación de su volumen, produciéndose movimientos por los asentamientos diferenciales de la cimentación, lo que puede llevar a la estructura a soportar esfuerzos superiores a los previstos en cálculo y producir patologías no admisibles, que pueden ser:

• Grietas verticales e inclinadas en ambos sentidos: Estos suelos provocan problemas de curvatura y fractura combinadas por empujes horizontales,que se manifiesta en fisuraciones en paramentos de fachadas:

- Por arrufo o cedimiento de la cimentación en la parte central del edificio. 

- Por quebranto o cedimiento de la cimentación en dos extremos al mismo tiempo.

• Fisuración y rotura de elementos estructurales: Fisuración de cortante en nudos de entramado, trabajo en ménsula con grietas horizontales y/o inclinadas, rotura de...