Generalidades de los suelos expansivos.

En términos generales, se denomina suelos expansivos aquellos que muestran un cambio volumétrico significativo bajo la presencia de agua.
 

Durante procesos constructivos relacionados con vías terrestres, es factible encontrar algunos materiales rocosos expansivos como son las arcillolitas y suelos arcillosos o suelos residuales que se han formado de rocas existentes o sedimentos. Estos suelos arcillosos poseen características expansivas debido a las características de la roca que los origina (generalmente arcillolitas) y/o proceso de meteorización bajo el cual se han formado.

El grado de expansión de estos suelos depende de la cantidad de minerales arcillosos activos presentes en el material Estos minerales arcillosos activos que influyen más en los cambios volumétricos 5e caracterizan por tener partículas de tamaños muy pequeños, grandes superficies especificas y cargas eléctricas desbalanceadas en la superficie.

El mineral arcilloso más activo es la montmorillonita y bajo ciertas condiciones la clorita y la vermiculita. Las caolinitas y las íllitas no son consideradas activas; sin embargo, pueden contribuir a las propiedades expansivas de los suelos, si se encuentran en apreciable cantidad.

Además de las propiedades químicas y mineralógicas de estos materiales, hay algunas propiedades físicas que influyen o contribuyen a los cambios volumétricos y tienen aplicación a los materiales tanto en el sitio como en el laboratorio; entre ellas se pueden mencionar:
1. El tamaño de las partículas, su superficie específica y su estructura como ya se han mencionado.

2. La densidad seca: Entre mayor sea la densidad seca para un contenido de humedad constante mayor es la presión de expansión que puede ejercer el suelo, debido a la concentración de materiales arcillosos por unidad de volumen y a la mayor interacción entre partículas.

3. Las propiedades del agua de los poros: Fluidos con altas concentraciones de cationes, como las sales disueltas, tienden a minimizar los cambios volumétricos; sin embargo, el agua con poca concentración de iones hace más susceptible el suelo a tos cambios volumétricos.

4. El confinamiento: Los suelos con sobrecargas o cargas externas tienden a reducir la magnitud del cambio volumétrico; por esta razón, cuando los suelos expansivos están debajo de otro no expansivo se reducen las posibilidades de dañs.

5. El tiempo para que aparezca el primer cambio volumétrico y la forma como estos cambios continúan, depende de la permeabilidad del suelo. La expansión se inicia cuando hay contacto con el agua y continúa hasta cuando el suelo alcanza su condición de equilibrio.

6. La concentración del material y la cantidad de discontinuidades, grietas y fisuras influyen en el cambio volumétrico de un  material. Los materiales cementados como las arcillolitas poseen menos propiedades expansivas que aquellos materiales no cementados.

7. El espesor del manto del suelo expansivo: Entre mayor es su espesor, mayor es el cambio potencial de volumen del suelo.

8. La profundidad en el contenido de humedad: Generalmente, esta profundidad es mayor en los climas más cálidos y más secos.

9. La capa vegetal: En zonas donde antes de construir las vías existía vegetación como árboles, arbustos y diversidad de pastos, la humedad era usada por éstos y al removerse la capa vegetal la humedad se acumula debajo de la estructura del pavimento propiciando los cambios volumétricos. En las ciudades, Ja vegetación con un sistema de raíces grande localizada en la proximidad del pavimento produce cambios de humedad que inducen cambios diferenciales de volumen.

10. Las características de drenaje superficial: Un drenaje superficial pobre permite la acumulación de humedad que se convierte en un suministro de agua permanente para subrasantes expansivas. Este problema puede evitarse si las cunetas se separan lo más que se pueda de la vía y asegurándose de que el gradiente sea el apropiado para que el agua superficial pueda escurrir fácilmente. También es importante conocer la posible ascensión capilar del agua, ya que si se construyen estructuras de pavimentos dentro de esta zona de ascensión, la subrasante expansiva tendrá suministro permanente de agua.

11. Las fuentes de agua Entre las fuentes de agua que pueden causar cambios volumétricos se mencionan: La infiltración de aguas lluvias a través de materiales porosos, grietas, taludes de los bordes, la migración de humedad proveniente del nivel freático, las variaciones de humedad causadas por el hombre como las actividades de irrigación y otras como la falta de un sistema adecuado de alcantarillado.