Sistema de clasificación unificado (USCS).

El sistema de clasificación unificado USCS (Unified Soil Classification System), designación ASTM D-2487, originalmente fue desarrollado por A. Casagrande (1948) para la construcción de aeródromos durante la segunda guerra mundial. Este sistema de clasificación fue posteriormente modificado en 1952 por el mismo autor y el cuerpo de ingenieros de la armada de los Estados Unidos quienes hicieron que este sistema sea más aplicable a los propósitos ingenieríles, es decir que ya no era solo aplicable al campo de la aviación. Este sistema de clasificación actualmente goza de amplia aceptación y es el preferido por la mayor parte de los ingenieros en todo el mundo.

El sistema de clasificación USCS está basado en la determinación en laboratorio de la distribución del tamaño de partículas, el límite líquido y el índice de plasticidad. Este sistema de clasificación también se basa en la gráfica de plasticidad, que fue obtenida por medio de investigaciones realizadas en laboratorio por A. Casagrande (1932). El significado y uso de esta gráfica de plasticidad es explicada en forma más detallada en el capítulo uno.

Este sistema de clasificación presenta las siguientes características:

1. Características del sistema de clasificación unificado (ASTM D-2487)

1.1 Clasifica a los suelos en cuatro principales categorías, cada una de estas categorías usa un símbolo que define la naturaleza del suelo:

·         Suelos de grano grueso. Son de naturaleza tipo grava y arena con menos del 50% pasando por el tamiz Nº 200. Los símbolos de grupo comienzan con un prefijo G para la grava o suelo gravoso del inglés “Gravel” y S para la arena o suelo arenoso del inglés “Sand”.

·         Suelos de grano fino. Son aquellos que tienen 50% o más pasando por el tamiz Nº 200. Los símbolos de grupo comienzan con un prefijo M para limo inorgánico del sueco “mo y mjala”, C para arcilla inorgánica del inglés “Clay”.

·         Suelos orgánicos. Son limos y arcillas que contienen materia orgánica importante, a estos se los denomina con el prefijo O del inglés “Organic”.

·         Turbas. El símbolo Pt se usa para turbas del inglés “peat”, lodos y otros suelos altamente orgánicos.

1.2. Presenta las siguientes definiciones, según el tamaño y naturaleza de las partículas del suelo:

·         Cantos rodados. Partículas de roca que no pasan una malla con abertura cuadrada de 12” (300 mm).

·         Guijarros. Partículas de roca que pasan una malla con abertura cuadrada de 12” (300 mm) y quedan retenidas en un tamiz de 3” (75 mm).

·         Grava. Partículas de roca que pasan el tamiz de 3" (75 mm) y quedan retenidas en el tamiz Nº 4 (4.75 mm), con las siguientes subdivisiones:

- Gruesa. Partículas que pasan el tamiz de 3” (75 mm) y quedan retenidas en el tamiz de ¾” (19 mm.).

- Fina. Partículas que pasan el tamiz de ¾” (19 mm) y quedan retenidas en el tamiz Nº 4 (4.75 mm).

·         Arena. Partículas de roca que pasan el tamiz Nº 4 (4.75 mm) y son retenidas en el tamiz Nº 200 (0.075mm), con las siguientes subdivisiones:

- Gruesa. Partículas que pasan el tamiz Nº 4 (4.75 mm) y son retenidas en el tamiz Nº 10 (2 mm).

- Media. Partículas que pasan al tamiz Nº 10 (2 mm.) y son retenidas en el tamiz Nº 40 (0.425 mm).

- Fina. Partículas que pasan el tamiz Nº 40 (0.425 mm) y son retenidas en el tamiz Nº 200  (0.075 mm).

·         Arcilla. Suelo que pasa por el tamiz Nº 200 (0.075 mm), el cual exhibe plasticidad dentro de un cierto intervalo de humedad, pero que muestra considerable resistencia cuando se seca al aíre. Para su clasificación, una arcilla es un suelo de grano fino, o la porción fina de un determinado suelo, con propiedades plásticas.

·         Limo. Suelo que pasa el tamiz Nº 200 (0.075 mm), de naturaleza no-plástica o ligeramente plástica y que exhibe poca o ninguna resistencia cuando se seca al aíre. Para su clasificación, un limo es un suelo de grano fino o la porción fina de un determinado suelo, con ninguna o muy poca plasticidad.

·         Arcilla Orgánica. Es una arcilla con suficiente contenido de matera orgánica como para influir en las propiedades del suelo. Para su clasificación, una arcilla orgánica es un suelo que es clasificado como arcilla, excepto que el valor de su límite líquido después de secado en el horno es menor que el 75% de este valor antes de ser secado.

·         Limo Orgánico. Es un limo con suficiente contenido de materia orgánica como para influir en las propiedades del suelo. Para su clasificación, un limo orgánico es un suelo que es clasificado como limo, excepto que el valor de su límite líquido después de secado en el horno es menor que el 75% de este valor antes de ser secado.

·         Turba. Es un suelo compuesto principalmente de materia vegetal en diferentes estados de descomposición, usualmente con olor orgánico, color entre marrón oscuro a negro, consistencia esponjosa, y contextura que varía de fibrosa hasta amorfa.

1.3. Para este sistema de clasificación son también usados sufijos que identifican algunas características particulares del suelo:

·         W. Bien gradado del inglés “Well graded”.

·         P. Mal gradado del inglés “Poorly graded”.

·         L. Baja plasticidad, límite líquido menor a 50%, del inglés “Low plasticity”.

·         H. Alta plasticidad, límite líquido mayor a 50%, del inglés “High plasticity”.

Con los prefijos y sufijos anteriormente mencionados se pueden hacer combinaciones que ayudan a describir de mejor manera el suelo en cuestión, por ejemplo a una arena S, si tuviera la característica de estar bien gradada será SW, de la misma manera un limo M, con una alta plasticidad se simbolizara MH.

1.4. Un símbolo doble. Corresponde a dos símbolos separados por un guión, e.g. GP-GM, SW-SC, CL-ML, los cuales se usan para indicar que el suelo tiene propiedades de dos grupos. Estos se obtienen cuando el suelo tiene finos entre 5 y 12% o cuando las coordenadas del límite líquido y el índice de plasticidad caen en el área sombreada CL-ML de la carta de plasticidad. La primera parte del doble símbolo indica si la fracción gruesa es pobremente o bien gradada. La segunda parte describe la naturaleza de los finos. Por ejemplo un suelo clasificado como un SP-SM significa que se trata de una arena pobremente gradada con finos limosos entre 5 y 12%. Similarmente un GW-GC es una grava bien gradada con algo de finos arcillosos que caen encima la línea A.

1.5. Un símbolo de frontera. Corresponde a dos símbolos separados por el símbolo divisorio (/) y deberá usarse para indicar que el suelo cae muy cerca de la línea de división entre dos símbolos de grupo. En estos casos es aceptable el uso de ambos símbolos en la clasificación, con el símbolo de grupo “correcto” por delante seguido del símbolo de grupo “casi correcto”. Por ejemplo, una combinación de arena – arcilla con ligeramente un poco menos del 50% de arcilla podría ser identificada como SC/CL, de la misma manera pasa con otros tipos de suelos como por ejemplo CL/CH, GM/SM.

1.6. La línea “U”. Mostrada en la  ha sido determinada empíricamente en base a análisis de suelos extremos, para ser el “límite superior” de suelos naturales, por lo que no deberían obtenerse resultados por encima de esta línea. Esta línea es una buena manera de comprobar que los datos no sean erróneos y algunos resultados de ensayos que caigan arriba o a la izquierda deben ser verificados. La ecuación de la línea U es:

IP = 0.9·(LL - 8)                                                                       [2.1]

1.7. En casos donde el límite líquido excede de 110% o el índice de plasticidad excede de 60%, la gráfica de plasticidad puede ser expandida pero manteniendo igual escala en ambos ejes y extendiendo la línea “A” con la misma pendiente, ver. La ecuación de la línea A es:

IP = 0.73·(LL -20)                                                                   [2.2]

1.8. Este sistema de clasificación solo considera la porción que pasa a través del tamiz de 3” (75 mm) para la realización de los ensayos de clasificación en laboratorio. Las partículas mayores a este diámetro deberán ser retiradas de la muestra a ensayar en laboratorio, pero el porcentaje de estas partículas debe ser anotado y colocado en los resultados finales de la clasificación.

1.9. El índice de plasticidad y el límite líquido son determinados con material que pasa el tamiz de Nº 40 (0.425 mm).

1.10. La línea de división entre el bajo y alto límite líquido es tomada arbitrariamente como 50%, ver.

1.11. Puede ser necesario una extrapolación lineal en la curva de distribución de tamaño de partículas para obtener el diámetro efectivo, D₁₀.