UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE INGIENERIA CIVIL
Ensayo S-6 DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN DE LOS L OS LÍMITES DE ATTERBERG AASHTO: Ensayo T 89 / T 90 90 ASTM: Ensayo D4318
CARRERA:
Ing. Civil
MATERIA:
Mecánica de Suelos 1
DOCENTE:
Ing. Manuel Tanuz Gonzales
ESTUDIANTE: Tumiri Ayala Ayala Elio Daniel FECHA:
28/03/2016
SUCRE-BOLIVIA
Ensayo S-6 DETERMINACIÓN DE LOS LÍMITES DE ATTERBERG 1. Antecedentes Los límites de Atterberg (límites de consistencia de suelos de grano fino) fueron desarrollados a comienzos del siglo XX por el pedólogo sueco Albert Mauritz Atterberg (1846-1916). Atterberg trabajaba en la industria de la cerámica y había desarrollado pruebas sencillas para describir la plasticidad de una arcilla, importante propiedad para el modelado y evitar la contracción y agrietamiento cuando se hornea. Observó que la plasticidad no era una propiedad permanente en las arcillas, sino circunstancial y dependiente de su contenido de agua.
Atterberg definió la plasticidad como la capacidad de un suelo de ser deformado, y observó que los suelos arcillosos en condiciones húmedas son plásticos y se vuelven muy duros en condiciones secas, que los limos no son necesariamente plásticos y se vuelven menos duros con el secado, y que las arenas son friables en condiciones sueltas y secas. También observó que existían arcillas altamente plásticas y otras de baja plasticidad. La plasticidad en los suelos involucra las etapas de formar una masa de material y moldearla hasta adquirir la forma que se desee, manteniéndola después que la fuerza deformante ha cesado, e incluso cuando el agua ha sido removida. Esta
característica varía con la naturaleza mineralógica de la arcilla, el tamaño, la forma y orientación de las partículas del suelo, ya que es un fenómeno relacionado con las películas de agua alrededor de éstas.
2. Objetivos 2.1 Objetivo General El estudiante determinara las propiedades físicas de plasticidad de los suelos arcillosos o limosos, denominando también límites de consistencia o de Atterberg.
2.2 Objetivos Específicos
Aplicar bien el procedimiento para tener resultados exactos
3. Marco Teórico Atterberg definió los siguientes estados de consistencia según el contenido de agua en orden decreciente, para un suelo susceptible de ser plástico: 1. Estado líquido, con las propiedades y apariencia de suspensión. 2. Estado semilíquido, con las propiedades de un fluido viscoso. 3. Estado plástico, en el que el suelo se comporta plásticamente, es decir, se puede moldear y deformar sin exhibir propiedades elásticas, cambios de volumen o agrietamiento. 4. Estado semisólido, en el que el suelo tiene la apariencia de un sólido pero disminuye de volumen al ser secado. 5. Estado sólido, en que el volumen del suelo no varía con el secado.
A partir de los diferentes estados, Atterberg definió varios límites de consistencia o comportamiento, que se constituyen en las primeras convenciones para su designación y desarrolló pruebas sencillas de laboratorio para determinarlos:
1. Límite superior de flujo viscoso. 2. Límite líquido - límite inferior de flujo viscoso. 3. Límite de endurecimiento - la arcilla pierde su adherencia a una placa metálica. 4. Límite de cohesión - los granos dejan de ser coherentes entre sí. 5. Límite plástico - límite inferior del estado plástico. 6. Límite de contracción - límite inferior de cambio de volumen.
Para diferenciar los estados de consistencia antes descritos, Atterberg estableció límites que establecían la diferenciación, los cuales son:
El mayor límite de un fluido viscoso, con el que una mezcla de arcilla y agua fluye casi como el agua.
El menor límite de un fluido viscoso, el “ límite líquido ”, donde dos secciones de
suelo amasado, puestos en un recipiente cóncavo, apenas se tocan bajo el impacto de varios golpes secos.
El “límite de pegajosidad ” en el cual la arcill a pierde las propiedades adhesivas
y cesa la pegajosidad con otros objetos, como por ejemplo hojas metálicas, cuchillas de arado, orugas de tractores, etc.
El “límite de cohesión ”, en el cual los granos de suelo cesan de unirse unos
con otros.
El menor límite del estado plástico, o “ límite plástico ”, donde un suelo se desagrega cuando es enrrollado en bastoncitos.
El menor límite de cambio de volumen o “ límite de contracción ”, en que la
pérdida de humedad no causa perdida de volumen.
Atterberg llamó a la frontera entre los estados semilíquido y plástico, Límite Líquido, que definió en términos de cierta técnica de laboratorio que consistía en colocar el suelo remoldeado en una cápsula formando en él una ranura, según se muestra en la figura a continuación, y en hacer cerrar la ranura golpeando secamente la cápsula contra una superficie dura; el suelo tenía el contenido de agua correspondiente al límite líquido, según Atterberg, cuando los bordes inferiores de la ranura se tocaban, sin mezclarse al cabo de un cierto número de golpes.
3.1 EQUIPO 1. Dispositivo de Casagrande para límite líquido, incluyendo la cuchilla para hacer la ranura 2. Espátula 3. Cápsula de porcelana 4. Malla o tamiz No. 40 5. Recipientes con tapas para secar muestras 6. Mortero
7. Balanza con sensibilidad de 0,01 gr. 8. Horno de temperatura constante (110 ± 5°C)
3.2 PROCEDIMIENTO
AJUSTE DEL APARATO PARA EL LÍMITE LÍQUIDO: El aparato debe ajustarse antes de usarse para que la copa tenga una altura de caída de 1 cm. exactamente. Esta distancia se mide con una solera que tiene un espesor de 1 cm. En la copa del aparato se marca una cruz con lápiz en el centro de la huella que se forma al golpearse con la base. Se da vuelta la manija hasta que la copa se levante a su mayor elevación y tomando como punto de referencia la cruz marcada se verifica la distancia entre esta y la base con la solera de calibración. Se aflojan los tornillos de cierre y se gira el tornillo de ajuste hasta que la distancia sea exactamente de 1 cm.
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
Método seco 1. Del material que pasa la malla No. 4 se desmenuzan 150 gr. en un motero, sin llegar a romper los granos. 2. Se pasa el material a través de la malla No. 40, desechando el que quede retenido. 3. Se pone en una cápsula el material que ha pasado por la malla. 4. Se agrega agua, y con una espátula se mezcla perfectamente hasta obtener una pasta suave y espesa.
Método húmedo Cuando conviene aplicar este método se sigue el mismo procedimiento que se usa en el análisis granulométrico por vía húmeda, con la diferencia de que en vez de utilizar la malla No. 200 se utiliza la No. 40 y que al evaporar el agua del recipiente se deja que el material se seque hasta que tenga la consistencia de una pasta suave, pasándolo luego a una cápsula.
De la pasta ya preparada por cualquiera de los dos métodos, se separa una pequeña porción para el ensayo del límite plástico y el resto se utiliza para el ensayo del límite líquido.
PROCEDIMIENTOS PARA LA PRUEBA DEL LÍMITE LÍQUIDO
1. Se coloca una parte del material de la cápsula (50 a 80 gr.) en la copa del aparato; se trabaja con la espátula hasta lograr una pasta suave y luego se aplana hasta que la superficie quede horizontal. 2. Se coloca la punta del ranurador encima de la pasta de manera que la herramienta quede perpendicular a la superficie de la copa. 3. Se hace una ranura a lo largo de la pasta y por el centro de ella. Al mismo tiempo, se inclina el ranurador para que permanezca perpendicular a la superficie inferior de la copa. Para con poco o nulo contenido de arena, la ranura debe hacerse por medio de un movimiento suave y continuo. Cuando se trata de arcillas arenosas, limos con poca plasticidad y algunos suelos orgánicos, el ranurador no podrá correrse a través de la pasta sin averiar los lados de la ranura. Para estos suelos se corta la ranura con una espátula y se verifican las dimensiones con el ranurador. El ranurador debe limpiarse con un trapo, antes de que seque el material adherido. 4. Después de asegurarse de que la copa y la base estén limpias y secas se da una vuelta a la manija a razón de dos golpes por segundo, y contando el número de golpes requerido para que se cierre el fondo de la ranura en una distancia de 1.27 cm. se anota el número de golpes en el registro respectivo. 5. Luego se pone aproximadamente, 20 a 30 gr. de la porción de la muestra que esta próxima a la ranura, en un recipiente y se lo cierra. 6. Se pesa con una aproximación de 0.01 gr. y una vez destapado el recipiente, se introduce en el horno con el fin de secar la porción de muestra. Teniendo en cuenta que el rango del numero de golpes para el ensayo es de 10 a 40, lo más conveniente es obtener primero los puntos correspondientes a un número de golpes cercano entre 35 y 40, y después agregar agua para obtener una consistencia correspondiente a un número menor de golpes, que debe variar entre 5 a 7 golpes por cada punto, hasta obtener los cinco puntos
requeridos en este ensayo. Debe agregarse material adicional a la muestra para remplazar el material al tomado para determinaciones de contenido de agua. Una vez que los datos están anotados en el formulario, será fácil el dibujo de la curva de escurrimiento.
PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO DEL LÍMITE PLÁSTICO 1. Se toma aproximadamente la mitad de la muestra inmediatamente después de su preparación y se cilindra con la mano sobre una superficie limpia y lisa, como la de una hoja de papel, o la de un vidrio esmerilado, hasta formar un cilindro de 3 mm. de diámetro y de 6 a 10 cm. de largo. 2. Se amasa la tira y se vuelve a cilindrar, repitiendo la operación tantas veces como se necesite para reducir gradualmente la humedad por evaporación, hasta que el cilindro se empiece a endurecer y resquebrajar. 3. Se introduce el cilindro en un recipiente cerrado, se toma el peso con la aproximación de 0,01 gr., se destapa el recipiente y se lo lleva al horno para su secado y posterior determinación de su humedad.
4. Cálculos
LÍMITE LIQUIDO Cápsula N° N° de golpes Suelo Húmedo + cápsula Suelo seco + cápsula Peso del agua Peso de la Capsula Peso suelo seco Porcentaje de humedad
1 11 46,24 39,23 7,01 18,71 20,52 34,16
2 18 46,04 40,09 5,95 21,68 18,41 32,32
3 30 50,04 44,3 5,74 24,21 20,09 28,57
4 39 52,29 46,19 6,1 23,99 22,2 27,48
N° de golpes 11 18 30 39
% humedad 34,16 32,32 28,57 27,48
LÍMITE LÍQUIDO 40.00 35.00 30.00
D A25.00 D E M20.00 U H15.00 %
10.00 5.00 0.00 0
10
20
30
40
50
N° DE GOLPES
Ajustamos la curva:
y= -5.537 ln (x) + 47.731
Si X= N° de golpes = 25 ; Y= % humedad = 29.91=limite Líquido
LÍMITE LÍQUIDO
y = -5,537ln(x) + 47,731
40.00 35.00 30.00
D A25.00 D E M20.00 U H15.00 %
10.00 5.00 0.00 0
10
20
30
N° DE GOLPES
40
50
L MITE PL STICO Cápsula N° Suelo Húmedo + cápsula Suelo seco + cápsula Peso del agua Peso de la Capsula Peso suelo seco Porcentaje de humedad Límite Plastico
1 10,34 10,07 0,27 8,37 1,7 15,88
2 14,2 13,75 0,45 11,43 2,32 19,40 17,65
3 13,08 12,67 0,41 10,35 2,32 17,67
Calculos Finales: Límite Líquido Límite plástico Indice plástico
29,91 17,65
12,26
5. Conclusiones Se cumplieron cumplió con el objetivo general y se determino el índice plástico, este mismo corresponde a 12.26 %. Es decir par que este suelo pueda convertirse de un estado semisólido a un líquido necesita 12.26% de agua.
6. Cuestionario 1. En un ensayo de límites de consistencia se obtiene los siguientes resultados : % N° de golpes humedad 9 85,00 15 80,00 22 76,00 30 74,00 Calcular el límite Líquido e índice plástico; si limite plástico es 32 %.
Indice plastico 86.00 84.00 d 82.00 a d e 80.00 m u h 78.00 e d %76.00
74.00 72.00 0
5
10
15
20
25
30
35
N° de golpes
Ajuste a la Curva: Y= -9.328 ln (x) + 105.33 x=N° de golpes= 25 Y= limite liquido= 75.30
Indice plastico
y = -9,328ln(x) + 105,33
86.00 84.00 d 82.00 a d e 80.00 m u h 78.00 e d %76.00
74.00 72.00 0
5
10
15
20
25
N° de golpes
Cálculos Finales: Límite Líquido Límite plástico Indice plástico
75,3 32 43,3
30
35
2. ¿A qué temperatura debe secar las muestras ensayadas para el L.L. y L.P.? Horno de temperatura constante (110 ± 5°C)
3. Cuándo se denomina un suelo N.P.? Este caso se da cuando no pueda determinarse uno de los dos límites o la diferencia sea negativa, se debe informar el índice de plasticidad como NP (no plástico). En otra palabras el suelo es bastante seco.
4. Desarrolle el procedimiento del límite líquido PROCEDIMIENTOS PARA LA PRUEBA DEL LÍMITE LÍQUIDO Se coloca una parte del material de la cápsula (50 a 80 gr.) en la copa del aparato; se trabaja con la espátula hasta lograr una pasta suave y luego se aplana hasta que la superficie quede horizontal. Se coloca la punta del ranurador encima de la pasta de manera que la herramienta quede perpendicular a la superficie de la copa. Se hace una ranura a lo largo de la pasta y por el centro de ella. Al mismo tiempo, se inclina el ranurador para que permanezca perpendicular a la superficie inferior de la copa. Después de asegurarse de que la copa y la base estén limpias y secas se da una vuelta a la manija a razón de dos golpes por segundo, y contando el número de golpes requerido para que se cierre el fondo de la ranura en una distancia de 1.27 cm. se anota el número de golpes en el registro respectivo. Luego se pone aproximadamente, 20 a 30 gr. de la porción de la muestra que esta próxima a la ranura, en un recipiente y se lo cierra. Se pesa con una aproximación de 0.01 gr. y una vez destapado el recipiente, se introduce en el horno con el fin de secar la porción de muestra. Teniendo en cuenta que el rango del numero de golpes para el ensayo es de 10 a 40. 5. ¿Por qué el nombre del aparato Casa Grande?
La cuchara de Casagrande, también llamada copa de Casagrande, es un instrumento de medición utilizado en geotecnia eingeniería civil, para determinar el límite de liquidez de un terreno. Fue inventada por Arthur Casagrande.
