LIMITES DE ATTERBERG INTRODUCCION Los límites de Atterberg nos permiten conocer o identificar de forma sencilla algunas de las propiedades de los suelos, además los podemos encontrar en diferentes estados; liquido, plástico, semi-sólido y sólido. Algunos materiales como las arcillas al agregarle agua, pasan gradualmente de solido a plástico. En este caso y en la mecánica de suelos nos interesa saber que humedad soporta para que resista deformaciones hasta un límite donde no se rompa. En la práctica de laboratorio nos encontraremos con un material, donde vamos a analizar el estado líquido y el estado plástico de él mismo, para eso utilizaremos la cazuela de Casagrande.
Atterberg (1911) realizó una serie de experimentos con suelos finos haciendo variar su contenido de humedad, con el objetivo de encontrar la relación que existe entre el contenido de humedad y la consistencia del suelo. Este investigador observó que para ciertos contenidos de humedad el suelo presentaba uno de los cuatro estados distintos de consistencia, que son: sólido, semisólido, plástico y líquido. Posteriormente Terzaghi y Casagrande idearon métodos para determinar estos contenidos de humedad específicos para los distintos estados de consistencia, descritos en la norma ASTM D-427 y D-4318, en la actualidad a estos contenidos de humedad especiales se los conoce como límites de Atterberg o de d e consistencia. Puede hablarse de los límites de Atterberg en suelos que tienen un tamaño de partículas que pasan por el tamiz Nro. 40. Para un bajo contenido de humedad el suelo tendrá una consistencia sólida a semisólida, a medida que se va incrementando el contenido de humedad el suelo progresivamente tomará una consistencia plástica y finalmente para un contenido de humedad muy alto el suelo tendrá una consistencia líquida. La siguiente figura muestra las diferentes consistencias del suelo en función al incremento del contenido de humedad.
Los límites de Atterberg son contenidos de humedad específicos en los cuales el suelo se encuentra en etapa de transición, de un estado de una consistencia a otro.
OBJETIVOS.
Objetivo General.- Determinar el límite líquido y el límite plástico de una muestra de suelo coluvial y así mismo graficar la curva de calibración para ambos límites de la presente práctica.
Objetivo Específico.- Lograr la identificación y clasificación del suelo utilizando los limites líquidos y plástico. Introducir al estudiante al procedimiento de determinación de los límites líquido y plástico de un suelo.
ENFOQUE. Los límites de Atterberg o límites de consistencia se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos. El nombre de estos es debido al científico sueco Albert Mauritz Atterberg. (1846-1916). Los límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino solo pueden existir 4 estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo se encuentra en estado sólido, cuando está seco. Al agregársele agua poco a poco va pasando sucesivamente a los estados de semisólido, plástico, y finalmente líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al otro son los denominados límites de Atterberg. Para interpretar mejor estos límites se tomara de ejemplo una masa de arcilla, cuando esta tiene mucha cantidad de agua la podríamos denominar líquida, pues la arcilla se escurre con la facilidad de una masa líquida, pero a medida que se evapora el agua que contiene, va haciéndose un tanto plástica, existe un momento en el cual la masa de arcilla pasa de estado líquido al estado plástico.
Este límite entre el estado líquido y plástico se halla representado por el contenido de humedad y se llama límite líquido. Si continúa la evaporación de agua, la arcilla perderá su plasticidad y llegara a secarse hasta adquirir una consistencia semisólida, en este punto se llama límite plástico, su valor se halla dado por el contenido de humedad presente en tal estado.
MARCO TEORICO Los límites de Atterberg o también llamados límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo de su propia naturaleza y la cantidad de agua que contengan. Así, un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico y líquido o viscoso. La arcilla, por ejemplo, si está seca se encuentra muy suelta o en terrones, añadiendo agua adquiere una consistencia similar a una pasta, y añadiendo más agua adquiere una consistencia fluida. El contenido de agua con que se produce el cambio entre estados varía de un suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad). Se trata de la propiedad que presentan los suelos hasta cierto límite. En la actualidad, los límites de Atterberg son las determinaciones que con más asiduidad se practican en los laboratorios de Mecánica del Suelo. Su utilidad deriva de que, gracias a la experiencia acumulada en miles de determinaciones, es suficiente conocer sus valores para poderse dar una idea bastante clara del tipo de suelo y sus propiedades. Como, por otra parte, se trata de determinaciones sencillas y rápidas, permiten una pronta identificación de los suelos y la selección adecuada de muestras típicas para ser sometidas a ensayos más complicados. Los límites de Atterberg pertenecen, junto al análisis granulométrico, al tipo de ensayos de identificación. Pero, si el análisis granulométrico nos permite conocer la magnitud cuantitativa de la fracción fina, los límites de Atterberg nos indican su calidad, completando así el conocimiento del suelo. Frecuentemente se utilizan los límites directamente en las especificaciones para controlar los suelos a utilizar en terraplenes. El índice de plasticidad, que indica la magnitud del intervalo de humedades en el cual el suelo posee consistencia plástica, y el índice de liquidez, que indica la proximidad del suelo natural al límite líquido, son características especialmente útiles del suelo.
Por consistencia se entiende el grado de cohesión de las partículas de un suelo y su resistencia aquellas fuerzas exteriores que tienden a deformar o destruir su estructura. Los 5 límites propuestos por A. Atterberg. son:
Límite Líquido Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado en que una mezcla de suelo y agua, capaz de ser moldeada, se deposita en la Cuchara de Casagrande, y se golpea consecutivamente contra la base de la máquina, haciendo girar la manivela, hasta que la zanja que previamente se ha recortado, se cierra en una longitud de 12 mm (1/2"). Si el número de golpes para que se cierre la zanja es 25, la humedad del suelo (razón peso de agua/peso de suelo seco) corresponde al límite líquido. Dado que no siempre es posible que la zanja se cierre en la longitud de 12 mm exactamente con 25 golpes, existen dos métodos para determinar el límite líquido: graficar el número de golpes en coordenadas logarítmicas, contra el contenido de humedad correspondiente, en coordenadas normales, e intrapolar para la humedad correspondiente a 25 golpes. La humedad obtenida es el Límite Líquido. - según el método puntual, multiplicar por un factor (que depende del número de golpes) la humedad obtenida y obtener el límite líquido como el resultado de tal multiplicación.
Límite Plástico Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado pero sencillo consistente en medir el contenido de humedad para el cual no es posible moldear un cilindro de suelo, con un diámetro de 3 mm. Para esto, se realiza una mezcla de agua y suelo, la cual se amasa entre los dedos o entre el dedo índice y una superficie inerte (vidrio), hasta conseguir un cilindro de 3 mm de diámetro. Al llegar a este diámetro, se desarma el cilindro, y vuelve a amasarse hasta lograr nuevamente un cilindro de 3 mm. Esto se realiza consecutivamente hasta que no es posible obtener el cilindro de la dimensión deseada. Con ese contenido de humedad, el suelo se vuelve quebradizo (por pérdida de humedad) o se vuelve pulverulento. Se mide el contenido de humedad, el cual corresponde al Límite Plástico. Se recomienda realizar este procedimiento al menos 3 veces para disminuir los errores de interpretación o medición.
Los límites de Atterberg o límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua. Así un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico, semilíquido y líquido. La arcilla, por ejemplo al agregarle agua, pasa gradualmente del estado sólido al estado plástico y finalmente al estado líquido. El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de un suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto límite sin romperse. El método usado para medir estos límites de humedad fue ideado por Atterberg a principios de siglo a través de dos ensayos que definen los límites del estado plástico. Los límites de Atterberg son propiedades índices de los suelos, con que se definen la plasticidad y se utilizan en la identificación y clasificación de un suelo.
Consistencia.- Es la relativa facilidad con la cual el suelo puede ser deformado
Limite líquido (LL).- contenido de humedad del suelo en el límite entre el estado semilíquido y plástico.
Limite Plástico (LP).- es el contenido de humedad del suelo en el límite entre los estados semisólidos y plástico.
Suelo Plástico.- Es un suelo que tiene un rango de contenido de humedad sobre el cual mantendrá su forma bajo secado.
Índice de plasticidad (ID) Es la diferencia entre los límites líquido y plástico: I P = L L - L P
Índice de liquidez.- Es la relación expresada en porcentajes de (1) contenido de muestra natural de un suelo menos su límite plástico a (2) su índice de plasticidad.
Índice de plasticidad:
El índice de plasticidad también da una buena indicación de
la compresibilidad. Mientras mayor sea el IP, mayor será la compresibilidad del suelo. Ejemplos de valores del índice de plasticidad.
Categoría Suelo
I P
Arena o limo
I
plasticidad
0-1 No plásti co
trazas d 1-5 Ligera plasticidad
5-
poca arcilla
I I I
Franco arcilloso
10
Baja plasticidad
10- Mediana 20 plasticidad
20- Al ta plasticidad Ar cill oso li moso 35 Arcilla >3
Muy plasticidad
Plasticidad de diversos suelos arcillosos/limosos Y está dado por la ecuación:
Índice de liquidez:
Dónde: =Limite Líquido =Limite Plástico =Humedad Natural
d
arcilla
I I
Gr ado
alta
ESTADO
DESCRIPCION
LIMITE INFERIOR
Liquido
Una pasta de consistencia de sopa a mantequilla Limite blanda
Plástico
Semi-
(LL)
Consistencia de mantequilla blanda a arcilla dura se Limite deforma pero no se agrieta
(LP)
Consistencia de queso. Se deforma constantemente
Límite
Plástico
de
retracción
Solido Solido
Liquido
Consistencia de caramelo duro, falla completamente Límite al deformarse
de
retracción
CONCLUSIONES. La práctica fue buena por que pudimos determinar el límite líquido de un suelo coluvial, pero no así su plasticidad, esto quiere decir que nuestro suelo se asemeja más a un suelo aluvial que a un coluvial, las causas se desconocen del por que de este hecho, pero con el grupo pudimos plantearnos una hipótesis: El estrato del cual sacamos el material en la localidad de temporal anteriormente puede haber sido una quebrada o que pasaba un rio por el lugar lo cual con el paso del tiempo el suelo poco a poco pudo ganar material organico para después transformarse en un suelo coluvial.
RECOMENDACIONES. La gráfica para calcular el límite líquido a partir de valores de golpeo y humedad se representa en doble escala logarítmica, por lo tanto tienes que representar en escala logarítmica tanto la humedad como el golpeo de cada punto que se ha obtenido en el laboratorio. Luego no hay más que trazar una recta que se ajuste a esos dos puntos, pero imponiendo el valor de la pendiente de esa recta, que siempre es la misma. Luego no hay más que calcular el valor de la humedad para el golpeo de 25 (usa la opción TENDENCIA de Excel imponiendo un valor de 25).
BIBLIOGRAFIA.
(1
)
http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3282/5/53973-5.pdf
(03/03/12)
(2)
http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmites_de_Atterberg
http://apuntesingenierocivil.blogspot.com/2010/11/limites-de-atterberg.html
http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3282/5/53973-5.pdf
http://html.rincondelvago.com/suelos_11.html
ANEXOS:
Ranurador Casa Grande
Balanza electrónica de precisión
Cápsulas
Horno
