UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL MECÁNICA DE SUELOS
LABORATORIO No. 02
ENSAYO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD Y LA ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO Y FINO. NORMA No: 237; No. 176
FECHA DE ELABORACIÓN: 11 DE AGOSTO DE 2012 FECHA DE ENTREGA: 5 DE SEPTIEMBRE DE 2012
PRESENTADO POR:
IVÁN DARÍO DÍAZ ROA 40092063 JESUS CRUZ LAURA JULIANA MALDONADO LEAL 40081082 MALORY HURTADO PRESENTADO A: ING.
REPÚBLICA DE COLOMBIA BOGOTÁ D.C. 2012
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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.
OBJETIVOS Determinar el límite líquido y límite plástico de una muestra de suelo Estudiar la Relación entre el Limite Plástico y el Limite Liquido queda como un resultado el Índice de Plasticidad. Reconocer los estados de consistencia del suelo, al mismo tiempo aprendiendo a identificar y a clasificar los suelos
METODOLOGÍA. Para límite Líquido: Equipos y Materiales: 1. Cazuela de Casagrande. (utilizada para determinar el límite de líquido de suelos, el cual se refiere al contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo secado en el horno, cuando éste se halla en el límite entre el estado líquido y el estado plástico.)
2. Muestra representativa de suelo, entre 250 y 500 gramos como mínimo, que para efectos de este ensayo se cuenta con una muestra, material fino que ha pasado el tamiz #40. 3. Recipientes muestreadores , debidamente rotulados para efecto de dejar las muestras al horno. 4. Espátula. 5. Ranurador. 6. Recipientes – Hechos de material resistente a la corrosión. 7. Horno – Un horno termostáticamente controlado, capaz de mantener temperaturas de 110 ± 5°C (230 ± 9°F) para secar las muestras. Procedimiento: 1. Se toma una muestra que pese aproximadamente 100 g. de una porción de material completamente mezclado que pase el tamiz de 0.425 mm (No.40)
2. Se coloca la muestra de suelo en la vasija y se mezcla completamente con 20 ml de agua, mezclándola, amasándola con una espátula. Realizar más adiciones de agua en incrementos de 1 a 3 ml, o acorde a la práctica que posea el laboratorista. 3. Cuando suficiente agua ha sido mezclada con el suelo, se forma una pasta uniforme de consistencia dura, se coloca una cantidad adecuada de esta mezcla en la cazuela y se extiende con la espátula y se enraza. Se divide el suelo en la cazuela de bronce con una firme pasada del ranurador a lo largo
del diámetro y a través de la línea central de la masa del suelo, de modo que se forme una ranura limpia. 4. Se levanta y golpea la cazuela girando la manija, a una velocidad de dos (2) golpes por segundo, hasta que las dos mitades de la pasta de suelo se pongan en contacto en el fondo de la ranura a lo largo de una distancia de cerca de 13mm (0.5"). Se anota el número de golpes requeridos para cerrar la ranura, en para efectos del presente ensayo este procedimiento se repite durante cuatro ocasiones. 5. Se saca una pequeña muestra de este suelo, y se coloca en un recipiente adecuado, previamente pesado, y se vuelve a pesar el conjunto, para luego ser llevado al horno por un periodo de 24 horas. 6. Pasada las 24 horas, se sacan los recipientes con las muestras, se pesan y se registran los datos. Para determinación de límite plástico. Equipo y Materiales. 1. Espátula. 2. Balanza – De 100 g de capacidad con aproximación a 0.01 g. 3. Recipientes – Se deben emplear recipientes apropiados, hechos de material resistente a la corrosión. 4. Horno –Termostáticamente controlado, regulable a 110 ± 5°C (230 ± 9°F). 5. Tamiz – De 425 μm (No.40). o material que haya pasado este tamiz. 6. Superficie lisa – Para amasado y enrollamiento. Procedimiento: 1. Obtener los pesos en la balanza de los recipientes a utilizar para efecto de almacenaje de las muestras de interés. 2. Se toma una muestra de material que haya pasado el tamiz #40, que ente caso es una muestra de materia que se emplea para el ensayo de limite líquido; se secciona una porción de 1.5 a 2.0 g de la masa de suelo tomada para el ensayo anterior. Con la porción seleccionada, se forma una masa
elipsoidal, y como la muestra parece plastilina se procede a armar rollos de la longitud más larga que se pueda y de aproximadamente 3mm de diámetro. 3. Tomar 2 recipientes y llenarlos con los rollos, hasta completar un peso de entre (15gr-25gr) 4. Pesar el conjunto, y llevarlos al horno, pasadas 24 horas, retirar los recipientes del horno, volver a pesarlos, y tomar el respectivo registro.
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.
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 Arena o limo
I
II
III
IP
Grado de plasticidad
0-1
No plástico
trazas de 1-5 Ligeraplasticidad arcilla 5poca Baja plasticidad arcilla 10
Franco arcilloso
Arcilloso limoso Arcilla
1020
Mediana plasticidad
20Alta plasticidad 35 >35
Muy alta plasticidad
Plasticidad de diversos suelos arcillosos/limosos
Y está dado por la ecuación:
Índice de liquidez:
Dónde: =Limite Líquido =Limite Plástico =Humedad Natural
ESTADO
DESCRIPCION
LIMITE INFERIOR
Liquido
Una pasta de consistencia de sopa a mantequilla blanda
Limite Liquido (LL)
Plástico
Consistencia de mantequilla blanda a arcilla dura se deforma pero no se agrieta
Limite Plástico (LP)
SemiSolido
Consistencia de queso. Se deforma constantemente
Límite de retracción
Solido
Consistencia de caramelo duro, falla completamente al deformarse
Límite de retracción
Cazuela de Casagrande La cazuela de Casagrande es utilizada para determinar el límite de líquido de suelos, el cual se refiere al contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo secado en el horno, cuando éste se halla en el límite entre el estado líquido y el estado plástico. REGISTROS Y RESULTADOS Para los resultados (LL, LP, IP) utilizaremos las ecuaciones (1) y (2) que nombramos anteriormente. HÚMEDAD NATURAL RECIPIENTE
N°
75
PESO DE SUELO HUMEDO+RECIPIENTE gm 116.21 PESO DE SUELO SECO+RECIPIENTE
gm
94.3
PESO DEL RECIPIETNE
gm
36.39
PESO DE SUELO SECO
gm
57.91
PESO DEL AGUA
gm
21.91
%
37.83
CONTENIDO DE HUMEDAD
Tabla N°1
RESULTADOS LIMITE LIQUIDO LIMITE PLASTICO INDICE DE PLASTICIDAD INDICE DE FLUJO Tabla N° 2
LIMITE LÍQUIDO RECIPIENTE
N°
11
19
42
36
PESO DE SUELO HUMEDO+RECIPIENTE gm
25.2
22.57
21.9
22.78
PESO DE SUELO SECO+RECIPIENTE
gm
19.1
17.4
16.4
16.8
PESO DEL RECIPIENTE
gm
6.53
6.68
6.61
6.7
PESO DEL SUELO SECO
gm 12.57 10.72
9.79
10.1
PESO DEL AGUA
gm
5.5
5.98
CONTENIDO DE HUMEDAD
%
N° DE GOLPES
N°
6.1
5.17
48.53 48.23 56.18 59.20 39
32
Tabla N° 3
LIMITE PLASTICO RECIPIENTE
N°
5
24
PESO DE SUELO HUMEDO+RECIPIENTE gm 29.30 32.16 PESO DE SUELO SECO+RECIPIENTE
gm 27.4
30.1
PESO DEL RECIPIENTE
gm 18.51 20.22
19
11
PESO DE SUELO SECO
gm 8.89
9.88
PESO DEL AGUA
gm 1.9
2.06
CONTENIDO DE HUMEDAD
%
21.37 20.85
Tabla N° 4
N° DE GOLPES CONTENIDO DE HUMEDAD (W%) 39
48.53
32
48.23
19
56.18
11
59.20
∑
212,14
GRAFICAS.
Humedad Vs # De golpes 70
HUMEDAD W%
60 50 40 30 20 10 0 1
10 NUMERO DE GOLPES
Grafica N °1. Determinación del límite líquido a los 25 golpes.
Limite líquido a los 25 golpes
100
Grafica N°2 Ahora bien si se supone que a través del tamiz #200 pasa más del 50% de material, este se puede clasificar en la carta de plasticidad, tal y como se muestra a continuación:
24,191835
Conforme a lo anterior si se ubica este material en la carta de plasticidad se puede decir que corresponde a un suelo arcilloso de alta compresibilidad.
CALCULOS. Humedad Natural Teniendo en cuenta la tabla N°1 tenemos que:
Donde
Entonces tenemos que:
El contenido de humedad ( ) para la determinación del límite líquido y limite plástico en cada una de las diferentes muestras en la taba N°3 y en la tabla N°4 se aplica la formula anterior. La gráfica N°1 muestra la curva de flujo donde se determinó por medio de está el límite líquido.
Limite Liquido (LL) Teniendo en cuenta la ecuación de la recta de la gráfica se obtiene el LL.
Limite Plástico (LP)
Índice de Liquidez (IL)
Índice de Consistencia
Se determina mediante el promedio de humedades obtenidas en las columnas del límite plástico mostrados.
Índice de Fluidez Índice de plasticidad (IP)
Es la pendiente que obtuvimos de la gráfica N° 1
CONCLUSIONES.
Según el índice de liquidez obtenido igual al 85,60 da cuenta de un suelo que tiene un contenido de agua natural mayor que el límite plástico, esto es una característica de los suelos que se encuentran según como suelo normalmente consolidado. Al ser un suelo normalmente consolidado va a presentar bajas resistencias, medianos asentamientos e indica que nunca ha tenido historial de esfuerzos. Según Valores de los límites de Atterberg para minerales de arcilla. J.K. Mitchell (2) . Un suelo con un Ll(37-72) Y de LP (19-27) corresponde a un mineral de arcilla Notronita. El índice de consistencia obtenido es de 14,40 da cuenta a un suelo con baja resistencia al ser moldeado. Un IP elevado indica un exceso de arcilla o de coloides en el suelo. El índice de plasticidad también da una buena indicación de la compresibilidad. Mientras mayor sea el IP, mayor será la compresibilidad del suelo. El índice de plasticidad obtenido de la muetra fue 32,03 encentrándose en el rango de (20-35) el cual representa un suelo arcilloso de alta plasticidad. Conforme a la suposición tomada de que el material pasa en más de un 50% el tamiz #200, y tomando como referencia el Sistema Unificado De Clasificación De Suelos; conforme a los valores obtenidos de índice de plasticidad y limite líquido, se ubican en la carta de plasticidad (grafica#2), arrojado como resultado que la muestra de suelos sometida a análisis de laboratorio puede corresponder a un suelo arcilloso de alta compresibilidad.
REFERENCIAS
(1 )
http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3282/5/53973-5.pdf (03/03/12)
(2)
http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3282/5/53973-5.pdf
