MECANICA DE SUELOS
I.
INGENIERIA DE MINAS
INTRODUCCION
Los suelos que poseen algo de cohesión, según su naturaleza y cantidad de agua, pueden presentar propiedades que lo incluyan en el estado sólido, semi-solido, plástico o semi-liquido. El contenido de agua o humedad limite al que se produce el cambio de estado varia de un suelo a otro. El método usado para medir estos límites se conoce como método de Atterberg y los contenidos de agua o humedad con los cuales se producen los cambios de estados, se denominan límites de Atterberg. Ellos marcan una separación arbitraria, pero suficiente en la práctica, entre los cuatro estados mencionados anteriormente. Por lo cual uno de los límites a estudiar es el límite de contracción: co ntracción: según tiene varias normas a nivel internacional pero nos enfocaremos a la norma de prueba D-427 de la ASTM.
II.
FUNDAMENTACION TEORICA
El contenido de agua, en porcentaje, en el que la transición de estado sólido a semisólido tiene lugar, se define como el límite de contracción. El contenido de agua en el punto de transición de estado semisólido a plástico es el límite plástico, y de estado plástico a líquido es el límite líquido. Esos límites se conocen como límites de Atterberg:
Fig 1. Límites de Atterberg
2.1.
LIMITES DE ATTERBERG
En un principio, seis” límites de consistencia” de los suelos de grano fino se definieron por Albert
Atterberg: el límite superior de flujo viscoso, el límite líquido, el límite pegajoso, el límite de la cohesión, el limite plástico, y el límite de la contracción. En el uso de la ingeniería actual, el término se refiere solo al límite líquido, límite plástico, y en algunas referencias, el límite de la contracción.
2.1.1. LIMITE LÍQUIDO (LL,WL). El contenido de agua, en porcentaje, de una suelo en el límite definido arbitrariamente entre los estados semilíquido y plástico (Traduc. ASTM D4318). El procedimiento para la prueba del límite liquido liquido esta dado en la prueba D-4318 de la ASTM.
2.1.2. LIMITE PLASTICO (PL,WP). El contenido de agua, en porcentaje, de un suelo en el límite entre los estados plástico y semisólido (Traduc. ASTM D4318).
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Se define, como el contenido de agua, en porcentaje, con el cual el suelo, al ser enrollado en rollitos de 3.2mm de diámetro, se desmorona. El límite plástico es el límite inferior de la etapa plástica del suelo. La prueba es simple y se lleva a cabo enrollando r epetidamente a mano sobre una placa de vidrio (fig. 1.) una masa de suelo de forma elipsoidal.
Fig. 2. Prueba de límite Plástico
El índice de plasticidad (PI), es la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico de un suelo, PI
LL
PL
El procedimiento para l prueba del límite plástico se da en la prueba D-4318 de la ASTM.
2.1.3. LIMITE DE CONTRACCION (SL) Humedad máxima de un suelo para la cual una reducción de la humedad no causa una variación del volumen del suelo, expresado en porcentaje.
III.
METODO Y PROCEDIMIENTO
3.1.
NORMA ASTM D427
Esta norma tiene como objetivo determinar el límite de contracción de un suelo por el método del mercurio. Tome una muestra de 30g. Pasante del tamiz N° 40, mezcle completamente de acuerdo al procedimiento para el ensayo de limite liquido AASHTO T 89, es decir el suelo debe tener una consistencia que se aproxime a dicho limite
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a. EQUIPOS
b. PROCEDIMIENTO -
Registre la masa del recipiente de contracción vacío (Mt).
-
Recubra el interior del recipiente de contracción con vaselina o cualquier grasa pesada que evite la adherencia del sueño y la capsula.
-
Coloque en el centro del recipiente de contracción una cantidad de suelo húmedo aproximadamente igual al tercio del volumen de este, golpee el recipiente sobre una superficie firme, recubierta con varias capas de papel secante o m aterial similar, el suelo fluirá hacia los bordes.
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Agregue una cantidad de suelo aproximadamente igual a la primera porción y golpee el plato hasta que el suelo este compactado y todo el aire atrapado suba a la superficie. Registre la masa del recipiente de contracción más la muestra húmeda (Mw).
Deje secar la pastilla de suelo al aire hasta que su color pase de oscuro a claro (aproximadamente 6 a 8 horas). Seque la muestra al horno hasta alcanzar una masa constante. Si al sacar la muestra del horno, no se encuentra fisurado o quebrado, entonces se deberá registrar la masa del recipiente de contracción más la muestra seca (MD) g.
c. REALIZACIÓN DEL ENSAYO -
Determinar el volumen del plato de contracción
-
Coloque el recipiente de contracción en el plato de evaporación, y llene el recipiente de contracción con mercurio.
-
Luego cubra el recipiente con la placa de vidrio plana para remover el exceso de mercurio. Para registrar el volumen del recipiente (V9, de debe asegurar que al
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-
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momento de remover el exceso de mercurio, no existan burbujas de aire dentro del recipiente. Registre el recipiente de contracción más el mercurio (M) g.
Existe dos maneras de determinar el volumen de mercurio que contiene está en el recipiente, graduado, y la segunda, pesando el mercurio y utilizando la densidad de este último. Colocar el recipiente de vidrio en el plato de evaporación y llenarlo con mercurio.
-
Remover el exceso de mercurio del recipiente de vidrio presionando en la parte superior la placa de vidrio de tres puntas. Verifique que no exista aire atrapado en el mercurio.
-
Registrar la masa del mercurio más el recipiente de vidrio (lleno) g.
-
Coloque la muestra de suelo seco sobre el mercurio.
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Cuidadosamente sumerja la pastilla de suelo dentro del mercurio con la ayuda de la placa de vidrio de tres puntas presionando firmemente sobre el borde de la copa y cuidando que se forme burbujas de aire entre la placa y el mercurio.
-
Registre la masa del mercurio sobrante más el recipiente de vidrio (W sobrante) g.
d. Cálculo Los datos obtenidos después de realizado el ensayo son los siguiente: -
Masa del recipiente contracción vacío, Wt Masa del recipiente de contracción más el sueño húmedo, Ww. Masa del recipiente con la muestra de suelo seco, WD. Volumen de mercurio que llena el recipiente de contracción, V. Masa del mercurio más recipiente de vidrio, (W) lleno. Masa del mercurio más recipiente de vidrio, (w) sobrante.
Los cálculos son lo siguiente: o
Calcule la masa inicial de suelo húmedo. W
o
W w
W t
Calcule la masa de suelo seco W o
o
W D
W t
Calcule el contenido de humedad inicial, W, como porcentaje de masa seca.
(W W O 100 W O
w
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o
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Calcule la masa de mercurio desplazada por la muestra del suelo W desplazado
o
W lleno
W sobr ante
Calcule el volumen desplazado por la muestra de suelo
V o
W desplazado
Hg
Donde ρHg es la densidad del mercurio, con valor de 13.55 g/cc o
Calcule el límite de contracción como contenido de humedad de suelo expresado en porcentaje de masa seca.
S w
o
(V V O 100 W O
Adicionalmente puede calcularse el índice de contracción
R
W O
V O
IV. o o
BIBLIOGRAFIA Traducción de ASTM D4318, www.civilgeeks.com Universidad Técnica Particular de Loja. ASTM D427
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