Limite Liquido y Plastico .

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Límites de consistencia

"Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

LABORATORIO DE MACANICA DE SUELOS I LIMITES DE CONSISTENCIA CONSISTENCIA ING. HENRY RIZALSO HUAICANI

RAMOS VELARDE, LEIDY CEREZO VILLASANTE, DIOMEDES ACERO ESTAÑA, OLGER QUISPE SANCA, WILVER DAVID VARGAS VARGAS, WILLIAM DENIZ MAQUERA CAXI, FRANZ ROYER

Escuela Profesional De Ingeniería Civil

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INFORME N°: 5 LIMITES DE CONSISTENCIA CONSISTENCIA DETERMINACION DE LÍMITE LÍQUIDO Y LIMITE PLASTICO PLASTICO DE LOS SUELOS OBJETIVOS  El valor calculado deberá aproximarse al centésimo.  Introducirnos al procedimiento de determinación de límite líquido para suelos.  Determinar el límite líquido de la muestra de suelos para tener una idea del tipo de suelo que es nuestra muestra.  Determinar el límite plástico de la muestra m uestra trabajada. II. NORMAS TECNICAS 2.1. Limite liquido 2.2. Limite plástico  ASTM D 4318  ASTM 4318 I.



AASHTO T 89-68



AASHTO T 90



MTC E 110-2000



MTC E 111-2000

III. MARCO TEORICO

3.1. Consistencia de suelo Cuando existen minerales de arcilla en un suelo de grano fino, este puede ser remodelado en presencia de alguna humedad sin desmoronarse. Esta naturaleza cohesiva es debida al agua absorbida que rodea a las partículas de arcilla. A principios de 1900, un científico sueco, Albert Mauritz Attterberg, desarrollo un método para describir la consistencia de suelos de grano fino con contenidos de agua variables. A un muy bajo contenido de agua, el suelo se comporta mas como un sólido frágil. Cuando el contenido de agua es muy alto, el suelo y el agua fluyen como un líquido. Por tanto dependiendo del contenido de agua, la naturaleza del comportamiento de suelo se clasifica arbitrariamente en cuatro estados básicos, denominados solido, semisólido, plástico y liquido. El contenido de agua, en porcentaje, en el que la transmisión del 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. Estos límites se conocen también como limites de Atterberg. Braja M. Dass, Fundamentos de ingeniería i ngeniería geotécnica-1999, pág. 27


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Fig. 5.1. Limites de Atterberg. Fuente wikipedia http://commons.wikimedia.org/wiki/F http://commons.wi kimedia.org/wiki/File:L%C3%ADmites_ ile:L%C3%ADmites_de_atterberg.PNG de_atterberg.PNG 3.2. Limite liquido(LL) El límite liquido se define como el contenido de humedad expresado en por ciento con respecto al peso seco de la muestra con lo cual el suelo cambia del estado liquido al plástico. De acuerdo con esta definición los suelos los suelos plásticos tienen en el límite liquido, una resistencia muy pequeña al esfuerzo de corte pero definida es de 25gr./  , según Atterberg. La cohesión de un suelo en el límite líquido es prácticamente nula. El límite liquido se calcula así:

L.L. =  :  :  : L.L.

 - 

x100 =

 

x100 ……(1) donde:

Peso de la muestra húmeda Peso de la muestra seca Contenido de agua de la muestra Limite liquido en %

3.3. Limite plástico El limite plástico se define como el contenido de humedad expresado en por ciento con respecto al peso seco de la muestra secado en horno, para el cual los suelos cohesivos pasan de un estado semi-solido a un estado plástico. Para determinar el limite plástico generalmente se hace uso del material, que mezclado con agua, a


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sobrado de la prueba del límite liquido y al cual se le evapora humedad por medio del mezclado hasta tener una mezcla plástica que sea fácilmente moldeable. Se forma luego una pequeña bola que deberá enseguida rodillarse en la palma de la mano o en una placa de vidrio aplicando la suficiente presión a efecto de formarse filamentos. El límite plástico se determina mediante:

  Donde  :  :  :  :

  

 

 

…..(2)

Peso de los trocitos de filamentos húmedos en gramos Peso de los trocitos de filamentos secos en gramos Peso del agua contenida en los filamentos pesados en gramos Humedad correspondiente al limite plástico en % Crezpo Villalaz, Carlos, Mecanica de suelos y cimentaciones- editorial Limusa,1979-Mexico pág. 54-62 54-62

Los límites líquido y plástico han sido ampliamente utilizados en todas las regiones del mundo, principalmente con objetivos de identificación y clasificación de suelos. El límite de contracción ha sido útil en varias áreas geográficas donde el suelo sufre grandes cambios de volumen entre su estado seco y su estado húmedo. El problema potencial de volumen puede muy amenudeo ser detectado de los resultados de los ensayos del límite liquido liquido y limite plástico. plástico. El límite líquido líquido en ocasiones ocasiones puede utilizarse para estimar asentamientos en problemas de consolidación y ambos límites son algunas veces útiles para predecir la máxima densidad en estudios de compactación. Para poder establecer valores definidos , reproducibles , de estos límites , se propuso que el limite liquido se definiera arbitrariamente como el contenido de humedad al cual una masa de suelo húmedo coloca en un recipiente de capsula de bronce , separada en dos por la acción de una herramienta para hacer una ranura patrón , y deja caer desde una altura de un centímetro sufra después de dejarla caer 25 veces una falla o cierre de la ranura en una longitud de 12.7 mm algunas variables afectan el resultado de la prueba tales como los siguientes:  Tamaño de la masa de suelo contenido en la capsula de cobre  Velocidad a la cual de le dan os golpes ( debería ser 120 RPM )  Tiempo de reposo del suelo en la cazuela antes de comenzar la cuenta de golpes y estado de limpieza de la cazuela antes de colocar la pasta de suelo para el ensayo  Humedad del laboratorio y rapidez con la cual se hace el ensayo  Tipo de material utilizado como base del aparato o superficie contra la cual se debe golpear la cazuela (comúnmente se utiliza caucho duro o micarta)  Ajuste o calibración de la altura de caída de la cazuela ( debe ser exactamente un centímetro)  Tipo de herramienta utilizada para hacer la ranura  Condición general del aparato del límite liquido ( cuchara de casa grande )


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Bowles,Joseph E., Manual de laboratorio de suelos en ingeniería civil Editorial McGRAW-HILL-Colombia:1980,pag. 16-17

3.4. Curva de flujo A partir de extensas investigaciones sobre los resultados obtenidos por Atterberg con su método original ya descrito y usando determinaciones efectuadas por diferente operadores en varios laboratorios, se estableció que el limite liquido obtenido por medio de la copa de la de casa grande corresponde al de Atterberg si se define como el contenido de agua del suelo para el que la ranura se cierra a lo largo de 1.25cm. Con 25 golpes en la copa es. Esta correlación permitió incorporar a la experiencia actual toda la adquirida previamente al uso uso de la copa , de de hecho el limite liquido se determina conociendo 3 o 4 contenidos de agua diferentes en su vecindad , los correspondiente números de golpes y trazando la curva contenido de agua – N°. De golpes. La ordenada de de esta curva correspondiente de a la abscisa de 25 golpes es el contenido de agua correspondiente al límite liquido. Se encontró experimentalmente que usando papel semilogaritmico 8 con los contenidos contenidos de agua en escala aritmética y el numero numero de golpes en escala logarítmica) la curva anterior llamada de fluidez, es una recta cerca del límite liquido y el modo de determinar el limite liquido. La ecuación de la curva de flujo es: ω = -      …(3) ω = contenido de agua, como % del peso seco

 = Índice de fluidez, pendiente de la curva de fluidez, igual a la variación del contenido

de agua correspondiente a un siclo de escala logarítmica N = numero de golpes. Si N es menor de 10, aproximadamente a medio golpe C = constante constante que representa la ordenada en la abscisa prolongando el trazo de la curva de fluidez

de un golpe, se calcula calcula

Para construir la curva de fluidez sin salirse del intervalo en que puede considerarse recta, A. casa grande recomienda registrar valores entre los 6 y 35 golpes determinando 6 punto, 3 entre 6 y 15 golpes y 3 entre 23 y 32 . Para consistencias correspondientes a menos de 6 golpes se hace ya muy difícil discernir el momento del cierra de la ranura y si esta cierra con más de 35 golpes, la gran duración de la prueba causa excesiva evaporación. En pruebas de rutina basta con determinar 4 puntos de la curva de fluidez. Juares Badillo, Rico Rodriguez , mecánica de suelos tomo I Fundamentos de mecánica de suelos; Editorial Limusa-Mexico:2005, pag. 132


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3.5. Carta de plasticidad Los limites liquido y plástico son determinados por medio de pruebas de laboratorio relativamente simples que proporcionan información sobre la naturaleza de los suelos cohesivos son utilizadas ampliamente por ingenieros para correlacionar varios parámetros físicos del suelo así como para identificación del mismo. Casa grande (1932) estudio la relación del índice plasticidad respecto al límite líquido de una amplia variedad de suelos naturales. Con base en los resultados de pruebas, propuso una carta de plasticidad plasticidad que muestra la figura 5.2. La característica más importante importante de esta carta es la línea A empírica dada por la ecuación PI = 0.73 0 .73 ( LL – 20 ) . La línea A separa las arcillas inorgánicas de los limos inorgánicos. Las graficas de los índices de plasticidad contra limites líquidos para las arcillas inorgánicas se encuentran arriba de la línea A y aquellas para limos inorgánicos inorgánicos se hallan debajo debajo de la línea A los limos inorgánicos se grafican en la misma región que los limos inorgánicos de comprensibilidad media. Las arcillas orgánicas se grafican en la misma región que los limos inorgánicos de alta comprensibilidad. La información proporcionada en la carta de plasticidad es de gran valor y es la base para la clasificación de los suelos de grano fino en el sistema unificado de clasificación de suelos ( SUCS ) Braja M. Dass, Fundamentos de ingeniería geotécnica-1999, pág. 34-35

Fig. 5.2. Tabla de clasificación de materiales en función de los límites de Atterberg. Fuente wikipedia http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Graficauscs.png


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IV. EQUIPOS Y MATERIALES

4.1. Limite liquido  Cuchara de Casagrande  Ranurador  Balanza: una balanza con sensibilidad de 0.01gr.  Espátula: de hoja flexible de unos 74 a 100mm  Taras (4)  Tamiz N°200  Recipiente: de porcelana(de preferencia)  Piseta con agua destilada  Muestra de suelo fino 200gr. 4.2. Limite plástico  Muestra de suelo utilizado en el ensayo de limite liquido  Vidrio  Taras (3)  Horno V. PROCEDIMIENTO 5.1. Limite liquido a) Cada miembro del grupo debe pulverizar una cantidad suficiente de suelo secado al aire, para obtener una muestra representativa del material que pasa a través del tamiz N°. 40 de alrededor de 200 a 250 gr. es necesario asegurarse de votar el remanente retenido en el tamiz pues no es representativo del suelo que se trajo del terreno. además se debe asegurar mediante el uso de un mortero , la destrucción de todos los grumos presentes , una de las principales fuentes de error del ensayo consiste en fallar en obtención de una muestra realmente representativa , al permitir que muchos finos se queden retenido en forma de grumos en el tamiz núm. b) Debemos verificar que la altura de la maquina del límite liquido que va utilizar sea exactamente de un cm (± 0.1mm. ) para esta operación se puede utilizar la cabeza en forma de dado dado de 1 cm en el extremos superior del ranurador . hacer la la calibración con respecto a la marca de desgaste que se nota en la parte inferior de la cazuela , y no con respecto a la mínima distancia si la altura de la calidad no se calibra dentro de estos límites , es posible introducir un error de varias unidades % en la determinación del contenido de humedad c) Colocar los 200 gr. de suelo en un recipiente de porcelana, añadir una pequeña cantidad de agua destilada y mesclar cuidadosamente el suelo hasta obtener un color uniforme. cuando el color es uniforme en toda la muestra y esta quiere una apariencia cremosa su estado es adecuado adecuado en general general a continuación se debe


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añadir un poco mas de agua de manera que la consistencia resultante permita un numero de golpes para la falla en el rango de 25 a 35 d) Remover la cazuela de bronce del aparato de limite liquido y colocar dentro de la cazuela una pequeña cantidad hasta la profundidad adecuada para el trabajo de la herramienta ranuradora , bien centrada en la cazuela con respecto al pasador . a continuación se debe emparejar la superficie de la pasta de suelo cuidadosamente con una espátula y mediante el uso de la herramienta ranuradora, cortar una ranura clara, recta, que se parare completamente la masa de suelo en 2 partes. se debe mantener firmemente perpendicular a la tangente instantánea a la superficie de la cazuela y la herramienta, de forma que la profundidad de la ranura sea homogénea en toda su longitud. después de hacer la ranura se debe retomar rápidamente la cazuela a su sitio y hacer el conteo de golpes.

e) Tomar una muestra para medir el contenido de humedad (aprox. 40 – 60 gr.) y colocar en una tara cuyo peso debido de terminarse terminarse con anterioridad remover los restos del suelo de la cuchara casa grande y volver al recipiente donde se había preparado la muestra. lavar y limpiar perfectamente la cazuela.


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f)

Repetir la secuencia para 3 ensayos adicionales con núm. de golpes entre 15 y 25 y entre 25 y 35respectivamente para un total de 4 ensayos g) Pesar las 4 muestras de suelo y posteriormente colocarlos en el horno a 110°C para que se seque durante 24 h.

5.2. Limite plástico


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a) Dividir en varios pedazos o porciones pequeñas la muestra de 20 a 30 gr. De suelo que se había separado con anterioridad durante la preparación de la muestra para el límite liquido. b) Enrollar el suelo con la mano extendida sobre una placa de vidrio o sobre un pedazo de papel colocado a su vez sobre una superficie lisa, con presión suficiente para moldearlo en forma de cilindro o hilo de diámetro uniforme por acción de unos 80 a 90 golpes o movimientos movimientos de mano por min (1 (1 golpe = a un movimiento movimiento hacia adelante y hacia atrás). cuando el diámetro del hilo de suelo llegue a 3 mm. Se debe romper en pequeños pedazos y con ellos moldearse nuevamente en bolas o masa que a su vez vuelvan a enrollarse el proceso debe hacerse hasta que el cilindro de suelo se rompa. la falla del cilindro puede deberse a : - Simplemente por separación en pequeños pedazos - Por desprendimiento de escamas en forma tubular - Pedacitos sólidos en forma de barril de 6 a 8 mm. De largo

c) Esta secuencia debe repetirse 2 veces mas d) Pesar los cilindros de suelo y colocarlos dentro del horno durante 24 h VI. DATOS Y RESULTADOS 6.1. Cálculos Regresar a la laboratorio al día siguiente y pesar todas las muestras secadas en el horno para poder calcular los contenidos de humedad correspondientes correspondientes .dibujar la grafica de contenido de humedad contra número de golpes resultantes del ensayo del límite liquido de un papel semilogaritmico en un formato igual o similar recomendado según norma Utilizar las ecuaciones teóricas para calcular el limite liquido y comparar con el limite liquido obtenido del grafico semilogaritmico ANEXO 




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Calcular la actividad del suelo utilizando el % de material más fino que el diámetro 0.002 mm. Tomando el análisis hidrométrico 6.2. Ensayo del límite liquido 1 2 3 4 N. golpes 23 32 28 21 N. de tara F – 2 A – 3 A -33 C – 17 W. de tara 19.53 12.96 12.54 37.56 

WT + MH

42.67

37.31

47.59

57.76

WT + MS

38.668

33.15

41.64

54.28



4.002

4.16

5.95

3.45



19.138

20.19

29.1

16.75

Contenido de humedad

20.911

20.604

20.447

20.597

6.3. Ensayo del límite plástico

N. de tara W. de tara WT + MH WT + MS  

1 A - 11 17.60 20.20 19.87 0.33 2.27 14.537

2 A -17 21.08 23.36 23.13 0.23 2.05 11.220

3 A – 25 13.24 15.83 15.51 0.32 2.27 14.067

Contenido de humedad 6.4. Grafica de contenido de humedad vs número de golpes VII. CONCLUSIONES  Aprendimos a realizar los ensayos correspondientes para determinar el limite líquido y limite plástico para una muestra representativa del suelo.  Analizamos la importancia de los ensayos realizados en lo que es clasificación de suelos.  Teóricamente y gráficamente hallamos el límite liquido de la muestra de suelo estudiada. VIII. BIBLIOGRAFIA  Braja M. Dass, Fundamentos de ingeniería geotécnica-1999.  Crezpo Villalaz, Carlos, Mecánica de suelos y cimentaciones- editorial Limusa,1979-Mexico  Bowles,Joseph E., Manual de laboratorio de suelos en ingeniería civil-Editorial McGRAW-HILL-Colombia:1980  Juares Badillo, Rico Rodriguez , mecánica de suelos tomo I Fundamentos de mecánica de suelos; Editorial Limusa-Mexico:2005


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Fuente wikipedia http://commons.wikimedia.org/wiki/Fi http://commons.wi kimedia.org/wiki/File:L%C3%ADmites_d le:L%C3%ADmites_de_atterberg.PNG e_atterberg.PNG



MANUAL DE ENSAYO DE LABORATORIO (EM 2000). MTC E 110-2000 y MTC E 111-2000 www.es.scribd.com/doc/3/contenido-de-humedad- ASTM-D2216-71

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Blog un ingeniero civil. http://uningenierocivil.blogspot.c http://uningen ierocivil.blogspot.com/2011/03/limites-de-atterberg-in om/2011/03/limites-de-atterberg-indice-de.html dice-de.html

IX. INVESTIGACION

Además del límite líquido y plástico A. Atterberg propuso los siguientes límites: 1. Límite de cohesión: es el contenido de humedad con el cual las boronas del suelo son capaces de pegarse unas a otras. 2. Límite de pegajosidad: es el contenido de humedad con el cual el suelo comienza a pegarse a las superficies metálicas tales como la cuchilla y espátula. 3. Límite de contracción: es el contenido de humedad por debajo del cual no se produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo. Bowles,Joseph E., Manual de laboratorio de suelos en ingeniería civil -Editorial McGRAW-HILL-Colombia:1980,pag. McGRAW-HILL-Colombi a:1980,pag. 16 INDICE DE PLASTICIDAD Ip

El Índice de plasticidad se define como la diferencia numérica entre el Limite Liquido y el Limite Plástico:

…(4)

Un Índice de plasticidad bajo, como por ejemplo del 5%, significa que un pequeño incremento en el con tenido de humedad del suelo, lo transforma de semisólido a la condición de liquido, es decir resulta muy sensible a los cambios de humedad. Por el contrario, un índice de plasticidad alto, como por ejemplo del 20%, indica que para que un suelo pase del estado semisólido al líquido, se le debe agregar gran cantidad de agua. En suelos no plásticos, no es posible determinar el Índice de plasticidad. El día grama de plasticidad indicada en la fi gura 1.7, según los Límites de Atterberg, permite diferenciar - el índice de plasticidad de limos y arcillas, en función del Limite Liquido LI. y del contenido normal de humedad WN.


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Figura 1.7

Diagrama de Plasticidad según los Límites de Atterberg El Índice de plasticidad define el campo plástico de un suelo y representa el porcentaje de humedad que deben tener las arcillas para conservarse en estado plástico. Este valor permite determinar los parámetros de asentamiento de un suelo y su expansividad potencial. INDICE DE FLUIDEZ IL

El índice de fluidez, también conocido como índice líquido, define la consistencia de un suelo.

…(5)

La Tabla 1.7 indica la relación existente entre el índice de fluidez y la consistencia de u n suelo, así como su comportamiento al ser manipulado. En esta Tabla, la consistencia del suelo arcilloso varía desde dura, hasta fluida, dependiendo del contenido de humedad. Cuando el índice liquido es muy reducido, se incrementaría la consistencia y se hace difícil la penetración del suelo por medio de instrumentos. Cuando IL <= 0, significa que W N <= LP. Por el contrario, cuando el contenido de humedad aumenta mucho, e I L < 1 las arcillas se comportan como un líquido viscoso. Este tipo de suelo no es apto para soportar fundaciones directas, pues son propensos a l a licuefacción por efecto de un impacto, como por ejemplo durante la hinca de pilotes, p ilotes, en explosiones, bajo la acción dinámica de maquinaria pesada, o cuando ocurre un movimiento sísmico. En todos los casos, los daños son devastadores e irrecuperables provocando el colapso de las construcciones que sobre ellos apoyan. Ver la Sección 2.8 para mayor información sobre este tema.


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INDICE DE RETRACCION IR

El índice de retracción 1 es el cambio de volumen, expresado en porcentaje del volumen de la muestra secada en horno, dividid por la p érdida de humedad en el límite de retracción, y expresada en porcentaje de la muestra seca.

…(6)

Luego se tiene:

…(7)

El índice de retracción representa el peso específico aparente de la muestra de suelo seco, al alcanzar el límite de retracción. En los su elos expansivos, sin embargo, se puede producir un incremento del volumen al reducir el contenido de humedad a partir del límite l ímite de retracción, por la presencia de aire en los poros. Blog un ingeniero civil. http://uningenierocivil.blogspot.c http://uningenie rocivil.blogspot.com/2011/03/limites-deom/2011/03/limites-de-atterberg-indice-de.ht atterberg-indice-de.html ml ANEXO


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Limite Liquido y Plastico .

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