OBJETIVOS
Determinar el contenido de humedad existente en un suelo a través del límite líquido y también mediante el ensayo de límite plástico. Determinar por medio del índice de plasticidad el rango de plasticidad de un suelo. Determinar el contenido de humedad expresado en porcentaje, cuando el suelo se halla entre el estado plástico y líquido.
OBJETIVOS
Determinar el contenido de humedad existente en un suelo a través del límite líquido y también mediante el ensayo de límite plástico. Determinar por medio del índice de plasticidad el rango de plasticidad de un suelo. Determinar el contenido de humedad expresado en porcentaje, cuando el suelo se halla entre el estado plástico y líquido.
MARCO TEÓRICO: 1. PLASTICIDAD DE SUELOS 1.1. Plasticidad del suelo : es la propiedad que presentan los suelos de poder deformarse hasta cierto límite, sin romperse al aplicar una fuerza. Por medio de ella puede medirse el comportamiento de los suelos en todas las épocas. Es una característica física de los suelos finos (arcillas o limos) l imos) Es característica no permanente, sino circunstancial, según el contenido de humedad. Para conocer la plasticidad de un suelo se hace uso de los Límites de Atterberg. 2. LIMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG Los límites de consistencia permiten conocer la plasticidad de un suelo y se considera como fronteras convencionales en base al contenido de humedad. Mediante estos se puede tener una idea del tipo de suelo en estudio. Los límites de consistencia se determinan con muestras de suelo que pasan la malla mall a N° N °40. En esta oportunidad se tratará esencialmente sobre el límite líquido y el límite plástico de un suelo. 2.1. LIMITE LÍQUIDO (LL): Límite líquido “es el contenido de agua tal que para un material dado, fija la división entre el estado casi líquido lí quido y plástico de un suelo”.
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.
FIG.1.Copa de Casagrande Algunas variables afectan el resultado de la prueba del límite líquido o el número de golpes para cerrar la ranura-patrón en una longitud de 12.7 mm entre los cuales se cuentan: Tamaño de la masa de suelo contenida en la cápsula de cobre (espesor y cantidad). Velocidad a la cual se le dan los golpes (debería ser 120 rpm.). Tiempo de reposo del suelo en la cazuela antes de comenzar la cuenta de golpes y estado de limpieza 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 sea, superficie contra la cual se debe golpear la cazuela (comúnmente se utiliza caucho duro o mica). Ajuste o calibración de la altura de caída de la cazuela (debe ser exactamente 1 cm). Tipo de herramienta utilizada para hacer la ranura (bien la recomendada por la ASTM o bien la llamada tipo Casa grande). Condición general del aparato del límite líquido (pasadores desgastados, conexiones que no estén firmemente f irmemente apretadas) Las variables anteriores pueden ser todas controladas por el operador. El límite líquido es también afectado marcadamente por el tipo de suelo y otros factores adicionales. Para intentar reducir éstas variables en el ensayo, se han
desarrollado y se utilizan aparatos patrón, así como herramientas patrón para hacer la ranura.
FIG.2: Gráfica del contenido de humedad vs el número de golpes para encontrar el limite líquido
2.1.2. FÓRMULAS REFERENTES A LA PLASTICIDAD DE LOS SUELOS Para el caso de un punto, preparar el espécimen de la misma forma del método punto, el detalle es que ahora el contenido de humedad se ajusta a la consistencia que requiera de 20 a 30 golpes de la copa de Casagrande para cerrar la ranura y Lambe sugiere el siguiente empleo para la determinación del límite líquido: LL=W n ( ) 0.121
Dónde: LL=límite líquido W n= contenido de humedad enésimo N=número de golpes en la copa de Casagrande
ECUACIÓN DE LA CURVA DE FLUIDEZ W=F w. log N+C
Dónde: W=contenido de agua, porcentaje del peso seco F W =Índice de fluidez, pendiente negativa de la curva de fluidez igual a la variación del contenido de agua correspondiente a un ciclo de la escala logarítmica N=número de golpes en la copa de Casagrande C=Constante que representa la ordenada en la abscisa de un golpe; se calcula prolongando el trazado de la curva de fluidez.
ÍNDICE PLÁSTICO (Ip): Se obtiene por la diferencia entre los valores de límite líquido (LL) y límite plástico (LP). Se expresa en porcentaje No puede ser negativo Los límites líquido y plástico dependen de la cantidad y tipo de arcilla del suelo, pero el índice plástico depende generalmente de la cantidad de arcilla. Cuando no se puede determinar el límite plástico de un suelo, se dice que es no plástico (N: P), y en este caso se dice que el IP = 0. Ip=LL-LP
Dónde: LL=límite plástico LP=límite plástico
MATERIALES:
MUESTRA DE SUELO
TAMIZ N°40
SUELO PASANTE POR LA MALLA N° 40
ESPATULA
COPA DE CASAGRANDE
RANURADOR
BALANZA Y TARAS
PIPETA
HORNO
PROCEDIMIENTO:
1. TAMIZAR LA MUESTRA HACIENDO PASAR POR LA °
2. AGREGAR AGUA ALA MUESTRA PASANTE POR LA °
3. CON AYUDA DE LA ESPATULA FORMAR UNA
NOTA: ANTES DE HACER USO DE LA COPA DE CASA DE CASAGRANDE, DEBEMOS CALIBRARLA A UNA CAIDA DE DIEZ MILIMETROS
4. EN LA COPA DE CASAGRANDE SE COLOCA MASA HOMOGENEA, A UN MISMO NIVEL FORMANDO UNA
5. SE FORMA UNA ZANJA MANTENIENDO PERPENDICULAR EL RANURADOR A LA SUPERFICIE DE LA COPA DE BRONCE
6. SE HACE ROTAR LA MANIVELA A VELOCIDAD CONSTANTE
7. SE CUENTA EL NUMERO DE GOLPES NECESARIOS PARA CERRAR LA ZANJA EN UNA LONGITUD DE 13 mm
8. DESDE LA ZONA DONDE SE CERRO LA ZANJA, SE EXTRAE LA MUESTRA PARA DETERMINAR SU CONTENIDO DE HUMEDAD
Hacer este mismo procedimiento para cada intervalo de golpes (15-20, 20-25, 25-30, 30-40) visto en teoría. Se puede agregar agua a la pasta pero no es recomendable agregar muestra seca a la pasta, sino formar una nueva. En los resultados se verá que mientras más agua contiene se juntara más rápido.
9. COLOCAR LAS MUESTRAS EXTRAIDAS EN TARAS PARA PESARLAS Y LLEVARLAS AL HORNO.
10. DEJAR LAS MUESTRAS EN EL HORNO POR UN PERIODO DE 18 A 24 HORAS, PARA DETERMINAR SU CONTENIDO DE HUMEDAD
11. PESAR LAS MUESTRAS SECAS, HALLAR SUS CONTENIDOS DE HUMEDAD, PARA POSTERIORMENTE HALLAR SU LIMTE LIQUIDO.
HOJA DE CALCULOS: DETERMINACION DEL LIMITE DE CONSISTENCIA PROYECTO: Calculo De Limite Liquido UBICACIÓN: Chilca DESCRIPCION DEL SUELO: Suelo Arcilloso FECHA DE ENSAYO: 7 de noviembre de 2011
1. CALCULO GRAFICAMENTE (HOJA MILIMETRADA Y DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO)
MUESTRA N° de pocillo N° de golpes Peso del recipiente + Suelo húmedo Peso del recipiente + Suelo seco Peso del recipiente Peso del suelo seco Peso del agua Contenido de humedad (w%)
1
2
3
4
67
64
65
87
15
20
27
34
59.6
57.1
51.1
60.6
53.7
51.9
47.1
55.3
27.1
27
27
27.2
26.6
24.9
20.1
28.1
5.9
5.2
4
5.3
22.18
20.88
19.9
18.86
2. CALCULO MEDIANTE EL INDICE DE FLUIDEZ
N w%
20
34
20.88
18.86
w= -if logN + c
0.2088 = -if log20 + c 0.1886 = -if log34 + c 0.0202 = if (log34 – log20) If = 0.0878 N w%
20
25
N
20.88
LL
w%
34
25
18.86
LL
0.2088 = -0.0878 log20 + c
0.1886 = -0.0878 log34 + c
LL = -0.0878 log25 + c
LL = -0.0878 log25 + c
0.2088 – LL = 0.0878(log25
0.1866 – LL = 0.0878(log25
- log20)
- log34)
LL= 20.03%
LL= 20.03%
3. CALCULO MEDIANTE LA FORMULA DE LAMBE w = LL = w (N/25) ^0.121; 20 < N < 30
w = LL = 0.2088 (20/25) ^0.121 LL = 0.2031= 20.31%
LL calculado gráficamente : LL calculado mediante el índice de fluidez: 20.03% LL calculado mediante la fórmula de Lambe: 20.31% Dado que los valore son similares, el LIMITE LIQUIDO de nuestro suelo es 20%.
CONCLUSIONES:
En el ensayo de límite de consistencia, los contenidos de humedad de una muestra varían inversamente respecto al número de golpes; es decir que a mayor número de golpes es menor el contenido de humedad. Si la zanja en la muestra que está en la copa de Casagrande, se cierra en menos de 15 golpes, se hace muy difícil discernir el momento de cierre de la ranura y si esta se cierra con más de 35 golpes, la gran duración de la prueba causa una excesiva evaporación. Al realizar el ensayo de límite líquido, se recomienda girar la manivela de la copa de Casagrande a una misma frecuencia, para reducir el error que se pueda producir en la prueba. El limite liquido es 20% entonces podemos decir que el suelo es una arcilla inorgánica de mediana plasticidad.
RECOMENDACIONES:
Antes de realizar los golpes en la copa de Casagrande, calibrar este equipo a 10 mm. Realizar la calibración respecto a la marca de desgaste que se nota en la parte inferior de la cazuela, y no con respecto a la mínima distancia. Al realizar la mezcla de agua y suelo, se debe tener en cuenta una mezcla de color uniforme y si esta adquiere una apariencia cremosa su estado es adecuado en general. Se debe continuar añadiendo agua hasta obtener una mezcla homogénea y no agregar suelo, ya que esto traería como consecuencia error en el ensayo. Al hacer uso del ranurador esta se debe aplicar de abajo hacia arriba, para la obtención de la mayor profundidad del suelo en la pasta deberá ser aproximadamente igual a la altura de la cabeza de la herramienta patrón de la ASTM.
OBJETIVOS
Determinar el contenido de agua en porcentaje, de un suelo en el límite entre los estados plástico y quebradizo. Mediante los cálculos, ver la plasticidad o el límite plástico que tiene dicho suelo. Hallar el índice de plasticidad mediante el límite líquido y el límite plástico con el fin de clasificar el suelo.
MARCO TEÓRICO: LIMITE PLASTICO (LP): Algunas definiciones son: -EL límite plástico es el contenido de agua que limita el estado plástico resistente semisólido. -Cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estado semisólido y se rompe. 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 3.2 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 3.2 mm de diámetro. Al llegar a este diámetro, se desarma el cilindro, y vuelve a amasarse hasta lograr nuevamente un cilindro de 3.2 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.
FIG.3: Procedimiento de laboratorio de la formación de cilindros de 3.2mm de diámetro para poder hallar el límite plástico .
MATERIALES:
MUESTRA QUE SE JUNTA ENTRE LOS 20 Y 25 GOLPES
PLACA DE VIDRIO
TARAS
BALANZA
HORNO
PROCEDIMIENTO: Aprovecharemos la muestra que se obtiene entre los 20 y 25 golpes con la copa de Casagrande, para hallar el límite líquido.
1. COGER UNA CANTIDAD DE MUESTRA
2. FORMAR BOLITAS Y LUEGO ESTIRAR EN EL VIDRIO, HASTA QUE OBTENGA UN DIÁMETRO DE 3.2 MM APROXIMADAMENTE.
3. PESAR LAS TARAS VACIAS
4. COLOCAR LAS TIRAS OBTENIDAS EN LAS TARAS Y PESARLAS
5. LLEVAR LAS MUESTRAS AL HORNO POR LO MENOS 18 HORAS, PARA HALLAR SU CONTENIDO DE HUMEDAD
HOJA DE CALCULOS: DETERMINACION DEL LIMITE DE CONSISTENCIA PROYECTO: Calculo De Limite Plástico UBICACIÓN: Chilca DESCRIPCION DEL SUELO: Suelo Arcilloso FECHA DE ENSAYO: 7 de noviembre de 2011
CALCULO DEL LIMITE PLASTICO CON DOS MUESTRAS
MUESTRA
1
2
Peso del recipiente + Suelo húmedo
82.7
80.4
Peso del recipiente + Suelo seco Peso del recipiente Peso del suelo seco Peso del agua Contenido de humedad (w%)
77.9
75.8
47.9
48.1
30
27.7
4.8
4.6
16
16.606
16.303
16.30%
LIMITE PLASTICO
Como se puede observar el valor del LÍMITE PLÁSTICO es 16.30 %
CONCLUSIONES:
Analizando los resultados obtenidos en el laboratorio podemos concluir que el suelo llevado a ensayo es un suelo plástico ya que su límite plástico es 16.30%. Nuestro suelo arcilloso tiene la capacidad de soportar deformaciones, sin deformarse ni agrietarse, todas estas características se observaron al momento de realizar los rollitos con el suelo. Se puede decir que nuestro suelo se moldea fácilmente al adquirir una plasticidad, y por acción de una fuerza. El IP es 3.7%.
RECOMENDACIONES:
Usar para este ensayo la muestra obtenida a 25 golpes. Para obtener las varillas se recomienda utilizar la parte rugosa del vidrio, para obtener un mejor resultado. Los diámetros de las varillas se deben aproximar a 3.2 mm. El total de las varillas deben pesar como mínimo 30 gr.
OBJETIVOS
Poder clasificar nuestro suelo según el sistema SUCS y ASHTO. Hallar el Cu ( coeficiente de uniformidad) y el Cc (coeficiente de curvatura)
MARCO TEÓRICO: 1. GRANULOMETRÍA 1.1 Análisis granulométrico . Proceso para determinar la proporción en que participan los granos del suelo, en función de sus tamaños. Esa proporción se llama gradación del suelo. La gradación por tamaños es diferente al término geológico en el cual se alude a los procesos de construcción (agradación) y la destrucción (degradación) del relieve, por fuerzas y procesos tales como tectonismo, vulcanismo, erosión, sedimentación, etc. 1.2 Métodos de análisis granulométrico. Comprende dos clases de ensayos: El de tamizado para las partículas grueso – granulares (gravas, arenas) y el de sedimentación para la fracción fina del suelo (limos, arcillas), pues no son discriminables por tamizado. 1.2.1 Método del tamizado. Una vez se pasa el suelo por la estufa y se pulverice, se hace pasar por una serie organizada de tamices, de agujeros con tamaños decrecientes y conocidos, desde arriba hacia abajo. El primer tamiz, es el de mayor tamaño y es donde inicia el tamizado. Se tapa con el fin de evitar pérdidas de finos; el último tamiz está abajo y descansa sobre un recipiente de forma igual a uno de los tamices, y recibe el material más fino no retenido por ningún tamiz. Con sacudidas horizontales y golpes verticales, mecánicos o manuales, se hace pasar el suelo por la serie de tamices, de arriba abajo, para luego pesar por separado el suelo retenido en cada malla. 2.2 Curva granulométrica . Los resultados de los ensayos de tamizado y sedimentación se llevan a un gráfico llamado curva granulométrica. La fracción gruesa tendrá denominaciones, según el sistema:
La curva se dibuja en papel semilogarítmico. Con la escala aritmética (ordenadas) los porcentajes en peso de partículas con f < que cada uno de los lados de las abscisas. En escala logarítmica (abscisas) los tamaños de los granos en milímetros. Esta escala, en razón de que los f varían de cm a mm. Esta clasificación es necesaria en geotecnia, pero no suficiente. Se complementa siempre la granulometría con el ensayo de Límites de Atterberg, que caracterizan la plasticidad y consistencia de los finos en función del contenido de humedad.
MATERIALES:
MUESTRA DE SUELO
TAMICES
BALANZA
HORNO
PROCEDIMIENTO:
1. CUARTEAMOS LA MUESTRA TRES VECES, NOS QUEDAREMOS APROXIMADAMENTE CON UN OCTAVO DE LA MUESTRA
2. COLOCAMOS LA MUESTRA FINALEN UNA BANDEJA Y LA PESAMOS.
3. LLEVAMOS LA MUESTRA AL HORNO POR UN PERIODO DE 18 A 24 HORAS
4. SACAMOS LA MUESTRA DEL HORNO Y LA PESAMOS
5. PROCEDEMOS AL LAVADO DE LA MUESTRA CON AYUDA DE LA MALLA N° 200, DEBEMOS LAVAR LA MUESTRA HASTA QUE EL AGUA QUEDE TRANSPARENTE.
6. COLOCAMOS LA MUESTRA LAVADA EN UNA BANDEJA Y LA PESAMOS
7. LUEGO LA LLEVAMOS AL HORNO POR UN PERIODO DE 24 HORAS
8. SACAMOS LA MUESTRA SECA DEL HORNO Y LA PESAMOS.
9. PROCEDEMOS A TAMIZAR LA MUESTRA.
10. UNA VEZ TAMIZADA LA MUESTRA, PROCEDEMOS A SEPARAR LOS TAMICES, PARA OBTENER SU PESO RESPETIVO.
HOJA DE CALCULOS: GRANULOMETRIA PROYECTO: Clasificación del suelo según el sistema SUCS Y ASHTO. UBICACIÓN: Chilca DESCRIPCION DEL SUELO: Suelo Arenoso seco con presencia de arcilla FECHA DE ENSAYO: 14 de noviembre de 2011
DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO
PESO DEL TAMIZ (gr)
TAMIZ
FONDO
PESO DE MUESTRA + TAMIZ (gr)
PESO RETENIDO SIN CORREGIR (gr)
3/4
503
638.3
135.3
1/2
531
732.6
201.6
3/8
465
574.7
109.7
1/4
438
619.4
181.4
4
465
546.5
81.5
10
358
561.5
203.5
20
345
449.1
104.1
30
315
363.4
48.4
40
338
377.2
39.2
60
309
340.1
31.1
100
292
346.7
54.7
200
308
373.4
65.4
385.3
413.9
28.6
PESO DE LA TARA
500.5
PESO DE LA MUESTRA NATURAL + TARA
2243
PESO DE LA MUESTRA SECA + TARA
2226
PESO DE LA MUESTRA LAVADA SECA + TARA
1792
PESO DE LA MUESTRA NATURAL
1742.5
PESO DELA MUESTRA SECA
1725.5
PESO DE LA MUESTRA LAVADA SECA
1291.5
Porcentaje de error = 1291.5-1284.5 *100 = 0.542% 1291.5 TAMIZ
ABERTURA (mm)
PESO RETENIDO (gr)
PESO RETENIDO CORREGIDO (gr)
% PARCIAL RETENIDO
% ACUMULADO RETENIDO
QUE PASA
1 1/4
38.1
0
0
100
1
25.4
0
0
100
3/4
19.05
135.3
135.3
7.841
7.841
92.159
1/2
12.7
201.6
201.6
11.684
19.525
80.475
3/8
9.52
109.7
109.7
6.358
25.883
74.117
1/4
6.35
181.4
181.4
10.513
36.396
63.604
4
4.76
81.5
81.5
4.723
41.119
58.881
10
2
203.5
203.5
11.794
52.913
47.087
20
0.84
104.1
111.1
6.439
59.352
40.648
30
0.59
48.4
48.4
2.805
62.157
37.843
40
0.42
39.2
39.2
2.272
64.429
35.571
60
0.25
31.1
31.1
1.802
66.231
33.769
100
0.149
54.7
54.7
3.17
69.401
30.599
200
0.074
65.4
65.4
3.79
73.191
26.809
28.6
462.6
26.809
100
0
1284.5
1725.5
100
FONDO PESO TOTAL
Como el porcentaje de error = 0.542% < 1%, está dentro de lo permitido, entonces se da por aceptado el ensayo.
CALCULO DE Cc Y Cu
Cc = (D 30 ) ^2 D 60 * D 10
ANALITICAMENTE: 26.809
0.074
30
D30
30.599
0.149
58.881
4.76
60
D60
63.604
6.35
26.809
0.074
10
D10
Cu = D 60 D 10
CLASIFICACION DE LA MUESTRA: Clasificación según SUCS: Como el 73.191% > 50% es retenida por la malla N°200 entonces se trata de un suelo de partícula gruesa. Como el 58.881% > 50% pasa por la malla N°40 se trata de una arena. Como el Clasificación según AASHTO LL= 20.03%, LP=16.3%, IP=3.73% a=0, b=0, c=0, d=0, entonces IG=0 como el porcentaje que pasa por la malla N°200 es 26.809% y es menor que 35 % se trata de materiales granulados. Como el IG=0, puede ser suelo de tipo A-1-a, A-1-b, A-3, A-2-4, A-2-5, A-2-6, A-2-7. Como el LL=20.03% puede ser A-1-a, A-1-b, A-2-4. Como el IP=3.73%<6% PERTENECE AL GRUPO A-1-b
