Informe Geotecnia LÍMITES DE ATTERBERG

UNIVERSIDAD DE CHILE Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Ingeniería Civil CI4401-1 - Geotecnia

INFORME DE LABORATORIO #2 LÍMITES DE ATTERBERG

Nombre: Profesor del Cursos: Auxiliar de Laboratorio: Fecha de Realización laboratorio: Fecha de entrega:

Fernanda Núñez Jorquera César Pastén Emilia Castillo 25 de Agosto de 2014 08 de Septiembre de 2014

Introduccion El presente informe describe la caracterización de estos suelos, para lo cual se utiliza los límites de Atterberg, también conocidos como límites de consistencia; de acuerdo a la Norma ASTM D4318, los suelos que deben ser sometidos a estos ensayos corresponden a suelos finos, o bien, a los suelos más finos de los granulares, es decir, a todos aquellos suelos que pasan por la malla #40, lo que es equivalente a decir que tienen diámetros menores a 0.425 [mm]. Lo que muestra la ya mencionada Norma ASTM D4318, dice que para obtener los límites del rango de humedad dentro de los cuales el suelo fino se mantiene en estado plástico, más conocido como límite líquido, se utiliza el ensayo de la Máquina de Casagrande. Éste ensayo consiste en humedecer una muestra de suelo, dejándola como una mezcla semi-líquida e introducirla en la mitad de la cuchara, posteriormente, utilizando el acanalador, se realiza una división en el centro y se procede a someter la mezcla a sucesivos golpes hasta que la ranura se cierre 13 [mm] con 25 golpes. El ensayo de amasado, el cual se encuentra descrito en la Norma ASTM D4318, se utiliza para conocer el límite plástico de un suelo, el cual consiste en humedecer parte del suelo que quedó del ensayo del límite líquido, para generar una bolita de aproximadamente 1 [cm3] del material, esta bolita se amasa hasta lograr un bastón de 3,2 [mm] de diámetro. Si a dicho diámetro el bastón comienza a fragmentarse en trozos de 0,5 a 1 [cm] de largo, la humedad de la muestra corresponderá al límite plástico.

Metodología Los elementos que se utilizan para la realización de este laboratorio son: Máquina de Casagrande (referencia: Norma ASTM D4318-95a), acanalador, balanza de sensibilidad 0.1 g, espátula de acero flexible, cápsulas de porcelana, placa de vidrio, horno regulable a 110°, agua destilada, entre otros. Para preparar el suelo que se utilizará para los dos ensayos, se procedió a:   

Separar el material pasándolo por la malla #40, revisando que no quede ningún material de mayor tamaño. La muestra se entregaba ya seleccionada. Agregar agua destilada, revolviendo la mezcla hasta obtener una muestra semilíquida, y lo más homogénea posible. Pesar todas las cápsulas de porcelana que serán utilizadas durante el ensayo.

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO    



Teniendo la mezcla está lista, es necesario corroborar las óptimas condiciones de limpieza de la cápsula de la máquina de Casagrande. Se coloca aproximadamente 60[gr] del suelo húmedo en la cápsula, utilizando la mitad de la cuchara y nivelando la mezcla con la espátula. Con el acanalador, se separa la muestra en dos mitades, cuidando seguir el eje de simetría de la cápsula. Se comienza a girar la manivela, procurando obtener aproximadamente 2 golpes por segundo hasta que el surco se cierre hasta unos 13 [mm]. Si el número de golpes requerido es menor a 40 se anota, se saca una muestra de 5[gr] de suelo de la zona de donde se cerró el surco, se coloca en una de las cápsulas de porcelana y se pesa inmediatamente, para luego obtener el contenido de humedad. Se revuelve la mezcla, procurando que pierda humedad.

Se repite el procedimiento con otra fracción de la muestra, registrándose 5 humedades, dos para un número de golpes mayor a 25, y dos para uno menor a 25, como mínimo, y tomando nota de las humedades y el número de golpes de cada iteración, para luego, poder realizar un grafico humedad vs número de golpes, donde el límite líquido será el porcentaje de humedad tal que la regresión lineal de los datos indique un número de golpes igual a 25.

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO Utilizando una porción de suelo del ensayo del límite líquido:  



Se toma una bolita de aproximadamente 1 [cm3], la cual se amasa sobre el vidrio con la palma de la mano hasta formar bastoncitos de 3,2 [mm] de diámetro. Se repite este procedimiento hasta que el bastoncito de 3,2 [mm] de diámetro se rompa en trozos de 0,5 a 1 [cm] de largo. Cuando esto se alcanza, se dice que se tiene el límite de plasticidad. Se debe pesar inmediatamente el bastoncito para determinar dicha humedad.

Se repite este procedimiento 2 veces, de manera que el valor del límite plástico corresponderá al promedio de los tres ensayos. Se debe considerar que cuando se posee un suelo con una gran plasticidad, la duración de este ensayo podría prolongarse por un período extenso, es por eso que será necesario amasar la muestra sobre el vidrio, ya que este absorberá un poco de humedad, y lo hará de manera uniforme.

Formulas Las fórmulas que se utilizarán a lo largo del presente informe son las siguientes:

CONTENIDO DE HUMEDAD, W: [ ] Donde: : Peso del agua contenida en la muestra. : Peso de la muestra de suelo seca.

PESO DEL AGUA EN UNA MUESTRA, Ww: [ ] Donde: : Peso del suelo húmedo. : Peso del suelo seco.

ÍNDICE DE PLASTICIDAD, IP:

Donde: : Límite líquido. : Límite plástico.

Resultados del Laboratorio LÍMITE LÍQUIDO A continuación, se presenta una tabla que muestra los datos obtenidos del ensayo y los cálculos del peso del agua, utilizando la ecuación (II), la humedad en el suelo, para lo cual se utiliza la ecuación (I): Tabla 1: Datos para determinación del Límite Líquido. DETERMINACIÓN DEL LIMITE LIQUIDO N° de Punto N° de cápsula N° de golpes, N Peso suelo húmedo + Cápsula [g] Peso suelo seco + Cápsula [g] Peso Cápsula [g] Peso Suelo Seco [g] Peso agua [g] Contenido de Humedad, w [%] Límite Líquido, LL [%]

1 69 20

2 9 22

3 56 39

4 36 27

5 66 34

21,7 18,76 12,06 6,7 2,94 43,881 45,945

24,78 20,88 11,82 9,06 3,9 43,046

25,02 21 11,49 9,51 4,02 42,271

20,77 17,11 10,51 6,6 3,66 55,455

22,98 19,15 10,21 8,94 3,83 42,841

Si se observan bien los datos, se ve que es necesario eliminar los datos de los 27 golpes, debido a que claramente, hubo algún problema de mediciones para ese punto pues no sigue ninguna relación con el resto de los datos. A continuación, se presenta un resumen de los datos utilizados para el gráfico de humedad en función del número de golpes, seguido de dicho gráfico. Tabla 2: Tabla resumen para realización del gráfico. N° de golpes, N 20 22 39 27 34

Contenido de Humedad, w [%] 43,881 43,046 42,271 55,455 42,841

Humedad versus Número de Golpes 44,5

Humedad [%]

44,0 y = -0,0641x + 44,852 R² = 0,7842

Series1

43,5 43,0

Lineal (Series1)

42,5 42,0 18

23

28

33

38

43

Númer de golpes

Figura 1: Gráfico de Ensayo del Límite Líquido.

En el gráfico de la Figura 2, se trazó una línea de tendencia, con la ecuación de esta curva, evaluada en x=25, se obtiene el límite líquido:

Por lo tanto, el valor del límite líquido es:

LÍMITE PLÁSTICO Para obtener el límite plástico, primero se calculan los valores de peso del agua, peso del suelo seco y humedad, utilizando las ecuaciones (I) y (II). Los resultados obtenidos son los siguientes: Tabla 3: Determinación del Límite Plástico. DETERMINACIÓN DEL LIMITE PLÁSTICO N° de Punto N° de cápsula Peso suelo húmedo + Cápsula [g] Peso suelo seco + Cápsula [g] Peso Cápsula [g] Peso Suelo Seco [g] Peso agua [g] Contenido de Humedad, w [%] Límite plástico, LP [%]

1 84

2 88

11,96 11,87 11,52 0,35 0,09 25,714 26,19

11,78 11,7 11,4 0,3 0,08 26,667

Luego, utilizando el promedio de los dos valores obtenido de humedad, se tiene el límite plástico está dado por:

Por lo tanto, el valor del límite plástico es: [ ]

ÍNDICE DE PLASTICIDAD Utilizando la ecuación (III), se obtiene el siguiente valor para el índice de plasticidad:

Por lo tanto, el valor del índice de plasticidad es: [ ]

Por lo tanto, para este suelo se tiene lo siguiente:

Tabla 4: Tabla Resumen Límite Líquido, LL [%] 43,25 Límite plástico, LP [%] 26,19 Índice plástico, IP [%] 17,06

Problema Propuesto Suponiendo que los suelos finos analizados en este informe correspondes a un porcentaje proveniente del suelo utilizado para el informe anterior que pasa la malla #40, se clasificarán el suelo. Se incluirá la clasificación de los finos siguiendo, la carta de plasticidad, la cual se puede apreciar en la Figura 2, en la siguiente:

Figura 2: Carta de plasticidad de Casagrande (según ASTM D-2487-93)

CLASIFICACIÓN DE FINOS: Se sabe que el índice de plasticidad es 17,06. Para saber qué tipo de fino es (Limo o Arcilla), se requiere el límite líquido, el cual es 43,25. Dado que el Límite Líquido es menor a 50, se tiene inmediatamente que los finos del suelo son de baja plasticidad. Utilizando la carta de plasticidad, se tiene la ecuación de la Línea A:

Luego, como 17,06