LIMITES DE ATTERBERG.pdf

INFORME DE GEOTECNIA I LIMITES DE ATTERBERG DE LOS SUELOS

INTEGRANTES CANTILLO DIAZ KENDRYS SANTOS SEQUEDA GREILYS MENDEZ SIERRA MARIA MERCEDES VELASQUEZ MENDOZA SANTIAGO

DOCENTE ING LUIS HERNANDES

UNIVERSIDAD DE SUCRE FACULTAD DE INGENIERIA DPTO DE ING CIVIL 2016

PRACTICA No. 3 DETERMINACION DE LOS LIMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG DE LOS SUELOS. (ASTM D 4318-93, AASHTO T 89-90 y T 90-87 INTRODUCCION Las propiedades de un suelo formado por partículas finamente divididas, como una arcilla no estructurada, dependen en gran parte de la humedad. El agua forma una película alrededor de los granos y su espesor puede ser determinante del comportamiento diferente del material. Cuando el contenido de agua es muy elevado, en realidad se tiene una suspensión muy concentrada, sin resistencia estática al esfuerzo cortante; al perder agua va aumentando esa resistencia hasta alcanzar un estado plástico en que el material es fácilmente moldeable; si el secado continúa, el suelo llega a adquirir las características de un sólido pudiendo resistir esfuerzos de compresión y tensión considerable. Arbitrariamente Atterberg marcó las fronteras de los cuatro estados en que pueden presentarse los materiales granulares muy finos mediante la fijación de los siguientes límites: Líquido (L.L), Plástico (L.P.), y de contracción (L.C.) y mediante ellos se puede dar una idea del tipo de suelo en estudio. Puede considerarse que los límites de Atterberg son ensayos de laboratorio normalizados que permiten obtener los límites del rango de humedad dentro del cual el suelo se mantiene en estado plástico. Con ellos, es posible clasificar el suelo en la Clasificación Unificada de Suelos (Unified Soil Classification System, USCS) y también en la Clasificación de la AASHTO de carreteras. Estos límites son válidos para suelos finos y para la porción de finos de suelos granulares. Para la determinación de estos límites es necesario remoldear la muestra de suelo destruyendo su estructura original, por lo que es absolutamente necesaria una descripción previa del suelo en sus condiciones naturales. Para realizar los límites de Atterberg se trabaja con todo el material menor que la malla Nº 40 (0,42 mm).

Esto quiere decir que no sólo se trabaja con la parte fina del suelo (< malla Nº 200), sino que se incluye igualmente la fracción de arena fina. Definiciones a) Límite Líquido (wL ó LL): contenido de humedad del suelo en el límite entre el estado líquido y plástico. b) Limite Plástico (wp ó LP): es el contenido de humedad del suelo en el límite entre los estados semi-sólido y plástico. c) Índice de Plasticidad (IP): es la diferencia entre los límites líquido y plástico, es decir, el rango de humedad dentro del cual el suelo se mantiene plástico:

OBJETIVOS GENERAL 

Introducir al estudiante al procedimiento de la determinación de los límites líquido y plástico de una muestra de suelo.

ESPECIFICOS 

Determinar experimentalmente los diferentes límites de consistencia de un suelo

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Establecer las diferencias de consistencia de un suelo a diferentes contenidos de humedad.

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Clasificar el suelo con los datos obtenidos durante las prácticas.

JUSTIFICACION El análisis de las características de la consistencia del suelo es necesario debido que es una de las variables que afectan la resistencia del suelo en el cual este apoyada la estructura. Este ensayo además de ser útil para la clasificación de suelos también es necesario para conocer la plasticidad que posee la muestra de suelo analizada, si bien sabemos que existen suelos que al poseer alta plasticidad como son las arcillas, la variación de volumen no es constante y producen hinchamiento al contacto con el agua que pueden generar agrietamiento y fisuras en las obras civiles afectando así la estabilidad de nuestra estructura, es por esta razón que es necesario el análisis a los suelos en el cual se realizara el levantamiento de la obra evitando así futuras complicaciones.

EQUIPO 

Aparato de Casagrande, incluyendo la solera plana y el ranurador trapezoidal.

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Espátulas flexibles.

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Cápsula de porcelana.

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Tamiz No. 40.

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Atomizador.

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Balanza con sensibilidad de 0.01gr.

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Horno con temperatura constante de 100 a 110º C.

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Recipientes de humedad con su tapa.

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Lamina de vidrio o acrílico

PROCEDIMIENTO Tamaño de la muestra del ensayo. Se tomó una muestra de ensayo de 200(g) del material que pasa por el tamiz de 0,425 mm (ASTM Nº 40) obtenido de acuerdo con la norma AASHTO 387-80. Nota: Cuando se efectúa además la determinación del límite de contracción, aumentar el tamaño de muestra requerida para dicho ensayo. Ajuste y control del aparato de límite líquido. Ajustar la altura de la caída de la taza, se gira la manivela hasta que la tasa se eleve a su mayor altura. Utilizando el calibrador de 10mm (adosado al ranurador), se verifica que la distancia entre el punto de percusión y la base sea de 10mm exactamente. De ser necesario, se aflojan los tornillos de fijación y se mueve el ajuste hasta obtener la altura de caída requerida. Si el ajuste es correcto se escuchará un ligero campanilleo al golpear el tope de la taza; si la taza se levanta por sobre el calibre o no se escucha ningún sonido debe realizarse un nuevo ajuste. Se Verificó periódicamente los aspectos siguientes:

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Que no se produzca juego lateral de la tasa por desgaste del pasador que la sostiene;

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Que los tornillos que conectan la taza con el apoyo estén apretados;

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Que el desgaste de la taza no sobrepase la tolerancia de masa.

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Que el desgaste de la base no exceda de 0,1mm de profundidad. Cuando suceda esto, debe pulirse nuevamente verificando que se mantiene la resilencia.

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Que el desgaste de los soportes no llegue al punto de quedar apoyados en sus tornillos de fijación;

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Que el desgaste del ranurador no sobrepase las tolerancias dimensionales.

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Previo a cada ensayo se verificará que la taza y la base estén limpias y secas.

Acondicionamiento de la muestra Colocar la muestra en el plato de evaporación, agregar agua destilada y mezclar completamente mediante la espátula. Continuar la operación durante el tiempo y con la cantidad de agua destilada necesaria para asegurar una mezcla homogénea. Curar la muestra durante el tiempo necesario para que las fases líquida y sólida se mezclen homogéneamente. Nota: en suelos de alta plasticidad este plazo no debe ser menor que 24 h. En suelos de baja plasticidad este plazo puede ser mucho menor y en ciertos casos puede eliminarse. Preparación del material. Se utiliza únicamente la parte del suelo que pasa por la malla Nº 40 (0,42mm). Si la muestra contiene tamaños mayores que 0,42mm, se deben eliminar los tamaños mayores evitando todo exceso de secamiento de la muestra (sea en el horno o en el aire). Se procede a agregar o retirar agua según sea necesario, revolver la muestra hasta obtener una pasta semi-líquida homogénea en términos de humedad. Para los limos y suelos arenosos con poco contenido de arcilla el ensayo se podrá realizar inmediatamente después de agregar agua, siguiendo el procedimiento

indicado en el párrafo anterior. Para los limos arcillosos será necesario conservar la pasta aproximadamente 4 horas en un recipiente cubierto. Para las arcillas este tiempo deberá aumentarse a 15 o más horas para asegurar una humedad uniforme de la muestra. Determinación del límite líquido. En la práctica, el límite líquido se determina sabiendo que el suelo remoldeado a w = wL tiene una pequeña resistencia al corte (aproximadamente 0,02 kg/cm2) de tal modo que la muestra de suelo remoldeado necesita de 25 golpes para cerrar en ½ pulgada dos secciones de una pasta de suelo de dimensiones especificadas más adelante. 1) Se inició el ensayo preparando una pasta de suelo en la cápsula de porcelana con una humedad ligeramente superior al límite líquido 2) Se desmontó y secó la cápsula de la máquina de Casagrande, asegurándose que ella se encuentre perfectamente limpia y seca antes de iniciar el procedimiento, 3) Se montó la cápsula en su posición para el ensayo, 4) Se Colocó entre 50 y 70g de suelo húmedo en la cápsula, alisando la superficie a una altura de 1cm con la espátula, cuidando de no dejar burbujas de aire en la masa de suelo, 5) Usando el acanalador se separó el suelo en dos mitades según el eje de simetría de la cápsula; para una arcilla, el surco se puede hacer de una vez; los limos pueden exigir 2 o 3 pasadas suaves antes de completarlo, siendo este procedimiento aún más complejo cuando se trata de suelos orgánicos con raicillas, 6) Se giró la manivela de manera uniforme a una velocidad de dos revoluciones/seg; continuar hasta que el surco se cierre en ½” de longitud; anotar el número de golpes, cuando éste sea inferior a 40, 7) Se revolvió el suelo en la cápsula de Casagrande con la espátula y repetir las operaciones 5) y 6). 8) Se tomó una muestra de aproximadamente 5 g de suelo en la zona donde se cerró el surco y pesarla de inmediato para obtener su contenido de

humedad, lo que permitirá obtener un punto en el gráfico semi-logarítmico de humedad v/s número de golpes que se describe más adelante, 9) Se vació el suelo de la cápsula de Casagrande a la de porcelana (que todavía contiene la mezcla de suelo inicial), continuar revolviendo el suelo con la espátula (durante el cual el suelo pierde humedad) y en seguida repetir las etapas (2) a (8), 10) Repetir etapas (2) a (9), 3 a 4 veces, hasta llegar a un número de golpes de 15 a 20. Cálculo de wL. Sobre un papel semi-logarítmico se construye la “curva de flujo”. Los puntos obtenidos tienden a alinearse sobre una recta lo que permite interpolar para la determinación de la ordenada wL para la abscisa N = 25 golpes. Nota: Método de un punto. Se puede obtener el valor de wL a través de una sola determinación. Este método es válido para suelos de mismo tipo y formación geológica; se ha observado que tales suelos tienen curvas de flujo de iguales inclinación, en escala semi-log. Se usa la fórmula:

En donde: α = inclinación curva de flujo (escala semi-log) N = número de golpes w = contenido de humedad correspondiente a N. wL= límite líquido. Determinación del límite plástico wP El límite plástico es el contenido de humedad para el cual el suelo se fractura al ser amasado en bastoncitos de diámetro 1/8” (3 mm) cuando se amasa una pequeña porción de suelo entre la palma de la mano y una superficie lisa. 1) Utilizar una porción del material que queda del ensayo del límite líquido,

2) En los suelos muy plásticos wP puede ser muy diferente de wL; para evitar excesivas demoras en el ensayo con los suelos muy plásticos, es necesario secar el material al aire durante un cierto tiempo extendiéndolo sobre la placa de vidrio o amasándolo sobre toalla de papel; se le puede igualmente colocar sobre el horno (a temperatura baja), al sol, o bien bajo una ampolleta eléctrica; en cualquier caso es necesario asegurarse que se seque de manera uniforme, 3) Tomar una bolita de suelo de 1cm3 y amasarla sobre el vidrio con la palma de la mano hasta formar bastoncitos de 3mm de diámetro, 4) Reconstruir la bolita de suelo, uniendo el material con fuerte presión de las puntas de los dedos y amasar nuevamente un bastoncito hasta llegar al límite plástico, 5) El límite plástico, wP, corresponde al contenido de humedad para el cual un bastoncito de 3 mm, así formado, se rompe en trozos de 0,5 a 1cm de largo, si no se está seguro de haber alcanzado wP, es recomendable amasar una vez más el bastoncito, 6) Pesar inmediatamente el bastoncito así formado para determinar su contenido de humedad, 7) Realizar 2 o 3 ensayos repitiendo etapas (3) a (6) y promediar; diferencias entre 2 determinaciones no deberán exceder a 2%.

RESULTADOS LIMITE LÍQUIDO DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO M1 M2 M3 Lata Nº G2M1 G2M2 G2M3 Peso de suelo humedo + Lata (gr) 32,2 100,7 89,9 Peso de suelo seco + Lata (gr) 27,4 95,4 83,4 Peso de Lata (gr) 17,5 83,9 69,8 Peso de suelo seco (gr) 9,9 11,5 13,6 peso de agua (gr) 4,8 5,3 6,5 Numero de golpes, N 19 golpes 25 golpes 32 golpes

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Calculo del contenido de humedad (%)

W= (peso de agua/peso de suelo seco)*100 1. Para M1 W1= (4,8gr / 9,9gr)*100 W1= 48,485% 2. Para M2 W2= (5,3gr / 11,5gr)*100 W2= 46,087% 3. Para M3 W3= (6,5gr / 13,6gr)*100 W3= 47,794%

Para la determinación del límite liquido graficamos %humedad vs N. golpes y realizamos la línea de tendencia de los puntos para interpolar el valor que intercepta a los 25 golpes.

N golpes 19 25 32

LOG(N golpes) % Humedad 1,278753601 48,4848485 1,397940009 46,0869565 1,505149978 47,7941176

De la grafica se puede observar ò reemplazando en la ecuación de la línea de tendencia con 25golpes = 1,4x= x LL = 47,45%

LIMITE PLASTICO DETERMINACION DEL LIMITE PLASTICO M4 Lata Nº G2M4 Peso de suelo humedo + Lata (gr) Peso de suelo seco + Lata (gr) Peso de Lata (gr) Peso de suelo seco (gr) peso de agua (gr)

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M5 G2M5 8,7 8,5 7 1,5 0,2

33,5 33,1 31,4 1,7 0,4

Calculo de contenido de humedad (%) 1. Para M4

W4= (0,2gr / 1,5 gr)*100 W4= 13,33% 2. Para M5 W5= (0,4gr /1,7gr)*100 W5= 23,53% Luego para obtener el límite plástico promediamos las humedades y tenemos: LP = (W4+W5)/2 LP= (13,33 + 23,54) % / 2 LP= 18,435%

Como sabemos que IP (Índice de plasticidad) = LL – LP Luego tenemos IP = 47,45% - 18,435% IP =29,015%

De este modo obtenemos LP

18,435%

LL

47,45%

IP

29,015%

Para poder clasificar nuestro suelo se hará uso de la carta de plasticidad de Casagrande trazando el punto con respecto a nuestro LL e IP

Se puede observar que nuestro suelo está ubicado en el área sombreada del CL, esto indica que nuestro suelo es una arcilla inorgánica de baja plasticidad.

ANALISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES 

Como bien sabemos nuestro suelo analizado es una arcilla, que cuando se encuentra muy seca presenta una consistencia dura pero cuando se encuentra húmeda posee una consistencia blanda: entonces se puede afirmar que la consistencia de la arcilla disminuye al aumentar la humedad.

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El limite plástico es el límite inferior del estado plástico por ende un pequeño aumento en la humedad del suelo destruiría la cohesión del suelo y este ya no se encontraría en consistencia plástica sino q pasaría a una consistencia liquida.

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Al aumentar el límite líquido de los suelos también aumenta su índice de plasticidad y compresibilidad.

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Estos límites además de ayudar a clasificar nuestro suelo, también nos muestran si este es apto para las construcciones civiles, pues como conocemos que las arcillas poseen un comportamiento expansivo cuando aumenta su humedad, como son las caolinitas, llitas y montmorillonitas y además unas son más estables que otras, entonces es posible tomar precauciones si conocemos el tipo de suelo que estamos tratando.

CUESTIONARIO 1) ¿Cuál es la razón por la cual se recomienda no secar al horno el material que pasa bajo la malla Nº 200 al hacer los límites de Atterberg? R) El suelo secado al horno produce cambios irreversibles en los componentes orgánicos y producen un límite líquido significativamente inferior al realizado con el suelo secado al aire. Si la muestra secada al horno es inferior a 0.75 veces al de la muestra secada al aire, el suelo puede clasificarse como orgánico. 2) Un suelo in situ tiene un contenido de humedad que corresponde a su límite líquido. ¿podría tener una resistencia al corte superior a 0,02kg/cm2? Explique R) Si un suelo in situ posee un contenido de humedad igual a su límite líquido, esto quiere decir que el suelo tiende a comportarse como un semi fluido por ende la fuerza cortante que se aplica para deformarlo es mucho menor, es decir que su resistencia al corte va a ser menor a 0.02kg/cm2. 3) ¿Qué factores considera usted que pueden afectar los valores de límites de Atterberg de un mismo depósito de suelo fino? Os factores que pueden afectar los valores de límites de Atterberg son: Contenido de Arcilla: Como la plasticidad es función de las fracciones más finas del suelo, los distintos suelos tendrán diferente plasticidad de acuerdo con la cantidad de arcilla que contengan. Atterberg observó que un incremento en el porcentaje de arcilla produce un aumento en ambos límites de plasticidad en la escala de humedad y consecuente aumento en el número de plasticidad. Contenido de Materia Orgánica: La materia orgánica ejerce un efecto interesante sobre la plasticidad del suelo. Medidas de las constantes de plasticidad de diferentes suelos, usualmente muestran que los límites de plasticidad en los horizontes superficiales son más altos en la escala de humedad que los de los horizontes inferiores. Este efecto está aparentemente asociado con

la presencia de materia orgánica en el horizonte superficial. La oxidación de la materia orgánica con el agua causa un descenso de ambos límites (es decir se vuelve plástico con menos agua). 4) ¿Por qué no deben mezclarse diferentes capas de suelos de una muestra estratificada? R) no deben mezclase diferentes capas debido a la diferencia de estratos, quedan muchos vacíos lo que produciría debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Si la estructura se construye en un suelo sin compactar, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme.

REFERENCIAS 

Bardet, Jean Pìerre. Experimental Soil Mechanics



Bowles, Joseph. Manual de laboratorios de mecánica de suelos

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Das, Braja M. Fundamentos de Ingeniería geotécnica,



Normas ASTM. (D 4318-95a)

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Normas AASHTO (T 89 y T 90)

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LIMITES DE ATTERBERG.Tomado de : https://es.scribd.com/doc/93846794/LIMITE-LIQUIDO-Y-LIMITE-PLASTICO