Plasticidad en El Suelo

 

Plasticidad en el suelo •

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La plasticidad es la propiedad que expresa la magnitud de las fuerzas de las películas de agua dent de ntrro de dell su sue elo ya que ést stas as pe perrmi mitten que el sue uelo lo se sea a molde mo ldead ado o si sin n ro rompe mpers rse e ha hast sta a un de dete term rmin inad ado o pu punt nto. o. La pla lassticidad es el efect cto o result lta ant nte e de una presión y una defor deformació mación. n. La magnitud de la deformación que puede soportar  un su sue elo co con n un de dete term rmin ina ado co cont nte eni nido do de hume meda dad d está dada por la distancia que las partículas pueden move mo vers rse e si sin n pe perd rder er su co cohe hesi sión ón.. La presión que se requiere para producir una deformación específica es un índice de la magnitud de las fuerzas de cohesión que mantienen las partículas part ículas junt juntas. as. E stasa fent uerre zaspa va ríanlas. c.on el espesor de las películas de agua agu entre part rtícu ículas

 

Factores que afectan la plasticidad de los suelos 

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Contenido Conten ido de Arc Arcill illa: a: Com Como o la pla plasti stici cidad dad es fun funci ción ón de las fra fracci cciones o nes más fi finas nas del sue suelo, lo, los di disti stinto ntoss sue suelos los ten tendrá drán n di difer ferent ente e pla plasti stici cidad dad de acu acuerd erdo o con la can canti tidad dad de ar arci cilla l la qu que e co cont nten enga gan. n. Att tter erbe berg rg ob obse serv rvó ó qu que e un inc ncre reme ment nto o en el po porc rcen enta tajje de ar arci cilla l la pr prod oduc uce e un au aume ment nto o en am ambo boss lílími mites t es de pl plas asti ticida c idad d en la esca escala la de humeda hum edad d y con consec secuen uente te aum aument ento o en el núm número ero de pla plasti sticidad c idad.. Natu Na tura rale leza za de los Mi Mine neral rales es de dell Su Suel elo o: Atte tterb rber erg g in inve vest stig igó ó en qu qué é ma magn gnit itud ud los di dife fere rent ntes es minera n erale less de lo loss cu cual ales es de deri riva van n lo loss su suel elos os af afec ecta tan n la pl plas asti tici cida dad. d. Su Suss es estu tudi dios os muestr mues tran an qu que e so solam lamen ente te lo loss minera n erale less qu que e ti tien enen en un una a es estr truc uctu tura ra la lami mina nar, r, mu mues estra tran n pl plas asti tici cida dad d cu cuan ando do so son n pu pulv lver eriz izad ados. os. Cu Cuar arzo zo y fe feld ldes espa pato tos, s, no ti tien enen en es estr truc uctu tura ra lamina lam inarr y por lo tan tanto to no des desarr arrol ollan lan pla plasti sticidad. c idad. Tal Talco, co, mus muscov covit ita, a, bio biotit tita a y otr otros os minerales n erales cu cuyas yas artificial f iciales es ti tiene enen n for forma ma lam lamina inarr pre presen sentan tan pla plasti sticid cidad. ad. Esta Estass di difere ferenci ncias as son atr atrib ibui uidas das a la may mayor or sup superf erfic icie ie e inc increm rement ento o de las sup superf erfic icie iess de con contac tacto to en las par partíc tícula ulass lam lamin inare ares. s.

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Minerales Minera les de Arc Arcill illa: a: So Son n pro produ ducto cto principal n cipalmen mente te de la me meteo teoriz rizaci ación ó n quí quími mica ca y des descom compos posici ición ó n de fel feldes despat patos os com como o ort ortocl oclasa asa y pla plagi giocl oclasa asa,, y alg alguna unass mi micas. cas. Son de tama ta maño ño re redu duci cido do y fo form rma a ap apla lana nada da.. La cl clav ave e de al algu guna na de la lass pr prop opiied edad ades es de lo loss su suel elos os ar arci cillos l losos os,, ta tale less co com mo plasti a stici cida dad, d, co comp mpre resi sibi bililida dad d y el po pote tenc ncia iall de expansión expan sión/cont /contracc racción, ión, se centr centra a en la estru estructur ctura a de los mine minerales rales arci arcillosos llosos.. Composició Compos ición n Quí Quími mica ca del Col Coloid oide: e: Las pro propie piedad dades es fís físic ico-q o-quím uímic icas as de la arc arcill illa a var varían ían con la rel relaci ación ó n síl sílic ice/s e/sesq esqui uióxi óxidos. d os. La cap capaci acidad dad de ads adsorc orció ión n de la sup superf erfici icie coloi col oidal dal par para a los cat cation iones es y las mol molécu éculas las de agu agua a dec decrec rece e cua cuando ndo la rel relaci ación ó n se vue vuelve lve me menor nor.. Los sue suelos los con baj baja a rel relaci ación ó n síl sílic ice/s e/sesq esquió uióxid xidos os se vue vuelve lven n plá plásti sticos cos con un cont co nten enid ido o ción, de hume dad duce meno me r onces que qu ees los lo s su suel elos con co n rela re laci cipla ó n sti ón sílilice sí /ses esqu quió ióxi xido dos s má más s al alta tas. s.nte Ambo Am bos s smo lílími mites, te para pa rarirá rela re cion ones es alta tass ao di baja ba jas, s,s rel aume au ment an s minuy uyen en en la misma mi sma propor pro porci ón,hu y meda se ded deduc e nor entonc ent que elosnúm número ero de plasti cce/s cidad idad será ser á aproxi apr oxi m ad madame amente el mismo mi os,no sufrir suf álaci variac var iació ión nal para par dicha chas relaci aci ontan ones. ne s. o dismin

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Contenido Conten ido de Mat Materi eria a Org Orgáni ánica: ca: La mat materi eria org orgáni ánica ca ej ejerc erce e un efe efecto cto in inter teresa esante nte sob sobre re la pla plasti sticidad c idad del sue suelo. lo. Me Medi didas das de las con consta stante ntess de pla plasti sticidad c idad de di difer ferent entes es suel su elos os,, us usua ualm lment ente e mu mues estr tran an qu que e los lílími mite tess de pl plas asti tici cida dad d en lo loss ho hori rizo zont ntes es su supe perf rfic icia iale less so son n má máss alt altos os en la es esca cala la de hu hume meda dad d qu que e lo loss de lo loss ho hori rizo zont ntes es in infe feri riore ores. s. Es Este te efec ef ecto to es está tá ap apar aren ente teme ment nte e as asoc ocia iado do co con n la pr pres esen enci cia a de ma mate teri ria a or orgá gáni nica ca en el ho hori rizo zont nte e su supe perf rfic icia ial. l. La ox oxid idac ació ión n de la ma mate teri ria a or orgá gáni nica ca co con n el ag agua ua ca caus usa a un desce de scenso nso de amb ambos os lím límit ites es (e (ess dec decir ir se vue vuelve lve plá plásti stico c o con men menos os agu agua) a)..

 

Estados de consistencia 

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La co cons nsis iste tenc ncia ia de un su suel elo o se de defi fine ne co como mo su re resi sist sten enci cia a al es esfu fuer erzo zo co cort rtant ante, e, es la op opos osic ició ión n qu que e pre prese sent nta a la ma masa sa de su suel elo o a qu que e se le defor deforme. me. Para me Para medi dir la pl plas asti tici cida dad d de las ar arci cillllas as se ha han n de desa sarr rrol olla lado do var vario ioss cr crit iteri erios o s de los cu cual ales es se me menc ncio iona na el de desa sarr rrol olla lado do po porr At Atte terb rber erg, g, quien e n con consid sidera era que la pla plasti sticidad c idad no es una pro propi pieda edad d per perman manent ente e de las arc arcill illa, a, sin sino o ci circu rcunst nstanc ancia iall y dep depend endie iente nte de su con conten tenid ido o de agu agua. a. Una ar Una arci cilla l la mu muy y se seca ca pu pued ede e te tene nerr la co cons nsis iste tenc ncia ia de un la ladr drilillo lo,, co con n pl plas asti tici cida dad d nu nula la y co con n gr gran an co cont nten enid ido o de ag agua ua,, pu pued ede e pre prese sent ntar  ar  las pro propie piedad dades es de un lod lodo o sem semilí ilíqui quido d o o las de una sus suspen pensió sión n liq liqui uida. da. El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varia de un suelo a otro y mecánica de suelos interesa fund fu ndam amen enta talm lmen ente te co cono noce cerr el ra rang ngo o de hu hume meda dade des, s, pa para ra el cu cual al el su suel elo o pre prese sent nta a un co comp mport ortam amie ient nto o pl plás ásti tico co,, es de deci cir, r, ac acep epta ta deformaci defo rmaciones ones sin rompe romperse rse a la cual llamam llamamos os (pla (plastic sticidad idad). ).

suelo lo ti tiene ene las pro propi pieda edades des y apa apari rienc encias ias de una sus suspen pensi sión. ón. Estado Estad o liquid liquido: o: el sue

Estado Estad o semilí semilíquido quido:: el sue suelo lo pre presen senta ta las pro propi pieda edades des de un flu fluid ido o vis viscos coso. o. Estado Estad o plásti plástico: co: el sue suelo lo se com comport porta a plá plásti sticament c amente. e. Estado Estad o semis semisólido: ólido: el sue suelo lo tie tiene ne la apa apari rienc encia ia de un sol solid ido, o, per pero o aun di dismi sminuye n uye de vol volume umen n al est estar ar sujetado e tado a sec secado ado.. Estado Estad o sólido: el vo volu lume men n de dell su suel elo o no va vari ria a co con n el se seca cado do..

 

Límites de consistencia o de Atterberg 

Los es Los esta tado doss de co consi nsisten s tenci cia a so son n fa fase sess ge gene nera rale less po porr la lass qu que e pa pasa sa el su suel elo o al ir irse se se seca cand ndo o y lo loss lílími mite tess de co cons nsis iste tenc ncia ia so son n la lass fr fron onte tera rass convenc con vencion ionale aless ent entre re los est estado adoss y est están án def defini inidos d os por un con conten tenid ido o de hum humeda edad. d.

Límite líquido: Se de dete term rmin ina a ce cerr rran ando do un una a ra ranu nura ra pra pract ctic icad ada a en un una a mu mues estra tra de su suel elo o en un di disp sposi ositivo t ivo llllam amad ado o co copa pa de Ca Casa sagr gran ande de median medi ante te un una a ma mani nive vela, la, un go golp lpe e re repre prese sent nta a la re resi sist stenc encia ia de dell es esfu fuer erzo zo co cort rtan ante te de 1g 1gr/ r/cm cm2, 2, el lilimi mite t e lílíqu quid ido o co corre rresp spon onde de al ci cier erre re de la ranu ra nura ra en 25 go golp lpes es en ento tonc nces es el lilimi mite t e de dell lílíqu quiido in indi dica ca el co cont nten enid ido o de ag agua ua pa para ra el cu cual al el su suel elo o ti tien ene e un una a re resi sisten s tenci cia a al co cort rte e de 25 gr/cm2. La ra ranu nura ra se re real aliz iza a co con n un dispos s posiiti tivo vo de dimens m ensiion ones es es está tánd ndar ar,, so some meti tido do a 25 go golp lpes es po porr ca caíd ída a de 8m 8mm m a 10 10mm mm de la co copa pa a ra razó zón n de 2 golp go lpes es/s /s,, la ra ranu nura ra de debe berá rá ce cerra rrars rse e en el fo fond ndo o dela co copa pa a lo la larg rgo o de13mm de13mm..

 

Ensayo: Límite líquido Material: 

Suelosec Su eloseco o al ai aire re qu que e pa pasa sa la ma malllla a N° N°40 40

Equipos:  Mal Malla la N°4 N°40 0  Cop Copa a de Cas Casagr agrand ande e y ran ranura urador dor o aca acanal nalado ador  r   Bala Balanza nza conaproximación m ación de 0.0 0.01 1 gr  Estufa ufa concontr concontrol ol de tem temper peratu atura ra  Est    

Espátula Probe Pro beta ta de100 ml Cápsula Cápsu la de porce porcelana lana Taras

Procedimiento:  En una cáp cápsul sula a de por porcel celana ana mez mezcla clarr el sue suelo lo con agu agua a med median iante te una esp espátu átula la has hasta ta obt obtene enerr una pas pasta ta uniforme. f orme.  Col Coloca ocarr un por porci ción ón de la pas pasta ta en la cop copa a de Cas Casagr agrand ande, e, niv nivela elarr med media iante nte la esp espátu átula la has hasta ta obt obtene enerr un esp espeso esorr de 1cm 1cm..  En el ce cent ntrohace rohacerr un una a ra ranu nura ra co con n el ac acan anal alad ador or de ta tall ma mane nera ra qu que e la mu mues estr tra a qu qued eda a dividi v idida d a en do doss pa part rtes es..  El Elev evar ar y ca caer er la co copa pa me medi diante a nte la ma mani nivela v ela a ra razó zón n de 2 ca caíd ídas as po porr se segu gund nda a ha hast sta a qu que e la lass do doss mitade t adess de su suel elo o se po pong ngan an en cont co ntac acto to enla pa part rte e in infe feri rior or de la ra ranu nura ra y a lo la larg rgo o de ½” (1 (1.27 .27cm cm), ), reg regis istra trarr el núm número ero de gol golpes pes..  Me Medi dian ante te la es espá pátu tula la re reti tira rarr la po porc rció ión n de dell su suel elo o qu que e se ha pu pues esto to en co cont ntac acto to en la pa part rte e in infe feri rior or de la ra ranu nura ra y co colo loca carl rlo o en un tara tar a par para a det determ ermina inarr su con conten tenid ido o de hum humeda edad. d.  Re Reti tira rarr el su suel elo o re rema mane nent nte e de la co copa pa de Ca Casa sagr gran ande de y co colo loca carr en la cá cáps psul ula a de po porc rcel elan ana, a, ag agre rega garr ag agua ua si el nú núme mero ro degolp degolpes es del ensayo anter ior h a sido alto, o agregar suelo si el número de gol pe pes ha sido bajo (el número de golpes debe estar   compre com prendi ndido d o ent entre re 6 y 35) 35)..  Rep Repeti etir el ens ensayo ayo mín mínim imo o dos vec veces es más más,, de est esta a man manera era se ten tendrá drá com como o mí mínim nimo o 3 val valore oress de dell núm número ero de go golpe lpess cor corres respon pondi dient entes es a 3 di difer ferent entes es con conten tenid ido o de hum humeda edad. d.  Di Dibuj bujar a r la cu curv rva a de fl flui uide dezz (e (ess un una a re rect cta) a) en es esca cala la se semi milo loga garí rítm tmic ica, a, en el ej eje e de la lass abs absci cisa sass se re regi gist strar rará á el nú núme mero ro de go golp lpes es en 

escala esc ala logarí log c a,en ca,en el cor ejerespon depondi ordena ord enadas das conten tenid idos osen de humeda edad d flu enidez, escala esc natura ural. Det Determ ermin inar ararítmi latmi ordena ord enada da corres dient ente e a los los con 25 gol golpes pes lahum curva cu rva de fluid ez,ala este est enat valor val orl.ser será á el lím límit ite e líq líqui uido do del sue suelo. lo.

 

Límite plástico: Se determina alternativamente presionando y enrollando una pequeña porción de suelo plástico hasta obtener un diámetro de 3mm en cual el pequeño cilindro se desmorona y no puede continuar siendo presionado ni enrollado. El contenido de agua que se encuentra se registra como límite plástico.

Ensayo: límite plástico

Material:  Porción de la mezcla preparada para el límite líquido Equipos:  Balanza con aproximación de 0.01 gr.  Estufa  Espátula  Cápsula de porcelana  Placa de vidrio 

Taras

Procedimiento:  A la porción de la mezcla prepara para el límite líquido agregar suelo seco de tal manera que la pasta b aje su contenido de humedad.  Enrollar la muestra con la mano sobre un placa de vidrio hasta obtener cilindros de 3mm de diámetro y que presenten agrietamientos, determinar su contenido de humedad.  Repetir el ensayo una vez mas.  El límite plástico es el promedio de los 2 valores de contenidos de humedad, si la diferencia entre estos dos valores es mayo r que dos puntos de porcentaje, repetir el ensayo.

 

Límite de contracción: Es el máximo contenido de agua de un suelo para el cual una reducción de la humedad no causa disminución ón de v olumen de la masa del suelo.

Ensayo: límite de contracción: Material: o Muestra seca que pasa la malla N°40 o

Mercurio Equipos: o Equipo de límite de contracción: un molde cilíndrico con base, pisón. Dos recipientes de vidrio de diferentes dimensiones, una placa de vidrio con 3 puntas de metal. o Balanza con aproximación de 0.1 gr. o Estufa con control de temperatura o Cápsula de porcelana o Espátula

Procedimiento: o Mezclar el suelo con agua hasta obtener una pasta uniforme. o Pesar el recipiente de contracción (Wt). o Recubrir el interior del recipiente de contracción con vaselina para evitar la adherencia de la muestra. o Colocar en el recipiente de contracción la muestra en tres capas, en cada capa golpear el recipiente hasta que el suelo este compactado y se eliminen las burbujas. Pesar el recipiente de contracción (Wt). o o Pesar la muestra húmeda con el recipiente de contracción (Wt + mh). o Secar la muestra al aire durante 6 horas, luego colocar en la estufa a 105 °C durante 18 horas. o Sacar del horno y pesar la muestra seca (Wt + ms).

 

          

Determinar el volumen de la muestra húmeda (Vh), la cual es igual al volumen del recipiente de contracción. Llenar con mercurio el recipiente de contracción y enrazar con la plaza de vidrio. Vaciar el mercurio en un recipiente graduado para determinar le volumen o de l o contrario pesar el mercurio que ocupó el recipiente y dividirlo rlo entre su densidad. Determinar el volumen de la muestra seca. Llenar con mercurio el recipiente ente de vidrio, enrasar con la placa de vidrio. Colocar el recipiente de vidrio con mercurio dentro del recipiente de acero. Sumergir la muestra dentro del recipiente de vidrio con mercurio presionándola con l a plaza de vidrio. Pesar el recipiente para el mercurio desplazado (  ). Pesar el mercurio desplazado y recogido en el recipiente ( + Hg). Determinar el peso del mercurio desplazado  = ( + Hg) -   Determinar el volumen del mercurio desplazado (V Hg), este es el volumen de la muestra seca (Vs).

 =      =

 

,   = 13.56

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Este volumen también se puede determinar midiendo la cantidad de mercurio desplazado en un recipiente graduado. Determinar el peso de la muestra húmeda Wh= (Wt+mh)  –  Wt Determinar el peso de la muestra seca Ws= (Wt+ms) - Wt



Determinar el contenido de humedad  =

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Determinar el límite de contracción

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 . =  

ℎ       × 100 

   − 

  × 100