DIAPOSITIVAS CLASE 3 - LIMITES DE ATTERBERG.pptx

Laboratorio de mecánica de suelos de limites de consistencia

1. LÍMITES DE ATTERBERG Practica de laboratorio #3

2. OBJETIVO Determinar los limites de consistencia o de Atterberg, para conocer el comportamiento de una muestra de suelo en función de los estados del contenido de humedad. NORMAS DE REFERENCIA INVIAS E-125: Determinación del límite líquido de los suelos INVIAS E-126: Límite plástico e índice de plasticidad INVIAS E-127: Determinación de los factores de contracción de los suelos ASTM D-4318: Standard test methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils

3. LÍMITES DE CONSISTENCIA ACERCA DE LOS ESTADOS DE CONSISTENCIA El contenido de humedad es tan alto que el suelo se comporta como un fluido viscoso debido a que la interacción entre las partículas adyacentes disminuye notoriamente. Suelo completamente seco Mezcla fluida de agua y suelo Estado Líquido Estado Plástico Estado Semi Sólido Estado Sólido Humedad Creciente El suelo pierde su capacidad de fluir y puede ser deformado hasta más allá del límite de recuperación de sus dimensiones y forma sin agrietarse. El suelo alcanza un estado en el que ya no reduce más su volumen por pérdida de agua; si la continúa perdiendo, los vacíos quedarán parcialmente apenas llenos del líquido. Se marca por un notorio cambio de color del suelo de manera que pasa a una tonalidad mucho más clara. En estado semi-sólido el suelo pierde sus propiedades plásticas y se desmorona al tratar de moldearlo. LL LP LR

4. LÍMITES DE CONSISTENCIA TERMINOLOGÍA Límites de Atterberg Los límites de consistencia definidos originalmente por Atterberg fueron realmente seis. El límite de flujo viscoso, el límite líquido, el límite pegajoso, el límite de cohesión, el límite plástico y el límite de contracción. Actualmente el término se refiere solamente al límite líquido y al límite plástico y, en algunas referencias, al de contracción. Límite líquido (LL, w L ) Contenido de agua, en porcentaje, que se considera el límite entre los estados líquido y plástico. Límite plástico (LP, w p ) Contenido de agua, en porcentaje, que se considera el límite entre los estados semisólido y plástico. Límite de contracción o retracción (LR, w R ) Contenido de agua, en porcentaje, que se considera el límite entre los estados semisólido y sólido. Índice plástico (IP=LL-LP) Diferencia entre el límite líquido y el límite plástico. Rango de humedades en que el suelo se comporta como un plástico. Índice de liquidez (IL = {(w-LP)/(LL-LP)} x100) Relación expresada en porcentaje, entre la diferencia de la humedad y el límite plástico de un suelo, sobre el índice de plasticidad. Índice de consistencia (IC = {(LL-w)/(LL-LP)}) Relación expresada en porcentaje, entre la diferencia del límite líquido y la humedad de un suelo, sobre el índice de plasticidad

5. ENSAYO PARA DETERMINAR EL LÍMITE LÍQUIDO EQUIPO: Aparato de Casagrande: Consiste esencialmente en una cazuela de bronce de forma y dimensiones normalizadas, montada sobre una base de material plástico, con un dispositivo mecánico que le permite un golpeo rítmico el cual permite a su vez ajustar la altura de caída, sobre la base, a un centímetro. Herramienta ranuradora. Taras para medir humedad. AASHTO ASTM

6. ENSAYO PARA DETERMINAR EL LÍMITE LÍQUIDO PROCEDIMIENTO: El limite liquido se determina mediante tanteo, en los cuales una porción de la muestra se esparce sobre una cazuela de bronce que se divide en dos partes con un ranurador, permitiendo que esas dos partes fluyan como resultado de los golpes recibidos por la caída repetida de la cazuela sobre una base normalizada. Se obtiene una porción representativa de la muestra, suficiente para suministrar de 150 a 200 g de material que pase el tamiz de 425 μm (No. 40). Las muestras que fluyen libremente, se pueden reducir por cuarteo. Se adiciona agua y se mezcla.

7. ENSAYO PARA DETERMINAR EL LÍMITE LÍQUIDO PROCEDIMIENTO MÉTODO A Se coloca una porción de suelo húmedo en la cazuela, exactamente en el sitio en que ésta reposa sobre la base. Luego se extiende el suelo hacia abajo hasta que ocupa la porción que se muestra en las figuras, dando pocas pasadas con la espátula y controlando la entrada de aire. Se nivela el suelo de manera que quede con un espesor de 1 cm en el punto de mayor profundidad. Se divide el suelo en dos partes con un máximo de seis pasadas con la herramienta ranuradora.

8. ENSAYO PARA DETERMINAR EL LÍMITE LÍQUIDO PROCEDIMIENTO METODO A: Se eleva y golpea la cazuela girando la manija a una velocidad de 2 revoluciones por segundo, hasta que las dos mitades se pongan en contacto en el fondo de la ranura, a lo largo de una distancia de 13 mm. Se registra el número de golpes requeridos para cerrar la ranura. Se toma suelo de la zona ranurada para la medida de la humedad. Manija Base Copa Manija Base Copa En el método multipunto se ensaya el suelo con tres humedades diferentes, un punto debe tomar de 25 a 35 golpes, otro de 20 a 30 golpes y uno final de 15 a 25 golpes. En el método de un solo punto se requiere ensayar el suelo dos veces con una misma humedad (w) que tome de 20 a 30 golpes.

9. ENSAYO PARA DETERMINAR EL LÍMITE LÍQUIDO EJEMPLO: LL=77% (Msh+t - mt) – (ms+t –mt)= ww (ms+t – mt) ws

10. ENSAYO PARA DETERMINAR EL LÍMITE LÍQUIDO PROCEDIMIENTO METODO B: Se requiere ensayar el suelo dos veces con una misma humedad (w) determinando el número de golpes (N) necesarios para unir las dos partes de suelo con dicha humedad y calcular el límite líquido por medio de la expresión LL = kwN, la cual tiene en cuenta un factor de corrección (k). El Método A (Límite Líquido Multipunto) es generalmente más preciso que el Método B (Límite Líquido de un Punto). Por lo tanto, se recomienda el Método A cuando los resultados puedan estar sujetos a discusión o cuando se requiera buena precisión.

11. ENSAYO PARA DETERMINAR EL LÍMITE PLÁSTICO Por la metodología con que se determina en laboratorio, el límite plástico se define como el contenido de humedad al cual un suelo comienza a desmigajarse, cuando se modela por rodamiento, entre la palma de la mano y una superficie lisa y plana, un pequeño cilindro del suelo de 3 mm de diámetro aproximado. Equipos: Placa de vidrio esmerilado Taras para medir humedad Preparación de la muestra: Se toman 20 g o más de la porción de suelo humedecida y amasada preparada para el límite líquido. La muestra debe tomarse en una etapa en que se pueda formar fácilmente con ella una esfera, sin que se pegue demasiado a los dedos al aplastarla.

12. ENSAYO PARA DETERMINAR EL LÍMITE PLÁSTICO Seleccionar de 1.5 g a 2.0 g de suelo. Moldear la muestra en forma de elipsoide y, a continuación, se rueda con los dedos de la mano sobre una superficie lisa, con la presión estrictamente necesaria para formar cilindros. Si antes de llegar el cilindro a un diámetro de unos 3.0 mm (1/8") no se ha desmoronado, se vuelve a hacer una elipsoide y a repetir el proceso, cuantas veces sea necesario, hasta que se desmorone aproximadamente con dicho diámetro. El desmoronamiento puede manifestarse de modo distinto en los diversos tipos de suelo: En suelos muy plásticos, el cilindro queda dividido en trozos de unos 6 mm de longitud, mientras que en suelos plásticos los trozos son más pequeños.

13. ENSAYO PARA DETERMINAR EL LÍMITE PLÁSTICO 3. La porción así obtenida se coloca en recipientes tarados y se continúa el proceso hasta reunir unos 6 g de suelo y se determina la humedad. 4. Repetir el proceso anterior hasta completar nuevamente unos 6 g de suelo en una nueva tara. 3 mm Si el rollo no se agrieta justo al llegar a los 3 mm, el suelo está en estado plástico y debe secarse 3 mm Si el rollo se agrieta justo al llegar a los 3 mm, el suelo está justo en el límite plástico > 3 mm Si el rollo se agrieta antes de llegar a los 3 mm, el suelo está en estado semisólido y debe humedecerse

14. CARTA DE PLASTICIDAD La línea A separa las arcillas inorgánicas (Símbolo C) de los limos inorgánicos (Símbolo M). La línea LL=50% separa los suelos de alta plasticidad (símbolo H) de los de baja plasticidad (símbolo L)

15. LÍMITE DE CONTRACCIÓN Es el máximo contenido de humedad al cual una reducción en humedad no causa una disminución en el volumen de la masa de suelo. Equipos: Moldes de acero para hacer las “galletas” Placa de vidrio para hundir la muestra en el mercurio Mercurio Cápsula de vidrio para el mercurio y la muestra Cápsula grande de porcelana para recoger el exceso de mercurio

16. LÍMITE DE CONTRACCIÓN Comienza un proceso de secado y reducción de peso y volumen en la muestra. Se supone que la pérdida de volumen es proporcional a la pérdida de agua, de manera que conforme se reduce un gr de agua se reduce un cm³ de volumen. Wi y Vi Wf y Vf Estado Líquido Estado Sólido Estado Plástico Estado Semi Sólido Vf LR Suelo Seco Vf Vf Peso y volumen inicial de la muestra: Wi y Vi Peso y volumen final de la muestra: Wf y Vf Peso de agua en la muestra húmeda: Wi-Wf Pérdida de volumen de la muestra: Vi-Vf Se considera que la disminución de volumen es igual al volumen del agua perdida desde la condición inicial hasta llegar al límite de retracción . Se debe tener en cuenta que al considerar estas dos perdidas de volumen iguales, se incurre en un pequeño error debido a que el suelo al comenzar el ensayo tiene algunas burbujas de aire atrapadas dentro de él. Peso del agua perdida hasta llegar al límite de retracción (Vi-Vf) γ w Peso del agua en la muestra justo en el límite de retracción (Wi-Wf)-(Vi-Vf) γ w

17. LÍMITE DE CONTRACCIÓN PROCEDIMIENTO: Se toman 20g o más de la porción de suelo humedecida, amasada y preparada para el límite líquido. La muestra se mezcla con agua destilada de forma que se llenen completamente los vacíos y que sea suficientemente pastosa y trabajable, evitando la formación de burbujas de aire. El recipiente para contracción se revestirá con una capa delgada de vaselina para evitar la adhesión del suelo. Una cantidad de suelo húmedo igual o cercano a la tercera parte del volumen del recipiente de contracción será colocado en el centro de éste y se forzará a que fluya hacia los bordes siendo golpeado suavemente sobre una superficie firme. Se agregará más suelo y se continuarán los golpes del recipiente hasta que éste se llene completamente y rebose por los lados. El exceso de suelo se quita con la regla metálica.

18. LÍMITE DE CONTRACCIÓN Se enrasa, se limpia, y se pesa inmediatamente el recipiente, anotando el peso del recipiente y del suelo húmedo (W1). Se dejará secar la masa de suelo en el aire hasta que el color cambie a claro. Luego será secada en horno a 110 ± 5°C hasta alcanzar peso constante; se anota como peso del recipiente y del suelo seco (W2). Muestras con materia orgánica o cuya constitución pueda alterarse a la temperatura especificada, se secarán a 60°C. La capacidad del recipiente de contracción, la cual es también el volumen de la masa de suelo húmedo, se determina llenando el recipiente con mercurio hasta rebosar, eliminando el exceso, haciendo presión con la placa de vidrio sobre la parte superior del recipiente, y midiendo el volumen de mercurio retenido en éste, con la probeta graduada. Se anotará como volumen de la masa de suelo húmedo (V1).

19. LÍMITE DE CONTRACCIÓN El volumen de la masa de suelo seco será determinado de la siguiente manera: El recipiente de vidrio se llena de mercurio hasta rebosar y el exceso de mercurio deberá removerse presionando firmemente la placa de vidrio con tres salientes sobre la parte superior del recipiente. El recipiente lleno de mercurio se coloca en la vasija de evaporación de 150 mm y la probeta de suelo, se colocará sobre la superficie del mercurio. Esta será forzada cuidadosamente para sumergirla en el mercurio por medio de la placa de vidrio con las tres salientes, presionándola firmemente sobre el recipiente. Es esencial que no quede aire atrapado bajo la probeta de suelo. El volumen de mercurio que ha sido desplazado se medirá en la probeta graduada y se anotará como el volumen de suelo seco (V2). Después de ser limpiado, se pesará el recipiente de contracción y se anotará su peso (W3). El peso del suelo húmedo usado al inicio del ensayo será entonces: W1–W3. El peso del suelo al final del ensayo será W2 – W3

20. LÍMITES DE CONSISTENCIA Características de cohesión y plasticidad de acuerdo con IP, según Atterberg