LIMITES DE CONSISTENCIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS I LIMITES DE CONSISTENCIA

LIMITES DE CONSISTENCIA-LIMITES DE ATTERBEG Albert Mauritz Atterberg científico sueco pionero en la clasificación de los suelos, realiza investigaciones en el año 1900 acerca de las propiedades físicas de los suelos en función de su granulometría, buscando una manera rápida de clasificar los suelos agrícolas. En 1901 presenta un primer sistema de clasificación de suelos, en el que ya establece el tamaño 0,002 mm como limite entre las arenas y los suelos finos, división que se ha mantenido hasta hoy.

LIMITE DE CONTRACCION: LIMITES DE ATTERBERG: LIMITE LIQUIDO: Es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se comporta como un material plástico. A este nivel de contenido de humedad el suelo esta en el vértice de cambiar su comportamiento al de un fluido viscoso. LIMITE PLASTICO: Es el contenido de humedad por debajo del cual se puede considerar el suelo como material no plástico. LIMITE DE CONTRACCION: Es el contenido de humedad por debajo del cual no se produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo. Estados de consistencia

LIMITES DE ATTERBERG- CONCEPTOS GENERALES: La propiedad del suelo de ser moldeado se llama PLASTICIDAD. Según el contenido de humedad, adopta una consistencia determinada. Los limites líquidos y plástico se utilizan para clasificar e identificar los suelos. El limite liquido se puede utilizarse para estimar asentamientos en problemas de consolidación.

CONSISTENCIA: La consistencia de un suelo es la relativa facilidad con la que puede ser deformado y depende de un contenido de humedad determinado. Para los suelos cohesivos se definen cuatro estados de consistencia: Solido Semisólido Plástico Liquido La frontera entre tales estados son los llamados limites de Atterberg.

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO: El procedimiento general consiste en colocar una muestra húmeda en la copa de casagrande, dividirlo en dos con el acanalador y contar el numero de golpes requerido para cerrar la ranura. Si el numero de golpes es exactamente 25, el contenido de humedad de la muestra es el limite liquido. El procedimiento estándar es efectuar por lo menos tres determinaciones para tres contenidos de humedad diferentes, se anota el numero de golpes y su contenido de humedad. Luego se grafican los datos en escala semilogaritmica y se determina el contenido de humedad para N=25 golpes.

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO EQUIPOS: Copa de Casagrande Taras, espátulas, acanalador Recipientes para mezclado Balanza aprox. 0.01 g

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO Esquema de la copa de Casagrande y acanalador para suelos cohesivos.

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO : DEFINICIONES COPA DE CASAGRANDE: Dispositivo mecánico que puede ser operado manualmente o con un motor eléctrico. BASE: es una plataforma de caucho duro que permite el rebote de la copa de bronce. La parte inferior esta conformada de un caucho que aísla la plataforma de base y la superficie de trabajo. COPA DE BRONCE: su peso incluido el manubrio debe estar entre 185 y 215 gramos LEVA: diseñada para levantar la copa suave y continuamente hasta su máxima altura, sobre una distancia de por lo menos 180° de rotación de leva, sin desarrollar velocidad en la copa en el momento de la caída.

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO PROCEDIMIENTO: Preparar la muestra seca, disgregándola con el mortero y pasarlo por la malla N°40 para obtener un amuestra representativa de unos 250 gr. aproximadamente.

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO PROCEDIMIENTO: Colocar el suelo pasante malla N° 40 en una vasija de evaporación y añadir un pequeña cantidad de agua, dejar que la muestra se humedezca. 3. Mezclar con ayuda de la espátula hasta que el color sea uniforme y conseguir una mezcla homogénea. La consistencia de la pasta debe ser pegajosa.

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO PROCEDIMIENTO: Se coloca una pequeña cantidad de masa húmeda en la parte central de la copa y se nivela la superficie. 5. Luego se pasa el acanalador por el centro de la copa para cortar en dos la pasta de suelo.

6. La ranura debe apreciarse claramente y que separe completamente la masa del suelo en dos partes. 7. La mayor profundidad del suelo en la copa debe ser igual a la altura de la cabeza del acanaladador ASTM. 8. Si se utiliza la herramienta Casagrande se debe mantener firmemente perpendicular a la superficie de la copa, de forma que la profundidad de la ranura sea homogénea.

9. Poner en movimiento la cazuela con ayuda de la manivela y suministrar los golpes que sean necesarios para cerrar la ranura en 12.7 mm ( ½ “). 10. Cuando se cierre la ranura en ½”, registrar la cantidad de golpes y tomar una muestra de la parte central para la determinación del contenido de humedad.

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO PROCEDIMIENTO: Este proceso se repite nuevamente con tres muestras mas para lograr cuatro puntos a diferentes contenidos de humedad. Los siguientes rangos de golpes son los recomendados: 40 a 30 golpes 25 a 30 golpes 20 a 25 golpes 20 a 15 golpes

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO VARIABLES A CONSIDERAR: Cantidad de suelo utilizado. Velocidad a la cual se dan los golpes, son 02 golpes por segundo. Tiempo de reposo del suelo en la copa antes de comenzar la cuenta de golpes. Limpieza de la copa antes de colocar la masa de suelo para el ensayo Humedad del laboratorio y rapidez con la que se hace el ensayo. Tipo de material utilizado como base del aparato o sea, superficie contra la cual se debe golpear la cazuela, debe ser caucho duro o similar. Calibración de la altura de caída de la copa. Tipo de acanalador utilizado para hacer la ranura. Condición general del aparato del limite liquido: pasadores desgastados, conexiones que no estén firmemente apretadas, etc. DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO CALCULOS: Calcúlese el contenido de humedad del suelo, expresándolo como porcentaje del peso del suelo secado en el horno. Trácese una curva de fluidez que represente la relación entre el contenido de humedad y el correspondiente numero de golpes de la taza de bronce, en un grafico de papel semilogaritmico. Con el contenido de humedad como ordenada sobre la escala aritmética, y el numero de golpes como abscisa sobre la escala logarítmica. La curva de flujo es una línea recta promedia, que pasa tan cerca como sea posible a través de los tres o mas puntos dibujados. Limite liquido: tómese el contenido de humedad correspondiente a la intersección de la curva de flujo con la ordenada de 25 golpes como limite liquido del suelo y aproxímese este valor a un numero entero.

DETERMINACION DEL LIMITE PLASTICO: El Limite Plástico es la humedad correspondiente en el cual el suelo se cuartea y quiebra al formar pequeños rollitos o cilindros pequeños. Conjuntamente con el limite liquido, el limite plástico es usado en la identificación y clasificación de suelos.

DETERMINACION DEL LIMITE PLASTICO EQUIPOS: Horno de secado Vasija de evaporación, taras, Espátula para mezclado. Placa de vidrio esmerilado De por lo menos 30cm de lado Con 1cm de espesor. Balanza aprox. 0.01 g

DETERMINACION DEL LIMITE PLASTICO PROCEDIMIENTO: Se trabaja con el material preparado para el limite liquido se toma aproximadamente 20 gr. 2. Luego se amasa el suelo y se deja que pierda humedad hasta una consistencia a la cual pueda enrollarse sin que se pegue a las manos, esparciéndolo y mezclándolo continuamente sobre la placa de vidrio.

DETERMINACION DEL LIMITE PLASTICO PROCEDIMIENTO: 3. El rollito debe ser adelgazado en cada movimiento hasta que su diámetro sea de 3.2 mm (1/8”). 4. La prueba continua hasta que el rollito empieza a rajarse y tiende a desmoronarse.

DETERMINACION DEL LIMITE PLASTICO PROCEDIMIENTO: 5. Una vez que se ha producido el limite plástico se debe colocar el rollito en un recipiente de peso conocido y se pesa para determinar el contenido de humedad. Seguidamente se vuelve a repetir la operación tomando otra porción de suelo. El limite plástico es el promedio de ambas determinaciones.

RELACION ENTRE EL GRADO DE EXPANSION Y EL LIMITE LIQUIDO SEGÚN DAKSHANA MURTHY Y RAMAN (1973)

INDICE PLASTICO (IP) = LIMITE LIQUIDO – LIMITE PLASTICO RELACION ENTRE EL POTENCIAL DE HINCHAMIENTO Y EL INDICE DE PLASTICIDAD SEGÚN SEED, WOODWARD Y LUDDGREN, 1962 INDICE PLASTICO (IP) = LIMITE LIQUIDO – LIMITE PLASTICO

DETERMINACION DEL LIMITE DE CONTRACCION Es el contenido de humedad por debajo del cual no se produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo. Los cambios en el volumen de un suelo fino se producirán por encima de la humedad correspondiente al limite de contracción. Donde: LC : Limite de contracción (%) w : Contenido de humedad del suelo al momento del ensayo V : Volumen del suelo humedo Vo : Volumen del suelo seco Wo : Peso del suelo seco (pastilla) Γw : Densidad del agua (1.0 gr/cm3)

DETERMINACION DEL LIMITE DE CONTRACCION EQUIPOS: Capsula de contracción Recipiente volumétrico de vidrio para medir la cantidad de volumen que ocupa el suelo. Espátula Placa plástica con tres apoyos Probeta graduada de 25 ml. y graduada cada 0.2 ml Balanza con sensibilidad de 0.1 gr Tamiz N° 40 Mercurio Grasa lubricante

DETERMINACION DEL LIMITE DE CONTRACCION EQUIPOS: Balanza aprox. 0.01 g Equipo Básico Probeta y mercurio

DETERMINACION DEL LIMITE DE CONTRACCION PROCEDIMIENTO: Se utiliza suelo pasado por la malla N° 40, se amasa y se lleva a un contenido de humedad similar o algo superior al limite liquido.

DETERMINACION DEL LIMITE DE CONTRACCION PROCEDIMIENTO: 2. Recubrir el interior de la capsula de evaporación con una capa fina de grasa. 3. Llenar la capsula de evaporación entres capas. Compactar cada capa dando golpes suaves sobre una superficie firme para eliminar burbujas de aire.

DETERMINACION DEL LIMITE DE CONTRACCION PROCEDIMIENTO: 4. Luego de completar la tercera capa, se amasa utilizando la espátula. 5. Se toma el peso de la capsula con el suelo húmedo para determinar el contenido de humedad y se lleva al horno.

DETERMINACION DEL LIMITE DE CONTRACCION PROCEDIMIENTO: 6. Se deja de secar en el horno a temperatura estándar. 7. Luego del secado se retira y se halla el peso seco. Se puede observar la variación del volumen por secado.

DETERMINACION DEL LIMITE DE CONTRACCION PROCEDIMIENTO: Luego se debe determinar el volumen de la muestra de suelo seca. Se utiliza el desplazamiento en mercurio.

DETERMINACION DEL LIMITE DE CONTRACCION PROCEDIMIENTO: 11. Se coloca la pastilla de suelo sobre un recipiente enrasado con mercurio y se introduce con la ayuda de un a placa plástica de tres puntas. Se recoge en un recipiente el volumen de mercurio desplazado

DETERMINACION DEL LIMITE DE CONTRACCION PROCEDIMIENTO: 12. El volumen desplazado por el suelo se recoge con ayuda de un recipiente y se coloca en la probeta graduada para determinar su volumen.

DETERMINACION DEL LIMITE DE CONTRACCION PROCEDIMIENTO: 13. Luego determinar el volumen inicial que será igual al volumen de la capsula. De igual forma se vierte el mercurio dentro de la capsula, se coloca luego en la probeta para hacer la lectura correspondiente.

ASPECTOS DE SEGURIDAD EN EL USO DEL MERCURIO El mercurio es una sustancia toxica, por lo tanto se evitara el contacto con la piel. Almacenar el mercurio en contenedores sellados a prueba de roturas. Se realizaran los ensayos en ambientes bien ventilados para evitar la inhalación de vapor de mercurio. Tratar de minimizar los derrames en el ensayo. Se limpiaran los derrames rápidamente para evitar su evaporación en el ambiente. Se desecharan los materiales contaminados incluyendo la torta de suelo seco de manera segura.

EJEMPLO:

RELACIONES IMPORTANTES Índice de Plasticidad (IP) = LL – LP Índice de Fluidez (IF) = Pendiente de la curva de fluidez Índice de Tenacidad (IT) = IP/IF Índice de Liquidez (IL) = (Wn – LP)/(LL – LP) ; Wn: humedad natural