UNIVERSIDAD DE LA SALLEFACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVILMECÁNICA DE SUELOS

LABORATORIO No. 02

ENSAYO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD Y LA ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO Y FINO.

NORMA No: 237; No. 176

FECHA DE ELABORACIÓN: 11 DE AGOSTO DE 2012

FECHA DE ENTREGA: 5 DE SEPTIEMBRE DE 2012

PRESENTADO POR:

IVÁN DARÍO DÍAZ ROA 40092063 ______________________JESUS CRUZ ______________________LAURA JULIANA MALDONADO LEAL 40081082 ______________________MALORY HURTADO ______________________

PRESENTADO A:

ING.

REPÚBLICA DE COLOMBIA BOGOTÁ D.C.

2012

LIMITES DE ATTERBERG

INTRODUCCION

Los límites de Atterberg nos permiten conocer o identificar de forma sencilla

algunas de las propiedades de los suelos, además los podemos encontrar en

diferentes estados; liquido, plástico, semi-sólido y sólido. Algunos materiales como

las arcillas al agregarle agua, pasan gradualmente de solido a plástico. En este

caso y en la mecánica de suelos nos interesa saber que humedad soporta para

que resista deformaciones hasta un límite donde no se rompa. En la práctica de

laboratorio nos encontraremos con un material, donde vamos a analizar el estado

líquido y el estado plástico de él mismo, para eso utilizaremos la cazuela de

Casagrande.

OBJETIVOS

Determinar el límite líquido y límite plástico de una muestra de suelo

Estudiar la Relación entre el Limite Plástico y el Limite Liquido queda como un resultado el Índice de Plasticidad.

Reconocer los estados de consistencia del suelo, al mismo tiempo aprendiendo a identificar y a clasificar los suelos

METODOLOGÍA.

Para límite Líquido:

Equipos y Materiales:

1. Cazuela de Casagrande. (utilizada para determinar el límite de líquido de suelos,

el cual se refiere al contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo

secado en el horno, cuando éste se halla en el límite entre el estado líquido y el

estado plástico.)

2. Muestra representativa de suelo, entre 250 y 500 gramos como mínimo,

que para efectos de este ensayo se cuenta con una muestra, material fino

que ha pasado el tamiz #40.

3. Recipientes muestreadores , debidamente rotulados para efecto de dejar

las muestras al horno.

4. Espátula.

5. Ranurador.

6. Recipientes – Hechos de material resistente a la corrosión.

7. Horno – Un horno termostáticamente controlado, capaz de mantener

temperaturas de 110 ± 5°C (230 ± 9°F) para secar las muestras.

Procedimiento:

1. Se toma una muestra que pese aproximadamente 100 g. de una porción de

material completamente mezclado que pase el tamiz de 0.425 mm (No.40)

2. Se coloca la muestra de suelo en la vasija y se mezcla completamente con

20 ml de agua, mezclándola, amasándola con una espátula. Realizar más

adiciones de agua en incrementos de 1 a 3 ml, o acorde a la práctica que

posea el laboratorista.

3. Cuando suficiente agua ha sido mezclada con el suelo, se forma una pasta

uniforme de consistencia dura, se coloca una cantidad adecuada de esta

mezcla en la cazuela y se extiende con la espátula y se enraza. Se divide el

suelo en la cazuela de bronce con una firme pasada del ranurador a lo largo

del diámetro y a través de la línea central de la masa del suelo, de modo

que se forme una ranura limpia.

4. Se levanta y golpea la cazuela girando la manija, a una velocidad de dos (2)

golpes por segundo, hasta que las dos mitades de la pasta de suelo se

pongan en contacto en el fondo de la ranura a lo largo de una distancia de

cerca de 13mm (0.5"). Se anota el número de golpes requeridos para cerrar

la ranura, en para efectos del presente ensayo este procedimiento se repite

durante cuatro ocasiones.

5. Se saca una pequeña muestra de este suelo, y se coloca en un recipiente

adecuado, previamente pesado, y se vuelve a pesar el conjunto, para luego

ser llevado al horno por un periodo de 24 horas.

6. Pasada las 24 horas, se sacan los recipientes con las muestras, se pesan y

se registran los datos.

Para determinación de límite plástico.

Equipo y Materiales.

1. Espátula.

2. Balanza – De 100 g de capacidad con aproximación a 0.01 g.

3. Recipientes – Se deben emplear recipientes apropiados, hechos de

material resistente a la corrosión.

4. Horno –Termostáticamente controlado, regulable a 110 ± 5°C (230 ± 9°F).

5. Tamiz – De 425 μm (No.40). o material que haya pasado este tamiz.

6. Superficie lisa – Para amasado y enrollamiento.

Procedimiento:

1. Obtener los pesos en la balanza de los recipientes a utilizar para efecto de

almacenaje de las muestras de interés.

2. Se toma una muestra de material que haya pasado el tamiz #40, que ente

caso es una muestra de materia que se emplea para el ensayo de limite

líquido; se secciona una porción de 1.5 a 2.0 g de la masa de suelo tomada

para el ensayo anterior. Con la porción seleccionada, se forma una masa

elipsoidal, y como la muestra parece plastilina se procede a armar rollos de

la longitud más larga que se pueda y de aproximadamente 3mm de

diámetro.

3. Tomar 2 recipientes y llenarlos con los rollos, hasta completar un peso de

entre (15gr-25gr)

4. Pesar el conjunto, y llevarlos al horno, pasadas 24 horas, retirar los

recipientes del horno, volver a pesarlos, y tomar el respectivo registro.

MARCO TEORICO

Los límites de Atterberg o también llamados límites de consistencia se basan en el

concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse

en diferentes estados, dependiendo de su propia naturaleza y la cantidad de agua

que contengan. Así, un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido,

plástico y líquido o viscoso. La arcilla, por ejemplo, si está seca se encuentra muy

suelta o en terrones, añadiendo agua adquiere una consistencia similar a una

pasta, y añadiendo más agua adquiere una consistencia fluida. El contenido de

agua con que se produce el cambio entre estados varía de un suelo a otro y en

mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades

para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, acepta

deformaciones sin romperse (plasticidad). Se trata de la propiedad que presentan

los suelos hasta cierto límite.

En la actualidad, los límites de Atterberg son las determinaciones que con más

asiduidad se practican en los laboratorios de Mecánica del Suelo. Su utilidad

deriva de que, gracias a la experiencia acumulada en miles de determinaciones,

es suficiente conocer sus valores para poderse dar una idea bastante clara del

tipo de suelo y sus propiedades. Como, por otra parte, se trata de determinaciones

sencillas y rápidas, permiten una pronta identificación de los suelos y la selección

adecuada de muestras típicas para ser sometidas a ensayos más complicados.

Los límites de Atterberg pertenecen, junto al análisis granulométrico, al tipo de

ensayos de identificación. Pero, si el análisis granulométrico nos permite conocer

la magnitud cuantitativa de la fracción fina, los límites de Atterberg nos indican su

calidad, completando así el conocimiento del suelo. Frecuentemente se utilizan los

límites directamente en las especificaciones para controlar los suelos a utilizar en

terraplenes. El índice de plasticidad, que indica la magnitud del intervalo de

humedades en el cual el suelo posee consistencia plástica, y el índice de liquidez,

que indica la proximidad del suelo natural al límite líquido, son características

especialmente útiles del suelo.

Índice de plasticidad: El índice de plasticidad también da una buena

indicación de la compresibilidad. Mientras mayor sea el IP, mayor será la

compresibilidad del suelo. Ejemplos de valores del índice de plasticidad.

Categoría

Suelo IPGrado de

plasticidad

I

Arena o limo

trazas de arcilla

poca arcilla

0-1 No plástico

1-5Liger

aplasticidad

5-10

Baja plasticidad

IIFranco arcilloso

10-20

Mediana plasticidad

IIIArcilloso limosoArcilla

20-35

Alta plasticidad

>35

Muy alta plasticidad

Plasticidad de diversos suelos arcillosos/limosos

Y está dado por la ecuación:

IP=¿−LP (1)

Índice de liquidez:

IL=Ѡn−LPIP

(2)

Dónde:

¿=Limite Líquido

LP=Limite Plástico

Ѡn=Humedad Natural

ESTADO DESCRIPCION LIMITE INFERIOR

Liquido Una pasta de consistencia de sopa a mantequilla blanda

Limite Liquido (LL)

Plástico Consistencia de mantequilla blanda a arcilla dura se deforma pero no se agrieta

Limite Plástico (LP)

Semi-Solido

Consistencia de queso. Se deforma constantemente

Límite de retracción

Solido Consistencia de caramelo duro, falla completamente al deformarse

Límite de retracción

Cazuela de Casagrande

La cazuela de Casagrande es utilizada para determinar el límite de líquido de suelos, el cual se refiere al contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo secado en el horno, cuando éste se halla en el límite entre el estado líquido y el estado plástico.

REGISTROS Y RESULTADOS

Para los resultados (LL, LP, IP) utilizaremos las ecuaciones (1) y (2) que nombramos anteriormente.

HÚMEDAD NATURAL

RECIPIENTE N° 75

PESO DE SUELO HUMEDO+RECIPIENTE gm

116.21

PESO DE SUELO SECO+RECIPIENTE gm

94.3

PESO DEL RECIPIETNE gm

36.39

PESO DE SUELO SECO gm

57.91

PESO DEL AGUA g 21.91

m

CONTENIDO DE HUMEDAD % 37.83

Tabla N°1

RESULTADOS

LIMITE LIQUIDO

LIMITE PLASTICO

INDICE DE PLASTICIDAD

INDICE DE FLUJO

Tabla N° 2

LIMITE LÍQUIDO

RECIPIENTE N° 11 19 42 36

PESO DE SUELO HUMEDO+RECIPIENTE gm 25.2 22.57 21.9 22.78

PESO DE SUELO SECO+RECIPIENTE gm 19.1 17.4 16.4 16.8

PESO DEL RECIPIENTE gm 6.53 6.68 6.61 6.7

PESO DEL SUELO SECO gm 12.57

10.72 9.79 10.1

PESO DEL AGUA gm 6.1 5.17 5.5 5.98

CONTENIDO DE HUMEDAD % 48.53

48.23 56.18 59.20

N° DE GOLPES N° 39 32 19 11

Tabla N° 3

LIMITE PLASTICO

RECIPIENTE N° 5 24

PESO DE SUELO HUMEDO+RECIPIENTE gm 29.30

32.16

PESO DE SUELO SECO+RECIPIENTE gm 27.4 30.1

PESO DEL RECIPIENTE gm 18.51

20.22

PESO DE SUELO SECO gm 8.89 9.88

PESO DEL AGUA gm 1.9 2.06

CONTENIDO DE HUMEDAD % 21.37

20.85

Tabla N° 4

N° DE GOLPES CONTENIDO DE HUMEDAD (W%)

39 48.53

32 48.23

19 56.18

11 59.20

∑ 212,14

GRAFICAS.

10 1000

10

20

30

40

50

60

70

Humedad Vs # De golpes

NUMERO DE GOLPES

HUM

EDAD

W%

Grafica N °1. Determinación del límite líquido a los 25 golpes.

Limite líquido a los 25 golpes y=−0,4235 (25 )+63,727=53,1395≃53,14

Grafica N°2

Ahora bien si se supone que a través del tamiz #200 pasa más del 50% de material, este se puede clasificar en la carta de plasticidad, tal y como se muestra a continuación:

Línea ( A )=(53,1395−20 )0,73=¿24,191835

Línea (U )=(53,1395−8 )0,9=40,62555

Limite Plastico (LP)=21.11

Limite Liquido(¿)=53.14

Índicede plasticidad=Limite liquido – limite plástico→IP=32,03

Conforme a lo anterior si se ubica este material en la carta de plasticidad se puede decir que corresponde a un suelo arcilloso de alta compresibilidad.

CALCULOS.

Humedad Natural

Teniendo en cuenta la tabla N°1 tenemos que:

Ѡn (% )= P1−P2P2−P3

×100 (3)

Donde

P1=Pesode lamuestrahumeda+recipiente

P2=Pesode lamuestra seca+recipiente

P3=Pesodel recipiente

Entonces tenemos que:

Ѡn (% )=25.2−19.119.1−6.53

×100

Ѡn (% )=48.53

El contenido de humedad (Ѡ) para la determinación del límite líquido y limite plástico en cada una de las diferentes muestras en la taba N°3 y en la tabla N°4 se aplica la formula anterior.

La gráfica N°1 muestra la curva de flujo donde se determinó por medio de está el límite líquido.

Limite Liquido (LL) Teniendo en cuenta la ecuación de la recta de la gráfica se obtiene el LL.

¿= y=−0,4235 (25)+63,727

¿=53.14

Limite Plástico (LP)

Se determina mediante el promedio de humedades obtenidas en las columnas del límite plástico mostrados.

LP=Ѡ1+Ѡ22

LP=21.37+20.852

LP=21.11

Índice de plasticidad (IP)

IP=¿−LP

IP=53.14−21.11

IP=32,03

Índice de Liquidez (IL)

IL=Ѡn−LPIP

×100

IL= 48.53−21.1132.03

×100

IL=85.60

Índice de Consistencia

Ic=¿−ѠnIP

×100

Ic=53.14−48.5332.03

×100(4)

Ic=14.40

Índice de Fluidez

Es la pendiente que obtuvimos de la gráfica N° 1

¿= y=−0,4235 (25)+63,727

IF=−O .4235

CONCLUSIONES.

Según el índice de liquidez obtenido igual al 85,60 da cuenta de un suelo que tiene un contenido de agua natural mayor que el límite plástico, esto es una característica de los suelos que se encuentran según como suelo normalmente consolidado.

Al ser un suelo normalmente consolidado va a presentar bajas resistencias, medianos asentamientos e indica que nunca ha tenido historial de esfuerzos.

Según Valores de los límites de Atterberg para minerales de arcilla. J.K. Mitchell (2) . Un suelo con un Ll(37-72) Y de LP (19-27) corresponde a un mineral de arcilla Notronita.

El índice de consistencia obtenido es de 14,40 da cuenta a un suelo con baja resistencia al ser moldeado.

Un IP elevado indica un exceso de arcilla o de coloides en el suelo. El índice de plasticidad también da una buena indicación de la compresibilidad. Mientras mayor sea el IP, mayor será la compresibilidad del suelo. El índice de plasticidad obtenido de la muetra fue 32,03 encentrándose en el rango de (20-35) el cual representa un suelo arcilloso de alta plasticidad.

Conforme a la suposición tomada de que el material pasa en más de un 50% el tamiz #200, y tomando como referencia el Sistema Unificado De Clasificación De Suelos; conforme a los valores obtenidos de índice de plasticidad y limite líquido, se ubican en la carta de plasticidad (grafica-#2), arrojado como resultado que la muestra de suelos sometida a análisis de laboratorio puede corresponder a un suelo arcilloso de alta compresibilidad.

REFERENCIAS

(1 )http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3282/5/53973-5.pdf (03/03/12)

(2) http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3282/5/53973-5.pdf