Limite Plastico y Liquido

INDICE

1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 1

2. OBJETIVO. ................................................................................................................................ 1

3. MARCO TEÓRICO................................................................................................................... 1

4. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS .............................................................................................. 5

5. PROCEDIMIENTO ................................................................................................................... 6

A. LÍMITE LÍQUIDO ........................................................................................................ 6

B. LÍMITE PLÁSTICO .................................................................................................... 9

6. PRESENTACIÓN DE DATOS ................................................................................................ 9

7. PROCESO DE CÁLCULOS ................................................................................................. 10

8. CONCLUSIONES ................................................................................................................... 11

9. BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................... 11

UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO INGENIERÍA CIVIL

Laboratorio de Mecánica de Suelos Página 1

LÍMITE LÍQUIDO Y LÍMITE PLÁSTICO

1. INTRODUCCIÓN

Para continuar con el estudio de prácticas relacionadas con los ensayos

indicativos necesarios para verificar las condiciones en las que se encuentra el

suelo, sus características y principalmente verificar si este suelo que se estudia está

apto para soportar la obra que sobre él se construye, realizaremos la práctica de

Límite de Consistencia.

2. OBJETIVO.

Introducir al estudiante al procedimiento de determinación de los límites líquidos

plásticos de un suelo.

3. MARCO TEÓRICO.

Los límites líquido y plástico son solo 2 de los 5 "limites "propuestos por Atterberg,

un científico sueco dedicado a la agricultura estos límites son:

a) Límite de cohesión.-es el contenido de humedad con el cual las boronas del

suelo son capaces de pegarse una a otras.

b) Límites de pegajosidad.- es el contenido de humedad con el cual el suelo

comienza a pegarse a la superficie metálicas tales como la cuchilla de la

espátula .esta condición tiene importancia practica para el ingeniero agrícola

pues se relaciona con la capacidad del suelo para adherirse a las cuchillas o

discos del arado cuando se cultiva un suelo.

c) Límites de contracción .- es el contenido de humedad por debajo del cual no se

produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo .el método

para determinar este contenido de humedad se representa en el experimento

N°4.

d) Límite plástico.- es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se

comporta como un material plástico.

e) Límite 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

del suelo está en el vértice de cambiar su comportamiento al de un fluido

viscoso.

Los límites líquidos y plástico han sido ampliamente utilizados en todas las regiones

del mundo. principalmente con objetivos de identificación y clasificación de suelos el

límite de contracción ha sido útil en varias áreas geográficas donde el suelo sufre

grandes cambios de volumen entre su estado seco y su estado húmedo .El

problema de potencial de volumen puede muy a menudo ser detectado de los

resultados de los ensayos de límite líquido y limite plástico .El limite liquido en

ocasiones puede utilizarse para estimar asentamientos en problemas de

consolidación (experimento #13) y ambos límites son algunas veces útiles para

predecir la máxima densidad en estudios de compactación (experimento N°9) los

dos métodos de clasificación presentados en el experimento N°8 incorporan el uso

de límite líquido y limite plástico .

Los límites de cohesión y pegajosidad por el contrario han sido muy poco utilizados

universalmente. En efecto solo muy recientemente se ha popularizado el

conocimiento de que fueron 5 y no 3 los límites de plasticidad propuesto por

Atterberg.



Para poder establecer valores definidos, reproducibles, de estos límites, se propuso

que el límite liquido se definirá arbitrariamente como el contenido de humedad al

cual una masa de suelo húmedo colocada en recipiente en forma de capsula de

bronce separada en 2 por la acción de una herramienta para hacer una ranura

patrón, y dejada caer desde una altura de 1cm, sufre después de dejarla caer 25

veces una fallas o cierre de la ranura en una longitud de 12.7 mm. Algunas

variables afectan al resultado de la prueba del límite liquido o el número de golpes

requeridos para cerrar la ranura -patrón en una longitud de 12.7 mm entre los

cuales se encuentra.

Tamaño de la masa de suelo contenido en la capsula de cobre (espesor y

cantidad)

Velocidad a la cual se le dan los golpes (deberá ser de 120 revoluciones por

minuto).

Tiempo de respecto del suelo en la cazuela antes de comenzar la cuenta de

golpes y estado de limpieza de la cazuela antes de colocar la pasta de suelo

para el ensayo.

Tipo de material utilizado como base del aparato o sea superficie contra la

cual se debe golpear la cazuela (comúnmente se utilizado caucho duro o

micarta).

Ajuste o calibración de la altura de la caída de la cazuela (debe ser

exactamente 1cm,).

Tipo de herramienta utilizada para hacer la ranura (bien la recomendada por

la ASTM o la llamada tipo Casagrande).

Condición general del aparato del límite liquido (pasadores desgastados ,

conexiones que no están firmemente apretadas ).

Las variables anteriores pueden ser todos controlados por el operador .El limite

liquido (wL) es también afectado marcadamente por el tipo de suelos y otros

factores adicionales .Para intentar reducir estas variables en el ensayo ,se han

desarrollado y se utilizan aparatos patrón así como herramientas patrón para hacer

la ranura .Una de las herramientas para hacer la ranura (Fig. 4-4b) es la propuesta

por la ASTM ,la otra herramienta patrón fue desarrollado por casa grande (1932) la

cual se muestra en la misma figura , y tiene la ventaja de permitir un mejor control

de la profundidad de la pasta de suelos en la cazuela. La herramienta de la ASTM

es mejor para suelos con bajo limite líquido , en los cuales en generalmente difícil

hacer la ranura , como materiales arenosos y limosos .Para estos suelos , seria

incluso necesario formar parcialmente la ranura con ayuda de la espátula ,

después de la cual la ranura puede ser mejorado adecuadamente utilizando

cualquiera de los ranura dores patrón .

Para controlar la velocidad de golpeado del recipiente, se debe rotar la manivela a

una velocidad aproximada de 120 RPM ósea a una tasa de de 120 golpes por

minuto.

L a norma ASTM para esta prueba estipula el uso de agua destilado para la

preparación de la muestra. Sin embargo, la mayoría de los laboratorios utilizan

agua común con resultados satisfactorios.



Es evidente que mientras más cercano alrededor de la cuenta de 25 se encuentre

el intervalo de puntos experimentales, mayor será la confiabilidad del valor

extrapolado de la tendencia observado experimentalmente.

1.- El porcentaje de arcilla en la fracción de suelo inferior en tamaño al tamiz N°40

como se utiliza para los ensayos de límites de Atterberg.

2.-El potencial de expansión y contracción (cambios de volumen) de un suelo, con

valores grandes que indiquen un alto potencial es llamado la actividad de un suelo.

La actividad de un suelo se define como:

La constante Co vale de 0 o´ 9, dependiente de cual recomendación se utilice, la

del trabajo de Skemptons o la del trabajo de seed y otros (1964) .El índice de

plasticidad se define en la fig.3-1 .El porcentaje de arcilla en la mezcla (de la

fracción menor que tamiz N°40 ) utilizando en la ecuación anterior se basa el

porcentaje de grano el suelo menores de 0.002 mm , el cual no es universalmente

aceptado como el límite superior de tamaño de minerales de arcilla .

El limite liquido es una medida de la resistencia al corte del suelo a un determinado

contenido de humedad .El limite liquido es análoga a un ensayo de resistencia , y

Casagrande (1932) encontró que cada golpe necesario para cerrar el surco en la

cazuela corresponde a un esfuerzo cortante cercano aun g por cm2 .Otros han

obtenido resultados similares de forma que se puede decir que el limite liquido

representa para todos los suelos un valor de resistencia al corte entre 20 y 25 g x

cm2.Otra observación fundamental de las investigaciones hechas consiste en que

el limite liquido aumenta a medida de que el tamaño de los granos o partículas

presentes en la muestra disminuyen .

Además de ser el límite inferior del rango de comportamiento plástico de un suelo ,

el limite plástico tiende a incrementar en valor numérico a medida que disminuye el

tamaño de más partículas presentes en la muestra .Si en dos suelos se encuentra

presente el mismo tipo de partículas según tamaño , será mayor al límite liquido en

aquel que tenga más partículas dentro de un mismo rango .El límite plástico es

también una medida de la resistencia al corte del suelo .

Casagrande propuso este diagrama basado en el análisis de un gran número de

valores obtenidos sobre arcilla de diferentes sitios del mundo en los comienzos de

la década de 1964 .Hoy en día cuando se ha determinado que tanto el limite liquido

como el limite plástico dependen del porcentaje de arcilla presenta en la fracción

que pasa a través del tamiz N°40 del suelo, es posible escribir la siguiente relación

lineal para el límite líquido.

( ) ( )

Escribiendo nuevamente la ec.(3-1),obteniendo Ip=A(PC-Co)

Dónde :



PC = Porcentaje de partículas de tamaño de arcilla (menores de 0.002 mm en la

fracción de suelo que pasa el tamiz N°40.

K, = constantes que deben ser determinados para cada suelo si se elimina PC en

la ecuación anterior y se sustituyen nuevas constantes, se obtiene .

( ) ( )

La carta de plasticidad de Casagrande utiliza N=0.73 Y b= 20.

Como el grafico semilogarítmico de contenido de humedad contra logaritmo del

número de golpes es una línea, la ecuación de esta línea se puede representar en

la Forma general

( )

Dónde:

w = contenido de humedad a N golpes

Fi = índice de flujo, ósea el cambio en contenido de humedad sobre un ciclo del

gráfico semilogarítmico ( = 10 -- = 100); También,

N=número de golpes al contenido de humedad w

C=Constante para ser determinada en cada suelo.

Como hacer un gran número de ensayo de limites liquido puede tomar una gran

cantidad de tiempo, la estación experimental de hidrobias (Waterwaya ,Experiment

Station,Vigsburg,Miss), en su memorando técnico N° 3-286 de junio de1949

,concluyo sobre el análisis de 767 ensayos , que el limite liquido puede establecerse

a partir de un solo ensayo utilizando la ecuación .

= ( ) (3-5)

Donde =CONTENIDO DE humedad al número de golpes N obtenido en el

ensayo

= pendiente de la recta característica en el gráfica semilogarítmico w vs

log N.

Para esta serie de valores el limite líquido, se encontró que tan =0.121 resulto

una buena aproximación, de donde se puede expresar la anterior ecuación como:

= ( ) (3-6)

El valor de tan no es 0.121 para todos los suelos; sin embargo, se puede

generalmente obtener buenos resultados a partir de esta ecuación, si él contenido

de humedad Utilizado en la formula se determina par un numero N golpes entre

20 y 30 .Lo anterior puede explicarse debido a que en un rango tan pequeño en la

curva de flujo el cambio en movimiento vertical (contenido de humedad) es pequeño

aun para curvas muy pendientes.



El limite plástico se ha definido arbitrariamente colmo el contenido de humedad del

suelo al cual un cilindro se rompe o se resquebraja , cuando se enrolla aun

diámetro de 3mm o aproximadamente te 3mm (referirse a la fig. 3-4).Esta prueba

es bastante más subjetiva (dependiendo del operador ) que el ensayo del límite

liquido pues la definición del resquebrajamiento del cilindro de suelo así como el

diámetro de 3mm están sujetas a la interpretación del operador .El diámetro puede

establecerse durante el ensayo por comparación con un alambre común o de

soldadura del mismo diámetro .Con la práctica , se encuentra que los valores dl

limite plástico pueden reproducirse sobre el mismo suelo por parte de diferentes

laboratorios dentro de un rango del 1 al 3%.

4. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS

Mortero de porcelana o de madera con pisón revestido con goma, de medidas corrientes.

Capsula de porcelana.

Taras, espátula, acanalador.

Copa de Casagrande.

Espátula de acero flexible con hoja de 75 a 80 mm. de largo y 20 mm. de ancho, con mango de madera.

Tamiz No 40.

Balanza de precisión con sensibilidad de 1 centigramo.



5. PROCEDIMIENTO

A. LÍMITE LÍQUIDO

1) Cada miembro del grupo debe pulverizar una cantidad suficiente de suelo

secado al aire ( de una muestra de 5kg puesta a secar al aire la semana

anterior de la ejecución del ensayo), para obtener una muerta representativa

del material que pasa atreves del tamiz N° 40 de alrededor de 250

10gr .Es necesario asegurarse de botar el remanente retenido en el tamiz

pues no es representativo del suelo que se trajo del terreno .Además se

debe asegurar , mediante el uso de un mortero , la destrucción de todos los

grumos presentes ; una de las principales fuentes de error de ensayo

consiste en fallar en la obtención de una muestra realmente representativa ,

al permitir que muchos "finos " se queden retenidos en forma de grumos en

el tamiz N°40 .

No es conveniente secar el suelo en horno para pesarla a través del tamiz

N°40 pues esta práctica reduce el valor real de los límites líquidos y plástico

del suelo.

No es necesario saturar y currar la muestra antes de la práctica en beneficio

del tiempo de trabajo disponible en clases

de laboratorio.

2) A continuación cada grupo debe verificar que

la altura de la máquina del límite líquido que

va a utilizar sea exactamente de 1cm ( 0.1

mm) Para esta operación se puede utilizarse

la cabeza en forma de dado de 1cm en el

extremo superior del ranurador patrón.

Hacer la calibración con respecto a la marca

de desgaste que se nota en la parte inferior

de la cazuela, y no con respecto a la mínima

DISTANCIA .Si la altura de la caída no se

calibra dentro de estos límites, es posible

introducir un error de varias unidades % en

la determinación del contenido de humedad .Si la maquina se encuentra en



condiciones inadecuadas o tiene un gran desajuste debe verificarse con el

instructor para las reparaciones o cambios de partes correspondientes.

3) colocar los 250 gr de suelo en un reciente de porcelana , añadir un pequeño

cantidad de agua y mezclar cuidadosamente el suelo hasta obtener un color

uniforme .Una mezcla pobre del conjunto suelo-agua es generalmente

causa adicional de error en el ensayo .Cuando el color es uniforme en todo

la mezcla y esta adquiere una apariencia cremosa , su estado es adecuado

en general .Se debe Continuar añadiendo pequeñas cantidades adicionales

de agua y mezclando cada vez más hasta obtener una mezcla homogénea

.Cuando se encuentre el suelo en un punto de consistencia (pegajosidad )

tal que se puede estimar (o simplemente hacer un ensayo de prueba ) que

tomara alrededor de 50 golpes para cerrar en una longitud de 12.7 mm la

ranura ,remover alrededor de 20 gr de esta muestra adecuadamente

mezclada del plato en el que se está trabajando para determinación

posterior del límite plástico .A continuación se debe añadir un poco más de

agua de manera que la consistencia resultante permita un numero de golpes

´para la falla en el rango de 30 a 40.

4) Remover la cazuela de bronce del aparato del límite líquido y colocar entro

de la cazuela una pequeña cantidad de suelo hasta la profundidad

adecuada para el trabajo de la herramienta ranuradora , bien centrada en la

cazuela con respecto al pasado y de una forma similar a la mostrada .A

continuación se debe emparejar la superficie de la pasta des suelo

cuidadosamente con una espátula , y mediante el uso de la herramienta

ranura dora , cortar una ranura clara ,recta que separe completamente la

masa de suelo en dos partes .La mayor profundidad del suelo en la pasta

deberá ser aproximadamente igual a la altura de la cabeza de la

herramienta patrón de la ASTM .Si se utiliza la herramienta de Casagrande ,

se debe mantener firmemente perpendicular a la tangente instantánea a la

superficie de la cazuela y herramienta de forma que la profundidad de la

ranura sea homogénea en todas su longitud el suelo no debe prácticamente

ser alterado por los "hombros "de la herramienta .

Después de hacer la ranura, se bebe retomar rápidamente la cazuela a su

sitio del aparato y hacer el conteo de golpes. Si se permite una demora

innecesaria en este proceso, y la humedad ambiental del laboratorio se

puede secar la superficie de la muestra, lo cual afectara el conteo de golpes

.Este efecto mostrara cuando se dibújenlos datos a un tendencia errática de



los puntos en el plano .Otro tipo de errores sin embargo también pueden

producir este tipo de comportamiento.

5) Tomar una muestra para medir contenido de humedad (tan grande como

sea posible cercana a las 40 gr) y colocar en una lata o recipiente para

humedad cuyo peso debió determinar con anterioridad, y asegurarse que

esta muestra corresponde a la zona donde se cerró la ranura .Colocar la

tapa del recipiente para humedad y colocarlo a un lado temporalmente

.Remover los restos del suelo de la cazuela y volverlos al recipiente donde

se había preparado la muestra .Lavar y perfectamente la cazuela.

Añadir una pequeña cantidad de agua al recipiente de porcelana de

preparación de suelo y mezclar cuidadosamente hasta obtener una

coloración homogénea y consistencia para obtener un número de golpes

entre 25 y 30 aproximadamente repetir los pasos 4 y 5 anteriores.

6) Repetir la secuencia para dos ensayos adicionales con numero de golpes

entre 20 a 25 y entre 15 Y 20 respetivamente para pasar un toral de cuatro

determinaciones en el ensayo .Es necesario que la diferencia entre el

número de golpes en cada ensayo individual sea de por lo menos dos

preferiblemente tres para obtener una dispersión adecuada b en el gráfico y

ojala una medición en la cual el número de golpes sea muy cercano a 25

golpes .Es preciso asegurarse de limpiar perfectamente la cazuela de

bronce después de cada ensayo y secarla cuidadosamente .

Además es también necesario asegurarse de tener cerca del mismo lapso

del tiempo para cada ensayo de forma que se elimine el efecto de la

humedad del laboratorio como una variable.

7) Pesar las cuatro muestras de humedad obtenidas en los diferentes ensayos,

remover las tapas, y colocar los recipientes en un horno a 110°C para que

se seque durante la noche.

Es evidente que el método antes descrito garantice una mejor mezcla de

suelo es bastante más fácil agregar agua a una muestra de suelo y

homogenizar que agregar suelo seco a una masa que ya se encuentra

mojada y que deba ser secada para obtener un conteo de golpes en el

ensayo en la parte secada o sea superior a 25 golpes Es difícil para el

novato predecir el número de golpes que deben proporcionar aun suelo a



partir de una inspección visual , pero si él tiene ya un dato sobre el número

de golpes por ejemplo , 35 y se le añade a continuación agua es razonable

esperar que el siguiente ensayo tenga un conteo de golpes inferior a 35 .

Por otra parte si la cuenta inicial es de 18, ¿cuánto el suelo seco debería

agregarle para subir el conteo de 22 o 24? a humedades muy altas , el

comportamiento de la pasta estará cercano al de un líquido viscoso .

B. LÍMITE PLÁSTICO

1) Dividir en varios pedazos o porciones pequeñas le muestra de 20 o 30

gramos de suelo que se había separado con anterioridad durante la

preparación de la muestra para límite líquido.

2) Enrollar el suelo con la mano extendido sobre una placa de vidrio o sobre un

pedazo de papel colocado a su vez sobre una superficie lisa , con precisión

suficiente para moldearlo en forma de cilindro o hilo de diámetro uniforme

para la acción de unos 80 a 90 golpes o movimiento de mano por minuto (un

golpe = movimiento hacia adelante y hacia atrás) cuando el diámetro del hilo

o cilindro de suelo llegue a 3mm 1/8 pulg se debe romper en pequeños

pedazos y con ellos moldar nuevamente unas bolsas o manos que a su vez

vuelven a enrollarse .El proceso de hacer bolas o masa de suelo y enrollar

se debe continuar alternadamente hasta cuando el hilo o cilindro de suelo se

rompa bajo la presión de enrollamiento y uno permita que se le enrolle

adicionalmente.

3) Esta secuencia debe repetirse el número de veces que se requiera para

producir suficientes pedazos de cilindro que permitan llenar un recipiente de

humedad.

4) Pesar el recipiente cubierto, remover su tapa y colocarlo dentro del horno.

Nótese que en efecto se han hecho varias determinaciones del límite

plástico, pero se han reducido el proceso de pesada y proceso de cálculos a

un solo ensayo.

6. PRESENTACIÓN DE DATOS

c/ humedad

# de golpes

27.87 23

28.37 20

27.59 28

27.08 40



7. PROCESO DE CÁLCULOS

27.00

27.20

27.40

27.60

27.80

28.00

28.20

28.40

28.60

0 10 20 30 40 50

№ de golpes vs contenido de humedad

DETERMINACION DE LIMITE LIQUIDO

TARA 01 02 03 04

PES DE SUELO HUMEDO MAS TARA 52.20 52.80 41.40 40.00

PESO DE SUELO SECO MAS TARA 44.20 44.60 35.80 34.80

PESO DE TARA 15.50 15.70 15.50 15.60

PESO DE SUELO SECO 28.70 28.90 20.30 19.20

PESO DE AGUA 8.00 8.20 5.60 5.20

CONTENIDO DE HUMEDAD 27.87 28.37 27.59 27.08

NUMERO DE GOLPES 23 20 28 40

LIMITE LIQUIDO 27.73

DETERMINACION DE LIMITE PLASTICO

TARA 01 02 03

PES DE SUELO HUMEDO MAS TARA 19.80 20.70 19.10

PESO DE SUELO SECO MAS TARA 19.20 20.00 18.60

PESO DE TARA 15.60 15.50 15.70

PESO DE SUELO SECO 3.60 4.50 2.90

PESO DE AGUA 0.60 0.70 0.50

CONTENIDO DE HUMEDAD 16.67 15.56 17.24

PROMEDIO 16.49



8. CONCLUSIONES

Los límites de consistencia (Limites de Atterberg) sirven para conocer las

características de plasticidad de la porción de los materiales.

Al momento de ejecutar los golpes este debe de hacerse a velocidad cte. y

según las normas descritas en las referencias.

El operador debe ser el mismo pues un cambio del mismo puede significar un

error significativo por las revoluciones que pueden variar.

9. BIBLIOGRAFÍA

Fundamentos de ingeniería en geotecnia – BRAJA M.DASS.

Mecánica de SUELOS –JUARES BADILLO.

BOWLES. JOSEPH

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