lab #2. limites de atterberg
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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