lab oratorio 6- limites de atterberg

5/11/2018 Lab Oratorio 6- Limites de Atterberg - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD CATOLICA DE HONDURAS“NUESTRA SEÑORA REINA DE LA PAZ”

CAMPUS SAN PEDRO Y SAN PABLOINGENIERIA CIVIL

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS

LIMITES DE CONSISTENCIA O LIMITES DE ATTERBERG.

OBJETIVOS.

1. - Conocer la plasticidad de un suelo fino.

2. - Identificar y clasificar la fracción fina de un suelo.

3. - Determinar los factores de contracción de los suelos.

EQUIPO.

Limite Liquido.Dispositivo para determinar el limite liquido (Copa de Casagrande), ranurador plano

triangular o ranurador del ASTM ( dimensiones normalizadas), tamiz No. 40, espátula,

cápsula de porcelana, frasco lavador, agua destilada, balanza, latitas para pesar las

muestras, horno.

Limite Plástico.Se realiza a la par del límite liquido, por lo tanto el equipo adicional es el

siguiente: Placa de vidrio despulido, alambre de 3.2 mm (1/8 plg.) de diámetro

(opcional).

Limite de Contracción.Cápsula de porcelana, dispositivo y ranurador para determinar el limite liquido,

espátula, cápsula petri, mercurio, aceite vegetal, molde metálico, vidrio con tres salienteso púas para sumergir en el mercurio el suelo remoldeado, vaso de vidrio, probeta de

cristal graduada, horno.

MARCO TEÓRICO.

Plasticidad.Puede definirse como la propiedad de un material por la que es capaz de soportar

deformaciones rápidas, sin rebote elástico, sin variación volumétrica apreciable y sin

desmoronarse ni agrietarse.

Los trabajos realizados por Atterberg y Casagrande referentes a la plasticidad

hacen ver que, en primer lugar la plasticidad no es una propiedad general de todos lossuelos; los suelos gruesos no la exhiben en ninguna circunstancia. En segundo Lugar, que

en los suelos finos no es una propiedad permanente, sino circunstancial y dependiente de

su cantidad de agua. Una arcilla o un limo susceptibles de ser plásticos pueden tener la

consistencia de un ladrillo, cuando están muy secos; con un gran contenido de agua,

puede presentar las propiedades de lodo semilíquido o, inclusive, las de una suspensión

liquida.






Entre ambos extremos existe un intervalo de contenido de agua en el que esos

suelos se comportan plásticamente.

Por consistencia se entiende el grado de cohesión de las partículas de un suelo y su

resistencia a aquellas fuerzas exteriores que tiendan a deformarlas.La consistencia de un suelo formado por partículas muy finas, como una arcilla,

depende de su contenido de agua ya que esta modifica las fuerzas de interacción entre las

partículas y por lo tanto influye solo el comportamiento del material. Así un elevado

contenido de agua indica una baja resistencia al esfuerzo cortante. Al disminuir el

contenido de agua, la resistencia aumenta hasta alcanzar un estado plástico en que el

material es fácilmente moldeable, al seguir perdiendo humedad el suelo llega a adquirir

las características de un sólido pudiendo resistir esfuerzos de compresión y tensión.

Según su contenido de agua decreciente, un suelo susceptible de ser plástico puede

estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia, definidos por Atterberg:

1. - Estado liquido. Con las propiedades y apariencia de suspensión.

2. - Estado semilíquido. Con las propiedades de un fluido viscoso.

3. - Estado plástico. En que el suelo se comporta plásticamente.

4. - Estado semisólido. En que el suelo tiene apariencia de un sólido pero aun disminuye

de volumen si se sigue secando.

5. - Estado sólido. En que el volumen del suelo ya no varia con el secado.

Los anteriores estados son estados generales por las que pasa el suelo al irse

secando, y no existen criterios estrictos para definir sus fronteras. El establecimiento de

estas ha de hacerse en forma puramente convencional. Atterberg lo hizo originalmente

estableciendo las primeras convenciones ( por lo cual llevan su nombre ); Casagrande las

refino posteriormente y les dio su forma actual:

- La frontera entre el estado semilíquido y plástico se denomina Limite Liquido.

- La frontera entre el estado plástico y el semisólido se denomina Limite Plástico.

- La frontera entre el estado semisólido y sólido se denomina Limite de Contracción.

Además, de estos tres limites que se consideran los principales se conoce el

Limite de Pegajosidad o Adhesión, que es el contenido de agua al cual el suelo pierde

su propiedad adhesiva y cesa de pegarse a otros objetos tales como las manos o la

superficie metálica pulida de la hoja de una espátula; y el Limite de Cohesión, que es el

contenido de agua al cual los granos de suelo cesan de pegarse unos con otros, es decir, al






cual el cultivo del suelo no resulta información de terrones o bloques. Esto limites no

tienen gran importancia en lo que a mecánica de suelos se refiere, mas bien son de gran

interés en agricultura.

DEFINICIONES.

Limite Liquido.Contenido de agua ( Porcentaje del peso seco ) que debe tener un suelo

remoldeado para que una muestra en que se haya practicado una ranura e dimensiones

normalizadas ( 12.7 mm ) se cierre sin resbalar en su apoyo, al someterla a un impacto de

25 golpes bien definidos.

El limite liquido de un suelo da una idea de su resistencia al corte cuando tiene un

determinado contenido de humedad.

Un suelo cuyo contenido de humedad sea aproximadamente mayor o igual que

L.L., tendrá una resistencia al corte prácticamente nula. Los materiales granulares ( arena,

limo ) tiene L.L. bajos ( 25 % al 35 %), y las arcillas, L.L. altos ( mayores del 40 % ).

Limite Plástico. Contenido de agua ( Porcentaje del peso seco ) con el que se rompe en fragmentos

de tamaños definidos un rollo de 3.2 mm ( 1/8 plg. ) de diámetro formado con el suelo al

rodarlo, con la palma de la mano sobre una superficie plana.

Las arenas no tienen plasticidad, los limos la tienen, pero muy poca; en cambio las

arcillas, y sobre todo aquellas ricas en material coloidal, son muy plásticas. Si se

construye terraplenes y sub-bases, deberá evitarse compactar el material cuando sucontenido de humedad sea igual o mayor a su L.P.

Limite de Contracción.Representado por aquel contenido de humedad con el que cesa la contracción de

una más aun cuando continúe el proceso de evaporación de agua.

Índice de Plasticidad . Parámetro de plasticidad que mide de un modo muy claro el intervalo plástico,

incluyendo por supuesto los parámetro L.L y L.P.:

I P = L.L. - L.P.

Un I.P. elevado indica mayor plasticidad. Cuando un material no tiene plasticidad( Arena como por ejemplo ) se considera el I.P. como cero y se indica: I.P. = NP.

Actividad.

Es la relación entre el IP y el porcentaje de la fracción arcilla ( menor que 0.002

mm ):






A = IP .

% de peso del suelo más fino que 0.002 mm

La actividad puede valer 0.38 en arcillas caoliníticas, 0.9 en arcillas ilitas yalcanzan valores superiores en arcillas montmorilloniticas, lo cual da una idea de las

características de plasticidad de las arcillas, según su composición mineralógica. A mayor

plasticidad en una arcilla mayor será su actividad.

Índice de contracción.Diferencia entre el L.P. y el L.C.

IC = L.P. - L.C.

Relación de contracción .Relación entre el peso seco de la pastilla del suelo, secada al horno y su volumen.

R = WsVo

Con L.C. y R se puede encontrar el peso especifico de un suelo, así :

G = 1 .1 - L.C.R 100

Cambio VolumétricoEs el cambio de volumen de un suelo cuando su contenido de humedad se reduce

a su L.C., O sea:Vc = ( Wi = L.C. )R , Donde Wi = Contenido de agua inicial.

Contracción Lineal.Es el decrecimiento de la masa de un suelo en una sola dimensión, cuando su

contenido de humedad se reduce a su L.C.:

Ls = 100( 1 - 100 )Vc + 100






PROCEDIMIENTO.

Limite Liquido.

1. - Deberá tomarse una muestra de unos 100 gramos de la porción de material que pasa

el tamiz No. 40 ( 0.425 mm).

2. - Se inspeccionara el aparato para la determinación del L.L., a fin de determinar si se

halla en buen estado. El pasador que une el plato de bronce no debe estar gastado,

pues permitiría un movimiento lateral. Los tornillos se fijan el plato de bronce al

brazo del aparato es necesario que se hallen firmemente colocados. El acanalador (

ranurador ) no debe estar gastado por el uso. Por medio del manubrio y el brazo de

agarre del plato de bronce, deberá ajustarse dicho plato de tal modo que la caída sea

exactamente de un centímetro ( auxiliándose de las dimensiones del ranurador ).

3. - La muestra de suelo se colocara en la cápsula de porcelana y se añadirán de 15 a 20

ml de agua destilada, removiendo, amasando y agitando la mezcla continuamente con

la espátula. Luego se añadirá mas agua, en cantidades de 1 a 3 ml, mezclándola bien

con el suelo cada vez como se indico anteriormente. No debe usarse el plato de

bronce del aparato para efectuar estas mezclas de suelo y agua.

4. - Cuando se haya mezclado suficiente cantidad de agua con el suelo, y una vez

obtenida una masa de consistencia uniforme, se tomara una porción de esta masa y se

la colocara en el plato de bronce, distribuyéndola con el menor numero posible de

golpes de espátula y teniendo cuidado de que no se formen burbujas de aire dentro dela masa de suelo. Luego se nivelara con la espátula, de tal modo que tenga un

centímetro de espesor máximo. El sobrante del suelo deberá quitarse y colocarse en

la cápsula de porcelana. El suelo en el plato de bronce deberá de ser dividido con un

corte firme del ranurador diametralmente al plato de bronce, de arriba hacia abajo, de

tal modo que se forme un canal limpio y uniforme, de dimensiones normalizadas.

5. - El plato de bronce que contiene la muestra, preparada y cortada como se indica en el

numeral 4, tendrá que ser levantado y soltado por medio de el manubrio, a una

velocidad de dos revoluciones por segundo, hasta que las dos mitades de la muestra

se unan en su base, en una distancia de media plg ( 12.7 mm ), aproximadamente;

luego se registrara el numero de golpes que ha sido necesario dar para cerrar el canal.Cuando se esta levantando y haciendo caer el plato de bronce, es decir, durante el

conteo de los golpes, no debe sostenerse con la mano la base del aparato.

6. - Una porción de suelo aproximadamente del ancho de la espátula, y cortada en toda su

sección, en ángulo recto al canal, se removerá, se colocara en un platillo, y se pesara.

Luego se secara el suelo, a peso constante, a 110 C, y se volverá a pesar la muestra.






La diferencia de peso entre la muestra húmeda y la secada al horno será registrada

como peso del agua en la muestra.

7. - El suelo que queda en el plato de bronce será trasladado a la cápsula de porcelana.Luego se lavara y secara debidamente el plato de bronce y el ranurador y se repetirá

la prueba.

8. - Las operaciones anteriores habrá de repetirse, por lo menos para dos porciones

adicionales de la muestra, añadiendo agua hasta que el suelo tenga una consistencia

que el numero de golpes requerido para cerrar la ranura estará arriba de 25 y abajo

de 25. El numero de golpes debe ser menor de 35 y exceder a 15. La prueba siempre

se realizara de la condición seca a mas húmeda del suelo.

9. - El contenido de agua del suelo se expresara como su contenido de humedad, en

porcentaje al peso del peso del suelo secado al horno.

10. - Dibújese una gráfica ( Curva de flujo ) en papel semilogaritmico colocando en las

abscisas ( escala log. ) el numero de golpes y en las ordenadas ( escala natural ) el

porcentaje de humedad. La curva que se obtiene debe considerarse como una recta.

11. - El contenido de humedad correspondiente, a la intersección a la curva de flujo con la

ordena da de 25 golpes, se anotara como L.L. del suelo, y se indicara redondeándolo

al número entero más próximo.

Limite Plástico.

1. - Se toma 20 gramos, aproximadamente, de material que pasa en tamiz No. 40 ( se

puede trabajar con el material que se empleo para L.L. ), se le agrega agua destilada

mezclando debidamente, hasta que la masa del suelo se vuelva suficientemente

plástica, para darle forma de bola sin que se pegue a los dedos al apretar al masa.

2. - Se toma aproximadamente 8 gramos de muestra y se amasa hasta darle una forma

elipsoidal. Se arrolla esta masa colocándola entre los dedos de la mano y una placa de

vidrio despulido y con suficiente presión se hace una barrita o rollito que tenga un

diámetro uniforme en toda su longitud.

3. - Cuando el diámetro de la barrita se reduzca a 1/8" ( 3.2 mm ) se rompe en unos 6 u 8

pedazos uniéndolos nuevamente, hasta darle a la masa una forma mas o menos

elipsoidal y vuelve a amasar. Continuar haciendo rollitos e 1/8" y amasando hasta

que ya no sea posible tener rollitos de 1/8". El resquebrajamiento puede ocurrir

cuando la barrita de suelo tenga un diámetro mayor de 1/8", esto se considerara






satisfactorio, siempre que el suelo haya sido previamente amasado en rollitos de 1/8"

de diámetro.

4. - Luego de tener el suelo resquebrajado reunir las porciones y colocarlas en un platillo,pesarlo. Secar el suelo a peso constante a 110 C ± 5 C. Luego pesar la muestra

secada al horno. Luego la diferencia entre ambos nos dará el peso del agua en la

muestra.

5. - Calcúlese el L.P., expresándolo como un contenido de humedad referido en

porcentaje, al peso del suelo secado al horno.

6. - Se realiza la operación 2 o 3 veces para sacar un promedio, y se expresa

redondeándolo al número entero más próximo.

Limite de Contracción.

1. - Se toman aproximadamente 60 gramos ( 30 por cada petri ), de material que pasa por

el tamiz No. 40 y se prepara con una humedad igual o ligeramente mayor que el L.L.

2. - Llenar con este suelo una ( o dos ) cápsula petri, previamente lubricada con vaselina u

otra grasa pesada para evitar la adherencia del suelo a las paredes o que se formen

grietas durante el secado. La cápsula petri se llena en tres capas aproximadamente

iguales, golpeando ligeramente el petri, en cada capa, sobre una superficie firme, a

fin de que la mas de suelo se halle debidamente y uniformemente distribuida, y todas

las burbujas de aire sean llevadas a la superficie.

3. - Al terminar la ultima capa, deberá retirarse el exceso de suelo y enrasarlo

cuidadosamente con una espátula. Pesar el petri con el suelo húmedo.

4. - La masa del suelo deberá ser secada al aire, a temperatura ambiente, hasta que su

color cambie de oscuro a claro. Luego se secara la muestra a peso constante, en un

horno a 110 C ± 5 C. Se pesara y también se registrara el peso del petri vacío.

5. - Determinar la capacidad ( volumen ) del petri, que es además el volumen del suelo

húmedo moldeado, mediante uso de mercurio:

a. - Llenar el petri con Hg hasta derramar, remover el exceso de mercurio

con una placa de vidrio, presionando firmemente sobre los bordos del

molde.

b. - Se pea el petri mas Hg ; restándole el peso del petri, obtenemos el peso

del Hg ; y el volumen del petri ( volumen inicial ) conociendo la gravedad

especifica del Hg igual a 13.55.






Vi = WHg Hg

El volumen puede ser medido con una probeta de cristal graduada.

6. - Determinación del volumen de la pastilla de suelo seca ;

a. - Llenar con mercurio un vaso de vidrio, el cual deberá colocarse sobre

que recoja el mercurio sobrante, enrasarlo con el vidrio de tres puntas.

Limpiar el mercurio que rebose.

b. - Sobre la superficie de mercurio se colocara el suelo seco moldeado. Se

introduce cuidadosamente utilizando el plato de vidrio que tiene las tres

puntas, presionándolo firmemente sobre los bordes del vaso y evitando la

formación de burbujas de aire.

El volumen de mercurio que se desplace se medirá en el graduado cristal o

se obtendrá su peso y con la ayuda de la gravedad especifica del Hg, se

encontrara el volumen del suelo seco moldeado ( volumen final ).

Vf = Whg desplazadoHg

7. - El limite de contracción se obtiene así :

L.C. = %W - ( Vi -Vf ) * 100WsDonde :

%W = Porcentaje de humedad.

Vi = Volumen del suelo moldeado húmedo.

Vf = Volumen del suelo moldeado seco.

Ws = Peso del suelo moldeado seco al horno.

8. - Generalmente se toma dos muestras para obtener un promedio. Aproximar al enteromás cercano.






TABLAS.

Limite Liquido.

No.Lata

Peso Lata +MuestraHúmeda

Peso Lata +Muestra Seca

Peso Lata No. deGolpes.

1234

Limite Plástico.

No.Lata

Peso Lata +MuestraHúmeda.

Peso Lata +Muestra Seca.

Peso Lata.

1

234

Limite de Contracción.

No.Petri

Petri +Suelo

Húmedo

Petri +Suelo Seco

Peso Petri Petri + Hg Peso de HgDesplazado.

12






CÁLCULOS.

Limite Liquido .

1. - Calcular el peso húmedo ( Wh ) y el peso seco ( Ws ).

Lata # 1

Wh =

Ws =

Lata # 2

Wh =

Ws =

Lata # 3

Wh =

Ws =

Lata # 4

Wh =

Ws =

2. - Calculo del porcentaje de humedad.

% H = Wh - Ws * 100Ws

Lata # 1

% H =

Lata # 2

% H =

Lata # 3

% H =

Lata # 4

% H =






3. - La obtención del límite liquido.

De la curva de flujo determinamos el Limite Liquido el cual es el % H

correspondiente a los 25 golpes.

L.L. =

Limite Plástico.

1. - Calcular el peso húmedo ( Wh ) y el peso seco ( Ws )

Lata # 1

Wh =

Ws =

Lata # 2

Wh =

Ws =

Lata # 3

Wh =

Ws =

Lata # 4Wh =

Ws =

2. - Calcular el porcentaje de humedad.

Lata # 1

% H =

Lata # 2

% H =

Lata # 3

% H =

Lata # 4

% H =






3. - La obtención de el Limite Plástico.

De acuerdo a instrucciones de la Ingeniero tomamos el Limite Plástico menor.

L.P. =

Limite de Contracción .

1. - Calcular el Peso húmedo ( Wh ), el Peso seco ( Ws ), Peso de el mercurio ( Whg ) y el

peso de el mercurio desplazado ( Whgdesplazado ).

Petri # 1

Wh =

Ws =

Whg =

Whgdesplazado =

Petri # 2

Wh =

Ws =Whg =

Whgdesplazado =

2. - Determinar el porcentaje de humedad.

Petri # 1

% H =

Petri # 2

% H =

Promedio de el porcentaje de humedad.

% H =






3. - Calculo del volumen de la pastilla húmeda ( Vi ) y la pastilla seca ( Vf )

Petri # 1

Vi = Vf =

Petri # 2

Vi = Vf =

4. - Calculo de el Limite de Contracción.

Promedio Vi. Promedio Vf.

Vi = Vf =

L.C. =

L.C. =

Índice de Plasticidad. I.P. = L.L. - L.P.I.P. =

I.P. =

Índice de Contracción.I.C. = L.P. - L.C.

I.C. =I. C. =

Relación de Contracción.R = Ws

VoR = R =

Peso Especifico G de el suelo.

G = 1 .1 - L.C.R 100

G =






INVESTIGACIÓN.

1. Clasificación de los Suelos.

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