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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA

MOLINA

MECÁNICA DE SUELOS (Practica)

MALAGA CUEVA, Miguel Iván

LÍMITES DE CONSISTENCIA

GRUPO H*/Meza-3

CHRISTIAN RIVEROS LIZANA 20110337

WILLIAMS MEDINA RAMIREZ 20090333

CARLOS RIVERA MENDOZA 20030229

TANIA GUILLEN CAÑAVI 20091207

IVAN ALIAGA ARAUJO 19990886

I. PRESENTACIÓN.

En el proceso de formación profesional como ingenieros agrícolas de la Universidad

Nacional Agraria la Molina (UNALM), en la cátedra de mecánica de suelos (practica)

dictado por el ingeniero Iván MALAGA CUEVA, sé tiene como objetivo en esta

tercera practica el grafico e interpretación del límite de plasticidad.

El estudio de las propiedades del suelo es crucial para distintos ámbitos de la

ingeniería; y cada cual gana importancia dependiendo de las necesidades. En el

caso del porcentaje de humedad es de importancia tanto en las ingenierías como en

la agronomía. En el presente informe, se estudiará el porcentaje de humedad en

arcilla, con la intención de llegar, según las normas técnicas del caso, a los límites

de consistencia (También llamados límites de Atteberg). De los 6 limites existentes

los de mayor importancia para la construcción y por ende la mecánica de suelos son:

Límite de contracción (del estado sólido a semisólido), límite plástico (del estado

semisólido a plástico) y límite líquido (del estado plástico a líquido).de estos nos

concentraremos en los 2 últimos, debido a la necesidad de manipular mercurio, para

encontrar el límite de contracción, y no se cuenta con las medidas de seguridad.

Los alumnos.

II. INTRODUCCIÓN.

Los límites de Atterberg o límites de consistencia se utilizan para caracterizar el

comportamiento de los suelos finos. El nombre de estos es debido al científico sueco

Albert Mauritz Atterberg.

Atterberg propuso 4 estados de consistencia según la humedad del suelo, por ello

se define cuatro estados sólido ,semisólido ,plástico y líquido. Ejemplo la arcilla, al

agregarle agua, pasa gradualmente del estado sólido al estado semisólido al

estado plástico finalmente al estado líquido. Los contenidos de humedad en los

puntos de transición de un estado al otro son los denominados límites de Atterberg,

estos límites son propiedades índices de los suelos y es unos de los métodos que se

utilizan para la identificación y clasificación de los suelos finos.

Son 5 los límites de Atterberg: límite de cohesión, límite de pegajosidad, límite de

contracción, límite plástico, límite líquido. Los más importantes por su uso son el

límite de contracción, límite plástico y límite líquido, en el presente ensayo de

laboratorio se determinara solo dos: el límite plástico y el límite líquido.

III. ÍNDICE.

I. INTRODUCCIÓN 4

II. OBJETIVOS 5

III. MARCO TEÓRICO 6

IV. MATERIALES Y EQUIPOS 8

V. PROCEDIMIENTO 9

VI. DATOS Y RESULTADOS 12

VII. DISCUSIONES 14

VIII. CONCLUSIONES 15

IX. RECOMENDACIONES 16

X. BIBLIOGRAFÍA 17

XI. ANEXOS 18

IV. OBJETIVOS.

1. OBJETIVO PRINCIPAL.

Graficar e interpretar la curva de fluidez del suelo a partir de los resultados

obtenidos en laboratorio.

2. OBJETIVOS SECUNDARIOS.

Determinar e interpretar el límite líquido, el límite plástico y el índice de

plasticidad del suelo, utilizando para esto la curva de fluidez.

Utilizar los límites de Atterberg para identificar y clasificar los suelos.

Conocer los estados de consistencia del suelo, al mismo tiempo aprender con

la identificación y clasificación de los suelos.

Conocer los equipos utilizados para las pruebas de medición del índice líquido

y plasticidad de los suelos.

V. MARCO TEÓRICO.

5.1 LIMITES DE ATTERBERG

Los límites de Atterberg son ensayos normalizados que se basan en el

concepto de que un suelo fino solamente puede existir en cuatros estados

de consistencia según su humedad. Así, un suelo se encuentra en estado

sólido cuando está seco, pasando al añadir agua a los estados semisólidos,

plástico y finalmente líquido. Con ellos, es posible clasificar el suelo en la

Clasificación Unificada de Suelos USCS) y también en la Clasificación de la

AASHTO de carreteras.

Para realizar los límites de Atterberg se trabaja con todo el material menor

que la malla #40 (0.42 mm). Esto quiere decir que no solo se trabaja con la

parte final del suelo (<malla #200), sino que se incluye igualmente la

fracción de arena fina.

Los límites de Atterberg son 5 en total, de los cuales son 3 los más

importantes: limite plástico, limite líquido y límite de contracción.

Contenido de humedad (w): Razón entre peso del agua y peso del suelo

seco de una muestra. Se expresa en porcentaje:

Dónde:

WW: peso agua

WS: peso suelo seco

Límite de contracción. Es el contenido de humedad por debajo del cual no

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

Límite plástico. Es el contenido de humedad del suelo en el límite entre los

estados semi-sólido y plástico. Es decir el contenido de humedad por debajo

del cual se puede considerar el suelo como material no plástico.

Límite líquido. Contenido de humedad del suelo en el límite entre el estado

semi-líquido y plástico. Es decir 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 está en el vértice de cambiar su

comportamiento al de un fluido viscoso.

Límite de cohesión. Es el contenido de humedad con el cual las boronas de

suelo son capaces de separarse una a otras.

Límite de pegajosidad. Es el contenido de humedad con el cual el suelo

comienza a pegarse a las superficies metálicas tales como la cuchilla de la

espátula. Esta condición tiene importancia para el ingeniero agrícola pues se

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

del arado cuando se cultiva el suelo.

Relacionados con estos límites, se llega a determinar el índice de plasticidad:

El índice de plasticidad (IP) es la diferencia entre los límites líquido y plástico,

es decir, el rango de humedad dentro del cual el suelo se mantiene plástico

IP = WL - WP

IP = índice de plasticidad

WL = límite liquido del suelo

WP = límite plástico del suelo

-Cuando no pueda determinarse uno de los dos límites (WLóWP). O la

diferencia es negativa, informar el índice de plasticidad como NO PLASTICO

-Valores inferiores a 10 indican BAJA PLASTICIDAD, especialmente en el

rango menor de 5;

-Valores superiores a 10 y cercanos a 20 indican ALTA PLASTICIDAD

VI. MATERIALES, EQUIPOS Y PROCEDIMIENTOS EMPLEADOS.

6.1. MATERIALES Y EQUIPOS.

Materiales.

o Muestra de suelo (las partículas del suelo deben pasar por la malla N° 40).

o Agua

Equipos.

o Copa de Casagrande incluyendo el ranurador.

o Recipiente de porcelana.

o Placa de vidrio esmerilado.

o Espátula.

o Picetas.

o Recipientes.

o Horno a una temperatura de 110±5°C.

o 1 balanza con aproximación de 0,01g y capacidad de 200g.

6.2. PROCEDIMIENTOS.

I. Procedimientos para la determinación del límite líquido (LL).

1. Tomamos una muestra de suelo (con partículas que pasen por la malla N°40)

de aproximadamente de 150-200g. y la colocamos sobre el recipiente de

porcelana, seguidamente empezamos a añadir pequeñas cantidades de agua

a la muestra, mezclándola con la espátula hasta que esta obtenga un color y

una apariencia cremosa.

2. Luego colocamos la porción de suelo preparado, en la copa del dispositivo de

limite liquido en el punto en que la copa descansa cobre la base,

presionándola, y esparciéndola en la copa hasta una profundidad de

aproximadamente 10 mm en su punto mas profundo, formando una superficie

aproximadamente horizontal. Teniendo cuidado en no dejar burbujas de aire

atrapadas en la pasta de suelo.

3. Utilizamos el acanalador, dividiendo la muestra contenida en la copa,

haciendo una ranura a través del suelo siguiendo una línea que una el punto

más alto y el punto más bajo sobre la copa manteniendo el acanalador

perpendicular a la superficie de la copa, después emparejamos la superficie

de la pasta de suelo con la espátula.

4. Luego giramos el manubrio de la copa de Casagrande a una velocidad de 2

golpes por segundo hasta que las dos mitades de suelo estén en contacto en

la base de la ranura de una longitud de 13mm (1/2”) y la medimos con la

ayuda de una regla.

5. Anotamos el número de golpes y en nuestro caso fueron 33 golpes

necesarios para cerrar la ranura.

6. Seguidamente tomamos una tajada de suelo de aproximadamente el ancho

de la espátula, extendiéndola de extremo a extremo de la torta de suelo en

ángulos rectos a la ranura e incluyendo la poción de la ranura en la cual se

deslizo en conjunto, colocamos en un recipiente previamente pesado que

después será llevado al horno a una temperatura de 110±5°C durante 24h.

7. Luego pasamos a mezclar nuevamente todo la muestra de suelo en el

recipiente de porcelana añadiendo agua para aumentar su contenido de

humedad y disminuir en número de golpes necesarios para cerrar la ranura.

Así repetimos los pasos 2 hasta la 6.

8. En el segundo ensayo el número de golpes fueron 26 golpes necesarios para

cerrar la ranura.

9. En el tercer ensayo el número de golpes fueron 18 golpes necesarios para

cerrar la ranura.

10. En gabinete, con los datos obtenidos a las tres muestras, graficamos la curva

de fluidez, que tiene en el eje de las abscisas al N° de golpes (en escala

logarítmica) y en eje de las ordenadas al contenido de humedad (se obtiene a

partir de peso seco y húmedo de las muestras). Seguido de esto trazamos

una línea recta que contenga aproximadamente a los tres puntos y

determinamos el límite líquido que vendría a ser el contenido de humedad

que se necesita para alcanzar la falla en 25 golpes.

II. Procedimientos para la determinación del límite plástico (LP).

1. Tomamos una porción de la muestra que quedo del ensayo para determinar

el límite líquido y la dividimos en varias partes.

2. Luego enrollamos la muestra con la palma de la mano extendida sobre la

placa, con la presión necesaria para enrollar la masa en un hilo de diámetro

uniforme de 3.2mm.

3. Cuando la muestra el diámetro pedido volvemos a enrollar y realizamos este

proceso sucesivamente hasta que los cilindros empiecen a agrietarse al

alcanzar el diámetro de 3.2mm.

4. Seguidamente pasamos a tomar una porción de la muestra y la colocamos en

un recipiente previamente pesado, después pesamos el recipiente con la

muestra que después será llevado al horno a una temperatura de 110±5°C

durante 24h.

5. En gabinete, con los datos obtenidos del ensayo, determinamos el limite

plástico que vendría a ser el contenido de humedad (se calcula a partir del

peso seco y húmedo de la muestra) que se necesita para que los cilindros de

3.2 mm de diámetro se agrieten. Además con el limite líquido y el limite

plástico obtenidos calculamos el índice de plasticidad por medio de la

siguiente formula:

Dónde:

IP: Índice de Plasticidad.

LL: Límite Líquido.

LP: Límite Plástico.

VII. RESULTADOS.

VIII. ANÁLISIS DE RESULTADOS.

Del ensayo se obtuvo el límite líquido conociendo 3 contenidos de agua

diferentes, con los correspondientes números de golpes y trazando la curva

contenido de agua- número de golpes. La ordenanza de esta curva

correspondiente a la abscisa de 25 golpes es el contenido de agua

correspondiente al límite líquido para nuestro ensayo el LL=56.975%.

La ecuación de la curva de flujo es: w=-FW logN +C

y=-2.3254x + 115.11

W= Contenido de agua, como porcentaje del peso seco.

FW= Índice de fluidez, pendiente de la curva de fluidez, igual a la variación del

contenido de agua correspondiente al ciclo de la escala logarítmica.

N= número de golpes.

C= constante que presenta la ordenanza de la abscisa 1 golpe.

La fuerza que se opone a la fluencia de los lados de la ranura proviene del

esfuerzo cortante del suelo, por lo que el número de golpes requerido para

cerrar la ranura es una medida de esta resistencia, al correspondiente

contenido de agua. De lo anterior pude deducirse que la resistencia de los

suelos en el límite liquido debe ser la misma, siempre en cuando el impacto

sirva solamente para deformarse al suelo, como en el caso nuestro de un

suelo plástico.

IX. CONCLUSIONES.

El Índice de plasticidad (IP)= 45.50 y Limite liquido (LL)= 56.975, con lo cual

se concluye que el suelo es arcilla de alta plasticidad.

Concluimos para la muestra. Para esfuerzos mayores la relación de esfuerzo

deformación se hace irreversible teniendo un comportamiento plástico; en

cambio si se hace los rodillos despacio y con esfuerzos menores la relación

de esfuerzo – deformación es reversible (comportamiento elástico) por lo

tanto se demoraría en agrietarse.

El límite líquido fue de 56.975%. Con un porcentaje de humedad de 56.975

% el suelo se encuentra en el límite entre el Estado de Consistencia Plástico

y el Estado de Consistencia Líquido.

La plasticidad no es una propiedad permanente de las arcillas, sino

circunstancial y dependiente de su contenido de agua que se iba agregando.

El contenido de agua para lograr el agrietamiento y desmoronamiento de los

rollitos fue de 11.47%. Con un porcentaje de humedad de 11.47% nuestro

suelo se encuentra en el límite entre el Estado de Consistencia Plástico y el

Estado de Consistencia Semi Sólido.

El índice de plasticidad fue de 45.505%. Indica que para que nuestra muestra

de suelo pase del estado semisólido al líquido, se le debe agregar gran

cantidad de agua, es decir no es tan sensible el cambio.

Se concluye que la plasticidad depende del contenido de agua que se hecho

a la muestra. También se debe a su contenido de partículas más finas; que

permiten una mayor adhesión entre ellas.

Al realizar el ensayo de la copa de Casagrande, se tuvo que hacer varias

veces hasta conseguir el intervalo deseado, ya que se obtenía el

desplazamiento de las partes a más de 35 golpes, lo cual puede decir que

es un suelo arcilloso por la capacidad de retener abundante agua

X. RECOMENDACIONES.

Fijarse antes de empezar el ensayo de laboratorio si la Copa de Casagrande

está bien calibrada en saso no lo este se deberá calibrar.

Durante el ensayo para hallar el limite liquide se debe realizar con cuidado al

momento de llenar la mezcla en la copa de Casagrande porque al no pasar

bien la pasta con la espátula se corre el riesgo de dejar burbujas de aire

atrapadas en la pasta de suelo. Así que se debe presionar bien al momento

de esparcir la muestra en la copa.

El corte de la ranura, debe realizarse de manteniendo el ranurador

perpendicular a la superficie de la copa en todo su movimiento.

Verificar que no se haya producido el cierre prematuro de la ranura debido a

burbujas de aire.

Verificar que las latas donde se depositara la mezcla estén limpias y no haya

restos de otras muestras.

XI. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA.

MECANICA DE SUELOS- Fundamentos de la Mecánica de Suelos

Juárez Badillo, Eulalio. Mecánica de suelos pág. 123 plasticidad.

Norma técnica Peruana: NTP 339.129 Suelos. Método de ensayo para determinar el límite líquido. Límite plástico, e índice de plasticidad de suelos.

https://es.wikipedia.org/wiki/Clasificaci%C3%B3n_indicepls%C3%A9trica

Definición de índice de plasticidad

Revisada el 23 de marzo del 2013

XII. ANEXO.

MUESTRA DE SUELO COPA DE CASAGRANDE

RANURADOR HUMEDECIENDO LA MUESTRA

MEZCLA DE MUESTRA HUMEDECIDA