labo 2 de suelos 2011

UNIVERSIDAD NACIONALSANTIAGO ANTÚNEZ DE MÁYOLO

“UNASAM”

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ESCUELA : INGENIERÍA CIVIL.

CURSO : MECANICA DE SUELOS I

DOCENTE : Ing. Víctor Vázquez NiñoIng. Víctor Vázquez Niño

TRABAJO : INFORME DE LABORATORIO N° 2

TEMA : ANALISIS GRANULOMETRICO, CALCULO DEL LIMITE LIQUIDO Y PLASTICO.

INTEGRANTES :

ALEJO MOSQUERA, Yesenia. HUANUCO HENOSTROZA, Luis. VARGAS LEON, Jhasmin.

HUARAZ – ANCASH

2011

INTRODUCCION

mecanica de suelos i 2011-II

El comportamiento de los suelos es complejo debido a la naturaleza

granular y a la coexistencia de partículas sólidas con fluido intersticial

que generalmente está compuesto por más de un fluido (agua,

contaminantes orgánicos e inorgánicos, gases como ser aire o metano,

etc.).

En la clasificación de los suelos para usos de ingeniería es

universalmente acostumbrado utilizar algún tipo de análisis

granulométrico. Un parte importante de los criterios de aceptabilidad

de suelos para carreteras, aeropuertos, presas de tierra diques y otros

tipos de terraplenes y cualquier proyecto de ingeniería civil, es el

análisis granulométrico. La información obtenida del análisis

granulométrico puede en ocasiones utilizarse para predecir

movimientos del agua a través del suelo, aún cuando los ensayos de

permeabilidad se utilizan más comúnmente. La susceptibilidad de

sufrir la acción de las heladas en el suelo, una consideración de gran

importancia en climas más fríos puede predecirse a partir del análisis

granulométrico.

Los suelos muy finos son fácilmente arrastrados en suspensión por

el agua que circula a través del suelo y los sistemas de subdrenaje

usualmente se colman con sedimentos rápidamente a menos que sean

protegidos adecuadamente por filtros de material granular

debidamente gradado. La gradación adecuada de estos materiales,

denominados filtros pueden ser establecidas a partir de su análisis

granulométrico.

El análisis granulométrico es un intento de determinar las

proporciones relativas de los diferentes tamaños de grano presentes

en una masa de suelo dada. Obviamente para obtener un resultado

significativo la muestra debe ser estadísticamente representativa de la

masa de suelo .Como no es físicamente posible determinar el tamaño

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real de cada partícula independiente de suelo, la practica solamente

agrupa los materiales por rangos de tamaño.

ENSAYO:

ANALISIS GRANULOMETRÍCO DEL SUELO (MÉTODO MECANICO)

I. OBJETIVO

El objetivo del presente ensayo es:

La determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de

partículas de suelo.

Esta norma describe el método para determinar los porcentajes

de suelo que pasan por los distintos tamices de la serie

empleada en el ensayo, desde la malla 3”, hasta el tamiz Nº 200

(0,074 mm.)

II. EQUIPO, HERRAMIENTAS Y MATERIALES

Una balanza, con sensibilidad de 0.1g

Tamices de malla de alambre forjado. Se puede usar como

alternativa, una serie con aberturas cuadradas de tamices que al

dibujar la gradación, dé:

3” (75 mm), una separación

uniforme entre los puntos

2” (50,8 mm) del gráfico,

conformada por los siguientes:

1½” (38,1 mm) 3” (75 mm)

1” (25,4 mm) 1½” (38,1 mm)

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¾" (19,0 mm) ¾" (19,0 mm)

3/8” (9,5 mm) 3/8” (9,5 mm)

Nº 4 (4,76 mm) Nº 4 (4,76 mm)

Nº 10 (2,00 mm) Nº 8 (2,36 mm)

Nº 20 (0,840 mm) Nº 16 (1,18 mm)

Nº 40 (0,425 mm) Nº 30 (0.60 mm)

Nº 60 (0,250 mm) Nº 50 (0.30 mm)

Nº 140 (0,106 mm) Nº 100 (0.150 mm)

Nº 200 (0,075 mm) Nº 200 (0,074 mm)

Horno, a temperatura constante de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F).

Envases, adecuados para

el manejo y secado de las

muestras.

Cepillo y brocha, para

limpiar las mallas de los

tamices.

Mortero y accesorio para

disgregar la muestra

Juego de tamices estándar

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III. FUNDAMENTO TEÓRICO

El estudio del suelo y subsuelo no debe limitar en donde se

realizará la obra civil, sino debe abarcar las zonas aledañas a la

construcción. El estudio debe incluir todos los principales

accidentes geográficos como ser quebradas, riachuelos, zona

anegada y la vegetación que existe en toda la zona elegida para la

construcción. Es de igual importancia tener los datos las

condiciones físicas naturales como ser humedad, presión,

temperatura, etc. Es de mucha ayuda conocer el perfil del subsuelo

ya que con esto podemos ver el nivel friático, la calidad o eficiencia

del drenaje.

Una parte importante de los criterios de aceptabilidad de suelos para

carreteras, aeropistas, presas de tierra, diques y otro tipo de

terraplenas es el análisis granulométrico.

La información obtenida del análisis granulométrico puede en

ocasiones utilizarse para predecir movimientos del agua a través del

suelo, aun cuando los ensayos de permeabilidad se utilizan más

comúnmente. La susceptibilidad de sufrir la acción de las heladas en

suelo, una consideración de gran importancia de climas muy fríos,

puede predecirse a través del análisis granulométrico del suelo.

Los suelos muy finos son fácilmente arrastrados en suspensión por el

agua que circula a través del suelo y en los sistemas de sub drenaje

usualmente se colman con sedimentos rápidamente a menos que

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sean protegidos adecuadamente por filtros de material granular

debidamente graduado. La gradación adecuada de estos materiales,

denominados filtros, puede ser establecida a partir de su análisis

granulométrico.

El análisis granulométrico es un intento de determinar las

proporciones relativas de los diferentes tamaños de grano presentes

en una masa de suelo dada. Obviamente para obtener un resultado

significativo la muestra debe ser estadísticamente representativa de

la masa del suelo.

Como no es físicamente posible determinar el tamaño real de cada

partícula independiente del suelo, la práctica solamente agrupa los

materiales por rangos de tamaño. Para lograr esto se obtiene la

cantidad de material que pasa a través de un tamiz con una malla

dada pero que es retenido en un siguiente tamiz cuya malla tiene

diámetros ligeramente menores a la anterior y se relaciona esta

cantidad retenida con el total de la muestra pesada a través de los

tamices. Es evidente que el material retenido de esta forma en

cualquier tamiz consiste en partículas de muchos tamaños todos los

cuales son menores al tamaño de la malla del tamiz en el cual el

suelo fue retenido.

Los tamices son hechos de malla de alambre forjado con aberturas

rectangulares que varían en tamaño desde 101.6 mm (4") en la parte

más gruesa hasta el número 400 (0.038 mm) en la serie

correspondiente a suelo fino, sin embargo, en la práctica el tamiz

más pequeño es el tamiz No.200 (0.075). Para mallas de tamaño

inferior al de este tamiz, es difícil permitir el paso libre del agua. El

suelo, por supuesto, provee generalmente más resistencia que el

agua al tamizado; por consiguiente, los tamices de malla más

pequeña que el número 200 son más interesantes desde un punto de

vista académico que desde el práctico.

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Todos los sistemas de clasificación utilizan el tamiz No.200 como un

punto divisorio, las clasificaciones se basan generalmente en

términos de la cantidad retenida o cantidad que pasa a través del

tamiz No.200. Ocasionalmente es deseable conocer la escala

aproximada de partículas de suelo menores que el tamiz No.200.

Cuando se presenta esta necesidad, entonces se recurre al método

del análisis granulométrico del hidrómetro, que es comúnmente

utilizado.

El proceso de tamizado no provee información sobre la forma de los

granos de suelo, si son angulares o redondeados. Solamente da

información sobre los granos que pueden pasar, o qué orientación

adecuada pasa, a través de una malla de abertura rectangular de un

cierto tamaño. Obviamente, en muestras de un cierto tamaño no

siempre es posible que todas las partículas pasen a través del tamiz

respectivo, ya que no es posible que no se puedan orientar

adecuadamente para pasar a través de su tamiz correspondiente, o

que las partículas más pequeñas podrían no haber sido totalmente

separados en el proceso de pulverización, e incluso las partículas

más finas, especialmente la fracción menor que el tamiz 200 en

tamaño, pueden adherirse a las partículas mayores y no pasar a

través del tamiz adecuado.

La información obtenida del análisis granulométrico se presenta en

forma de curva. Para poder comparar suelos y visualizar más

fácilmente la distribución de los tamaños de granos presentes, y

como una masa de suelos típica pueden tener partículas que varíen

entre tamaños de 2.00 mm y 0.075 mm las más pequeñas, por lo

que es necesario recurrir a una escala muy grande para poder dar el

mismo peso y precisión de lectura a todas las medidas, es necesario

recurrir a una presentación logarítmica para los tamaños de

partículas. Los procedimientos patrones utilizan el porcentaje que

pasa como la ordenada en la escala natural de la curva de

distribución granulométrica.

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Es evidente que una curva de distribución granulométrica solo pueda

aproximar la situación real. Esto se debe a varias razones

consideradas hasta aquí, incluyendo las limitaciones físicas para

obtener muestras estadísticamente representativas, la presencia de

grumos en el suelo, la limitación práctica impuesta por la utilización

de mallas de forma rectangular para medir partículas de suelo de

forma irregular y el número limitado de tamices utilizables en el

análisis. La exactitud del análisis es más cuestionable aún para los

suelos de grano fino (más fino que el tamiz No.4) que para los suelos

gruesos, y la práctica común y ampliamente seguida de utilizar

suelos secados al horno puede influir el análisis en otro tanto.

IV. PROCEDIMIENTO

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El procedimiento seguido para la ejecución del ensayo de Análisis

Granulométrico es el siguiente:

La muestra a ser ensaya debe ser preparada con anticipación

para tal efecto la nuestra deberá ser representativa para

obtener resultados correctos

La muestra deberá ser disgregada de su estado (sólido) y

secada al aire libre unos días antes del ensayo.

La muestra a ser utilizada debe obtenerse empleando el

método del cuarteo de la muestra total asegurándonos que sea

lo más representativo posible.

Se pesa la muestra de suelo y seguidamente se lava con

abundante agua para esto se emplea el tamiz Nº 200 lavar

cuidadosamente el material a través del tamiz hasta que el

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agua mantenga su transparencia. Es necesario ser cuidadoso en

este proceso para evitar daños en el tamiz y la pérdida del

suelo que eventualmente pueda salpicar fuera del tamiz.

Seguidamente el material lavado se coloca en el horno a una

temperatura de 110º C durante 24 horas.

Pesamos la muestra secada al horno.

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Colocamos los tamices uno sobre otro, de manera que el tamiz

de abertura mayor quede arriba, debajo el que le sigue.

Colocamos las muestras en los tamices y procedimos el

tamizado correspondiente.

Pesamos las cantidades de material que fueron retenidos en

cada malla o tamiz y anotamos estos datos.

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V. MEMORIA DE CÁLCULO

a) En el análisis por tamices se obtienen los resultados de pesos

parciales retenido en cada uno de ellos. Después se calcula los

porcentajes retenidos parciales, los porcentajes acumulativos,

los porcentajes que pasan por cada tamiz. Además es

conveniente presentar resultados en forma gráfica que tabular.

La presentación gráfica se efectúa por medio de la curva

granulométrica, que es la curva de los porcentajes que pasa

por cada tamiz, esta curva se gráfica en papel

semilogaritmico. En las ordenadas (escala natural del papel) se

anotan los porcentajes que pasa y en las abscisas (escala

logarítmica del papel) se anotan los diámetros de los tamices

en milímetros.

Se puede encontrar el diámetro efectivo de los granos (D10);

que es el tamaño correspondiente al 10% en la curva

granulométrica y se designa como D10.

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Otros tamaños definidos estadísticamente que son útiles

incluyen D60; D30. La uniformidad del suelo se puede definir

estadísticamente de varias maneras, un índice antiguo pero

útil, es el coeficiente de Uniformidad Cu que se define.

Para clasificación de suelos es útil definir un dato

complementario de uniformidad como es el coeficiente de

curvatura (Cc) definido como:

Los suelos bien graduados; CC entre 1 y 3.

a) Distribución granulométrica del suelo, y graficar y la curva

granulométrica.

PESO INCIAL SECO : 1000

gr

% QUE PASA MALLA No 200 : 0.9300

PESO LAVADO SECO:

674 gr

% RETENIDO MALLA 3" :

0.00000

TamicesASTM

Abertura

(mm)

Peso

retenid

o (gr)

%

retenido

parcial

% retenido

acumulado

% acumulado

que pasa

3" 75.620 0.0000 0.0000 0.0000 100.00001 1/2" 38.100 0.0000 0.0000 0.0000 100.00003/4" 19.050 0.0000 0.0000 0.0000 100.00001/2" 12.700 0.0000 0.0000 0.0000 100.00003/8" 9.525 59.4000 5.9400 5.9400 94.0600No 4 4.760 56.3000 5.6300 11.5700 88.4300No 8 2.380 97.2000 9.7200 21.2900 78.7100No 10 2.000 28.2000 2.8200 24.1100 75.8900No 16 1.190 76.9000 7.6900 31.8000 68.2000No 20 0.840 45.3000 4.5300 36.3300 63.6700No 30 0.590 48.8000 4.8800 41.2100 58.7900No 40 0.426 39.5000 3.9500 45.1600 54.8400No 50 0.297 44.0000 4.4000 49.5600 50.4400No 100 0.149 82.4000 8.2400 57.8000 42.2000No 200 0.074 59.0000 5.9000 63.7000 36.3000

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>No 200 9.3000 0.9300 64.6300 35.3700TOTAL

646.3000 64.6300

0.010.101.0010.00100.000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100%

Acu

mul

ado

que

Pasa

Abertura (mm)

CURVA GRANULOMÉTRICA

b) La muestra analizada no presenta porcentaje acumulado

que pasa del 10% y 30%, por lo cual no se puede determinar

D10, D30 y D60 a partir de la curva granulométrica.

Fórmulas para calcular el CU y CC.

Cu=D 60D 10

Cu=(D30)2

D 60.D 10

No se puede calcular el CU y CC porque no tenemos los

valores de D10 y D30.

RESUMEN DE DATOS

% Que pasa 3” 100

% Que pasa Nº 4 88.43

% Que pasa Nº 35.37

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200

D10 ----

D30 ----

D60 ----

Cu ----

Cc ----

w (%) ----

GRAVA (%) 1,39

ARENA (%) 21.17

FINOS (%) 77.44

(Tabla Nº 2)

VI. CONCLUSIONES

El análisis granulométrico es importante, puesto que, los

límites de tamaño de las partículas que constituyen un suelo

ofrecen criterios para una clasificación descriptiva del mismo.

El análisis granulométrico es fundamental en los suelos

gruesos, pues nos permite determinar el comportamiento

mecánico e hidráulico, para su respectiva utilización en las

estructuras de ingeniería.

La curva granulometría es tendida, esto indica que hay una

granulometría continua. (Ver gráfico Nº1)

Es un suelo mal graduado puesto que no tiene CU y CC. (Ver

tabla Nº 2)

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VII. RECOMENDACIONES

a) Seguir los pasos de las normas o guías establecidas para este

ensayo, para obtener resultados verídicos.

b) Realizar con mucho cuidado el tamizado, sin perder granos de

suelo, para que no haya errores en el proceso de cálculo.

Trabajar con las mallas estándares y con las mallas que se

requiere para la clasificación de suelos, para que estos sean más

exactos, y no se tengan que interpolar de la curva

granulométrica.

c) Tener conocimientos adecuados para poder interpretar la curva

granulométrica. Para poder calcular los valores de D10, D30, D60,

CU y CC.

VIII. REFERENCIAS

Mecánica de Suelos Juárez Badillo – Rico Rodríguez Tomo I

Guías y copias de Laboratorio

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Los límites líquido y plástico han sido utilizados en todas las

regiones del mundo, principalmente con objetivos de identificación y

clasificación de suelos. El límite líquido en ocasiones puede utilizarse

para estimar asentamientos en problemas de consolidación y ambos

límites son algunas veces útiles para predecir la máxima densidad en

estudios de compactación. De los resultados de los ensayos de límite

líquido y límite plástico, se puede detectar el problema de potencial de

volumen.

1. OBJETIVOS.

Determinar los Límites líquido de un suelo.

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INTRODUCCION


El límite líquido de un suelo es el contenido de humedad

expresado en porcentaje del suelo secado en el horno, cuando

este se halla en el límite entre el estado plástico y el estado

líquido.

El valor calculado deberá aproximarse al centésimo.

2. EQUIPOS HERRAMIENTAS Y MATERIALES.

Aparato de Casagrande.

Acanalador

Recipiente para almacenaje. Una vasija de porcelana.

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Espátula.

Probeta

Balanza de precisión 0.01 gr.

Tamiz N° 40

Horno.

Cápsulas o latas de humedad

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3. FUNDAMENTO TEÓRICO.

3.1. DEFINICIÓN DE LIMITE 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 el suelo está en el vértice de cambiar su

comportamiento al de un fluido viscoso.

3.2. LA COPA DE CASAGRANDE

Cuando la plasticidad se convirtió en una propiedad índice

fundamental a partir de su utilización, la determinación de los

límites de plasticidad se convirtieron en rutina en todos los

laboratorios, en este caso los métodos de Atterberg se revelaron

ambiguos, en vista de lo cual Terzaghi sugirió a Casagrande la

tarea de elaborar un método de prueba para la determinación del

límite líquido estandarizando todas sus etapas, de modo que

operadores diferentes en laboratorios distintos obtuviesen los

mismos valores.

Como resultado surgió la técnica basada en el uso de la

Copa de Casagrande, que es un recipiente de bronce o latón con

un tacón solidario del mismo material; el tacón y la copa giran en

torno a un eje fijo unido a la base. Una excéntrica hace que la copa

caiga periódicamente golpeándose contra la base del dispositivo,

que es de hule duro o mi carta 221. La altura de la copa es por

especificación de 1cm, medido verticalmente desde el punto de la

copa que toca la base al caer, hasta la base misma, estando la

copa en su punto más alto. Este ajuste debe ser realizado

cuidadosamente.

La copa es esférica, con radio interior de 54mm, espesor 2mm y

peso 200 ± 20 g incluyendo el tacón.

FIC-UNASAM 20


USO DE LA COPA DE CASAGRANDE.

Sobre la copa se coloca el suelo y se procede a hacerle una

ranura trapecial con las dimensiones mostradas en la figura.

Para hacer la ranura usamos el ranurador laminar. Sostenemos

la copa con la mano izquierda, con el tacón hacia arriba y el

ranurador se pasa a través de la muestra.

En poco tiempo se adquiere la soltura necesaria para hacer

una ranura apropiada, con una sola pasada suave del

ranurador, en una arcilla bien mezclada, sin partículas

gruesas.

En mezclas no uniformes o con partículas gruesas los bordes

de la ranura tienden rasgarse, cuando esto suceda el suelo ha

de volver a remoldarse con la espátula colocándolo de nuevo y

formando otra ves la ranura.

En los suelos con arena o materia orgánica no se puede formar

la ranura con el ranurador, debiendo usarse entonces la

espátula, utilizando el ranurador solo para verificar las

dimensiones.

La prueba debe ser ejecutada en un cuarto húmedo. Un

ambiente seco afecta la exactitud de la prueba debido a la

evaporación durante el remoldeo y manipulación en la copa;

esto es suficiente para que el número de golpes muestre un

incremento demasiado rápido.

FIC-UNASAM 21


A este método se define como el contenido de agua del suelo para

el que la ranura se cierra a lo largo de 1.27 cm. con 25 golpes en

la copa, de hecho, el límite líquido se determina conociendo 3 ó 4

contenidos de agua diferentes en su vecindad, con los

correspondientes números de golpes y trazando la curva

Contenido de Agua y Nº de golpes. La ordenada de esa curva

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

correspondiente al límite líquido.

Experimentalmente se encontró que usando papel semilogarítmico

(con los contenidos de agua en escala aritmética y el número de

golpes en escala logarítmica), la curva que se genera con estos

datos llamada de fluidez, es una recta cerca del límite líquido.

La ecuación de la curva de flujo es:

W = -Fx.Log N + C

Donde:

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

Fx = Índice de fluidez, pendiente de la curva de fluidez, igual a la

variación del contenido de agua correspondiente a un ciclo de

la escala logarítmica.

N = Número de golpes.

C = Constante que representa la ordenada en la abscisa de 1

golpe; se calcula prolongando el trazo de la curva de fluidez.

Para construir la curva de fluidez A. Casagrande

recomienda registrar valores entre los 6 y los 35 golpes,

determinando 6 puntos, tres entre 6 y 15 golpes y tres entre 23 y

32. Para consistencias correspondientes a menos de 6 golpes se

hace ya muy difícil discernir el momento de del cierre de la ranura

y si ésta se cierra con más de 35 golpes, la gran duración de la

FIC-UNASAM 22

WSuelo no Plástico Ip El suelo se comporta

como fluido viscoso


prueba causa excesiva evaporación. En pruebas de rutina basta

con determinar 4 puntos de la curva de fluidez.

La resistencia de todos los suelos en el límite líquido debe

ser la misma, siempre y cuando el impacto sirva solamente para

deformar al suelo, como en el caso de los suelos plásticos; pero en

el caso de los suelos no plásticos (arenosos), de mayor

permeabilidad que las arcillas, las fuerzas de impacto producen un

flujo del agua hacia la ranura con la consecuencia de que el suelo

se reblandece en las proximidades de aquella, disminuyendo su

resistencia al esfuerzo cortante.

Por medio de pruebas de laboratorio se determinó que el

límite líquido de un suelo plástico corresponde a una resistencia al

corte de 25 g/cm2.

3.3. LOCALIZACIÓN RELATIVA DE LOS LÍMITES LÍQUIDO Y

PLÁSTICO.

La localización relativa de los límites de contracción Ws , plástico

Wp , y líquido Wl , se muestra sobre una escala de humedad en la

figura.

FIC-UNASAM 23


El límite líquido (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 es la

propuesta por la ASTM; la otra herramienta patrón fue desarrollada

por Casagrande (1932) 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 límite

líquido, en los cuales es generalmente difícil hacer la ranura, como

materiales arenosos y limosos. Para estos suelos, sería incluso

necesario formar parcialmente la ranura con la ayuda de la

espátula, después de lo cual la ranura puede ser mejorada

adecuadamente utilizando cualquiera de los ranuradores 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 120 golpes por minuto.

La norma ASTM para esta prueba estipula el uso de agua destilada

para la preparación de la muestra.

4. MUESTRA

Tómese una muestra que pese 150g-200g de una porción de material

completamente mezclado que pase el tamiz N°40.

Nuestra muestra de suelo fue secada en el horno y no al aire libre

debido a que estaba sumamente húmedo para luego tamizarlo por

el tamiz numero 40.

FIC-UNASAM 24


5. AJUSTE DEL APARATO

5.1. Deberá inspeccionarse el aparato de límite líquido para verificar

que se halle en buenas condiciones del trabajo. El pin que conecta la taza

no debe estar tan gastado que tenga juego lateral, ni el tornillo que la

conecta, hallarse tan gastado por el largo uso. Inspecciónese, además, el

acanalador para verificar que las dimensiones limites son las indicadas en

las figuras 1 y 2.

Se considera desgaste excesivo, cuando el diámetro del

punto de contacto sobre la base de la taza excede de 13

mm o cuando cualquier punto sobre el borde de la misma

se ha desgastado aproximadamente en la mitad del

espesor original. Aun cuando se aprecie una ligera ranura

en el centro de la taza, esta no es objetable. Pero si la

ranura se pronuncia antes de que aparezcan otros signos

de desgaste, debe considerarse que está excesivamente

gastada y deberá reemplazarse.

Una base que esta excesivamente desgastada puede

pulirse; pero hasta cuando la tolerancia no exceda de 2.5

mm y la distancia entre la excéntrica de la taza y la base se

mantenga dentro de la tolerancia especificada.

5.2. Por medio del calibrador del mango del ranurador y la platina de

ajuste H, ajústese la altura a la cual se levanta la taza, de tal manera que

el punto que hace contacto con la base al caer este exactamente a 1cm

sobre esta. Asegúrese la platina de ajuste H, apretando los tornillos con el

calibrador, aun colocado, compruébese el ajuste girando la manija

rápidamente varias veces.

Si el ajuste es correcto, un sonido de roce se oirá cuando la excéntrica

golpea contra la taza, si se levanta del calibrador o no se oye ruido,

hágase un nuevo ajuste.

FIC-UNASAM 25


6.1. Colóquese la muestra de suelo en la vasija de porcelana y mézclese

completamente con 15 a 20 ml de agua destilada, agitándola, amasándola

y tajándola con una espátula en forma alternada y repetida. Realizar más

adiciones de agua en incrementos de 1 a 3 ml. Mézclese completamente

cada incremento de agua con el suelo como se ha descrito previamente,

antes de cualquier nueva adición.

Algunos suelos son lentos para absorber agua, por lo cual es posible

que se adicionen los incrementos de agua tan rápidamente que se

obtenga un límite liquido falso. Esto puede evitarse mezclando mas

y durante un mayor tiempo.

FIC-UNASAM 26

6. PROCEDIMIENTO “POR EL METODO MULTIPUNTO”


6.2. Cuando haya sido mezclada

suficiente agua completamente

con el suelo y la consistencia

producida requiera de 30 a 35

golpes de la cazuela de bronce

para que se ocasione el cierre,

colóquese una porción de la mezcla en la cazuela sobre el sitio en que

esta reposa en la base, y comprímasela hacia abajo, extiéndase el suelo

hasta obtener la posición mostrada, teniendo cuidado de evitar la inclusión

de burbujas de aire dentro de la masa. Nivélese el suelo con la espátula y

al mismo tiempo emparéjeselo hasta conseguir una profundidad de 1cm

en el punto de espesor máximo. Regrésese el exceso de suelo a la vasija

de porcelana.

6.2.1. Divídase el suelo en la taza de bronce por pasadas firmes

del acanalador a lo largo de diámetro y a través de la línea

central de la masa del suelo de modo que se forma una ranura

limpia y de dimensiones apropiadas. Para evitar rasgaduras en

los lados de la ranura o escurrimientos de la pasta del suelo a la

cazuela de bronce, se permite hacer hasta 6 pasadas de

adelante hacia atrás o de atrás hacia adelante, contando cada

recorrido como una pasada; con cada pasada el acanalador debe

penetrar un poco más profundo hasta que la ultima pasada de

atrás hacia adelante limpie el fondo de la cazuela. Hágase una

ranura con el menor número de pasadas posible.

FIC-UNASAM 27


6.3. Elévese y golpéese la taza de bronce

girando la manija, a una velocidad de 1,9 a 2,1 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. Anótese

el numero de golpes requeridos para cerrar la ranura.

En lugar de fluir sobre la superficie de la taza algunos suelos tienden a

deslizarse. Cuando esto ocurra, deberá agregarse más agua a la muestra y

FIC-UNASAM 28


mezclarse de nuevo, se hará la ranura con el acanalador y se repetirá el

punto 5.3; si el suelo sigue deslizándose sobre la taza de bronce a un

numero de golpes inferior a 25, no es aplicable este ensayo y deberá

indicarse que el limite liquido no se puede determinar.

6.4. Sáquese una tajada de suelo

aproximadamente del ancho de la espátula, tomándola de uno y otro lado

y en ángulo recto con la ranura e incluyendo la porción de esta en la cual

se hizo contacto, y colóquese en un recipiente adecuado.

Pésese y anótese. Colóquese el suelo dentro del pesafiltro en el horno a

110 ± 5 °C hasta obtener peso constante y vuélvase a pesar tan pronto

como se haya enfriado pero antes de que pueda haber absorbido

humedad higroscópica. Anótese este peso, así como la pérdida de peso

debida al secamiento y el peso del agua.

FIC-UNASAM 29


6.5. Transfiérase el suelo sobrante en la

taza de bronce a la capsula de

porcelana. Lávese y séquese la tasa de bronce y el ranurador y ármese de

nuevo el aparato del límite líquido para repetir el ensayo.

6.6. Repítase la operación anterior por lo menos en dos ensayos

adicionales, con el suelo restante en la vasija de porcelana, al que se le ha

agregado agua suficiente para ponerlo en un estado de mayor fluidez. El

FIC-UNASAM 30


objeto de este procedimiento es obtener muestras de tal consistencia que

al menos una de las determinaciones del número de golpes requeridos

para cerrar la ranura del suelo se halle en cada uno de los siguientes

intervalos: 25-35; 20-30; 15-25. De esta manera, el alcance de las 3

determinaciones debe ser de 10 golpes.

“DETERMINAMOS EL LIMITE LIQUIDO POR EL METODO DE UN

PUNTO”.

7.1. PREPARACION DEL ESPECIMEN DE ENSAYO

Preparar el espécimen en la misma forma como se describió en las

secciones antes descritas, excepto que en el mezclado el contenido de

humedad se ajuste a una consistencia que requiere de 20 a 30 golpes de

la copa de límite líquido para cerrar la ranura.

FIC-UNASAM 31

7. PROCEDIMIENTO


7.2. PROCEDIMIENTO

7.2.1. El ensayo se efectúa en la misma forma que para el método antes

descrito con la diferencia que el contenido de humedad de la muestra se

debe tomar cuando el número de golpes requerido para cerrar la ranura

este comprendido entre 20 y 30. Si se requiere menos de 20 o más de 30

golpe, se ajustara el contenido de humedad el suelo y se repetirá el

procedimiento.

FIC-UNASAM 32


7.2.2. Inmediatamente después de remover un espécimen para contenido

de humedad como se describe en 6.3 y 6.4, formar nuevamente el suelo

en la copa, añadiendo una pequeña cantidad de suelo para reponer la

perdida debida a la ranuracion y las orientaciones de muestreo para

contenido de humedad. Repetir de 6.2.1 a 6.4 y si el segundo cierre de la

ranura requiere el mismo número de golpes o no más de dos golpes de

diferencia, tomar otro espécimen para contenido de humedad.de otro

modo, mezclar de nuevo todo el espécimen y repetir.

8. ACTIVIDAD DE GABINETE

DATOS DE LABORATORIO

RECIPIENTE A B C D

N° de golpes 20 22 26 27

Peso de suelo húmedo + Rec. 32.50 29.10 34.20 29.30

Peso de suelo seco + Rec. 28.40 25.70 29.90 26.00

Peso del recipiente 11.90 11.75 11.60 11.90

9.CÁLCULOS Y RESULTADOS

Muestra A B C D

FIC-UNASAM 33


N° de golpes 20 22 26 27

Peso de suelo húmedo +

Rec. (gr)32.50 29.10 34.20 29.30

Peso de suelo seco + Rec.

(gr)28.40 25.70 29.90 26.00

Peso del recipiente (gr) 11.90 11.75 11.60 11.90

Peso de suelo seco (gr) 16.50 13.95 18.3 14.1

Peso del agua (gr) 4.10 3.4 4.3 3.3

Contenido de Humedad (%) 24.85 24.37 23.50 23.40

Muestra A:

Contenido de humedad

W=WwWs

∗100 %= 4 . 1016 . 50

∗100 %=24 . 85 %

Límite Líquido

LL=(24 .85 % ) .(2025 )

0 .121

=24 . 19 %

Muestra B:


W=WwWs

∗100%= 3. 4013 .95

∗100%=24 .37%

Límite Líquido

LL=(24 .37 % ) .(2225 )

0 .121

=24 . 00 %

Muestra C:


W=WwWs

∗100 %= 4 .3018 .30

∗100 %=23.50 %

Límite Líquido

LL=(23 . 50 % ).(2625 )

0. 121

=23. 61 %

Muestra D:

FIC-UNASAM 34

Conte

nido de Hu

medad (%

)

26

28

DIAGRAMA DE FLUIDEZ



W=WwWs

∗100%= 3 .3014 .10

∗100%=23 .40%

Límite Líquido

LL=(23 . 40 % ) .(2725 )

0 .121

=23 . 62%

POR LO TANTO:

LL 23.86

El gráfico obtenido es:

19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.0022.50

23.00

23.50

24.00

24.50

25.00

f(x) = − 0.21073177663119 x + 29.0355716409476

DIAGRAMA DE FLUIDEZ

Nº DE GOLPES

CO

NT

EN

IDO

DE

HU

ME

DA

D

FIC-UNASAM 35


CONCLUSIONES

En el experimento de límite líquido vemos que a mayor número de

golpes en la Casagrande su contenido de humedad del suelo es

menor.

Vemos que los límites líquidos y plásticos dependen del tipo de

suelos.

Los suelos con contenidos orgánicos tienen bajo índice plástico y

límites líquidos altos.

Un suelo húmedo se contrae hasta que alcance la humedad de

límite e contracción natural del mismo.

1. OBJETIVO.

FIC-UNASAM 36

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO


Determinación en el laboratorio del límite plástico de un suelo y el

cálculo del índice de plasticidad (IP) si se conoce el límite líquido

(LL) del mismo suelo.

2. EQUIPOS MATERIALES Y HERRAMIENTAS.

FIC-UNASAM 37

Espátula de hoja flexible, de unos 75 a 100 mm (3” – 4”) de longitud

por 20 mm (3/4”) de ancho.

Recipiente para almacenaje, de porcelana o similar, de 115 mm ( de

diámetro.

Balanza, con aproximación de 0.01 gr.

Horno o estufa, termostáticamente controlado regulable a .


3. FUNDAMENTO TEÓRICO.

DEFINICIÓN DE LÍMITE PLÁSTICO.

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. (1846-1916).

Los límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino

solo pueden existir 4 estados de consistencia según su humedad. Así,

un suelo se encuentra en estado sólido, cuando está seco. Al

agregársele agua poco a poco va pasando sucesivamente a los

estados de semisólido, plástico, y finalmente líquido. Los contenidos

de humedad en los puntos de transición de un estado al otro son los

denominados límites de Atterberg.

FIC-UNASAM 38

Tamiz de 426 µm (N°40)

Agua.

Vidrios de reloj o recipientes adecuados para determinación de

humedades.

Superficie de rodadura. En este caso usamos la mayólica de la mesa de

laboratorio.


Los ensayos se realizan en el laboratorio y miden la cohesión del

terreno y su contenido de humedad, para ello se forman pequeños

cilindros de 3mm de espesor con el suelo. Siguiendo estos

procedimientos se definen tres límites:

1. Límite líquido: Cuando el suelo pasa de un estado semilíquido

a un estado plástico y puede moldearse. Para la determinación

de este límite se utiliza la cuchara de Casagrande.

2. Límite plástico: Cuando el suelo pasa de un estado plástico a

un estado semisólido y se rompe.

3. Límite de retracción o contracción: Cuando el suelo pasa de

un estado semisólido a un estado sólido y deja de contraerse al

perder humedad.

Relacionados con estos límites, se definen los siguientes índices:

Índice de plasticidad: I p ó IP=w l−w p

Índice de fluidez: I f = Pendiente de la curva de fluidez

Índice de tenacidad: I t=I p /I f

Índice de liquidez (ILó I L), también conocida como Relación

humedad-plasticidad (B):

IL=(W n−W p) /(W l−W p) (Wn=humedad natural)

Límite Plástico

Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento

normalizado pero sencillo consistente en medir el contenido de

humedad para el cual no es posible moldear un cilindro de suelo, con

un diámetro de 3 mm. Para esto, se realiza una mezcla de agua y

suelo, la cual se amasa entre los dedos o entre el dedo índice y una

superficie inerte (vidrio), hasta conseguir un cilindro de 3 mm de

diámetro. Al llegar a este diámetro, se desarma el cilindro, y vuelve a

amasarse hasta lograr nuevamente un cilindro de 3 mm. Esto se realiza

FIC-UNASAM 39


consecutivamente hasta que no es posible obtener el cilindro de la

dimensión deseada. Con ese contenido de humedad, el suelo se

vuelve quebradizo (por pérdida de humedad) o se vuelve pulverulento.

Se mide el contenido de humedad, el cual corresponde al Límite

Plástico. Se recomienda realizar este procedimiento al menos 3 veces

para disminuir los errores de interpretación o medición.

"EL LIMITE PLÁSTICO ES EL CONTENIDO DE AGUA QUE

LIMITA EL ESTADO PLÁSTICO RESISTENTE SEMISÓLIDO."

El límite plástico de un suelo es el menor contenido de humedad

determinado, de acuerdo con el método bajo el cual el suelo

permanece plástico.

Para la determinación de éste límite se toma muestras del

ensayo para la obtención del límite líquido y procedemos a amasarla y

posteriormente a arrollarla, cuya arrolladora vamos disminuyendo en el

diámetro, hasta que los rollitos presenten rupturas o ranuras. Mientras

se rasga aumentamos la humedad del suelo que no presenta ninguna

falla, hasta que los rollitos lleguen a tener un diámetro de 3 mm., en

cuyo diámetro decimos que esa humedad es la que determina el índice

plástico.

Las arenas no tienen plasticidad, los limos tienen pero muy

poca, en cambio las arcillas, y sobre todo aquellas ricas en materia son

muy plásticas.

El límite plástico se ha definido arbitrariamente como el

contenido de humedad del suelo al cuál un cilindro se rompe o se

resquebraja cuando se enrolla a un diámetro de 3 mm. o

aproximadamente 3 mm. Esta prueba es bastante más subjetiva

(dependiente del operador) que el ensayo del límite líquido, pues la

definición del resquebrajamiento del cilindro de suelo así como del

diámetro están sujetas a la interpretación del operador. El diámetro

puede establecerse durante el ensayo por comparación de un alambre

FIC-UNASAM 40


común o de soldadura del mismo diámetro. Con la práctica, se

encuentra que los valores del límite plástico pueden reproducirse sobre

el mismo suelo por parte de diferentes laboratoristas, dentro de un

rango del 1 al 3%.

4. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

4.1. Si se quiere determinar solo el LP, se toman aproximadamente 20

g de la muestra que pase por el tamiz de 426 mm (N°40), preparado

para el ensayo de límite líquido. Se amasa con agua destilada hasta

que pueda formarse con facilidad una esfera con la masa de suelo. Se

toma una Proción de 1.5 gr a 2.0 gr de dichas esfera como muestra

para el ensayo.

FIC-UNASAM 41


El secado previo del material en horno o estufa, o al aire, puede

cambiar (en general, disminuir), el límite plástico de un suelo con

material orgánico, pero este cambio puede ser poco importante.

4.2. Si se requieren el límite líquido y el límite plástico, se toma una

muestra de unos 15 gr de la porción de suelo humedecida y amasada,

preparada de acuerdo con la Norma MTC E 110 (determinación del

límite líquido de los suelos). La muestra debe tomarse en una etapa del

proceso de amasado en que se pueda formar fácilmente con ella una

esfera, sin que se pegue demasiado a los dedos al aplastarlo. Si el

ensayo se ejecuta después de realizar el límite líquido y en dicho

intervalo la muestra se ha secado, se añade más agua.

5. PROCEDIMIENTO.

a) Se moldea la mitad de la muestra en forma de elipsoide y, a

continuación, se rueda con los dedos de la mano sobre una

superficie lisa, con la presión estrictamente necesaria para

formar cilindros.

FIC-UNASAM 42


b) Si antes de llegar al cilindro a un diámetro de unos 3.2 mm (1/8”)

no se ha desmoronado, vuelve a hacer un elipsoide y a repetir el

proceso, cuantas veces sea necesario, hasta que se desmorone

aproximadamente con dicho diámetro.

o El desmoronamiento puede manifestarse de modo

distinto, en los diversos tipos de suelo:

En suelos muy plásticos, el cilindro queda dividido en

trozos de unos 6 mm de longitud, mientras que en suelos

plásticos, los trozos son más pequeños.

FIC-UNASAM 43


c) La porción así obtenida se coloca en vidrios de reloj o pesa-

filtros tarados, se continúa el proceso hasta reunir unos 6 gr de

suelo y se determina la humedad de acuerdo con la Norma MTC

E 108.

d) Se repite, con la otra mitad de la masa, el proceso indicado en a,

b y c.

6. PARA LOS CÁLCULOS

Calcular el promedio de los contenidos de humedad. Repetir el ensayo

si la diferencia entre los dos contenidos de humedad es mayor que el

rango aceptable para los dos resultados listados en la tabla 1 para la

precisión del operador.

FIC-UNASAM 44


Tabla 1. Tabla de estimados de precisión

Índice de precisión y

tipo de ensayo

Desviación Estándar Rango Aceptable

De dos resultados

Precisión de un operador

simple:

LÍMITE PLÁSTICO

Precisión Multilaboratorio

LÍMITE PLÁSTICO

0.9

3.7

2.6

10.6

El límite plástico es el promedio de las humedades de ambas

determinaciones. Se expresa como porcentaje de humedad, con

aproximación a un entero y se calcula así:

Límite Plástico= Peso del aguaPeso desuelo secadoal horno

×100

7. ACTIVIDAD DE GABINETE.

DETERMINACIÓN DEL LIMITE PLÁSTICO ASTM D – 424

P. Suelo Húmedo +

Papel

1.8

gr.

2.2 gr. 2.3

gr.

P. Suelo Seco + Papel 1.6 gr. 2.0 gr. 2.0

gr.

Peso del Papel 0.8 gr. 0.9 gr. 0.7

gr.

Peso Suelo Seco 0.8 gr. 1.1 gr. 1.3

gr.

8. CÁLCULOS.

FIC-UNASAM 45


Muestra A B C

P. Suelo Húmedo + Papel 1.8 gr. 2.2 gr. 2.3 gr.

P. Suelo Seco + Papel 1.6 gr. 1.8 gr. 2.0 gr.

Peso del Papel 0.8 gr. 0.9 gr. 0.7 gr.

Peso Suelo Seco 0.8 gr. 0.9 gr. 1.3 gr.

Peso del agua 0.2 gr. 0.2 gr. 0.3 gr.

Contenido de Humedad (%) 25.00 22.22 23.08

Muestra A:


Muestra B:


Muestra C:


W=WwWs

∗100%=0 .301.30

∗100%=23.08 %

Promedio de Contenido de Humedad

Limite Plástico

9. CLASIFICACIÓN DEL SUELO

Tenemos que: L.L. = 23.86%

L.P. = 23.43 %

FIC-UNASAM 46


I.P = 0.43 %

Sistema Clasificación Descripción del suelo

AASHTO M-145 A-6(16)

Como material de

subrasante de regular a

mala

SUCS ML - OL Suelo Limo arcilloso

Algunos suelos finos y arenosos con gran porcentaje de limo tienen

la característica de que es imposible formar rollitos de 3mm. Por tanto en

estos suelos el límite líquido resulta prácticamente igual al plástico y aun

menor, resultando entonces el índice plástico negativo, las

determinaciones de plasticidad no conducen a ningún resultado de interés

y carecen de sentido físico.

En suelos arcillosos el límite plástico no está variando figurativamente.

10. CONCLUSIONES.

FIC-UNASAM 47


El índice de plasticidad indica el rango de humedad a través del cual

los suelos, con cohesión tienen propiedades de un material plástico.

La plasticidad es una propiedad de los suelos de poder deformarse

hasta cierto límite sin romperse. Las determinaciones de plasticidad

no conducen a ningún resultado de interés y los límites líquido y

plástico carecen de sentido físico.

El límite plástico es muy afectado por el contenido orgánico del suelo.

El suelos que contengan arena, no es posible determinar el límite

plástico, debido a su comportamiento y no contiene elementos

plásticos.

Todos los límites de consistencia se determinan empleando suelos

que pasen la malla número 40.

11. BIBLIOGRAFÍA.

Mecánica de suelos (Tomo I) Juárez Badillo - Rico Rodríguez

Mecánica de suelos William Lambe – Robert Whitman

Mecánica de suelos Ángel Huanca Borda.

http://www.slideshare.net/UCGcertificacionvial/lmite-plstico

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmites_de_Atterberg

http://www.ingenieracivil.com/2009/05/limite-plastico-

fundamento-teorico.html

FIC-UNASAM 48

http://www.ingenieracivil.com/2009/05/limite-plastico-fundamento-teorico.html

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http://www.slideshare.net/UCGcertificacionvial/lmite-plstico

labo 2 de suelos 2011

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