7. Determinación de Los Límites de Consistencia _2012

7/24/2019 7. Determinacin de Los Lmites de Consistencia _2012

1/19

Universidad Autnoma de QuertaroFacultad de Ingeniera

Prctica No. 7: Determinacin de los mites de!onsistencia

"#$etivo:

Introducir al estudiante los procedimientos para la determinacin del lmitelquido, lmite plstico, lmite de contraccin y contraccin lineal de un suelo, locual permitir conocer las caractersticas de plasticidad de la porcin de losmateriales que pasan la malla N 40 (0.425 mm), cuyos resultados se utilianprincipalmente para la identi!icacin y clasi!icacin de los suelos.

%eneralidades:

"as propiedades de un suelo !ormado por partculas !inamente di#ididas,como una arcilla no estructurada dependen en $ran parte de la %umedad. &l a$ua!orma una pelcula alrededor de los $ranos y su espesor puede ser determinantedel comportamiento di!erente del material. 'uando el contenido de a$ua es muyele#ado, en realidad se tiene una suspensin muy concentrada, sin resistenciaesttica al es!uero cortante al perder a$ua #a aumentando esa resistencia %astaalcanar un estado plstico en que el material es !cilmente moldeale si elsecado continua, el suelo lle$a a adquirir las caractersticas de un slido pudiendoresistir es!ueros de compresin y tensin considerale.

*ritrariamente *tterer$ marc las !ronteras de los cuatro estados en que

pueden presentarse los materiales $ranulares muy !inos mediante la !i+acin de loslmites si$uientes "quido (""), -lstico ("-), y de contraccin ("') y medianteellos se puede dar una idea del tipo de suelo en estudio.

"a plasticidad es una propiedad til para clasi!icar suelos y tiene relacincon las propiedades !isicoqumicas determinantes del comportamiento mecnicode las arcillas (/ure adillo y 1ico 1odr$ue, 200).

-ara la mecnica de suelos, la plasticidad es la propiedad de un materialpor la cual es capa de soportar de!ormaciones rpidas sin reote elstico, sin#ariacin #olum3trica apreciale y sin desmoronarse ni a$rietarse (/ure adillo y1ico 1odr$ue, 200).

"a plasticidad no es una propiedad permanente de las arcillas, sinocircunstancial y dependiente de su contenido de a$ua. na arcilla muy seca puedetener la consistencia de un ladrillo, con una plasticidad nula, y esa misma, con$ran contenido de a$ua, puede presentar las propiedades de un lodo semilquidoo, inclusi#e, las de una suspensin lquida. &ntre amos etremos eiste uninter#alo del contenido de a$ua en que la arcilla se comporta plsticamente(/ure adillo y 1ico 1odr$ue, 200).

&a'l (artne) !*ve) 1 a#oratorio de %eotecnia I


2/19


6ependiendo de la cantidad de a$ua se pueden distin$uir los si$uientesestados de consistencia para un suelo (/ure adillo y 1ico 1odr$ue, 200)

+stado l,uido. 'uenta con la apariencia y propiedades de una

suspensin, se comporta como un !luido.

+stado semil,uido.'uenta con la apariencia de un $el que sead%iere !cilmente a otras super!icies, no es moldeale y no toma la!orma del recipiente que lo contiene.

+stado -lstico.&l suelo se comporta plsticamente de acuerdo ala de!inicin de plasticidad.

+stado semislido.&l suelo tiene la apariencia de un slido, peroan disminuye de #olumen al estar su+eto a secado.

+stado slido.&l #olumen del suelo no #ara con el secado.

&isten adems las si$uientes !ronteras con#encionales entre los estadosde consistencia anteriormente mencionados

Lmite lquido. &s la !rontera entre el estado semilquido y plstico,corresponde a una resistencia al corte de 25 $7cm 2.

Lmite plstico.8rontera entre el estado plstico y semislido.

*l lmite lquido y el lmite plstico, de manera con+unta se les denominalmites de plasticidad.

9tro parmetro que es muy importante para la clasi!icacin de suelos es el:ndice de plasticidad, el cual se de!ine como la di!erencia del lmite lquido y ellmite plstico.

LPLLIP = (;.)

LL = "mite "quido (>)

LP = "mite -lstico (>)



3/19


Lmite de contraccin.&s la !rontera entre el estado semislido y slido, se

de!ine como el contenido de a$ua a partir del cual a tra#3s de un proceso desecado ya no su!re camio al$uno de #olumen. -ara lmites de contraccin con#alores menores a es un suelo muy estale #olum3tricamente.

&s muy importante la determinacin de los lmites de consistencia ya quenos permite in!erir el comportamiento mecnico e %idrulico de los suelos !inoscomo son las arcillas, ello deido a que la plasticidad del suelo es un re!le+o de lapresencia de la !raccin coloidal del suelo.

"os suelos son susceptiles de su!rir camios #olum3tricos cuando se

someten a camios en su contenido de a$ua, son prolemticos si se usan pararellenos en carreteras o !errocarriles, o si se utilian para la cimentacin deelementos estructurales. "os camios de #olumen pueden moti#ar ondulacionesen las carreteras y $rietas en las estructuras deido a que los camios#olum3tricos usualmente no son uni!ormes (/ure adillo y 1ico 1odr$ue,200). &sto nos lle#a a tomar en cuanta uno ms de los parmetros quedeterminaremos en esta prctica al cual se le conoce como Limite de contraccin.

-or encima del lmite de contraccin todos los camios de %umedadproducen camios de #olumen en el suelo. ?ami3n puede conocerse lacontraccin lineal, cuyo concepto se apoya en el decrecimiento de la lon$itud del

suelo a medida que disminuye el contenido de a$ua desde un contenido de a$uainicial %asta el lmite de contraccin. "a contraccin lineal se otiene moldeandouna arra de suelo en un molde rectan$ular. &ste parmetro %a $anadopopularidad porque se puede #er inmediatamente que cuando un suelo tiene$randes de!ormaciones es muy susceptile a camios #olum3tricos. 6e maneracotidiana en los laoratorios de #as terrestres es comn la determinacin de '"que %a di!erencia de los dos anteriores lmites no es un contenido de a$ua, sino lade!ormacin lineal que eperimenta un suelo a partir de un proceso de secado. @u#alor se puede %allar con la si$uiente epresin (/ure adillo y 1ico 1odr$ue,200)

0

(%)L

LCL

== (;.2)

6onde

CL = 'ontraccin "ineal (>)



4/19


0L = "on$itud inicial de la arra de suelo antes de ser sometida a un proceso

de secado

L = 1educcin de la lon$itud de la arra

"a clasi!icacin de los suelos se$n sus lmites de consistencia se asa enel empleo de la carta de plasticidad que relaciona el lmite lquido, que se diu+a enlas ascisas y el ndice de plasticidad, que se otiene de la di!erencia entre lelmite liquido y el lmite plstico, que se diu+a en las ordenadas. "a carta se di#ideen 4 onas principales por medio de dos rectas. * cada una de estas onasde!inidas les corresponden suelos con di!erentes caractersticas decompresiilidad. ('8&, Aanual de 6iseBo de 9ras 'i#iles).

Obtencin de los Lmites de Consistencia

+QUIP":

2 c%arolas redondas Aalla N 40 Aortero con man$o Caso de aluminio &sptula de cuc%illo -iseta 'opa de 'asa$rande con ranurador plano y prisma para calirar

Cernier &sptula de cuc%illo mediana 'psula de porcelana de 250 ml Cidrios de relo+ Aolde de contraccin lineal 'a+a -etri alana lmitera 8ranela scula -laca de #idrio

P"!+DI(I+N/":

Etapas significativas:


5/19


2. 'aliracin y determinacin del peso de recipientes para %umedadD. 6eterminacin del lmite lquido, lmite de contraccin lineal, lmite de

contraccin #olum3trica y lmite plstico

Preparacin del material

*ntes de comenar con la pruea se dee tener en cuenta la precisin de lascula a utiliar, para esto se puede consultar en la tala ;.


6/19


curi3ndolo con una olsa de plstico por un periodo de 24 %oras (8i$ura ;.


7/19


que la distancia entre el punto de percusin y la ase sea de < cmeactamente.

@i la altura de cada no es eactamente de < cm, se a!lo+an los tornillos de!i+acin y se mue#e el tornillo de a+uste %asta otener la altura de cadai$ual a < cm (8i$ura ;.2)

-ara otener resultados ms con!iales se recomienda que al$uno de losinte$rantes del equipo proceda a calirarse, es decir deer manipular la copa detal manera que $enere 2 $olpes por se$undo. -ara esto se dee $irar la mani#elapor D0 se$undos y contar el nmero de $olpes de la copa (deern de ser F0$olpes en D0 se$undos).

'eterminacin del Lmite L&uido

6el material preparado en el #aso de aluminio, tomar una porcin de


8/19


cantidad su!iciente sore la copa cuidando que no queden uru+as de aire y de tal!orma que al enrasar y ni#elar la super!icie se pueda larar con el ranurador uncorte a lo lar$o de aproimadamente 4 cm. &l material dee ser etendido desdeel centro %acia los lados y quedando una super!icie %oriontal deaproimadamente mm de espesor a partir de punto ms pro!undo de la copa de

'asa$rande, (8i$ura ;.D) (*@?A 6 4D


9/19


20 y )W

F = :ndice de !luide de!inido como la pendiente de la cur#a (es ne$ati#o)C = 'onstante que representa el contenido de a$ua correspondiente a )N = Nmero de $olpes

&n la !i$ura ;.5 se oser#a un e+emplo para el caso de 25 $olpes



10/19


'eterminacin del Lmite de Contraccin Lineal

&l procedimiento para determinar la contraccin se deer realiar en elmomento en que el suelo se encuentra en su lmite lquido, o lo que es i$ual,cuando el suelo ten$a la consistencia correspondiente a los 25 $olpes con la copade 'asa$rande.

@e comiena tomando el molde de contraccin lineal, se mide su lon$itudinicial !L"#, se pesa y se en$rasa per!ectamente con #aselina, $rasa o similar.

&l molde se llena con la muestra de suelo en tres capas, $olpeando en cadacapa el molde sore la mesa con la !inalidad de epulsar el aire atrapado (8i$ura;.F). na #e lleno y enrasado el molde se procede a tomar el peso del mismo. &l


"igura #$+Cur$a de luidez.

25

LL,+%$# -

"igura #$.Procedimiento general para la determinacin de la contraccin lineal

"lenado de molde en tres capas Jolpes contra la mesa para retirar aire

&nrase con placa de #idrio Aolde de contraccin lineal un da al airelire

@ecado en %orno-esar molde con suelo


11/19


proceso de secado iniciar de+ando el molde con la muestra al aire lire, cuiertonicamente con una !ranela %meda durante dos das, y un da solamente al airelire despu3s se colocar la muestra dentro del %orno con todo y molde y sesecar a una temperatura aproimada de


12/19


22


13/19


-osteriormente se procede a otener las medidas de la muestra despu3sde %aer sido secada al %orno (L%, L& y L'), (8i$ura ;.). &n el proceso demedicin se deer tener el cuidado pertinente para que la muestra no su!raal$una alteracin en al$una de las dimensiones. @e calcula el #olumen !inal C 2,este #olumen !inal C2es resultado de la contraccin deida al proceso de secado

en el %orno del suelo en la ca+a petri.

8inalmente se calcula el "mite de 'ontraccin utiliando la si$uienteepresin

( )100

210x

W

VVWWLC

s

sm

=

(;.5)

6onde

LC = "mite de 'ontraccin (>)


"igura #$0)btencin del$olumen de la muestra

despu+s del secado

"ar$o de la muestra *nc%o de la muestra

*lto de la muestra


14/19


mW = -eso de la muestra en lmite lquido ($r.)

sW = -eso de la muestra seca ($r.)

1V

=Columen inicial de la muestra i$ual al #olumen interior de la ca+a petri(cmD)

2V = Columen !inal de la muestra secada al %orno (cmD)

0 = -eso espec!ico del a$ua

'eterminacin del lmite plstico

6el material usado para determinar el lmite lquido se toman 20 $ dematerial, se etiende sore la mesa y se espera a que pierda %umedad %asta elmomento en que se pueda manipular con las manos. 6e estos 20 $ se toma unaporcin de


15/19




16/19


/a#la 7.2 'lasi!icacin y simolo$a de suelos conase en el @'@

/IP" D+ &U+" &8(9"" +/A N"(9+ D+ %UP"

&uelos %ruesosAs del 50> de

material se retieneen la malla No.200 (0.0;5mm)

%ravas sueloscon gravasms

del 50> de la!raccin $ruesase retiene en la

malla No. 4

Jra#a con !inos%asta 5>

JM Jra#a ien $raduada

J- Jra#a mal $raduada

Jra#a con !inosentre 5> y

JMEJA Jra#a ien $raduada limosa

JMEJ' Jra#a ien $raduada arcillosa

J-EJA Jra#a mal $raduada limosa

J-EJ' Jra#a mal $raduada arcillosa

Jra#a con msde de !inos

JA Jra#a limosa

J' Jra#a arcillosa

Arena suelosarenosms del

50> de la!raccin $ruesa

pasa la malla No.4

*rena con !inos%asta 5>

@M *rena ien $raduada

@- *rena mal $raduada

*rena con !inosentre 5> y

@ME@A *rena ien $raduada limosa

@ME@' *rena ien $raduada arcillosa

@-E@A *rena mal $raduada limosa

@-E@' *rena mal $raduada arcillosa

*rena con msde de !inos

@A *rena limosa

@' *rena arcillosa

&uelos ;inosmsdel 50> de

material pasa lamalla No. 200

(0.0;5mm)

imos arcillas

"mite lquidomenor a 50

A" "imo de a+a compresiilidad

'" *rcilla de a+a compresiilidad

9" "imo or$nico de a+a compresiil idad

"mite lquidomayor a 50

A "imo de alta compresiilidad

' *rcilla de alta compresiilidad

9 "imo or$nico de alta compresiil idad

@uelos altamente or$nicos -??ura, suelos con alt contenido

or$nico



17/19


F"(A/" 7.0

6eterminacin de los "mites de 'onsistencia



18/19


Determinacin de los mites de !onsistencia



19/19


+F++N!IA&:

A&/( DAanual de 6iseBo de9ras 'i#iles. Jeotecnia. 2.2. -ropiedades 8sicas y Aecnicas de lossuelos. Instituto de In#esti$aciones &l3ctricas. A3ico, 6.8.

& 'l ( t !* 19 # t i d % t i I

7. Determinación de Los Límites de Consistencia _2012

Documents

Transcript of 7. Determinación de Los Límites de Consistencia _2012