Informe Laboratorio N 1 Determinacin del Lmite Liquido MECANICA DE SUELOS

Csar Bastidas; Rafael Bertin; Felipe Coronado; Alejandro Osses 02 de Junio de 2015

INDICEIntroduccin4Objetivos4Objetivos especficos:4Referencias4Marco Terico5-6Equipamiento y Materiales7-8Procedimiento del Ensayo9-10Datos del Ensayo11Resultados12Conclusiones13

Introduccin El lmite lquido de una muestra de suelo, el cual se define como el contenido de humedad, expresada como porcentaje de la masa de suelo seco, que delimita la transicin entre los estados lquido y plstico de un suelo amasado. El lmite lquido es el contenido de agua necesario para que la ranura de un suelo ubicado y ensayado en la cuchara de Casagrande, se cierre despus de haberlo dejado caer 25 veces desde una altura de 10 mm. Casagrande observ que cuando una serie de resultados de un suelo se representa en un grfico donde el eje de la humedad es aritmtico y el eje del nmero de golpes es logartmico, esos resultados forman una lnea recta. Esa curva fue llamada curva de flujo o curva de fluidez. Las ventajas del grfico es que la curva puede ser dibujada con pocos puntos, se pueden detectar ms fcilmente los errores en una lnea recta que en una lnea curva y el ndice de flujo puede ser definido por la pendiente de la recta.A continuacin en este documento se analizara y mostrara lo que realizo Casagrande en sus mediciones y que se pasara a ser detallado en base a la experiencia realizada en laboratorio del curso mecnica de suelos l.

Objetivos

Determinacin del lmite liquido de una muestra de suelo.Objetivos especficos: Utilizar aparato de casa grande para la determinacin del lmite lquido.

Determinar en laboratorio el contenido de humedad de un suelo cuyas partculas son menores a 50 mm y la curva de fluidez de la muestra.

Instruir al estudiante en la correcta utilizacin del aparato de Casagrande y en el procedimiento descubierto por Atterberg para hallar dicho lmite.

Interpretacin de los resultados obtenidos de la muestra.

Concluir en que afecta el ndice humedad al suelo y a las obras civiles.

Referencias

El ensayo se basa en la norma NCh1517/1.Of 79 "Mecnica de suelos - Lmite de consistencia - Parte 1: Determinacin del lmite liquido"A su vez esta norma tiene como referencias las normas NCh1509 "Mecnica de suelos-Preparacin de muestras en estado seco".

NCh1515 "Mecnica de suelos-Determinacin de la humedad".Adems dicho ensayo al igual que la norma NCh1517 concuerdan en parte con la norma de la American Society for Testing and Materials ASTM D423 "Liquid Limit of soil" ASTM D4318-00Marco Terico

El lmite lquido es el contenido de agua, expresado en porcentaje respecto al peso del suelo seco, que delimita la transicin entre el estado lquido y plstico de un suelo re moldeado o amasado.Se define como el contenido de agua necesario para que la ranura de un suelo ubicado en el equipo de Casagrande, se cierre despus de haberlo dejado caer 25 veces desde una altura de 10 mm. Tambin puede definirse como el menor contenido de humedad de un suelo que puede fluir por vibracin.El lmite lquido como fue definido por Atterberg ha estado sujeto a distintas variaciones en su determinacin. Fue Terzaghi, quien le sugiri a Casagrande en 1927, que diseara un dispositivo mecnico que pudiera eliminar en lo posible los errores del operador en la determinacin del mismo. Casagrande desarroll un dispositivo normalizado como se muestra en la Figura 1 y descrito por la norma ASTM D 423 excepto por el acanalador utilizado. El lmite lquido se estableci como el contenido de agua de un suelo cuando para 25 golpes ejercidos por la cada de la taza (a razn de 2 golpes por segundo) desde la altura de 1 cm., dos secciones determinadas de suelo separadas por una ranura normalizada de 2 mm de espesor en su parte inferior y 11 mm en su parte superior y una altura de 8 mm, cerraran en una distancia de pulgada a lo largo de la parte inferior de la ranura.

La altura de cada, como las dimensiones del cascador y las dimensiones de la ranura, como el material de la base, etc.; son factores de influencia en los resultados obtenidos.La Curva de FlujoCasagrande observ que el nmero de golpes necesarios para cerrar la ranura dependa del contenido de agua del suelo y que cuando una serie de resultados de un suelo se representa en un grafico donde el eje de la humedad es aritmtico y el eje del nmero de golpes es logartmico, esos resultados forman una lnea recta. Esa curva fue llamada curva de flujo. Las ventajas de graficarla de este modo son: la curva puede ser dibujada con pocos puntos, se pueden detectar ms fcilmente los errores en una lnea recta (escala semilogartmica) que en una lnea curva (escala aritmtica) y el ndice de flujo puede ser definido por la pendiente de la recta (ver Fig.2).Esta curva puede ser representada por la siguiente ecuacin: = - F Log N + C (1)Dnde: : contenido de humedad en porcentaje de suelo seco.F : constante, llamada ndice de flujo.N : numero de golpes.C : constante.El numero de golpes N puede ser considerado como representada por la fuerza igual a N veces la fuerza ejercida en la aplicacin de un solo golpe. La resistencia al corte de un suelo es obviamente proporcional a la fuerza requerida para producir una deformacin dada (en nuestro caso el cierre de la ranura). Entonces, el nmero de golpes N de la ecuacin (1), puede ser tomado como proporcional a s, la resistencia al corte de un suelo, y puede ser escrita como: = - F Log s + C1 (2)Donde C1 es diferente a C debido a que s est expresado en unidades fsicas.

Equipamiento y MaterialesLos equipos y materiales utilizados en el ensayo son los siguientes:1. Plato de evaporacin: De porcelana, con un dimetro de aproximadamente 120 mm.

2. Esptula:Con una hoja flexible de aproximadamente 75 mm de largo y 20 mm de ancho.

Figura 1: Esptula.

3. Cuchara de Casagrande:Taza de bronce con una de 200 20 g montada en un dispositivo de apoyo fijado a una base de plstico duro.

Figura 2: Cuchara de Casagrande.

4. Acanalador:Combinacin de acanalador y calibre del tipo ASTM.

Figura 3: Acanalador ASTM.

5. Recipientes:Hermticos para la muestra de contenido de humedad. Cpsulas metlicas.

Figura 4: Recipientes metlicos.

6. Balanza:Con una precisin de 0,01 g.

7. Probeta:Con una capacidad de 25 ml.

8. Pipeta:Graduada con capacidad 5 ml.

9. Horno de secado:Elctrico a temperatura constante de 105 5 C.

Procedimiento del Ensayo

Tamao de la muestra de ensayeLa muestra de ensayo debe tener un tamao igual o mayor que 100 g. del material que pasa por el tamiz 0,5 (ASTM N40).

Ajuste y control del aparato de limite liquidoAjustar la altura de cada de la taza o cuchara: se gira la manivela hasta que la taza se eleve a su mayor altura. Utilizando el calibrador de 10 mm (adosado al ranurador), se verifica que la distancia entre el punto de percusin y la base sea de 10 mm exactamente. De ser necesario, se aflojan los tornillos de fijacin y se mueve el de ajuste hasta obtener la altura de cada requerida. Si el ajuste es correcto se escuchar un ligero campanilleo producido por la leva al golpear el tope de la taza; si la taza se levanta por sobre el calibre o no se escucha ningn sonido debe realizarse un nuevo ajuste.

Acondicionamiento de las muestras de ensayoColocar la muestra en el plato de evaporacin. Agregar agua destilada y mezclar completamente mediante la esptula. Continuar la operacin durante el tiempo y con la cantidad de agua destila da necesarios para asegurar una mezcla homognea en donde la fase liquida y slida no se distingan.

Procedimiento Se coloca una porcin de la muestra homognea en la cuchara de Casagrande y enrasar la superficie superior hasta que el plano de este quede paralelo a la base del instrumento evitando incorporar burbujas de aire a la mezcla.

Con el ranurador o acanalador se hace una divisin o incisin en el centro de la masa de tal manera que se visualice el fondo de la cuchara de Casagrande.

Se activa la cuchara de Casagrande girando la manivela con una velocidad de 2 golpes/segundo y dejando golpear la cuchara, junto a esto se cuentan los golpes necesarios para que las dos mitades del suelo se unan. Si esto no se logra en el primer intento, se debe tomar otra porcin de suelo con un poco mas de agua e intentarlo de nuevo hasta conseguirlo. Se toma una porcin de la masa de suelo que se junta de aprox. 10 g y se introduce en una capsula pesada con anterioridad para registrar el peso de sta ahora con la porcin de suelo. Se introduce la cpsula en el horno y se deja secar completamente por aproximadamente un da para luego registrar el peso seco de la muestra. Procedimiento realizado para determinar el contenido de humedad (w). En nuestra experiencia se obtuvieron 3 muestreos Datos del Ensayo Se registran los siguientes datos en laboratorio los que se muestran en la tabla resumen, teniendo en cuenta que:

Peso recipiente (gr) Peso recipiente + muestra de suelo hmedo (gr) Peso recipiente + masa de suelo seca (gr)

DeterminacinN Golpes

11623,0129,9827,91

22723,5330,2328,28

33423,4230,6728,59

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Resultados Se calcula el contenido de humedad () de cada muestra mediante la frmula segn la NCh 1515:

Con lo que se obtienen los siguientes porcentajes:DeterminacinN Golpes

11642,24

22741,05

33440,23

As, la humedad natural o contenido de humedad promedio es:

Curva de Fluidez.

De acuerdo a la grafica anterior, vemos que a los 25 golpes, segn lo dicho por Casagrande obtendremos el lmite lquido o la humedad necesaria para que el suelo pase de un estado plstico a lquido. En nuestro caso el valor obtenido es:

Conclusiones

La resistencia al esfuerzo cortante, o cohesin, no es un valor propio del suelo, sino que depende de las tensiones soportadas en el pasado y de la humedad presente en l. Se puede ver que al aumentar la humedad disminuye la cohesin, y que si se sigue aadiendo agua al final la muestra dejar de ser plstico y pasa a ser lquido. Pues bien, justo en ese punto, cuando la humedad coincide con el Lmite Lquido, "casi todos" los suelos presentan la misma cohesin o resistencia a corte: 2,50 kN/m. Por esa razn da 25 golpes la cuchara de Casagrande, porque est diseada para crear un esfuerzo de 0,1 kN/m en cada golpe, es decir, que si el suelo rompe a 25 golpes es que est en su Lmite Lquido. Lo desfavorable del mtodo a nuestro parecer es que no todos los suelos son iguales, ni la resistencia a corte es exactamente de 2,50 kN/mpor tanto no sera del todo correcto obtener para todos los suelos el lmite lquido a los 25 golpes.Por ltimo se puede sealar que los datos obtenidos en base a la experiencia prctica tienen coherencia en base a la teora ya estudiada, lo que en cierta medida dan a entender que los procedimientos realizados fueron llevados a ejecucin con un alto grado de precisin.