Mecnica de Suelos I

INTRODUCCINEl presente trabajo esta referido los lmites lquido y plstico que son 2 de los 5 lmites propuestos por A. Atterberg un cientfico suizo.1. Lmite de cohesin2. Lmite de pegajosidad3. Lmite de contraccin4. Lmite plstico5. Lmite lquidoLos lmites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua. As un suelo se puede encontrar en un estado slido, semislido, plstico, semilquido y lquido.En la actualidad, los lmites de Atterberg son los que ms se practican en los laboratorios de Mecnica del Suelo. Su utilidad deriva de que, gracias a la experiencia acumulada en miles de determinaciones, es suficiente conocer sus valores para poderse dar una idea bastante clara del tipo de suelo y sus propiedades.Por otra parte, se trata de determinaciones sencillas y rpidas que permiten una pronta identificacin de los suelos y la seleccin adecuada de muestras tpicas para ser sometidas a ensayos ms complicados.En el informe da conocimiento de los materiales, equipos, instrumentos y procedimientos necesarios para la determinacin del lmite lquido y plstico del suelo, concluyendo as con los resultados obtenidos al traducir los conocimientos adquiridos en la parte terica del curso de mecnica de suelos.

DETERMINACIN DEL LMITE LQUIDO Y LMITE PLSTICO

I. OBJETIVO: Determinar el lmite lquido y el lmite plstico de una muestra de suelo. Entender el procedimiento a seguir para determinar los lmites de consistencia de un suelo. Concientizarnos sobre la importancia de realizar este tipo de ensayos y sobre sus aplicaciones en nuestra carrera.

II. REFERENCIA: Determinacin del Lmite Lquido a travs del Mtodo ASTM D 423

III. FUNDAMENTO TERICO:2.1. Los lmites de ATTERBERG:Los lmites de Atterberg o lmites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua. As un suelo se puede encontrar en un estado slido, semislido, plstico, semilquido y lquido. La arcilla, por ejemplo al agregarle agua, pasa gradualmente del estado slido al estado plstico y finalmente al estado lquido.Para lo cual nos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plstico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto lmite sin romperse.El mtodo usado para medir estos lmites de humedad fue ideado por Atterberg a principios de siglo a travs de dos ensayos que definen los lmites del estado plstico.Los lmites de Atterberg son propiedades ndices de los suelos, con que se definen la plasticidad y se utilizan en la identificacin y clasificacin de un suelo.

2.1.1. LMITE LQUIDO (L.L.):Es el contenido de humedad que corresponde a una frontera convencional entre los estados semi-lquido y plstico, en el cual el suelo fluir suficientemente como para cerrar una ranura de ancho determinado hecha en la muestra de suelo cuando un recipiente especificado es golpeado con un nmero determinado de veces.

2.1.2. LMITE PLSTICO (L.P.): Es el ms bajo contenido de humedad que corresponde a una frontera convencional entre los estados plstico y semi-slido, en el cual el suelo puede enrollarse en bastoncitos de 1/8 de dimetro.

IV. EQUIPOS E INSTRUMENTOS:Mecnica de Suelos I14 de junio de 2012

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Una copa Casagrande para (L.L).- Consiste una taza (cuchara) de bronce de 20020grs, montada en un dispositivo de apoyo fijado a una base de caucho. (fig. N1). Balanza.- De una precisin de 0.01gr (fig. N2). Horno.- De secado con circulacin de aire y temperatura regulable.(fig. N3). Fuentes metlicas (fig. N4). Plato de mezcla o capsula de porcelana(fig. N5). Tamiz N 40(fig. N6). Tara (fig. N7). Placa de Vidrio para el lmite plstico (Fig. N 8).

(Fig. N 1).(Fig. N 2).

(Fig. N 3) (Fig. N 4).

(fig. N5).(fig. N6).

(fig. N7).(fig. N8).

V. PROCEDIMIENTO: 4.1. PREPARACIN DEL MATERIAL:Se utiliza nicamente la parte del suelo que pasa por la malla N40 (0.42 mm). Si la muestra contiene tamaos mayores que 0.42 mm, se deben eliminar los tamaos mayores evitando todo exceso de secamiento de la muestra (sea en el horno o en el aire). Se procede a agregar o retirar agua segn sea necesario, revolver la muestra hasta obtener una pasta semi-lquida homognea en trminos de humedad.Pesamos una muestra de suelo de 300 gr y aadimos 60.5 ml de agua (el agua utilizada para este ensayo de laboratorio es destilada), con esta muestra de suelo hmeda y homognea realizamos el primer ensayo, para el segundo ensayo aadimos a nuestra muestra de suelo 5.0 ml de agua teniendo un total de 65.5 ml, de la misma forma aadiremos 4.0 ml de agua para el tercer ensayo teniendo as 69.5 ml y 4.0 ml mas para el cuarto ensayo teniendo en total 73.5 ml. Cada uno de estos ensayos pasa por una serie de procedimientos para la determinacin del lmite lquido, que se explican a continuacin.

4.2. DETERMINACIN DEL LMITE LQUIDO:

a) Una vez preparada una pasta de sueloen la cpsula de porcelana con una humedad ligeramente superior al lmite lquido.

Preparacin de la pasta de suelo

b) Desmontar y secar la cpsula de la mquina de Casagrande, asegurndose que ella se encuentre perfectamente limpia y seca antes de iniciar el procedimiento.

Proceso de calibrado de la Copa Casagrande

c) Montar la cpsula en su posicin para el ensayo.

d) Colocar entre 10 y 15 gramos de suelo hmedo en la cpsula, alisando la superficie a una altura de 1 cm con la esptula, cuidando de no dejar burbujas de aire en la masa de suelo.

Muestra de suelo hmeda y apisonada en Copa Casagrande

e) Usando el acanalador separar el suelo en dos mitades segn el eje de simetra de la cpsula.

Muestra de suelo ranurada por el acanalador lista para el ensayo

f) Girar la manivela de manera uniforme a una velocidad de dos revoluciones/seg (2rev/seg); continuar hasta que el surco se cierre en de longitud; anotar el nmero de golpes, en nmero de golpes tiene que ser inferior a 40.

g) Revolver el suelo en la cpsula de Casagrande con la esptula y repetir las operaciones e) y f). Hacer 2-3 sobre 25 golpes.

h) Tomar una muestra de aproximadamente 5 g de suelo en la zona donde se cerr el surco y pesarla de inmediato para obtener su contenido de humedad, lo que permitir obtener un punto en el grfico semi-logartmico de humedad vs nmero de golpes que se describe ms adelante; despus meter la muestra al horno para obtener el peso del suelo seco.Para el desarrollo de este se ensayo se debe tomar una muestra de suelo de la copa Casagrande y ponerla en una tarita, luego en el horno deber mantenerse a una temperatura de 110 oC y en un rango de tiempo de 18 a 24 horas.

Horno para secado de muestras contenidas en las taritas

i) Vaciar el suelo de la cpsula de Casagrande a la de porcelana (que todava contiene la mezcla de suelo inicial), continuar revolviendo el suelo con la esptula (durante el cual el suelo pierde humedad) y en seguida repetir las etapas (b) hasta al (h),

j) Repetir etapas (b) a (i), 3 a 4 veces, hasta llegar a un nmero de golpes de 15 a 20.

4.3. DETERMINACIN DEL LMITE PLASTICO:Para la prueba de lmiteplstico de una muestra desuelo, seguimos los siguientes pasos:

a) Se toma una muestra de la pasta de suelo que se prepar anteriormente como ya hemos mencionado, la cual haya requerido ms de 40 golpes para cerrar la ranura que se le hace en el procedimiento para este ensayo.b) Esta muestra, que se acerca ms al estado plstico, se le adiciona un poco ms de muestra seca hasta alcanzar una consistencia aparentemente en estado plstico (parecida a la de la conocida plastilina) que no se agriete pero no con muchas grietas.c) Con la pasta preparada se procede a moldear rollitos cilndricos de aproximadamente 1/8 o 3 mm de dimetro y 5 centmetros de longitud, sobre una lmina de vidrio de superficie totalmente lisa.d) Luego estos rollitos se colocan en dos recipientes y se pesan en una balanza de sensibilidad de 0.1 gramos, y se meten a un horno a una temperatura de 100a 110 C, porun intervalo de 24 horas aproximadamente.e) Despus de pasadas las 24 horas se retiran las dos muestras y se pesan, para as determinar, con las diferencias de peso, el contenido de humedad.f) Se tomaron dos muestras, para con el promedio de los dos contenidos de humedad, determinar el lmite plstico de la muestra.

VI. TABULACIONES:LMITE LQUIDO (ASTM D - 423)

HOJA DE DATOS DE LABORATORIONombre del ensayo: Determinacin del Lmite Lquido del SueloLugar del ensayo: Laboratorio Mecnica de Suelos UNJBGHora / fecha del ensayo: 12:00pm / viernes 01 de Junio del 2012Nombre de la asignatura: Mecnica de Suelos I

ENSAYO N1234

N de golpes38.027.022.020.0

Tara N1.02.03.04.0

Peso del suelo Hmedo + Tara26.7gr22.5 gr28.1gr26.3gr

Peso del suelo Seco + Tara24.9gr21.3gr25.6gr24 gr

Peso del agua1.8gr1.2gr2.5gr2.3gr

Peso de la Tara15.5gr15.9gr15.4gr14.6gr

Peso del suelo seco9.4gr5.4gr10.2gr9.4gr

Contenido de humedad (%)19.1520.2224.5124.47

Tabla N 1

Nmero de GolpesContenido de Humedad en %

3819,15

2722,22

2224,51

2024,47

Tabla N2

VII. CLCULOCon los datos obtenidos en la tabla N2 realizaremos la grfica humedad vs nmero de golpes para as determinar el lmite lquido de la muestra de suelo; obtenindose el lmite lquido en el golpe nmero 25.Los puntos obtenidos tienden a alinearse sobre una recta lo que permite interpolar para la determinacin de la ordenada para la abscisa donde ubicaremos N = 25 golpes.

Para una mayor facilidad del clculo del limite mostramos la ecuacin de la recta generada de los datos obtenidos en el laboratorio, siendo esta la siguiente: y = -8.81ln(x) + 51.264, para determinar el limite liquido basta con reemplazar el valor de x en la ecuacin. Una vez reemplazado este valor obtenemos como resultado el lmite lquido que para nuestro suelo vendra a ser: 22.905704 %.

VIII. OBSERVACIONES: Con respecto a la determinacin del lmite plstico se ha determinado que este no existe en muestra de suelo puesto que no logra formar el rollo de 3 mm de espesor requerido para este ensayo. Debido a las malas caractersticas que presento la muestra de suelo utilizada para este ensayo no se pudo concluir con todo el procedimiento para calcular el lmite plstico. Sin embargo nos vemos en la necesidad de transmitir el conocimiento necesario para su determinacin la cual se ve reflejada en el trabajo.

IX. RECOMENDACIONES: Las variables que pueden afectar a la prctica de laboratorio realizada es no cumplir con la frecuencia de golpes especificada por el docente. La altura de cada de la cuchara debe ser verificada antes de empezar un ensayo, utilizando el mango de calibre de 10mm adosado al ranurador. En caso de no tener la altura especificada (1 cm), se aflojan los tornillos de fijacin y se mueve el de ajuste hasta obtener la altura requerida. La muestra de suelo mezclada con agua debe quedar homognea, de no ser as esto afectara al clculo del porcentaje de hmeda, lo cual nos lleva a resultados errneos con respecto al suelo. Se recomienda que para un ensayo sobre el lmite plstico se efecte solamente en suelos que presente menos limos. Se recomienda que los clculos se efecten con la ayuda de algn programa para agilizar los trabajos y obtener resultados ms exactos.

X. CONCLUSIN: Es muy importante hallar el contenido de agua para un suelo ya que por medio de esta podremos saber el lmite lquido y la plasticidad del suelo en estudio, para nuestro caso el lmite lquido calculado es 22.905704 % Se ha llegado a entender los procedimientos necesarios para la realizacin de este ensayo de laboratorio. Se ha llegado a dar una mayor importancia a lo que significa este tipo de ensayo en el desarrollo de la vida laboral del futuro profesional.

BIBLIOGRAFA

Fuentes Textuales.- Lambe, T.W. Soil Testing for Engineers Wiley, New Cork, 1951, Captulo 3 (Biblioteca Ingeniera Civil) Bowles, J.E. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniera Civil (Biblioteca Ingeniera Civil).

Fuentes Electrnicas.- http://html.rincondelvago.com/suelos_11.html http://www.mtc.gob.pe/portal/transportes/caminos_ferro/nensuel.htm http://apuntesingenierocivil.blogspot.com/2011/03/limites-de-atterberg-ensayo-limite.html http://www.ingenieracivil.com/2009/05/limite-liquido.html