Informe de Pasticidad de Los Suelos GRupo 3

TEMA PLASTICIDAD DE LOS SUELOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE FORMACION PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL

INTEGRANTES:

MEZA GUILLERMO, Vitmar

BERNUY ESPINOZA, Lindsay

MENDOZA VEGA, Nayri

CERRO DE PASCO, MARZO 2012

PLASTICIDAD DE LOS SUELOS

Grupo 3 Page 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE FORMACION PROFECIONAL INGENIERIA CIVIL

TEMA : PLASTICIDAD DE LOS SUELOS

DOCENTE : ING. Leoncio Figeroa Balvas

GRUPO :

MEZA GUILLERMO, Vitmar

BERNUY ESPINOZA, Lindsay

MENDOZA VEGA, Nayri

SEMESTRE : III CURSO DE VERANO

CERRO DE PASCO, MARZO DEL 2012


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EL PRESENTE TRABAJO ES

DEDICADO A LOS

INGENIEROS DE LA ESCUELA

PROFECIONAL INGENIERIA

CIVIL QUIENES GUIAN

NUESTRO CAMINO AL

XITO PROFECIONAL


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INDICE

TEMA Pag.

1. INTRODUCCIN 04 2. CONCEPTO 05 3. LIMITES DE ATTERBERG 07 3.1. LIMITE LQUIDO (LL) 08 3.1.1. DETERMINACION DE LIMITE LQUIDO 08 3.1.1.1. REFERENCIA 08 3.1.1.2. OBJETIVO 08 3.1.1.3. APARATOS 08 3.1.1.4. METODOS MULTIPUNTOS 10 3.1.1.4.1. MUESTRA 10 3.1.1.4.2. AJUSTE DEL APARATO 10 3.1.1.4.3. PROCEDIMIENTO 11 3.1.1.4.4. EXPRESION DE RESULTADOS 14

3.1.1.4.5. CALCULOS 16 3.2. LIMITE PLASTICO (LP) 17 3.2.1. REFERENCIA 18 3.2.2. OBJETIVO 18 3.2.3. APARATOS 19 3.2.4. PREPARACIN DE LA MUESTRA 20 3.2.5. PROCEDIMIENTO 20 3.2.6. CLCULOS 21 3.2.6.1. CLCULO DEL NDICE DE PLASTICIDAD 22 3.3. LIMITE DE CONTRACCION (L.C) 24 3.3.1. REFERENCIA 24 3.3.2. OBJETIVO 24 3.3.3. APARATOS 25 3.3.4. MUESTRA 25 3.3.5. PROCEDIMIENTO 26 3.3.6. CALCULOS 28 3.3.6.1. CLCULO DEL CONTENIDO DE AGUA 28 3.3.6.2. CLCULO DEL LMITE DE CONTRACCIN 29 3.3.6.3. OBSERVACIONES 30 3.3.6.4. ERRORES DE CLCULO 31 4. INDICE DE PLASTICIDAD (Ip) 33 5. INDICE DE FLUIDEZ ( ) 34 6. INDICE DE RETRACCION ( ) 35 7. EJERCICIOS APLICATIVOS 36 8. CONCLUCIONES 9. FUENTES


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1. INTRODUCCIN

Existen suelos que al ser remoldeados, cambiando su contenido de agua si es

necesario, adoptan una consistencia caractersticas, que desde pocas antiguas

se ha denominado Plstica. Estos suelos han sido llamados arcillas, originalmente,

por los hombres dedicados a la cermicas; la palabra paso a la Mecnica de

Suelos, en pocas ms recientes, con idntico significado. La plasticidad es, en

este sentido, una propiedad tan evidente que ha servido antao para clasificar

suelos en forma puramente descriptiva. Pronto se reconoci que exista una

relacin especifica entre la plasticidad y las propiedades fisicoqumicas

determinantes del compota miento mecnico de las arcillas. En ese momento la

plasticidad se convirti en una propiedad ingenieril de inters cientfico estricto,

dejando de ser una cualidad puramente descriptiva o de trabajabilidad en

cermicos; las investigaciones posteriores han probado que la plasticidad de un

suelo es debida a su contenido de partculas ms finas de forma laminar. Ya se ha

visto (capitulo IV) que la forma laminar ejerce una influencia importante en la

compresibilidad del suelo, mientras que el pequeo tamao propio de esas

partculas hace que la permeabilidad del conjunto sea muy baja; existe, asi, una

relacin entre la plasticidad y esa y otras propiedades fsicas de importancia.


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2. CONCEPTO

En mecnica de Suelos el concepto plasticidad se ha introducido a partir como

queda dicho, de ideas ms antiguas y primarias y despus se comprob que las

ideas ya adquiridas se han expuesto y solamente despus se comprob que las

ideas ya adquiridas podran hasta cierto punto fundamentarse mejor,

tericamente, recurriendo a las relaciones esfuerzos-deformacin. En la Fig VI-2

se muestra las curvas real e idealizada de la relacin esfuerzo-deformacin de una

arcilla suave en su intervalo plstico. Puede notarse su similitud con las curvas

presentadas en la Fig. VI-1. De este modo la Mecnica de Suelos se relaciona con

las Teoras de la Plasticidad y Elasticidad, cuyos estudios son parcialmente

aplicables a ella. Desafortunadamente el desarrollo de estas disciplinas y su

aplicacin estn aun incompletamente realizados y puede decirse que mucho falta

por hacer en este campo.

Resulta muy til, en nuestros das, seguir manejando en Mecnica de Suelos un

concepto simple de plasticidad, basado en ideas con un sentido fsico inmediato,

incorporando las conclusiones aplicables de la Teora de la Plasticidad en forma

gradual, en etapas mas avanzadas del estudio y siempre con un criterio que

permita adoptar puntos que vista tericos claramente confirmados por la

experimentacin y el laboratorio.

Al tratar de definir en trminos simples la plasticidad de un suelo, no resulta

suficiente decir que un suelo plstico puede deformarse y remodelarse sin

agrietamiento, pues una arena fina y hmeda tienen esas caractersticas cuando

la deformacin se produce lentamente y, sin embargo, no es plstica en una

sentido ms amplio de la palabra; hay entre el comportamiento de la arcilla y el

arena en cuestin una importante diferencia: el volumen de la arcilla permanece

constante durante la deformacin, mientras que el de la arena varia; adems, la

arena se desmorona en deformacin rpida.


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En Mecnica de Suelos puede definirse la plasticidad como la propiedad de un

material por la cual es capaz de soportar deformaciones rpidas, sin rebote

elstico, variacin volumtrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse. Con

esta definicin se logra circunscribir la propiedad a las arcillas en ciertas

circunstancias, segn se ver ms adelante.

Los experimentos realizados por ATTERBERG, TERZAGHI y GOLDSCHMIDT

han revelado que la plasticidad de los suelos se debe a la carga elctrica de las

partculas laminares, que generan campos, que actan como condensadores e

influyen en las molculas bipolares del agua segn ya se mencion, en los suelos

plsticos, el espesor de estas capas de agua slidas y viscosas influidas es

grande, y su efecto en la interaccin de las partculas de suelo determinan su

plasticidad. Si esta hiptesis, desarrollada sobre todo por Goldschmidt, fuera

correcta, otros lquidos bipolares mezclados con polvo de arcilla deberan de

producir suelos plsticos, mientras que los lquidos homopolares generaran

suelos exentos de tal propiedad; Goldschmidt demostr que tales hechos se

revelaban claramente en el laboratorio. Tambin se vio que las partculas

equidimensionales, de pequeas relacin rea a volumen y, por lo tanto, la escasa

actividad elctrica superficial, nunca constituyen suelos plsticos,

independientemente de su tamao y otros factores (experimentos de Atterberg).


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3. LIMITES DE ATTERBERG

El fsico sueco A. Atterberg estableci en 1946 la clasificacin de los suelos

arcillosos en funcin del efecto que la humedad ejerce en su consistencia y fijo

lmites o fronteras entre cuatro diferentes estados.

Los lmites de Atterberg no son estrictamente absolutos, sino fronteras

aproximadas para la clasificacin de los suelos cohesivos y resultan muy tiles en

la mecnica de suelos para poder identificar las arcillas segn su consistencia y

comportamiento. De esta forma se puede predecir sus capacidades portantes

frente a las cargas, sus propiedades de consolidacin y compactacin y sus

posibles asentamientos y expansiones.


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3.1. LIMITELQUIDO (LL)

El limite liquido se define como el contenido de humedad expresado en por ciento

con respecto al peso seco de la muestra, con el cual el suelo cambia del estado

lquido al plstico. De acuerdo con esta definicin, los suelos plsticos tienen en el

lmite liquido una resistencia muy pequea al esfuerzo de corte, pero definida, y

segn Atterberg es de . La cohesin de un suelo en el lmite lquido es

prcticamente nula.

3.1.1. DETERMINACION DE LIMITE LQUIDO

3.1.1.1. REFERENCIA

ASTM D-4318, AASHTO T-89, J. E. Bowles(Experimento N 3), MTC E 110-2000

3.1.1.2. OBJETIVO El lmite lquido de un suelo es el contenido de humedad expresado en porcentaje

del suelo secado en el horno, cuando ste se halla en el lmite entre el estado

plstico y el estado lquido.

El valor calculado deber aproximarse al centsimo.

3.1.1.3. APARATOS

Recipiente para Almacenaje. Una vasija de porcelana de 115 mm (4 )

de dimetro aproximadamente.

Esptula. De hoja flexible de unos 75 a 100 mm (3" 4) de longitud y 20

mm (") de ancho aproximadamente.


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Aparato del lmite lquido (o de Casagrande).

Acanalador.

Calibrador. Ya sea incorporado al ranurador o separado, de acuerdo con la

dimensin crtica "d" mostrada en la Figura 1, y puede ser, si fuere

separada, una barra de metal de 10.00 0.2 mm (0.394 0.008") de

espesor y de 50 mm (2") de largo, aproximadamente.

Recipientes o Pesa Filtros. De material resistente a la corrosin, y cuya

masa no cambie con repetidos calentamientos y enfriamientos. Deben tener

tapas que cierren bien, sin costuras, para evitar las prdidas de humedad

de las muestras antes de la pesada inicial y para evitar la absorcin de

humedad de la atmsfera tras el secado y antes de la pesada final.

Balanza. Una balanza con sensibilidad de 0.1 gr.

Estufa. Termostticamente controlado y que pueda conservar temperaturas

de110 5 C (230 9 F) para secar la muestra


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3.1.1.4. METODOS MULTIPUNTOS

3.1.1.4.1. MUESTRA

Tmese una muestra que pese 150 - 200 g de una porcin de material

completamente mezclado que pase el tamiz de 0.425 mm (N 40).

3.1.1.4.2. AJUSTE DEL APARATO

Deber inspeccionarse el aparato de lmite lquido 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. Inspeccinese, adems, el acanalador

para verificar que las dimensiones lmites son las indicadas en las figuras.

Se considera desgaste excesivo, cuando el dimetro del punto de contacto

sobre la base de la taza excede de 13 mm (0.5") 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 elc entro

de la taza, sta no es objetable. Pero si la ranura se pronuncia antes de que

aparezcan otros signos de desgaste, debe considerarse que est

excesivamente gastada y deber reemplazarse.

Por medio del calibrador del mango del ranurador y la platina de ajuste H

(Figura 1), ajstese la altura a la cual se levanta la taza, de tal manera que

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

(0.394") sobre sta. Asegrese la platina de ajuste H, apretando los tornillos

con el calibrador, an colocado, comprubese el ajuste girando la manija

rpidamente varias veces. Si el ajuste es correcto, un sonido de roce se

oir cuando la excntrica golpea contrala taza, si se levanta del calibrador o

no se oye ruido, hgase un nuevo ajuste.


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3.1.1.4.3. PROCEDIMIENTO

1. Colquese la muestra de suelo en la vasija de porcelana y mzclese

completamente con 15 a 20 ml de agua destilada, agitndola, amasndola y

tajndola con una esptula en forma alternada y repetida. Realizar ms

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

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

antes de cualquier nueva adicin.

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

se adicionen lo sin crementos de agua tan rpidamente que se obtenga un

lmite lquido falso. Esto puede evitar semezclando ms y durante un mayor

tiempo, (1 hora aproximadamente).


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3. 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, colquese una porcin de la mezcla

en la cazuela sobre el sitio en que sta reposa en la base, y comprmasela

hacia abajo, extindase el suelo hasta obtener la posicin mostrada en la

Figura 3(con tan pocas pasadas de la esptula como sea posible), teniendo

cuidado de evitar la inclusin de burbujas de aire dentro de la masa.

Nivlese el suelo con la esptula y al mismo tiempo emparjeselo hasta

conseguir una profundidad de 1 cm en el punto de espesor mximo.

Regrsese el exceso de suelo a la Vasija de porcelana.

4. Divdase el suelo en la taza de bronce por pasadas firmes del acanalador a

lo largo del dimetro ya travs de la lnea central de la masa del suelo de

modo que se forme una ranura limpia y dedimensiones 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 atrs o de atrs hacia adelante, contando cada recorrido

como una pasada; con cada pasada el acanalador debe penetrar un poco

ms profundo hasta que la ltima pasada de atrs hacia adelante limpie el

fondo de la cazuela. Hgase una ranura con el menor nmero de pasadas

posible.

FIG. 2 : DIAGRAMA ILUSTRATIVO DEL ENSAYO DEL LIMITE LIQUIDO

MUESTRA DE SUELO ANTES

DEL ENSAYO

MUESTRA DE SUELO DESPUES

DEL ENSAYO


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5. Elvese y golpese la taza de bronce girando la manija F, 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 13 mm (0.5"). Antese el nmero de golpes

requeridos para cerrar la ranura.

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

deslizarse. Cuando esto ocurra, deber a agregarse ms agua a la muestra

y mezclarse de nuevo, se har la ranura con el acanalador y se repetir el

Punto anterior; si el suelo sigue deslizndose sobre la taza de bronce aun

nmero de golpes inferior a 25, no es aplicable este ensayo y deber

indicarse que el lmite lquido no se puede determinar.

7. Squese una tajada de suelo aproximadamente del ancho de la esptula,

tomndola de uno y otro lado y en ngulo recto con la ranura e incluyendo

la porcin de sta en la cual se hizo contacto, y colquese en un recipiente

adecuado.

Psese y antese. Colquese el suelo dentro del pesa filtro en el horno a 110 5 C (230

9 F) hasta obtener peso constante y vulvase a pesar tan pronto como se haya enfriado

pero antes de que pueda haber absorbido humedad higroscpica. Antese este peso, as

como la prdida de peso debida al secamiento y el peso del agua.

8. Transfirase el suelo sobrante en la taza de bronce a la cpsula de

porcelana. Lvese y squese la taza de bronce y el ranurador y rmese de

nuevo el aparato del lmite lquido para repetir el ensayo.

9. Reptase la operacin 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 objeto de

este procedimiento es obtener muestras de tal consistencia que al menos

una de las determinaciones del nmero 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.


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3.1.1.4.4. EXPRESION DE RESULTADOS

Calcular y registrar la humedad de cada prueba.


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Construir un grfico semilogartmico, con una humedad (w) como ordenada

en escala aritmtica y el nmero de golpes (N) como abscisa en escala

logartmica.

Dibujar los puntos correspondientes a los resultados de cada una de las tres

(o ms) pruebas efectuadas y construir una recta (curva de flujo) que pase

tan aproximadamente como sea posible por dichos puntos.

Expresar el lmite lquido (LL) del suelo como la humedad correspondiente a

la interseccin de la curva de flujo con la abscisa de 25 golpes,

aproximando al entero ms prximo.


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3.1.1.4.5. CALCULOS

Calclese el contenido de humedad del suelo, expresndolo como porcentaje del

peso del suelo secado en el horno como sigue:

Calclese el porcentaje de humedad, con aproximacin a un entero.

Preparacin de la curva de fluidez. Trcese una, "curva de fluidez" que represente

la relacin entre el contenido de humedad y el correspondiente nmero de golpes

de la taza de bronce, en un grfico de papel semilogartmico.

Con el contenido de humedad como ordenada sobre la escala aritmtica, y el

nmero de golpes como Abscisa sobre la escala logartmica. la curva de flujo es

una lnea recta promedia, que pasa tan cerca como sea posible a travs de los

tres o ms puntos dibujados.

Lmite lquido. Tmese el contenido de humedad correspondiente a la interseccin

de la curva de flujo con la ordenada de 25 golpes como lmite lquido del suelo y

aproxmese este valor a un nmero entero.


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3.2. LIMITE PLASTICO (LP)

El lmite plstico de un suelo es el contenido de humedad para el cual se cambia

del estado plstico al semislido. En el estado el suelo es fcilmente moldeable,

mientras que en el semislido se deforma agrietndose. El lmite plstico queda

definido cuando el suelo contiene justo la humedad necesaria para que el amasar

manualmente bastoncitos cilndricos de 0.3 cm de dimetros, estos no se

resquebrajan.

La prueba para determinar el lmite plstico consiste en ir probando diferentes

porcentajes de humedad en el suelo, e ir amasando los bastoncitos, hasta que

esto sucede. El lmite plstico est controlado por el contenido de arcilla. Los

suelos que no permitan realizar esta prueba, no tienen lmite plstico y se

designajn suelos no plsticos. Esto ocurre con algunos limos y arenas.

Cuando un suelo posee limite plstico, significa que est formado principalmente

por arcilla o arcilla limosa y el rpidamente a medida que la cantidad de agua

disminuye, y viceversa. Poe ello, dependiendo del rgimen de lluvias, la capacidad

portante de los suelos con limite plstico varia a lo largo del ao en ciertas

regiones del mundo, por lo cual se deben tomar precauciones acerca de los datos

suministrados en ingeniera de suelos. Es aconsejable por lo tanto adoptar el

menor de los valores relativos a la capacidad portante de suelos, a los fines de

diseo estructural de las fundaciones, o bien instalar adecuados sistemas de

drenaje para limitar el contenido de humedad del suelo. Las arcillas con valores

altos de sus lmites lquidos y plsticos se conocen por arcillas grasas; en caso

contrario son arcillas pobres.

Las arcillas grasas se pueden moldear con facilidad aun para bajos contenidos de

humedad, mientras que las pobres resultan friables o desmenuzables y en razn

de que contienen generalmente un gran porcentaje de limos, se las designa por

arcillas limosas.


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3.2.1. REFERENCIA

ASTM D-4318, AASHTO T-90, J. E. Bowles( Experimento N 3) , MTC E 111-2000

3.2.2. OBJETIVO

Es la determinacin en el laboratorio del lmite plstico de un suelo y el clculo del

ndice de plasticidad (I.P.) si se conoce el lmite lquido (L.L.) del mismo suelo.

Se denomina lmite plstico (L.P.) a la humedad ms baja con la que pueden

formarse barritas de suelo de unos 3,2 mm (1/8") de dimetro, rodando dicho

suelo entre la palma de la mano y una superficie lisa (vidrio esmerilado), sin que

dichas barritas se desmoronen.


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3.2.3. APARATOS

Esptula, de hoja flexible, de unos 75 a 100 mm (3" 4) de longitud por 20

mm (3/4") de ancho.

Recipiente para Almacenaje, de 115 mm (4 ) de dimetro.

Balanza, con aproximacin a 0.1 g.

Horno o Estufa, termostticamente controlado regulable a 110 5 C (230

9F).

Tamiz, de 426 m (N 40).

Agua destilada.

Vidrios de reloj, o recipientes adecuados para determinacin de

humedades.

Superficie de rodadura. Comnmente se utiliza un vidrio grueso esmerilado.


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3.2.4. PREPARACIN DE LA MUESTRA

Si se quiere determinar slo el L.P., se toman aproximadamente 20 g de la

muestra que pase por el tamiz de 426 mm (N 40), preparado para el

ensayo de lmite lquido. Se amasa con agua destilada hasta que pueda

formarse con facilidad una esfera con la masa de suelo. Se toma una

porcin de 1,5 gr a 2,0 gr de dicha esfera como muestra para el ensayo.

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

(en general, disminuir), el lmite plstico de un suelo con material orgnico,

pero este cambio puede ser poco importante.

Si se requieren el lmite lquido y el lmite plstico, se toma una muestra de

unos 15 g de la porcin de suelo humedecida y amasada, preparada de

acuerdo a la gua (determinacin del lmite lquido de los suelos). La

muestra debe tomarse en una etapa del proceso de amasado en que se

pueda formar fcilmente con ella una esfera, sin que se pegue demasiado a

los dedos al aplastarla.

Si el ensayo se ejecuta despus de realizar el del lmite lquido y en dicho

intervalo la muestra se ha secado, se aade ms agua.

3.2.5. PROCEDIMIENTO

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

se rueda con los dedos de la mano sobre una superficie lisa, con la presin

estrictamente necesaria para formar cilindros.

Si antes de llegar el cilindro a un dimetro de unos 3.2 mm (1/8") no se ha

desmoronado, se vuelve a hacer una elipsoide y a repetir el proceso,

cuantas veces sea necesario, hasta que se desmorone aproximadamente

con dicho dimetro.


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El desmoronamiento puede manifestarse de modo distinto, en los diversos

tipos de suelo:

En suelos muy plsticos, el cilindro queda dividido en trozos de unos 6 mm

de longitud, mientras que en suelos plsticos los trozos son ms pequeos.

La porcin as obtenida se coloca en vidrios de reloj o pesa-filtros tarados,

se contina el proceso hasta reunir unos 6 g de suelo y se determina la

humedad de acuerdo a la gua de Determinacin del contenido de

humedad.

Se repite, con la otra mitad de la masa, el proceso indicado.

3.2.6. CLCULOS

Calcular el promedio de dos 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 precisin de un operador.

Tabla 1.- Tabla de estimados de precisin.

El lmite plstico es el promedio de las humedades de ambas determinaciones. Se

expresa como porcentaje de humedad, con aproximacin a un entero y se calcula

as:


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3.2.6.1. CLCULO DEL NDICE DE PLASTICIDAD

Se puede definir el ndice de plasticidad de un suelo como la diferencia entre su

lmite lquido y su lmite plstico.

I.P.= L.L. L.P.

Dnde:

L.L. = Lmite Lquido

P.L. = Lmite Plstico

L.L. y L.P., son nmeros enteros

Cuando el lmite lquido o el lmite plstico no puedan determinarse, el

ndice de plasticidad se informar con la abreviatura NP (no plstico).

As mismo, cuando el lmite plstico resulte igual o mayor que el lmite

lquido, el ndice de plasticidad se informar como NP (no plstico).


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3.3. LIMITE DE CONTRACCION (L.C)

Este lmite queda determinado por la mnima cantidad de agua necesaria para

llenar solamente los poros de una muestra de suelo seco. A este lmite

corresponde el menor volumen de la masa de suelo. El Lmite de Contraccin se

conoce tambin como lmite de Retraccin, y determina la frontera entre el estado

semislido y el slido.

Cuando se alcanza el lmite de Retraccin, el volumen de la muestra no

disminuye, aun cuando se reduzca el contenido de humedad. La prueba para

obtener el Lmite de Retraccin consiste en colocar una muestra de suelo hmedo

dentro de un cilindro poco profundo, de volumen conocido, al que luego se le

extrae al aire y se seca en horno a 110C hasta que su peso sea constante. A

continuacin se procede a sumergir el suelo seco en mercurio, Verificando el

volumen desplazado.

3.3.1. REFERENCIA

ASTM D-427, AASHTO T-92, J. E. Bowles(Experimento N 4), MTC E 112-2000

3.3.2. OBJETIVO

Obtener datos, por medio de los cuales pueden calcularse las siguientes

constantes de los suelos:

a) lmite de contraccin,

b) relacin de contraccin,

c) cambio de volumen,

d) contraccin lineal,

e) Peso especfico (aproximado).


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3.3.3. APARATOS

Cpsula de evaporacin, de porcelana, de 115 mm(4 1/2") y de 150 mm

(6") de dimetro, aproximadamente.

Esptula, de 76 mm (3") de longitud y con 20 mm(3/4 ") de ancho.

Recipiente para contraccin o cpsula, de porcelana o de metal monel

(aleacin de niquel y cobre) con una base plana y de 45 mm (1 3/4 ")

dedimetro y 12.7 mm (1/2") de altura.

Regla, de metal de 100 mm (4") o ms de longitud.

Recipiente de vidrio, con 50 mm (2 ") de dimetro y 2 5 mm (1") de altura,

con bordes lisos y nivelados.

Placa de vidrio, con tres patas metlicas salientes para sumergir la muestra

de suelo en mercurio.

Probeta, con capacidad de 25 ml y graduada cada 0.2ml.

Balanza, con sensibilidad de 0.1 g.

Mercurio, suficiente para llenar el recipiente de vidrio, hasta que rebose.

Horno o Estufa, termostticamente controlado y que pueda conservar

temperaturas constantes y uniformes hasta 110 5 C (230 9 F), para

secar la muestra.

Guantes de asbesto y caucho.

3.3.4. MUESTRA

Tomar una muestra que pese 30 g aprox., de una porcin de material

completamente mezclado, que pase el tamiz de 0.425 mm (No. 40).


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3.3.5. PROCEDIMIENTO

La muestra se colocar y mezclar completamente con agua destilada en la

vasija de evaporacin de 115 mm de dimetro (4 1/2"), en forma suficiente

para llenar completamente los vacos del suelo y para hacerla lo

suficientemente pastosa, de manera que sea fcilmente trabajable en la

cpsula, evitando la formacin de burbujas de aire. Para suelos friables, la

cantidad de agua requerida para llegar a la consistencia deseada es igual o

ligeramente mayor que el lmite lquido; y para suelos plsticos, la cantidad

de agua puede exceder en un 10% el lmite lquido.

El interior de la cpsula para contraccin se revestir con una capa delgada

de vaselina, o cualquier grasa pesada, para evitar la adhesin del suelo al

recipiente.

Una cantidad de suelo hmedo igual o cercano a la tercera parte del

volumen del recipiente de contraccin ser colocado en el centro de ste y

se forzar a que fluya hacia los bordes siendo golpeado suavemente sobre

una superficie firme, acolchonada por varias hojas de papel secante o un

material similar. Una cantidad de suelo aproximadamente igual a la primera

porcin, ser agregada y el recipiente ser golpeado hasta que el suelo

est completamente compactado y todo el aire incluido haya sido

expulsado.

Se agregar ms suelo y se continuarn los golpes del recipiente hasta que

ste se llene completamente y rebose por los lados. El exceso de suelo se

quitar con la regla metlica y el suelo adherido a la superficie externa del

recipiente se limpiar.

Cuando se haya llenado el recipiente, se enrasa, se limpia y se pesa

inmediatamente, se anota como peso del recipiente y del suelo hmedo

(W1). Se dejar secar la masa de suelo en el aire, a temperatura ambiente,

hasta que el color de la misma cambie de oscuro a claro. Luego sta ser

secada en el horno a temperatura de 110 5 C (230 9 F), hasta


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alcanzar peso constante; se pesar anotndose como peso del recipiente y

del suelo seco (W2).

Muestras que contengan materia orgnica o cuya constitucin pueda

alterarse a la temperatura especificada, se secarn a 60 C (140 F).

La capacidad del recipiente de contraccin, en cm3, la cual es tambin el

volumen de la masa desuelo hmedo, se determinar llenando el recipiente

con mercurio hasta rebosar eliminando el exceso, haciendo presin con la

placa de vidrio sobre la parte superior del recipiente o cpsula, y midiendo

el volumen de mercurio retenido en este, con la probeta graduada. Se

anotar como volumen de la masa de suelo hmedo (V).

El volumen de la masa de suelo seco ser determinado de la siguiente manera:

El recipiente de vidrio se llenar de mercurio hasta rebosar y el exceso de

mercurio deber removerse presionando firmemente la placa de vidrio con

tres salientes sobre la parte superior del recipiente.

Cualquier porcin de mercurio que se derrame, la cual puede quedar

adherida a la parte externa del recipiente se limpiar cuidadosamente.

El recipiente lleno de mercurio se colocar en la vasija de evaporacin de

150 mm (6") y la probeta de suelo se colocar sobre la superficie del

mercurio. Esta ser forzada cuidadosamente para sumergirla en el mercurio

por medio de la placa de El recipiente de vidrio se llenar de mercurio hasta

rebosar y el exceso de mercurio deber removerse presionando firmemente

la placa de vidrio con tres salientes sobre la parte superior del recipiente.

Cualquier porcin de mercurio que se derrame, la cual puede quedar

adherida a la parte externa del recipiente se limpiar cuidadosamente. El

recipiente lleno de mercurio se colocar en la vasija de evaporacin de 150

mm (6") y la probeta de suelo se colocar sobre la superficie del mercurio.

Esta ser forzada cuidadosamente para sumergirla en el mercurio por

medio de la placa de vidrio con las tres salientes, presionndola firmemente

sobre el recipiente.


Grupo 3 Page 28

Es esencial que no quede aire atrapado bajo la probeta de suelo. El

volumen de mercurio que ha sido desplazado se medir en la probeta

graduada y se anotar como el volumen de suelo seco (Vo).

Despus de ser limpiado, se pesar el recipiente de contraccin y se

anotar su peso (W3)

3.3.6. CALCULOS

3.3.6.1. CLCULO DEL CONTENIDO DE AGUA

El contenido de agua del suelo en el momento en que ste fue colocado en el

recipiente, expresado como un porcentaje del peso seco del suelo, se calcular de

la siguiente forma:

w = 100 (W1 W2) / (W2 W3)

Siendo:

w = Contenido de agua del suelo

W1 = Peso de la masa de suelo hmedo y el recipiente (g).

W2 = Peso de la masa de suelo seco y el recipiente (g).

W3 = Peso del recipiente (g).


Grupo 3 Page 29

Tambin puede ser calculado el contenido de agua as:

w = 100 (W Wo) / Wo

Siendo:

W = Peso hmedo de la muestra de suelo (W = W1 W3)

W0 = Peso de la muestra seca (W0 = W2- W3)

Se calcular el contenido de agua con una aproximacin de 0.1 (en el porcentaje).

3.3.6.2. CLCULO DEL LMITE DE CONTRACCIN

El lmite de contraccin de un suelo se define como el contenido mnimo de

agua, por debajo del cual una reduccin de la cantidad de agua, no causar

una disminucin de volumen de la muestra de suelo, pero al cual un

aumento en el contenido de agua causar un aumento en el volumen de la

masa de suelo.

El lmite de contraccin (LC) ser calculado de los datos obtenidos en la

determinacin de la contraccin volumtrica, as:

Dnde:

LC = Lmite de contraccin (%)

w = Contenido de agua (%)

V = Volumen de la muestra de suelo hmedo (cm3)

Vo = Volumen de la muestra de suelo secada al horno (cm3)

Wo = Peso de la muestra seca (W0 = W2 - W3) (g)

w = Peso unitario del agua (g/cm3)

El lmite de contraccin se calcular con una aproximacin de 0.01 en el

porcentaje.


Grupo 3 Page 30

3.3.6.3. OBSERVACIONES

Errores posibles. Los siguientes podran causar una determinacin imprecisa del

lmite de contraccin:

Muestra no representativa

El lmite de contraccin debe determinarse utilizando una porcin de

la misma muestra que se utiliz para determinar el contenido de

humedad equivalente del terreno.

Muestras preparadas incorrectamente

Las muestras debern ser muy bien mezcladas con el agua y se

debe permitir un perodo suficiente de curado antes de realizar el

ensayo.

Determinacin errnea del contenido de humedad.

Que la cpsula de contraccin no est lubricada en su parte interior.

Si el suelo se adhiere a la cpsula, la muestra puede agrietarse

durante el secado.

Burbujas de aire contenidas en la muestra de suelo.

Muestra de suelo secada demasiado rpido. Para prevenir que la

muestra de suelo se agriete, debe ser secada muy lentamente,

primero en un cuarto hmedo y luego a la temperatura de

laboratorio, hasta que ocurra un cambio definido en el color;

solamente en este momento se debe colocar en el horno.

Burbujas de aire atrapadas bajo la muestra de suelo en el recipiente

de vidrio cuando se sumerja en mercurio.


Grupo 3 Page 31

3.3.6.4. ERRORES DE CLCULO

Precaucin. El mercurio es una sustancia peligrosa que puede causar

efectos nocivos en la salud si se inhala por mucho tiempo su vapor, o si se

pone en contacto con la piel. Siempre que se use mercurio debern

adoptarse las siguientes precauciones:

Mantenerlo en un recipiente de cristal sellado e irrompible.

Trabajar siempre en un rea bien ventilada.

Evitar el contacto directo con el mercurio y usar guantes.

Evitar el esparcimiento incontrolado de partculas, efectuando la parte del

ensayo que requiera uso de mercurio en un recipiente grande que pueda

recoger lo que se derrame durante el ensayo.

Las partculas no controladas deben limpiarse tan completamente como sea

posible.


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4. INDICE DE PLASTICIDAD (Ip)

El ndice de plasticidad se define como la diferencia numrica entre el Limite

Liquido y el Limite Plstico:

Un ndice de plasticidad bajo, como por ejemplo del 5%, significa que un pequeo

incremento en el contenido de humedad del suelo, lo transforma de semislido a la

condicin de lquido, es decir resulta muy sensible a los cambios de humedad. Por

el contrario, un ndice de plasticidad alto, como por ejemplo del 20%, indica que

para que un suelo pase del estado semislido al lquido, se le debe agregar gran

cantidad de agua.

En suelos no plsticos, no es posible determinar el ndice de plasticidad. El

diagrama de plasticidad indica en la Fig. 1.7, segn los Limites de Atterberg,

permite diferenciar el ndice de plasticidad de limos y arcillas, en funcin del Limite

Liquido LL y del contenido normal de humedad .


Grupo 3 Page 34

El ndice de plasticidad define el campo de un suelo y representa el porcentaje de

humedad que deben tener las arcillas para conservarse en estado plstico. Este

valor permite determinar los parmetros de asentamiento de un suelo y su

expansividad potencial.

5. INDICE DE FLUIDEZ ( )

El ndice de fluidez; tambin conocido como ndice Liquido, define la consistencia

de un suelo.

La tabla 1.7 indica la relacin existente entre el ndice de fluidez y la consistencia

de un suelo, as como su comportamiento al ser manipulado.

En esta Tabla, la consistencia del suelo arcilloso vara desde dura, hasta fluida,

dependiendo del contenido de humedad. Cuando el ndice liquido es muy

reducido, se incrementa la consistencia y se hace difcil la penetracin del suelo

por medio de instrumentos,

Cuando , significa que . Por el contrario, cuando el contenido de

humedad aumenta mucho, e las arcillas se comportan como un lquido

viscoso.

Este tipo de suelo no es apto para soportar fundaciones directas, pues son

propensos a la licuefaccin por efecto de un impacto, como por ejemplo durante la

hinca de pilotes, en explosiones, bajo la accin dinmica de maquinaria pasada, o

cuando ocurre un movimiento ssmico.

En todo los casos, los daos son desvastadores e irrecuperables. Provocando el

colpaso de las construcciones que sobre ellos apoyan. Ver la Seccin 2.8 para

mayor informacin sobre este tema.


Grupo 3 Page 35

6. INDICE DE RETRACCION ( )

El ndice de Retraccin es el cambio de volumen, expresado en porcentaje del

volumen de la muestra secada en horno, dividida por la prdida de humedad en el

lmite de retraccin, y expresada en porcentaje de la muestra seca.

De Esc. Se obtiene:

El ndice de retraccin representa el peso especfico aparente de la muestra de

suelo seco, al alcanzar el lmite de retraccin. En los suelos expansivos, sin

embargo, se puede producir un incremento del volumen al reducir el contenido de

humedad a partir del lmite de retraccin, por la presencia de aire en los poros.


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7. EJERCICIOS APLICATIVOS

7.1. Una muestra de suelo cohesivo con un contenido de humedad del 34.6% da

los siguientes resultados:

Limite Liquido LL = 46%

Limite Plstico LP = 28.2%

Se Pide Determinar:

a. Su ndice de Plasticidad

b. Su ndice de Fluidez

c. Su Consistencia

d. Su Comportamiento.

SOLUCIN:

A. ndice de plasticidad

B. ndice de Fluidez

C. Consistencia: Segn Tabla 1.7 resulta un tipo de suelo arcilloso firme

D. Comportamiento: De la misma tabla se lee: Penetrable a mano con dificultad.


Grupo 3 Page 37


Grupo 3 Page 38

o Se realiz el anlisis de 5 tipos de muestras. Las mismas que antes

fueron tamizadas por el grupo correspondiente.

o El procedimiento aplicado a cada tipo muestra fue el mismo.

1. Muestra #1:

1.1. Instrumentos utilizados.

o Balanza con precisin de 0,1 gr.

o Horno.

o Esptula flexible.

o Acanalador.

o Mortero de porcelana.

o Vidrio

o Agua potable.

1.2. De la muestra:

o El ensayo se realizo sobre una pequea p0rcin de

muestra que pas la malla # 40.

o En el mortero de porcelana, se mezcl la muestra de

suelo #1 con el agua

o Posteriormente se continua agregando agua en pequeas

cantidades, mezclando cuidadosamente con la esptula

despus de cada agregado, procurando obtener una

distribucin homognea de la humedad y teniendo

especial cuidado de deshacer todos los grumos quese

vayan formando.

o Se tuvo mucho cuidado al agregar el agua a la muestra ya

que demasiada de esta es perjudicial para el ensayo.


Grupo 3 Page 39


Grupo 3 Page 40

1.3. Para el Lmite Plstico:

o Se continu con el mezclado hasta obtener una pasta de

consistencia plstica es decir que no se pegue en las

palmas de las manos y que nos permita moldear

pequeas esferas.

o Estas bolitas se hacen rodar con la palma de la mano sobre

la lamina de vidrio, dandole la forma de pequenos rollitos.

o Esto se realiz hasta que los rollitos alcanzaron una

longitud aproximada a la de un clavo de 1/8 de dimetro.

o Luego se levant el rollito con los dedos y se movi de

derecha a izquierda por unos segundos; al realizar este

procedimiento el rollito no sufri ningn cambi.

o Por lo que pudimos deducir que la muestra de suelo

presentaba plasticidad.

o El rollito se coloc dentro de un tarro y se peso junto con

el suelo hmedo.

o Luego fue llevado al horno por un espacio de dos horas.

o Se procedi a pesar el tarro mas el suelo seco.

o Estos datos fueron apuntados para realizar los posteriores

clculos.

o Este procedimiento debe repetirse tres veces.


Grupo 3 Page 41


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Tarro No. 21 23

Suelo Humedo + Tarro 14,07 13,81

Suelo Seco + Tarro 13,45 13,24

Peso del agua 0,62 0,57

Peso del Tarro 10,47 10,69

Peso de Suelo seco 2,98 2,55

Humedad (%) 20,81 22,35

1.4. Para el Lmite Liquido:

o Se realiz con la muestra sobrante en el mortero, y se le

agreg ms agua como ya antes fue indicado

o CALIBRACION DEL APARATO: Se verific que el

aparato de Casagrande para la determinacin del limite

liquido este en buenas condiciones de funcionamiento,

que el eje sobre el cual gira la capsula no este

desgastado, hasta el punto de permitir desplazamientos

laterales de la misma; que los tornillos que conectan la

capsula al brazo estn apretados y que la superficie de la

capsula no presente excesivo desgaste.

o Se tom una porcin de muestra y se extendi en forma

de media luna sobre el plato de la copa, ayudndonos

con la esptula.


Grupo 3 Page 45

o Se trat de k la muestre estuviese al mismo nivel posible,

y que no haya ningn resto sobrante fuera del plato.

o Se procedi a realizar un corte con el acanalador por el

centro.

o Se cont el numero de golpes, teniendo mucho cuidado

de no cambiar la fuerza ni la velocidad.

o Cuando se puede distinguir que 2/3 de la muestra se ah

unido (Centro) se deja de golpear

o .Se cuarte la muestra y se tom dos lados opuestos, los

que fueron colocados en un tarro y se procedi a pesar.

As obtuvimos el peso del tarro mas el solo hmedo.

o Se llevo al horno y posteriormente obtuvimos el peso del

tarro mas el suelos seco.

o Este procedimiento se repiti tres veces, y los datos

fueron anotados para su posterior calculo.


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Grupo 3 Page 47

Datos Obtenidos

- Peso del agua = (Suelo Hmedo + Tarro) (Suelo Seco + Tarro)

- Peso de Suelo seco = (Suelo Seco + Tarro) (Peso del Tarro)

- Humedad (%) = (Peso del agua / Peso de Suelo seco) x100

No de Golpes 37 28 21 15

Tarro No. 36 26 27 25

Suelo Humedo + Tarro 26,05 24,64 23,4 20,9

Suelo Seco + Tarro 23,77 22,08 20,8 18,46

Peso del agua

Peso del Tarro 13,95 11,91 11,87 10,3

Peso de Suelo seco

Humedad (%)

No de Golpes 37 28 15

Tarro No. 36 26 25

Suelo Humedo +

Tarro

26,05 24,64 20,9

Suelo Seco +

Tarro

23,77 22,08 18,46


Grupo 3 Page 48

El limite liquido ser:

2. MUESTRA #2:



o Horno.

o Esptula flexible.

o Acanalador.


o Vidrio

o Agua potable.

2.2. De la muestra:







Peso del agua 2,28 2,56 2,44

Peso del Tarro 13,95 11,91 10,3

Peso de Suelo

seco

9,82 10,17 8,16

Humedad (%) 23,22 25,17 29,90


Grupo 3 Page 49


distribucin homognea de la humedad y teniendo especial

cuidado de deshacer todos los grumos quese vayan formando.






o palmas de las manos y que nos permita moldear

pequeas esferas.

o Estas bolitas se hicieron rodar con la palma de la mano

sobre la lamina de vidrio, dndole la forma de pequeos

rollitos.

o Pero no alcanz la medida requerida que nos indica que la

muestra de suelo posee plasticidad.

o Este procedimiento se repiti tres veces y no se pudo

formar los rollitos.


Grupo 3 Page 50














con la esptula.




centro.






Grupo 3 Page 51








3. Muestra #3:



o Horno.

o Esptula flexible.

o Acanalador.


o Vidrio

o Agua potable.

3.2. De la muestra:






Grupo 3 Page 52





cuidado de deshacer todos los grumos que se vayan formando.







pequeas esferas.


la lamina de vidrio, dndole la forma de pequeos rollitos.









el suelo hmedo.




clculos.



Grupo 3 Page 53














con la esptula.




centro.






Grupo 3 Page 54








4. Muestra #4:



o Horno.

o Esptula flexible.

o Acanalador.


o Vidrio

o Agua potable.

4.2. De la muestra:






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o





pequeas esferas.











el suelo hmedo.




clculos.



Grupo 3 Page 56














con la esptula.




centro.






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5. Muestra #5:



o Horno.

o Esptula flexible.

o Acanalador.


o Vidrio

o Agua potable.

5.2. De la muestra:






Grupo 3 Page 58












pequeas esferas.











el suelo hmedo.




clculos.



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con la esptula.




centro.






Grupo 3 Page 60








8. CONCLUCIONES

Al hallar el punto de plasticidad determinamos que ese es el punto en el

suelo resiste la cantidad de agua hasta ese punto antes de plastificarse.

Esa cantidad de agua es la que resiste el suelo antes de romperse.

Informe de Pasticidad de Los Suelos GRupo 3

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