Metodo de Prueba Estandar para definir el limite liquido y limite plastico de un material

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28-9-2015

Mecanica de Suelos. “METODO DE PRUEBA ESTANDAR PARA

DETERMINAR EL LIMITE LIQUIDO, LIMITE PLASTICO E INDICE DE PLASTICIDAD DE

LOS SUELOS”

Ing. Daysi Acosta INGENIERIA CIVIL GRPO A

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UGB!Mecánica(de(Suelos(

28!de!septiembre!de!2015!

Universidad Gerardo Barrios Facultad de Ingeniería y Arquitectura

Catedra: Mecánica de Suelos.

Catedrático: Ing. Daysi del Carmen Acosta Orellana.

Practica Numero: 3

Tema: “METODO DE PRUEBA ESTANDAR PARA DETERMINAR EL LIMITE LIQUIDO, LIMITE

PLASTICO E INDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOS” Nombre de los integrantes:

Fredy Antonio Díaz Castillo. Rolando Antonio Avalos Portillo.

Madeline Yamileth Grande Sosa. Joseline Iveth Blanco Recinos.

Jenny Guadalupe Crespo Torres. Wilber Bladimir Torres Escobar.

Kevin Gustavo Ventura Ventura. Rigoberto José Rivera Cruz.

Efrain Yanez Canales.

Fecha de realización: 24/09/2015

Fecha de entrega: 28/09/2015

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Índice:

Introducción--------------------------------------------------------------------------: Pág. 4

Objetivos-----------------------------------------------------------------------------: Pág. 5

Teoría---------------------------------------------------------------------------------: Pág. 6-8

Realización de la Practica (procedimiento)--------------------------------------: Pág. 9-12

Cálculos e Interpretación de Resultados-----------------------------------------: Pág. 13-16

Conclusión---------------------------------------------------------------------------: Pág. 17

Recomendaciones y Causas de Error --------------------------------------------: Pág. 18

Bibliografía--------------------------------------------------------------------------: Pág. 19

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Introducción:

El presente trabajo esta referido los límites líquido y plástico que son 2 de los 5 límites propuestos por A. Atterberg un científico suizo.

1. Límite de cohesión

2. Límite de pegajosidad

3. Límite de contracción

4. Límite plástico

5. Límite líquido

Los límites 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. Así un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico, semilíquido y líquido.

En la actualidad, los límites de Atterberg son los que más se practican en los laboratorios de Mecánica 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 rápidas que permiten una pronta identificación de los suelos y la selección adecuada de muestras típicas para ser sometidas a ensayos más complicados.

En el informe da conocimiento de los materiales, equipos, instrumentos y procedimientos necesarios para la determinación del límite líquido y plástico del suelo, concluyendo así con los resultados obtenidos al traducir los conocimientos adquiridos en la parte teórica del curso de mecánica de suelos.

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Objetivo General:

•! Que el estudiante conozca los procedimientos necesarios mediante los cuales puedan determinar los limites de consistencia de los suelos, y así mismo identificar cada una de las fases de esta misma para dar una respuesta mas certeras y aceptable a la hora de clasificar un suelo con pruebas verídicas.

Objetivos Específico:

•! Conocer el procedimiento por el cual se determina los límites de consistencia de los suelos.

•! Distinguir las diferentes fases en que se dividen los estados de consistencia •! Conocer los diferentes límites que se presentan en materiales muy finos •! Aprender a realizar una curva de fluidez

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“METODO DE PRUEBA ESTANDAR PARA DETERMINAR EL LIMITE LIQUIDO, LIMITE PLASTICO E INDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOS” Base Teórica.

Norma:

ASTM D 4318-00

Método de prueba estándar para determinar el límite líquido, limite plástico e Índice de plasticidad de los suelos.

Discusión teórica:

Los límites de Atterberg o límites de consistencia se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos! finos, aunque su comportamiento varía a lo largo del tiempo. 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 cuatro 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.

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 espesor con el suelo. Siguiendo estos procedimientos se definen tres límites:

Límite líquido: Cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estado líquido. Para la determinación de este límite se utiliza la cuchara!de!Casagrande.

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

Límite de retracción o contracción: Cuando el suelo pasa de un estado semisólido a un estado sólido y se contrae al perder humedad.

Relacionados con estos límites, se definen los siguientes índices:

•! Índice de plasticidad: Ip ó IP = wl - wp

•! Índice de fluidez: If = Pendiente de la curva de fluidez

•! Índice

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de tenacidad: It = Ip/If

•! Índice de liquidez (IL ó IL), también conocida como Relación humedad-plasticidad (B):

IL = (Wn - Wp) / (Wl-Wp) (Wn = humedad natural)

Las propiedades de un suelo formado por partículas finamente divididas, como una arcilla no estructurada, depende en gran parte de la humedad. El agua forma una película alrededor de los granos y su espesor puede ser determinados comportamientos diferentes del material. Cuando el contenido de agua es muy elevado, en realidad se tiene una suspensión muy concentrada, sin resistencia estática al esfuerzo cortante; al perder agua, va aumentando esa resistencia hasta alcanzar un estado plástico en que el material el material es fácilmente moldeable; si el secado continua, el suelo llega a adquirir las características de un sólido, pudiendo resistir esfuerzos de compresión y tensión considerables.

En mecánica de suelos se define la plasticidad como la propiedad propiedad de un material por la cual es capaz de soportar deformaciones rápidas, sin rebote elástico, sin variación volumétrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse.

Atterberg clasificó cuatro estados en que pueden presentarse los materiales granulares muy finos, fijando los límites siguientes:

Estado Sólido. Estado Plástico. Estado semi sólido.

Estado Sólido.

Limite líquido. Limite plástico. Límite de contracción.

Limite líquido (LL).

Lo fija el contenido de agua (expresado en porcentaje del peso seco), que debe tener un suelo re moldeado para que una muestra del mismo, en que se haya practicado una ranura de dimensiones estándar al someterla al impacto de 25 golpes bien definidos se cierre sin resbalar en su apoyo.

Limite plástico (LP).

Lo fija el contenido de agua con el que se comienza a agrietar un cilindro formado con el suelo, de aproximadamente 3.2 mm de diámetro, al rodarlo con la mano sobre una superficie lisa no absorbente, la cual puede ser una placa de vidrio.

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Límite de contracción (LC).

Es el contenido de agua con el cual el suelo ya no disminuye su volumen al seguirse secando.

La diferencia entre el límite líquido y el límite plástico se llama índice de plasticidad, y es medida de la plasticidad del suelo. Se define el índice de contracción por la diferencia entre los límites plásticos de contracción.

!! Ll – Lp = lp !! Lp – Lc = Ic

La frontera convencional entre los estados líquido y plástico (LL) se define como el contenido de humedad al cual una masa de suelo húmedo colocada en un recipiente de bronce en forma de capsula, separada en dos por la acción de un ranurador para hacer una abertura patrón y deja caer desde una altura de 1.0 cm sufra después de dejarla caer 25 veces una falla o cierre de la ranura en una longitud de 12.7 mm.

El limite liquido se determina conociendo cuatro contenidos de agua diferentes en su vecindad, con los correspondientes números de golpes y trazado la curva contenido de agua vs. Numero de golpes. La ordenada de esa curva correspondiente a la abscisa de 25 golpes es el contenido de agua correspondiente al LL. Usando papel semilogaritmico (con los contenidos de agua en escala aritmética y el número de golpes en escara logarítmica), la curva anterior, llamada de fluidez, es una recta cerca del límite líquido.

La fuerza que se opone a la fluencia de los lados de la ranura proviene de la resistencia al esfuerzo cortante del suelo, por lo que el número de golpes requerido para cerrar la ranura es una medida de esa resistencia, al correspondiente contenido del agua; por lo que el limite liquido es una medida de la resistencia, al correspondiente contenido de agua; por lo que el limite liquido es una medida de la resistencia al corte del suelo a un determinado contenido de humedad.

Casagrande encontró que cada golpe necesario para cerrar el surco en la copa corresponde a un esfuerzo cortante cercano a 1gr/cm2, se puede decir que el límite líquido representa para todos los suelos plásticos, una resistencia del corte de 25 gr/cm2.

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Realización de la Practica (Procedimiento).

Para pode llevar a cabo nuestra práctica nos valimos de ciertas herramientas como lo son:

MATERIAL.

! Muestra de Suelo. EQUIPO. ! Copa de casa grande con ranurador. ! Balanza de 0.1 gramos de precisión (eléctrica). ! Horno de Secado. ! Capsulas de porcelana. ! Malla #40 ! Mortero. ! Pistilo con punta de goma. ! Espátula. ! Horno. ! Franela. ! Placa de Vidrio.

Procedi

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miento para Limite Liquido.

1.- Primeramente tamizamos el material entregado para obtener lo fino que este contiene y poder realizar la prueba ya que el material que se utiliza en esta prueba tiene que ser pasado por el tamiz #40.

2.- Siguiente paso sería con el material ya tamizado, le mezclamos agua hasta obtener una mezcla totalmente húmeda y poder así sacar los puntos según el número de golpes que nos de la copa de casa grande, con los rangos ya establecidos (5-8), (10-15), (20-26), (30-40).

3.- Ya con todo listo (la copa de casa grande debidamente calibrada, las taras ya elegidas y con su respectivo peso y con la balanza lista) proseguimos a colocar el material en la copa de casa grande en forma de media luna, ya con el

material colocado se toma si la lectura está bien de

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material, y luego se sostiene con la mano izquierda la copa de casa grande y se pasa el ranurador firmemente y se pasa en medio de la copa de casa grande a modo de formar una abertura en esta.

4.- Ya con la ranura en el material se prosigue a realizar los golpes a modo que cierre la muestra. Y con el número de golpes que cerro podremos determinar si está bien o no. Que se mostraran los resultados en el siguiente apartado en la práctica.

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5.- Ya con la muestra que cerro proseguimos a tomar una porción de esta para pasarla con humedad y luego sin humedad para obtener el porcentaje de humedad de esta, y se toma del centro de donde se cerró la muestra.

6.- Esperamos que seque la muestra para anotar los datos, y este mismo procedimiento se hace para los demás puntos con la diferencia de que cada punto tiene que cerrar con más golpes para tener una representación de todo el material.

Procedimiento para Limite Plástico.

El procedimiento de limites plásticos se realiza con el mismo material que hemos ya mezclado con agua, y de igual manera se le va agregando o quitando agua según nos convenga.

1.! Primeramente realizamos una bolita del material con 1cm de diámetro aproximadamente la cual le daremos vuelta en la placa de vidrio normada, para convertirla en forma cilíndrica con un diámetro aproximado de 3 mm. (Sabremos que hemos terminado la muestra cuando el cilindro sé que hemos formado del material se rompa o empiece a agrietarse ya lo podemos colocar para tomar la muestra de igual manera obtendremos el peso húmedo y el peso seco).

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Cálculos e Interpretación de Resultados.

Datos obtenidos para límite líquido y limite plástico.

Descripción Limite Liquido. Limite Plástico.

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Calculamos lo que nos falta en los cuadros (peso de agua, peso de suelo seco y contenido de humedad (%)).

Calculamos el peso del agua de la siguiente manera.

!"#$ = ('(ℎ + +,-,) − ('(( + +,-,)

Limite Líquido.

Para As =11.64 - 9.13 = 2.54

Para C2 = 10.49 – 8.55 = 1.94

Para A7 = 10.41 - 8.51 = 1.90

Para C1 = 9.76 – 8.27 = 1.49

Limite Plástico.

Para B1= 5.29 – 5.07 = 0.22

Para A1= 5.17 – 4.96 = 0.21

Para 13= 5.10 – 4.91= 0.19

Ensayo No 1 2 3 4 1 2 3

No de Golpes 8 14 21 37 - - -

Recipiente No

As C2 A7 C1 B1 A1 13

Peso de suelo húmedo + tara

11.64 10.49 10.91 9.76 5.29 5.17 5.10

Peso de suelo seco + tara

9.13 8.55 8.51 8.27 5.07 4.96 4.91

Tara 4.72 4.27 4.31 4.36 4.43 4.34 4.33

Peso de agua 2.54 1.94 1.90 1.49 0.22 0.21 0.19

Peso de suelo seco.

4.41 4.28 4.20 3.91 0.64 0.62 0.58

Contenido de agua (%)

57.59% 45.33% 45.24% 38.10% 34.36% 33.87% 32.76%

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Calculamos el peso del suelo seco de la siguiente manera.

!00 = '(( + +,-, − (+,-,)

Limite Líquido.

Para As = 9.13 – 4.72 = 4.41

Para C2 = 8.55 – 4.27 = 4.28

Para A7 = 8.51 – 4.31 = 4.20

Para C1 = 8.27 – 4.36 = 3.91

Limite Plástico.

Para B1= 5.07 – 4.43 = 0.64

Para A1= 4.96 – 4.34 = 0.62

Para 13= 4.91 – 4.33 = 0.58

Calculamos por último el porcentaje de humedad para el límite líquido.

%234256743,3 = 2'4(823492,:6,

'4(823492(64982(4;8×100

Para As %234256743,3 = 2 ?.ABB.BC

×10022 = 257.59%

Para C2 %234256743,3 = 2 C.GBB.?H

×10022 = 245.33%

Para A7 %234256743,3 = 2 C.GKB.?K

×10022 = 245.24%

Para C1 %234256743,3 = 2 C.BGM.GC

×10022 = 238.10%

Calculamos por último el porcentaje de humedad para los limites plásticos.

%234256743,3 = 2'4(823492,:6,

'4(823492(64982(4;8×100

Para As %234256743,3 = 2 K.??K.OB

×10022 = 234.36%

Para C2 %234256743,3 = 2 K.?CK.O?

×10022 = 233.87%

Para A7 %234256743,3 = 2 K.CGK.AH

×10022 = 232.76%

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Limite liquido = 43 aproximadamente.

Calculando el Limite Plástico:

Lp= %"QR2ST2TUVWXRV

Lp= MB.MOYMM.HZYM?.ZOM

Lp= 33.66%

Calculando el Índice de Plasticidad.

IP = LL – Lp

IP = 43 – 33.66

IP = 9.34

Utilizamos la Carta de Plasticidad para clasificar el material (ya que esta esta mas completa y mejor explicada).

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Graficamos el Limite Liquido y el Índice de Plasticidad.

De lo comprobado anteriormente podemos decir según la carta de plasticidad que nuestro material corresponde a:

“Limos, inorgánicos de media plasticidad, color café claro con contenido de arenas, chispa y grava.”

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Conclusiones:

-El agua juega un papel fundamental en el comportamiento de los materiales como la arcilla no estructurada, que se encuentra formada por partículas finamente divididas. Estos materiales pueden presentar 4 estados dependiendo del grado de humedad, estado líquido, estado plástico, estado semisólido, estado sólido.

-En esta práctica se han identificado 3 límites dentro de los 4 estados del material que se ha estudiado. El limite líquido, entre el estado líquido y plástico, el límite plástico entre el estado plástico y semisólido, y el límite de contracción entre el estado semisólido y sólido.

-La práctica se realizó con la muestra del material que pasa del tamiz #40, se mezcló con agua para ser utilizada en la determinación del límite liquido por medio de la copa de Casagrande con ranurador, y el limite plástico se determina por medio de bastoncitos de 3.18 mm de diámetro y 76.2 mm de longitud que se realizan con la palma de la mano y una placa de vidrio.

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Recomendaciones.

! Utilizar el equipo adecuado para realizar adecuadamente la práctica. ! Elegir de manera minuciosa agregados para la elaboración de la es muy importante,

ya que pues la calidad de este se verá reflejada a la hora de ser empleada ya sea en pruebas o también directamente en proyecto sin someterla a prueba. ! Calibrar correctamente la copa de casa grande. ! A la hora de realizar los golpes en la copa de casa grande es necesario que se haga

adecuadamente. ! Pasar el ranurador correctamente. ! Al calcular el limite plastico es necesario que cada rollito tenga las mismas

dimenciones. ! Utilizar la balanza correctamente.

Causas de Error.

! Que la calibración de la copa de casa grande no este bien. ! Que las muestras que se saquen del limite plástico sean de diferentes diámetros. ! Aumentar la velocidad de golpes puede producir errores a la hora de tomar los datos. ! No tener una mescla uniforme puede provocar que se repita el ensaño varias veces. ! No anotar correctamente los resultados.

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Bibliografía.

! Manual de Practicas de Laboratorio, Mecánica de Suelos, Ing. Rene Alexander Martínez. Paginas 19-27 ! https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmites_de_Atterberg ! http://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Carta%20de%20Plasticidad.pdf ! https://mecanicadesuelos.files.wordpress.com/2011/03/limites61.png

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Metodo de Prueba Estandar para definir el limite liquido y limite plastico de un material

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