Plasticidad

1.GENERALIDADES

“UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO” “P.A.P INGENIERIA CIVIL”

PLASTICIDAD

«Se define como la propiedad de un material por la cual es capaz de soportar deformación rápidas, sin rebote elástico, sin variación volumétrica apreciables y sin desmoronarse ni agrietarse»


La plasticidad se debe a.Su contenido de partículas mas finas (permeabilidad baja) de forma laminar (comprensibilidad)

La plasticidad de los suelos se debe a la carga eléctrica de las partículas laminares que forman capas de agua solida y viscosa cuyo espesor es grande en suelos plásticos.

Partículas de arcilla, rodeadas de dipolos de agua y cationes

2. ESTADOS DE CONSISTENCIA

Según Atterberg que:“La plasticidad no era una propiedad permanente de las arcilla, sino circunstancial y dependiente de su contenido de agua”


PLASTICIDAD

Arcilla muy seca puede tener la consistencia de un ladrillo

La misma con gran contenido de agua, puede presentar las propiedades de una lodo semilíquido

Entre ambos

extremos existe un intervalo

de contenido de agua

Para Atterberg:“Un suelo susceptible de ser plástico puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia”


PLASTICIDAD

Estado liquido

Estado semilíquido

Estado plásticoEstado

semisólido

Estado solido

Suelo seco

Mezcla fluida de agua y suelo

Humedad creciente

Se establecen los criterios para distinguir las fronteras entre los estados de consistencia llamados limites de consistencia:


LIMITE LIQUIDO

LIMITE PLASTICO

LIMITE DE CONTRACCION

Estado liquido

Estado semilíquido

Estado plástico

Estado semisólido

Estado solido

Limite liquido

Limite plástico

Limite de contracción

PLASTICIDAD


PLASTICIDAD

LIMITE LIQUIDO

LIMITE PLASTICO

LIMITE DE CONTRACCION

INDICE PLASTICO

IP = LL -LP

Representa el porcentaje de humedad que deben tener los suelos para conservarse en estado plástico. Este valor permite determinar los parámetros de asentamiento de un suelo y su expansivita potencial.

3.DETERMINACION ACTUAL DEL LIMITE LIQUIDO


PLASTICIDAD

Cuando la plasticidad se convirtió en una propiedad fundamental, la determinación de los limites de plasticidad se transformo en prueba de rutina en todos los laboratorios.

Los métodos de Atterberg ya eran ambiguos dado que variaba dependiendo del operador

Terzagui sugirió a Casagrande que creara un método para la determinación del limite liquido estandarizando todas sus etapas.

El limite líquido de un suelo es el contenido de humedad expresado en porcentajes del suelo secado en el horno, cuando este se halle en el limite entre el estado plástico y el estado liquido.


PLASTICIDAD

El tacón y la copa giran en torno de un eje fijo unido a la base, una excéntrica hace que la copa caiga periódicamente golpeando contra la base

La altura de caída de la copa es por especificación de 1 cm.

Dimensiones de la copa Tiene un radio interior de 54 mm.

Un espesor de 2 mm.

Pesa 200 +/-20 gr.

CARACTERISTICAS

RANURADOR

PROCEDIMIENTO


PLASTICIDAD

Sobre esta copa se coloca la mezcla de suelo y con la ayuda del ranurador se abre una abertura con las dimensiones mostradas.

Se mezcla la muestra con agua hasta que sea homogéneo.

Damos golpes sin parar a la cuchara a una velocidad de 2 golpes/segundo, hasta que las dos mitades se junten 12 mm. Se debe registrar el número de golpes en los cuales se cerró la ranura.


PLASTICIDAD

Se remueve del equipo parte de la muestra de suelo, procurando tomarla del sector donde se cerró la ranura. La muestra tomada es llevada a una cápsula, se registra su peso y se somete a secado para determinar su humedad.

Este proceso se repite 3 veces, adicionando agua o extendiendo la muestra para someterla a secado, facilitando así la obtención de otros puntos con diferente humedad y número de golpes.

Determinamos el contenido de agua expresado en porcentaje

w= Ww / Ws x 100

Ww: Peso del agua presente dentro de la muestra. Se determina como la diferencia entre el peso húmedo y el peso seco de la muestra.

Ws: Peso seco de la muestra.

ECUACION DE LA CURVA DE FLUJO


PLASTICIDAD

W: Contenido de agua como porcentaje del peso seco.

Fw: Índice de flujo, pendiente de la curva de flujo, igual a la variación del contenido de agua correspondiente a un ciclo de la escala

logarítmica.N: Número de golpes. Si N < 10, aproxímese a medio

golpe; por ejemplo, si en el golpe 6 se cerró la ranura 0.63 cm (1/4”) y en el golpe 7 se cerró 1.9 cm (3/4”), repórtense 6.5 golpes.

c: Constante que representa la ordenada en la abcisa de 1 golpe; se calcula prolongando el trazo de la curva de flujo.

http://sites.google.com/site/santiagoosorioster/fcurva-flujo.JPG

4.DETERMINACION ACTUAL DEL LIMITE PLASTICO


PLASTICIDAD

La prueba para la determinación del limite plástico según Atterberg. No especifica el diámetro al que debe llegarse al formarse el cilindro de suelo requerido.

Terzagui agrego la condición de que el diámetro sea de 3 mm,

El limite plástico es el contenido de humedad para el cual el suelo comienza a agrietarse cuando es amasado en cilindros de 3 mm de diámetro.

PROCEDIMIENTO


PLASTICIDAD


PLASTICIDAD


PLASTICIDAD5. CONSIDERACIONES SOBRE LOS LIMITES

DE PLASTICIDAD. INDICE DE TENACIDAD

PARÁMETROS PARA DESCRIBIR LA PLASTICIDAD

Atterberg demostró que la plasticidad de una arcilla puede describirse en términos de dos parámetros:

1. Limite liquido 2. Limite plástico

Limite liquido indica el contenido de agua para el cual el suelo tiene cierta consistencia.

Generalmente la resistencia de diferentes suelos arcillosos en el limite plástico NO es Constante, por lo cual varia ampliamente.

5. CONSIDERACIONES SOBRE LOS LIMITES DE PLASTICIDAD. INDICE DE TENACIDAD

En arcillas muy plásticas, la tenacidad en el limite plástico es alta.

En arcillas muy plásticas, la tenacidad en el limite plástico es alta.

Cuando dos suelos plásticos tienen igual limites de plasticidad o un mismo índice de plasticidad, pero diferentes curvas de flujo; el suelo de menor índice de fluidez (curva mas tendida) tendrá mayor resistencia en el LP.

FIGURA N°6.1


La resistencia al esfuerzo cortante de una arcilla en el limite plástico es una medida de su TENACIDAD

POR LO CUALSe puede decir que:La TENACIDAD de las arcillas de igual índice plástico crece a menor índice de fluidez.

Para definir el índice de tenacidad:• LL= limite liquido• LP = limite plástico• IP = índice plástico (LL – LP)• S1 = 25g/cm2, resistencia al esfuerzo

cortante de los suelos plásticos en el LL.• S2 = resistencia al esfuerzo cortante

correspondiente al limite plástico, cuyo valor puede usarse para medir la tenacidad de una arcilla.

raras veces alcanza valores de 5 o menores que 1.


De los diversos métodos para representar y comparar la plasticidad de los suelos, es preferible el de A. Casagrande.

A. Warlam clasifico las arcillas en cuatro grupos, según la variación de su limite liquido por efecto del secado:

1. LL no se afecta prácticamente por secado

2. LL aumenta por secado al aire y en horno3. LL disminuye por secado al aire y en

horno4. LL aumenta por secado al aire y

disminuye por secado al horno


SUSTANCIAS QUE MODIFICAN LA PLASTICIDAD SOBRE LOS LIMITES

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Según investigaciones: • La base sódica aumenta los limites

considerablemente.• La sal común (NaCl) produce

disminución del limite liquido.• Otras sustancias puden afectar en

sentido contrario a suelos muy similares en apariencia.

Desventaja:El hecho de que la plasticidad

de las arcillas sea una propiedad tan sensible que pueda disminuir o aumentar con pequeños cambios en el procedimientoVentaja:

Sirve para diferenciar las arcillas de apariencia similar.

6.SELECCIÓN DE MUESTRAS PARA LA DETERMINACION DE LOS LIMITES DE PLASTICIDAD

Es importante que las muestras seleccionadas para determinación de los limites sean lo mas homogéneas que pueda lograrse.Si se mezclan porciones de muestra con limites diferentes, se obtiene un material con propiedades distintas a las de cada parte componente.


PLASTICIDAD

Solamente una clase de material debió haberse usado, en lugar de una mezcla de materiales adyacentes de la muestra extraída del terreno.

Una gran cantidad de la información disponible sobre las pruebas de limites en los laboratorios de Mecánica de Suelos en todo el mundo es insegura, debido al hecho de que no se toman las debidas precauciones para evitar las mezclas heterogéneas en las muestras que se manipulaban.

FIGURA N°1


Para evitar confusiones y la acumulación de datos engañosos, se recomienda seguir el siguiente procedimiento de selección de muestras para las pruebas de limites, que ha sido desarrollado por el laboratorio de Mecánica de Suelos de la Universidad de

Harvard, EE.UU. De A.

1. En todos los suelos plásticos debe ejecutarse un sondeo lo mas continuo posible, tolerando únicamente las perdidas de material inevitables entre las operaciones sucesivas de muestreo.

2. La mitad o las dos terceras partes de la muestra de la inalterada extraída debe cortarse longitudinalmente en 3 secciones, dos aproximadamente semicilíndricas y otras, central, limitada por dos caras planas.Esta ultima de medio a un centímetro de espesor, se coloca en una placa de vidrio marcando su parte superior e inferior así como dos líneas en correspondencia a otras similares trazadas en la superficie plana de los semicilindro; todas esas líneas se usaran después con fines de correlación. La parte central sobre la placa de vidrio se expone a continuación, a secado lento en un ambiente húmedo.

3. Uno de los dos semicilindros se corta ahora en rebanadas delgadas de igual espesor, tomando de la parte central de cada una, fragmentos a los que se determina el contenido de agua. El espesor de las rebanadas debe ser del orden de medio centímetro. Si alguna estratificación es visible en la arcilla, servirá de guía para rebanar el material de modo que se obtengan porciones homogéneas.



4. Tras determinar los contenidos de agua y dibujarlos, se selecciona porciones del otro semicilindro de zonas en que la humedad hayan variado muy poco, las que se usan para determinar los limites .

5. La sección central que se expuso al secado (2) debe observarse diariamente, hasta notar cambia de color de algunos de estratos, que servirá para mostrar el grado de estratificación de la muestra. Los estratos de mayor contenido de agua (generalmente, los mas plásticos) se secan mas lentamente, mientras las lentes de limos o arenas lo hacen en primer lugar. Cuando la muestra esta totalmente seca, desaparecen de nuevo las fronteras de estratificación.

Si las muestras inalteradas extraídas del terreno son suficientemente grandes, puede determinarse la distribución de contenidos de agua toscamente, usando material adyacente a las secciones que se utilizan ahí en otras pruebas que hayan de hacerse para conocer las propiedades del suelo. En caso contrario, será necesario determinar el contenido natural de humedad y los limites sobre las mismas porciones que hayan servido para las restantes pruebas (consolidación, resistencia al esfuerzo cortante, etc.), subdividiendo las muestras en varias rebanadas. Correlacionando los datos obtenidos en esas otras pruebas realizadas sobre muestras típicas, con el contenido de agua y los limites del perfil completo de la muestra extraída, se puede obtener una estimación aceptable de las características de un estrato completo de suelo.



GRÁFICO DE PLASTICIDAD

Casagrande (1932) estudió la relación que existe entre el índice de plasticidad y el límite líquido para una gran variedad de suelos y construyó el gráfico de plasticidad que se ve en la Figura 1.35, en este observó que las distintas variedades de suelos se agrupan ordenadamente en diversos sectores del gráfico. Empíricamente obtuvo las ecuaciones de las líneas que dividen el gráfico en las regiones donde se agrupan los tipos de suelo. FIGURA N°2


La línea A separa las arcillas inorgánicas de los limos inorgánicos, las arcillas inorgánicas se encuentran por encima de esta línea y los limos inorgánicos por debajo de esta. Los limos orgánicos están situados por debajo de esta línea en el intervalo de 30 a 50 del límite líquido, las arcillas orgánicas se ubican por debajo de esta línea con un límite líquido mayor a 50. La ecuación de la línea A es:

IP = 0.73 (LL – 20)

La línea U se ubica por encima de la línea A, esta línea es aproximadamente el límite superior de la relación del índice de plasticidad y el límite líquido para cualquier tipo de suelo conocido, aunque rara vez se ubica un suelo por encima de línea U, que tiene la ecuación:

IP = 0.9 (LL – 8)

GRÁFICO DE PLASTICIDAD

La información que provee el gráfico de plasticidad es de gran valor para clasificar los suelos finos y poder identificarlos con

facilidad.

7. DETERMINACIÓN DEL LIMITE DE CONTRACCIÓN

Como se mencionó anteriormente, el método original de Atterberg para la determinación del límite de contracción de un suelo consistía en la realización de mediciones frecuentes de la longitud y pe de un mismo prisma, hasta que ya no se observara ninguna disminución de la longitud.


PLASTICIDAD

Terzaghi sugirió un método más simple de determinación, que esencialmente, consiste en medir el peso y el volumen de una muestra de suelo totalmente seca; en tal momento, puede decirse que el límite de contracción sería la humedad de la muestra seca si tuviese sus vacíos llenos de agua.

Teniendo en cuenta que la gran mayoría de los suelos

no presentan, prácticamente, disminución

de volumen durante el proceso de secado abajo dcl límite de contracción


TENIENDO EN CUENTA LA FIGURA SE LLEGA A LA DEDUCCION:

FIGURA N°1

Esquema que ilustra la obtención del limite de contracción, según Terzaghi


TENIENDO EN CUENTA LA FIGURA SE LLEGA A LA DEDUCCION:

Nótese que Wm = Ws, dado que la muestra está totalmente seca.

La aplicación de la fórmula anterior requiere la determinación del

volumen de la muestra seca del suelo; Terzaghi desarrolló un método para ello, que

desde entonces ha permanecido como clásico en todos los laboratorios.

FIGURA N°2

Método de Terzaghi para la determinación del volumen de una muestra de suelo

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