CAPÍTULO VI. LÍMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG

CAPÍTULO VI. LÍMTES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG

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CAPÍTULO VI. LÍMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG VI.1 Preparación de la muestra para la obtención de los límites Es preferible que al preparar el suelo para la prueba, se encuentre con su contenido de agua natural. El secado del material puede alterar sensiblemente los valores de los límites. Durante la preparación del material y su ensaye, no se debe permitir que el contenido de agua del suelo baje más allá del límite plástico o de su contenido natural. Para poder establecer correlaciones válidas entre los resultados obtenidos, todos los límites y los contenidos de agua deben determinarse en el mismo material. No deben mezclarse suelos con diferentes características de plasticidad. El procedimiento de separación de las partículas retenidas por la malla N° 40 se elige en función de su resistencia en estado seco. Se seca al horno una muestra húmeda de material y se presiona con los dedos. Si se desmorona fácilmente, el material es areno–limoso ó limoso y se usa el método de separación en estado seco. En cambio, si la muestra ofrece una resistencia apreciable, el material es arcilloso y se requiere hacer la preparación con ayuda de agua. VI.1.1 Método seco 1. Del material que pasa la malla N° 4

(4.76 mm), se desmenuzan 200 gr., aproximadamente, en un mortero cuidando de no llegar a romper los granos.

2. Se pasa el material a través de la malla

N° 40.


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3. Se pone en una cápsula el material que ha pasado por dicha malla.

4. Se agrega agua y, con una espátula, se

mezcla perfectamente, hasta obtener una pasta suave y espesa, con una consistencia correspondiente aproximadamente, a 10 golpes en la prueba de límite líquido.

5. Se guarda la muestra humedecida en un frasco de vidrio hermético durante 24 horas

por lo menos, para que la humedad se distribuya uniformemente en el suelo. La muestra puede dejarse en la cápsula a condición de ponerla en un cuarto húmedo, cubierto con papel encerado ó lámina de aluminio.

6. Se repiten los pasos 4 y 5 reduciendo la cantidad de agua agregada, para obtener una segunda muestra con contenido de agua ligeramente superior al límite líquido.

VI.1.2 Método húmedo 1. El material que pasa la malla no 4 se desmorona en una charola y se pasa por la malla

no 40, después se le agrega agua hasta que esté en suspensión, posteriormente se evapora y cuando tenga consistencia de pasta suave y espesa. Se guarda una porción en un frasco para la prueba de límite líquido.

2. Se guarda una porción de muestra húmeda obtenida en el paso anterior, en un frasco de vidrio para la prueba del límite líquido y se deja secar mas tiempo la otra porción para la prueba del límite plástico, guardándose posteriormente en un segundo frasco.

El tiempo requerido para que la humedad de las muestras sea uniforme se reduce, en este caso, a algunas horas, ya que todas las partículas se humedecieron cuando se le agregó agua hasta llegar a la suspensión de partículas.


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VI.2 Límite líquido Se define como el contenido de agua que tiene un suelo remoldado cuando muestra una resistencia al esfuerzo cortante incipiente (27 g/cm2). Se mide como el contenido de agua del suelo, que en la copa de Casagrande resiste 25 golpes para que se cierre una ranura de tamaño fijo, con ancho de ½”. La ranura generalmente se cierra antes o después de los 25 golpes por lo que la prueba se ejecuta varias veces obteniéndose puntos que deben estar situados antes y después de los 25 golpes, y se construye una gráfica del contenido de agua y el logaritmo del número de golpes con los cuales la ranura se cerró, dando por resultado la curva de fluidez, de esta curva se obtiene el contenido de agua a los 25 golpes y este valor es el límite líquido (LL) que tiene el suelo. Equipo

? Dispositivo para determinar el límite líquido (copa de Casagrande) ? Ranurador plano ? Malla Nº 40 (0.420 mm) ? Espátula ? Cápsula de porcelana ? Vidrios de reloj ? Piseta con agua destilada ? Mortero ? Balanza con aproximación de 0.001 de g y capacidad mínima de l00 g. ? Horno a temperatura constante de 110° C

Descripción de las características de la copa de casagrande

? Peso de la copa: 200 ± 20 g. ? Altura de caída: 1 cm al punto de impacto. ? Resistencia de la base: un balín de 2 g dejado caer a una altura de 25 cm debe

rebotar de 18 a 21 cm. ? Frecuencia de los golpes: 2 por segundo. ? Material que se coloca para la prueba: de 50 a 75 g. ? La copa de Casagrande antes de usarla se debe ajustar perfectamente a las

especificaciones de la altura de caída, verificar el punto de percusión o la distancia de este a la base.


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Límite líquido

Ajustar la Copa de Casagrande a las especificaciones

Se prepara el material por el método seco o húmedo

Se toman 50 g de la muestra

Se le agrega agua

Se coloca en la Copa de Casagrande formando una capa de suelo de 1 cm de espesor

Con la punta del ranurador colocado en forma perpendicular al suelo se ranura lo mas recto posible

Se anota en el registro el número de golpes para el que se cerró la ranura 1.2 cm

Se remolda nuevamente el material y se repite la prueba

Se extrae una porción de muestra cerca de donde se cerró la ranura y se obtiene su contenido de agua, correspondiente al

número de golpes obtenidos anteriormente

no Se repite la prueba

si Se cerró al mismo número de golpes

no si

no si

Se debe tener 6 puntos en esta prueba 3 antes y 3 después de 25 golpes

Se tiene 3 puntos FIN

Se toma decisión según donde falten puntos antes o después de 25 golpes

Faltan después de los 25 Secar la muestra

no si Se cierra la ranura antes de 50 golpes


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Procedimiento 1. Ya preparada la muestra, se mezcla

nuevamente en una cápsula de porcelana hasta hacerla homogénea.

2. En la copa de Casagrande se colocan 50 g

(aproximadamente) y con una espátula de cuchillo se forma dentro de la cápsula de bronce, una capa de suelo con un grueso máximo de 1 cm.

3. Se hace una ranura en el centro de la

muestra, inclinando el ranurador de manera que permanezca perpendicular a la superficie interior de la copa. Para arcillas arenosas, limos con poca plasticidad y algunos suelos orgánicos, el ranurador plano no permite labrar la ranura a satisfacción. Para estos suelos, se corta la ranura con una espátula verificándose las dimensiones con el ranurador.

4. Hecha la ranura y verificando que la copa y

su base estén limpias y secas se acciona el dispositivo a razón de 2 golpes por segundo, contando cuantos son necesarios para que se cierre la ranura en una longitud de 1.2 cm.


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En esta imagen se muestra como debe quedar unido en suelo después de los golpes. 5. Se retira el material de la copa y, con la

espátula, se vuelve a mezclar el material y se repiten las operaciones indicadas en los puntos 2, 3 y 4 hasta que se obtengan dos determinaciones congruentes con diferencia máxima de un golpe. Se anota el resultado o el promedio de los dos últimos.

6. Una vez que se tienen determinaciones

congruentes, en la parte cercana a la falla se toma una muestra de 10 gr. aproximadamente para determinar el contenido de agua.

7. Los pasos del 2 al 6 se repiten agregando agua o secando la mezcla según el caso

hasta obtener cuando menos 4 determinaciones diferentes de número de golpes, los cuales deben ser 2 mayores y 2 menores de 25 golpes. Se agrega o disminuye agua dependiendo del proceso de preparación de la muestra húmeda o seca.

8. Se determinan los contenidos de agua correspondientes a los distintos números de golpes, y se traza la curva que mejor se ajuste a los puntos obtenidos en el formato semilogarítmico, en las ordenadas el contenido de agua y en las abscisas el número de golpes.

9. La ordenada de la curva, correspondiente a una abscisa de 25 golpes, es el límite líquido. Se redondea el valor obtenido al entero más cercano.

Para la representación de resultados de la obtención de los límites de consistencia se hace en un solo formato que se presentará al final.


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VI.3 Límite plástico Se define como el contenido de agua que tiene un suelo cuando al elaborar un cilindro de 3.2 mm de diámetro y 10 cm de longitud, aproximadamente, empieza a agrietarse. Se determina con 1 cm3 de suelo húmedo aproximadamente, que se amasa para formar un rollo de 3.2 mm de diámetro rolándolo con la mano sobre vidrio sin pulir o papel; o bien, utilizando las dos palmas de las manos, permitiendo que se evapore el agua que contiene. Si el cilindro mide 3.2 mm de diámetro en el momento que aparecen las primeras grietas de secado, se encuentra en el límite plástico. Se cuantifica obteniendo el contenido de agua del suelo que contiene el cilindro. Equipo

? Placa de vidrio sin pulir de 15 x 15 cm aproximadamente ? Alambre o clavo de 3.2 mm de diámetro para comparación ? Balanza con aproximación de 0.001 g y capacidad mínima de l00 g. ? Horno a temperatura constante de 110° C

Límite plástico

Se toma 1 cm3 de material empleado para el Límite Líquido

Se forman cilindros de 3.2 mm de diámetro

Se tiene el material en el Límite Plástico, se calcula el contenido de agua (W%)

El promedio de los contenidos de agua será el Límite Plástico

FIN

si no Se agrieta el cilindro

si no

si no

Se han hecho 3 cálculos

La diferencia de los 3 es <2%


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Procedimiento Se recomienda realizar esta prueba en un cuarto húmedo, especialmente si el material es limoso, para evitar el secado superficial, si no se cuenta con cuarto húmedo se deben tomar las precauciones necesarias para reducir la evaporación. 1. Se toma un centímetro cúbico de la

muestra, aproximadamente. Si el material tiene un contenido de agua inicial excesivo, se rueda repetidamente sobre una placa de cerámica microporosa (no yeso) en atmósfera seca hasta que tenga un contenido de agua próximo al límite plástico. Se regresa al cuarto húmedo.

2. Se rueda la pequeña muestra sobre una

placa de vidrio ligeramente despulido, bajo la palma de la mano o la base del pulgar hasta formar un cilindro de 3.2 mm de diámetro y de 10 cm de largo aproximadamente, el diámetro del cilindro puede verificarse con un alambre de 3.2 mm (1/8 pulg) de diámetro.

3. Se pliega el cilindro de suelo, se amasa

para que tome una forma elipsoidal y se vuelve a rodar. Se repite la operación tantas veces como sea necesario para que, al perder agua por evaporación, y llegar al diámetro de 3.2 mm, el cilindro se agriete y se rompa en segmentos de 1cm de largo, aproximadamente. En el caso de suelos orgánicos, el cilindro debe rodarse con cuidado para que no se rompa prematuramente. Para suelos muy plásticos, deberá ejercerse una presión considerable para reducir el diámetro del cilindro a 3.2 mm. Con frecuencia, estos suelos no se agrietan en el límite plástico.


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4. Se compara el rollito con el diámetro del clavo, se recomienda ponerlos sobre el vidrio para que se vea mejor la comparación; si ya tiene las características necesarias se coloca en una capsula.

5. Se pesa en la balanza de 0.001 g y se

registra este valor en la columna cápsula + muestra húmeda del cuadro correspondiente al límite plástico en la lámina 4.1; asimismo, se anota el número de la cápsula y su peso en la columna respectiva.

6. Se repiten los pasos 1a 4, con otra porción de la muestra, para comprobar la

determinación anterior. 7. Las muestras se introducen en el horno

durante 24 hrs. Después se dejan enfriar en un desecador y se pesan. Se anotan los valores en la columna cápsula + suelo seco.

8. Con los datos anteriores, se calculan los contenidos de agua. Si la diferencia de los

resultados no es mayor del 2%, se considera que el límite plástico (LP) es igual al promedio, redondeado al entero más cercano. En caso contrario, se repite la determinación. La tolerancia podrá ser ligeramente mayor para suelos cuyo límite plástico sea inferior a 20.


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VI.4 Límite de contracción El Límite de Contracción, a diferencia de los anteriores, es fijado por fenómenos físicos. En este límite no intervienen reglas arbitrarias, se utilizan fuerzas capilares que reducen el volumen del suelo hasta un valor mínimo permitido por el propio suelo, el contenido de agua que satura este volumen mínimo, es el que se conoce como límite de contracción (LC). Equipo

? Placa de vidrio sin pulir de 15 x 15 cm aproximadamente ? Moldes, circular y rectangular ? Balanza con aproximación de 0.001 g y capacidad mínima de l00 g. ? Horno a temperatura constante de 110° C ? Vernier

VI.4.1 Contracción lineal

Se miden los moldes rectangulares

Se llenan los moldes con la mezcla previamente preparada

Se acomoda la superficie del material del molde

Se aceitan los moldes para que no se adhiera la mezcla

Se secan los moldes al horno durante 24 horas

De las muestras secas se obtienen nuevas medidas

Finalmente se obtiene la Contracción Lineal

no si Se obtienen 3 cálculos con diferencia <2% FIN


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Procedimiento 1. Se miden los moldes rectangulares y se

registran los datos. 2. Se les coloca aceite a los moldes para que,

al colocar la mezcla previamente preparada, no se adhiera a ellos.

3. Se llenan los moldes con la mezcla, por

partes, dando ligeros golpes hasta que se acomode el material sin introducir algún objeto a la mezcla.

4. Se hace un ligero acomodo a la superficie

del material sin presionarlo.


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5. Se someten a secado al horno durante 24 horas a temperatura constante de 110 °C.

6. Una vez que ya se tienen secas las muestras se vuelven a medir sus longitudes, y se

hacen los cálculos para obtener la contracción lineal. VI.4.2 Contracción volumétrica

Se miden los moldes circulares

Se llenan los moldes con la mezcla previamente preparada

Se acomoda la superficie del material del molde y se pesan nuevamente en la balanza con el vidrio

Se aceitan los moldes y el vidrio para que no se adhiera la mezcla y se pesan en la balanza

Se secan los moldes al horno durante 24 horas

Se pesan, una vez mas, para obtener el peso seco

Finalmente se obtiene la Contracción Volumétrica

no si Se obtienen cálculos con diferencia <2% FIN


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Procedimiento 1. Se miden los moldes circulares. 2. Se le coloca aceite a los moldes circulares

junto con el vidrio y se pesan en la balanza.

3. Se llenan los moldes con la mezcla

previamente preparada, esta vez si se hace con los dedos y se presiona con fuerza la mezcla dentro del molde cuidando de que no queden huecos.

Se puede levantar el conjunto, como se muestra en la imagen, para cerciorase de que no haya huecos en la parte inferior.


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4. Se hace un acomodo a la superficie del material del molde cuidando de no despegarlo de la placa de vidrio, y se obtiene el peso del conjunto nuevamente.

Obteniendo el peso del material húmedo. 5. Se someten a secado al horno durante 24

horas a temperatura constante de 110 °C y se obtiene el peso seco de la mezcla con el molde y la placa de vidrio. Finalmente se hacen los cálculos requeridos.

Los datos se registran en el formato 14. Errores: Límite líquido

1. Dispositivo para determinar el límite mal ajustado. 2. No preparar adecuadamente las muestras. 3. Colocar y/o ranurar mal el material en la Copa de Casagrande. 4. No dar el número de golpes especificado, por segundo. 5. Permitir que los distintos puntos lo realicen personas diferentes. 6. Obtener malas pesadas al calcular el contenido de agua (W%). 7. Ranurador con punta gastada, que ocasiona que la ranura formada en el suelo tenga

más de dos milímetros de ancho en el fondo.

CAPÍTULO III. IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE SUELOS

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8. Corte incorrecto de la ranura. En suelos arenosos ocurre que el material se desliza sobre la superficie de la copa al labrar la ranura. En este caso, se subestima el límite líquido.

9. Pérdidas de agua durante la prueba. Para ciertos suelos, los resultados obtenidos son muy variables, a menos que se realice la prueba en un cuarto húmedo.

Límite plástico

1. Rodado del cilindro con los dedos. Los dedos rompen el cilindro antes de que el material llegue al límite plástico.

2. Diámetro final del cilindro incorrecto. 3. Detener la operación de rodado antes de tiempo. Si existe alguna duda en cuanto a

saber si ya se ha llegado al límite plástico, es mejor volver a rodar una vez más el cilindro que detener el proceso antes de lo debido.

4. Obtener malas pesadas para el contenido de agua. 5. Usar papel absorbente para acelerar el secado de la muestra.

Límite de contracción

1. Cápsula (ó anillo), no lubricada. Si el suelo se adhiere al recipiente, la pastilla puede agrietarse durante el secado.

2. Pastilla sometida a secado demasiado intenso. La pastilla debe secarse primero en el cuarto húmedo y después al aire en el laboratorio, hasta observar un marcado cambio de color. Sólo entonces puede meterse al horno.

3. Burbujas de aire entrampadas en el material o abajo de la pastilla del suelo. 4. Puede haber equivocaciones en las pesadas. 5. Mal cálculo del volumen de la muestra.

CAPÍTULO III. IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE SUELOS

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------- g g g g g %

W = %LL = %LP = %IP = %

CONTRACCIÓN LINEAL

Li = cmLf = cm

FW = %

UNIVERSIDA AUTÓNOMA DE GUERRERO

LÍMITE LÍQUIDO

LÍMITE PLÁSTICO

OBRA:SITIO:SONDEO No:

FECHA:

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA

LÍMITES DE CONSISTENCIA

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

PROF. NAF:DESCRIPCIÓN:

Peso de la cápsula

Peso del suelo seco

-------

Peso de la cápsula +

suelo húmedo

Peso de la cápsula + suelo seco

Cápsula No.

Contenido de agua (W)

Número de golpes

Peso del agua

Formato 14

HUMEDAD NATURAL

??

? 100i

fi

L

LLCL

??

?IP

WLLLC

??FwIPTw

??

?IP

LPwI L

Número de golpes

Con

tenido

de

agua

en

%

5 6 7 8 9 10 20 25 30 40 50

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