11 Limites de Consistencia

8/18/2019 11 Limites de Consistencia

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LIMITES DE CONSISTENCIA

1) Objetivo.-

1.1. Objetivo general.- Determinar el contenido de humedad de un Suelo para evaluar su consistencia.

1.2. Objetivos específicos.-

Determinar el contenido de contenido de humedad en el Limite de Plástico.

Analizar la cantidad de contenido de humedad en el Limite Liquido.

Estudiar la Relación entre el Limite Plástico y el Limite Liquido queda como un

resultado el Índice de Plasticidad.

2) Fundamento teórico.-Los límites de Atterberg o también llamados límites de consistencia se basan en el

concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en

diferentes estados, dependiendo de su propia naturaleza y la cantidad de agua que

contengan. Así, un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico y

líquido o viscoso (ver Fig.1).

El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de un suelo a otro

y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades,

para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, acepta


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deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los

suelos hasta cierto límite sin romperse.

Relación entre las fases sólidas y liquidas en una arcilla

Durante mucho tiempo se creyó que los minerales de las arcillas eran de naturalezaamorfa, pero todas las investigaciones de detalle realizadas hasta ahora han

demostrado, que son cristalinos y altamente estructurados.

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

necesario, adoptan una consistencia característica que se ha denominado plástica.

Estos suelos han sido llamados arcillas originalmente por los hombres dedicados a la

cerámica; la palabra pasó a la mecánica de suelos, en épocas más recientes, con

idénticos significados. la plasticidad es en este sentido, una propiedad tan evidente que

ha servido de antaño para clasificar suelos en forma puramente descriptiva.

Pronto se reconoció que existía una relación específica entre la plasticidad y las

propiedades físico - químicas determinantes del comportamiento mecánico de las

arcillas. Las investigaciones han probado que la plasticidad de un suelo es debida a su

contenido de partículas más finas de forma laminar ya que esta ejerce una influencia

importante en la compresibilidad del suelo, mientras que el pequeño tamaño propio de

esas partículas hace que la permeabilidad del conjunto sea muy baja.

Otras ramas de la ingeniería han desarrollado otra interpretación del concepto deplasticidad, como es el caso del esfuerzo-deformación de los materiales.

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

decir que un suelo plástico puede deformarse y remoldearse sin agrietamiento, pues

una arena fina y húmeda tiene esas características cuando la deformación se produce

lentamente y, sin embargo, no es plástica en un sentido más amplio de la palabra; hay

entre el comportamiento de la arcilla y el de la arena en cuestión una importante

diferencia: el volumen de la arcilla permanece constante durante la deformación,

mientras que el de la arena varía; además, la arena se desmorona en deformación

rápida.

Por lo tanto, en mecánica de suelos podemos definir la plasticidad como la 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.


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La consistencia es la característica física que gobierna las fuerzas de cohesión-

adhesión, responsables de la resistencia del suelo a ser moldeado o roto.

Dichas fuerzas dependen del contenido de humedades por esta razón que la

consistencia se debe expresar en términos de seco, húmedo y mojado.

Se refiere a las fuerzas que permiten que las partículas se mantengan unidas; se puede

definir como la resistencia que ofrece la masa de suelo a ser deformada o amasada.-

Las fuerzas que causan la consistencia son: cohesión y adh esión.

Cohesión: Esta fuerza es debida a atracción molecular en razón, a que las partucilasde arcilla presentan carga superficial entonces es la atracción entre partículas de la

misma naturaleza.

Adhesión: Se debe a la tensión superficial que se presenta entre las partículas de

suelo y las moléculas de agua. Sin embargo, cuando el contenido de agua aumenta,

excesivamente, la adhesión tiende a disminuir. El efecto de la adhesión es mantener

unidas las partucilas por lo cual depende de la proporción Agua/Aire.

Limite Plástico: se define por convención como el contenido de humedad para el cual

un cilindro de 3 mm de diámetro comienza a desmoronarse.

Límite Liquido: En este limite el contenido de humedad en la película de agua se hace

tan gruesa que la cohesión decrece y la masa de suelo fluye por acción de la gravedad.

Índice de Plasticidad: Es un parámetro físico que se relaciona con la facilidad de

manejo del suelo, por una parte, y con el contenido y tipo de arcilla presente en elsuelo.

La diferencia entre el Limite Liquido (LL) y el Limite Plástico (LP) define el Índice de

Plasticidad (IP).


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3) Equipo de laboratorio.-

3.1. Limite Líquido.-

Aparato de Casagrande, calibrado

Ranurador Vasijas

Pocillo de porcelana

Espátula

Recipientes para agua

Perilla

Balanza de precisión de 400g por 0,01g de aproximación

Horno3.2. Limite Plástico.-

Vidrio esmerilado

Vasijas

Espátula

Vasija de porcelana

Perilla de goma para agua

Horno

Balanza de precisión de 400g por 0,01g de aproximación.

4) Materiales.-

Una Muestra de suelo aproximadamente de 200gr que pase por el tamiz 40.

Agua destilada.

5) Procedimiento.-

5.1. Limite Liquido.-

Colocar en el plato la muestra de suelo tamizado en el tamiz 40.


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Muestra, tamiz N° 40

Se mezcla la muestra con agua destila hasta llegar a una muestra humedad.

Mezcla con el agua destilada

El plato de bronce se debe hallar limpio, lo mismo que el ranurador.


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Aparato Casagrande

Colocar la mezcla preparada con la espátula en el plato de bronce (aparato

Casagrande), en un plano inclinado hasta 1.0 cm de espesor.

Coloca la muestra al plato de bronce

Colocar la muestra con el ranurador en la parte centrar en dos partes iguales,

los cortes se los debe realizar poco a poco evitando jalar la muestra.


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Se procede a cortar la muestra con el ranurador

Una vez que la muestra se halla dividida en 2 porciones proceder a efectuar el

golpeado, 2 golpes por segundo, y se va contando el numero de golpes

necesarios hasta que la muestra se junte en algún lugar ½ o sea 1.2 cm

Se procede a dar los golpes

Sacar de la parte central, una muestra de suelo y colocar en un pocillo,

previamente pesado (suelo húmedo + pocillo) secar en el horno, para

determinar su % de humedad.


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Corte de la muestra, para colocar al pocillo

Se coloca la muestra al pocillo

Así se realiza y se repite 3 o 4 muestras con diferentes contenidos de humedad,

aumentando cada vez para que den golpes en rangos 5 a 15, 15 a 25, 25 a 35


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Se vuelve a limpiar el plato de bronce

Repetimos en dividir la muestra


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Se agrega mas muestra para quitar la humedad


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Corte respectivo a la muestra

Se extrae la muestra para le pocillo

Concluimos con las 3 pruebas

Cada pocillo se pesa sin la muestra y luego con la muestra


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Se Pesan los 3 pocillos

Cada pocillo colocar en el horno y esperar que esté completamente seco.

Muestra secando en el horno


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Se debe esperar que las muestras enfríen y luego pesarlo.

Se pesa la muestra Seca

Con los 3 datos de % de humedad y el numero de golpes para cada ensayo,

graficar una recta en la escala semi-logaritmica, ordenadas va el porcentaje de

humedad y en abscisas el N° de golpes.

A los 25 golpes cortar la recta y determinar el % de humedad, el cual se reporta

como LIMITE LIQUIDO..

En esta verificación por formula no debe variar +-0,5 del limite liquido promedio.

Caso contrario se elimina el punto que varie, para graficar se precisa minimo

dos puntos los que deben ser similares en el rango indicado, si los tres varian se

repite el ensayo.

4.2. Limite Plástico.-

Colocar en el plato la muestra de suelo tamizado en el tamiz 40.


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Plato con suelo fino

Se mezcla la muestra con agua destila hasta llegar a una muestra húmeda.

Mezclando el fino con agua destilada


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El vidrio esmerilado o superficie absorbente se debe hallar completamente

limpio.

Vidrio esmerilado

Con la pasta realizar 8 a 10 cilindros pequeños de 3mm. De diámetro y de 10 a

15cm de longitud.


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Cilindros de sedimento húmedo

Cuando se llega al espesor a 3mm. Y se rompe, tiene poca humedad y se debe

aumentar agua.Por el contrario si se forman los cilindros mas delgados, se tieneexceso de agua y se debe aumentar suelo seco. Lo ideal es que al llegar al

espesor de 3mm. Y verificar que se estén formando pequeñas grietas.

Verificando los cilindros

Juntar los 8 a 10 cilindros, cortar las partes externas con la espátula de ambos

lados y dividir la muestra en dos porciones.


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Cortando los cilindros

Cada porción depositar en una capsula previamente pesada y se pesar suelo

húmedo + capsula.

Colocando los cilindros al recipiente


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Pesando antes de meter al horno

Se seca en el horno y se determina su % de humedad.

Muestra secando en el horno

La medida de ambos resultados se reporta como LIMITE PLASTICO.


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Sedimento completamente seco

La variación entre dos resultados no debe ser mayor de 0,2 caso contrario se

debe repetir el ensayo.

Visto bueno del ensayo

6) Fórmulas y cálculos.-


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Al obtener los datos de suelo seco, suelo húmedo, la capsula, suelo húmedo mas

capsula, suelo seco mas capsula, el numero de golpes de casa prueba se procede

a copiar los respectivos datos en la tabla.

Para sacar el peso de agua aplicamos la siguiente formula

W agua = W s.húmedo – W s.seco

Peso del de suelo seco

W s.seco = W s.seco – W capsula

Porcentaje de humedad

%H = W s.seco

W agua

LIMITE LIQUIDO

5-15 15-25 25-35

CAPSULA Nº 1 2 3

Nº DE GOLPES 13 20 32

SUELO HUMEDO +

CAPSULA

40.11 42.17 33.95

SUELO SECO +

CAPSULA

33.90 35.94 29.89

PESO DE AGUA 6.21 6.23 4.06

PESO DE CAPSULA 18.02 16.94 17.85

PESO DE SUELO

SECO

17.31 17.86 12.04

PORCENTAJE DE

HUMEDAD

35.87 34.88 33.72

Formato de Planilla proporcionado por Ing. Barrientos.


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Cuando los puntos no se hallan sobre la recta verificar por formula:

LL=%H * (N/25)^0,121

N= Numero de golpes en el golpes

%H=% de humedad que da en el ensayo Se procede a realizar el grafico correspondiente

Limite plástico de igual manera se sacan los pesos correspondientes de la tabla

Se procede sacar el peso de agua

LIMITE PLASTICO

CAPSULA Nº 4 5

SUELO HUMEDO +

CAPSULA

27.33 26.97

SUELO SECO +

CAPSULA

25.81 25.55

PESO DE AGUA (Pa) 1.52 1.42

PESO DE CAPSULA 17.5 17.78PESO DE SUELO

SECO (Ps)

8.31 7.77

PORCENTAJE DE

HUMEDAD

18.29 18.28

34.5

35

35.5

36

5 10 15 20 25 30 35

P O R C E N T A J E

D E H U M E D A D %

NUMERO DE GOLPES

LIMITE LIQUIDO


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Formato de Planilla proporcionado por Ing. Barrientos

se casa un promedio de las dos capsulas, estas solo deberá variar un máximo

de 0,5.

Se obtiene de la diferencia entre el limite liquido y el limite plástico:

IP = LL – LP > 10 plástico.

IP = LL – LP < 10 no plástico.

Valores Menores de 10 indican baja plasticidad, y valores cercanos a los 20

señalan suelos muy plásticos.

La diferencia entre el Limite Liquido (LL) y el Limite Plástico (LP) define el Índice

de Plasticidad (IP).

IP = LL – LP

Valores del Limite Liquido y Limite Plastico

L.L.= 34.1

L.P.=18.28

IP=34.1 – 18.28

IP=15.82

7) Conclusiones.-

Nos muestra como determinar el material que se encuentra en una determinada area.

Debido a que nosotros al realizar un proyecto tenemos que hacer una vista al lugar

donde se realizara dicho proyecto tenemos que observar con el recorrido es una idea

del suelo que se encuentra en ese lugar pero en el laboratorio se afirma si en realidad

es o no el suelo que se suponía.

8) Bibliografía.-

Manual de procedimiento de ensayos de laboratorio de suelos -Ing. Ronald

Barrientos-2009

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