Contenido de Humedad, Limite liquido

UAP Universidad Alas Peruanas Escuela profesional de Ingeniera Civil

INFORME N 02 Arequipa, 17 de Septiembre de 2013 Docente: Ing. Jorge Luis Alejandro Quispe Curso: Diseo Moderno de Pavimentos (Laboratorio) Ciclo: IX - Ciclo Ttulo: Contenido de Humedad, Limite Lquido, Limite Plstico y Anlisis Granulomtrico Grupo: Grupo B De: Ghersi Cuervo Helarf

Con respecto al documento del ttulo, me es grato informar a Ud. lo siguiente: A.- Introduccin: La descripcin de suelos, en especial su clasificacin, est basada en examen visual y ensayos manuales, y no debe contener refinamientos que slo pueden determinarse con equipo de laboratorio, aunque stos sean contradictorios. Ocasionalmente los suelos son descritos con tal cantidad de detalles que sin embargo, es mejor errar por el lado del exceso de detalles, que pueden seleccionarse, que presentar descripciones incompletas. B.- Marco Terico: B.1.- Agua del Suelo.- La cantidad de agua retenida depende del tamao y de la disposicin de los poros en el terreno. En suelos gruesos y desagregados, el agua tiende a drenarse hacia abajo por la accin de la gravedad, dejando un pequeo remanente. Los suelos compuestos por partculas finas suelen tener una porosidad total superior, por tanto, retienen cantidades de agua mayores que los suelos de textura gruesa. El agua se mueve y queda retenida por un sistema de poros. Las fuerzas que actan sobre el agua, llamadas succin del suelo, pueden clasificarse as: las causadas por las partculas (fuerzas mtricas), por los solutos disueltos en el agua (fuerzas osmticas) y por la gravedad (fuerzas gravitatorias). Las fuerzas mtricas surgen de la accin capilar y de las interacciones electrostticas entre el agua y las partculas del suelo. Las fuerzas osmticas dependen de la cantidad de sales disueltas en el agua y que influyen de forma indirecta en su movimiento por el suelo. La suma de las fuerzas mtricas y osmticas se llama potencial total del agua. B.2.- Contenido de Humedad.- (Contenido de agua) El contenido de humedad en un suelo es la suma de sus aguas que son libres, capilar e higroscpica, La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa junto con la cantidad de aire, una de las caractersticas ms importantes para explicar el comportamiento de este (especialmente en aquellos de textura ms fina), como por ejemplo cambios de volumen, cohesin, estabilidad mecnica. El mtodo tradicional de determinacin de la humedad del suelo en laboratorio, es por medio del secado a horno, donde la humedad de un suelo es la relacin expresada en porcentaje entre el peso del agua existente en una determinada masa de suelo y el peso de las partculas slidas, o sea: W (%) = ( Ww / Ws ) * 100 Ww = Wt - Ws Dnde:


W = Contenido de humedad expresado en % Wt = Peso total del suelo (Hmedo) Ww = Peso del agua existente en la masa de suelo Ws = Peso de las partculas slidas

B.3.- Lmites de ATTERBERG.- Los suelos que poseen algo de cohesin, segn su naturaleza y cantidad de agua, pueden presentar propiedades que lo incluyan en el estado slido, semi-slido, plstico o semi-lquido. El contenido de agua o humedad lmite al que se produce el cambio de estado vara de un suelo a otro. El mtodo usado para medir estos lmites se conoce como mtodo de Atterberg y los contenidos de agua o humedad con los cuales se producen los cambios de estados, se denominan lmites de Atterberg. Ellos marcan una separacin arbitraria, pero suficiente en la prctica, entre los cuatro estados mencionados anteriormente.

Lmite lquido (LL).- Humedad de un suelo remoldeado, lmite entre los estados lquido y plstico, expresado en porcentaje.

Lmite plstico (LP).- Humedad de un suelo remoldeado, lmite entre los estados plstico y semi-slido, expresado en porcentaje.

Lmite de contraccin (LC).- Humedad mxima de un suelo para la cual una reduccin de la humedad no causa una variacin del volumen del suelo, expresado en porcentaje.

Esquemticamente: Slido Semi - slido Plstico Semi Lquido Liquido LC LP LL


Adems, se define el ndice de plasticidad (IP) como la diferencia entre el lmite lquido y el lmite plstico (IP = LL - LP). Los lmites lquido y plstico han sido ampliamente utilizados en todas las regiones del mundo principalmente con objetivos de identificacin y clasificacin de suelos. El lmite de contraccin ha sido utilizado en varias reas geogrficas donde el suelo sufre grandes cambios de volumen entre su estado seco y su estado hmedo. El lmite lquido en ocasiones puede utilizarse para estimar asentamientos en problemas de consolidacin y ambos lmites son algunas veces tiles para predecir la mxima densidad en estudios de compactacin. B.4.- Determinacin del Limite Lquido.- Para poder establecer valores definidos, reproducibles, de estos lmites se propuso que el limite liquido se definiera arbitrariamente como el contenido de humedad al cual una masa de suelo hmedo colocada en un recipiente en forma de capsula de bronce, separada en 2 por la accin de una herramienta para hacer una ranura patrn, y dejar caer desde una altura de 1 cm., sufra despus de dejarla caer 25 veces una fallas o cierre de la ranura en una longitud de 12.7 mm. El lmite lquido es tambin afectado, marcadamente por el tipo de suelo y otros factores adicionales. Se han desarrollado y se utilizan aparatos patrn as como herramientas patrn para hacer la ranura, una de las herramientas para hacer la ranura, es la propuesta por la ASTM) la otra herramienta patrn fue la desarrollada por casa grande en 1932 y tiene la ventaja de permitir un mejor control de la profundidad de la pasta de suelo en la casuela. La herramienta de la ASTM es mejor para suelos con bajo lmite lquido en los cuales es generalmente difcil hacer la ranura, como materiales limosos y arenosos. Para estos suelos seria incluso necesario formar principalmente la ranura con la ayuda de la esptula, despus de lo cual, la ranura puede ser mejorada adecuadamente utilizando cualquiera de los ranuradores patrn. La muestra de ensayo debe ser igual o mayor que 100 grs. y pasar completamente por el tamiz de 0,5 mm. (Malla N40 ASTM).

B.5.- Determinacin del Limite Plstico.- El lmite plstico se ha definido arbitrariamente como el contenido de humedad del suelo al cual un cilindro de ste, se rompe o resquebraja al amasado presentando un dimetro de aproximadamente 3 mm. Esta prueba es bastante subjetiva, es decir, depende del operador, el cual debe ayudarse con un alambre u otro material de 3 mm. de dimetro


para hacer la comparacin y establecer el momento en que el suelo se resquebraja y presenta el dimetro especificado. La muestra necesaria para realizar este ensayo deber tener un peso aproximado de 20 grs. y pasar completamente por el tamiz de 0,5 mm. (Malla N 40 ASTM). B.6.- Anlisis Granulomtrico.- Se llama tambin anlisis mecnico y su finalidad es obtener la distribucin por tamao de las partculas presentes en una muestra de suelo. As es posible tambin su clasificacin mediante sistemas como AASHTO o USCS. El ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptacin de suelos para ser utilizados en bases o sub-bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este anlisis. Para obtener la distribucin de tamaos, se emplean tamices normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente. Para suelos con tamao de partculas mayor a 0,074 mm. (74 micrones) se utiliza el mtodo de anlisis mecnico mediante tamices de abertura. Para suelos de tamao inferior, se utiliza el mtodo del hidrmetro, basado en la ley de Stokes. A partir de la curva de distribucin granulomtrica se puede obtener dimetros caractersticos como D10, D30, D60. El D se refiere al tamao del grano o dimetro aparente de la partcula del suelo y el subndice (10, 30, 60) denota el porcentaje del material ms fino. Por ejemplo D10 = 0.15 mm. significa que el 10% de los granos de la muestra son menores en dimetro que 0.15 mm. El dimetro D10 es tambin llamado el tamao efectivo del suelo. Una indicacin en la variacin del tamao de los granos presentes en la muestra se obtienen mediante el coeficiente de uniformidad.

Cu = D60 D10

Un valor grande en este parmetro Cu indica que los dimetros D60 y D10 difieren en tamao apreciable. El coeficiente de concavidad es una medida de la forma de la curva entre el D60 entre D10.


Cc = sssD30

2gg

(D10 x D60) C.- Objetivos:

Entender como el suelo retiene agua y como esta agua produce cambios de estados en nuestro suelo y a su vez encontrar el contenido de Humedad de nuestra muestra.

Identificar los lmites de atterberg, de como el agua influye es estos cambios y poder determinar su Limite Liquido, Limite Plstico y ndice de Plasticidad.

Poder clasificar nuestro suelo mediante el sistema AASHTO o USCS y obtener la distribucin por tamao de las partculas presentes

D.- Materiales y/o Herramientas Utilizados:

Paquete de bolsas

Bandeja metlica

Tamices

Pocillos

Cmara fotogrfica

Brocha

Franela

Agua

Cilindro

Jarra de Plstico

Tazones

Cocina Elctrica

Badilejo

Mquina de Casa Grande

Regla Metlica

Hoja de Papel

Muestra de suelo seca

Balanza

Cucharon

Escobilln

Escobilla

Recogedor

Regla metlica

E.- Procedimiento Experimental.- E.1.- Contenido de Humedad.- E.1.1.- Preparacin y Pesado de la Muestra.- En este procedimiento se pesa la muestra en una bandeja metlica, despus de haber sido cuarteada las veces necesarias, obteniendo como dato Wt = 2064 grs.


E.1.2.- Secado de la Muestra.- Para secar la muestra, se coloca en una bandeja metlica y esta se lleva al horno a una temperatura de 110 C con una tolerancia de 5 C a favor o en contra y por un periodo mnimo de 24 horas. Esto se hace para poder realizar el ensayo de contenido de Humedad, obteniendo como dato Ws = 1898 grs.

E.1.3.- Obtencin del Contenido de Humedad W.- Con los datos anteriores procedemos a aplicar las formulas para la obtencin del contenido de humedad W.

Aplicando: W (%) = ( Ww / Ws ) * 100 Ww = Wt Ws Ww = 2064 1898 Ww = 166 grs. W (%) = ( 166 / 1898 ) * 100 W (%) = 8.75 % E.2.- Lmite Lquido y Lmite Plstico.- E.2.1.- Preparacin y Pesado de la Muestra.- La muestra del ensayo debe ser igual a 300 grs. y pasar completamente por el tamiz de 0,5 mm. (Malla N40 ASTM). Luego hay que dividirla en 2 partes iguales de 150 grs. con una parte se realizara el ensayo de Limite Liquido y con la otra el ensayo de Limite Plstico. Se tomara 898 grs. de la muestra seca quedando 1000 grs. para el ensayo de Anlisis Granulomtrico.


Como recomendacin primero se empieza con el ensayo de Limite Liquido, ya que si la muestra tiene demasiada cantidad de agua esta se puede aminorar aumentando muestra seca del Limite Plstico.

E.2.2.-Obtencin del Limite Liquido.- Antes de iniciar calibramos nuestro instrumento luego colocamos la muestra preparada en la copa del aparato del lmite liquido, presionarla hasta abajo y dispersarla dentro de la copa hasta una profundidad de aproximadamente 10 mm. en su parte ms profunda, disminuyendo gradualmente esta profundidad para formar una superficie horizontal. Se debe tener cuidado en eliminar las burbujas de aire presentes en la muestra, a la vez se debe de cuidar el resto de la muestra de posibles cambios de humedad.


Con el ranurador, formar una ranura en la muestra dentro del aparato de Casagrande. Al utilizar la herramienta ranuradora se debe tener cuidado en que esta permanezca perpendicular a la superficie de la copa en el momento del corte.

Levantar y dejar caer la copa girando la manivela del aparato a una velocidad de a 2 cadas por segundo, hasta que las 2 mitades de la muestra entren en contacto.

Al hacer el ensayo la muestra entro en contacto rpidamente a los 7 golpes no logrando llegar a los 15 golpes mnimos para la toma de la primera muestra. Estas se tomaran:

Muestra 1 de 15 25 golpes Muestra 2 de 20 30 golpes

Muestra 3 de 25 35 golpes Se repito el procedimiento modificando nuestra muestra con ms cantidad de agua llegando solo a 5 golpes, luego con menos cantidad de agua y ahora a la muestra no se poda aplicar el ranurador, llegando a la conclusin que la muestra no posee Limite Liquido. LL = No presenta. E.2.3.-Obtencin del Lmite Plstico.- Seleccionar una porcin de la muestra preparada para el lmite liquido, Reducir el contenido de humedad hasta una consistencia en la cual esta pueda ser enrollada sin adherirse a la mano.


Luego enrollar la masa encima del papel tratando de hacer un cilindro con un dimetro aproximado de 3 mm con la muestra, sin que esta se rompa. Despus de varios intentos no se logra obtener el cilindro, la masa se rompe rpidamente al iniciar el procedimiento, llegando a la conclusin que la muestra no posee Limite Plstico. LP = No presenta.

Por lo tanto tampoco presenta ndice de Plasticidad IP E.3.- Anlisis Granulomtrico.- E.3.1.- Preparacin y Pesado de la Muestra.- Se tomara los 1000 grs. sobrantes de muestra inicial y se colocaran en una bandeja para su posterior lavado. E.3.2.- Lavado de la Muestra.- Una vez pesada nuestra muestra se pasa por la malla N 200 (ms fino) la muestra tiene que estar hmeda y se procede a lavar la muestra para sacar todo el material fino (polvo) de esta, si la muestra est cochina este procedimiento se hace hasta que el agua este totalmente limpia, se recomienda el uso de guantes de jebe para que no se pierda material al realizar este procedimiento.


E.3.3.- Secado de la Muestra Lavada.- Una vez lavada nuestra muestra se procede a su respectivo secado en la cocina elctrica.


E.3.4.- Pesado de la Muestra Lavada.- Encontramos que la muestra lavada tiene un peso de 849 grs. con ello podemos afirmar que la muestra tenia finos que fueron pasantes a la malla N 200 estos finos sern la diferencia entre el peso inicial menos el peso encontrado y este se sumara al valor de la bandeja de fondo cuando se realice el pasado de la muestra lavada por las mallas.

Wf = Wi Wl Donde: Wf = Peso de finos perdidos pasantes a la malla N 200 Wi = Peso de la muestra sin lavar Wl = Peso de la muestra lavada Wf = 1000 849 Wf = 151 grs. E.3.5.- Pasado de la Muestra Lavada por las Mallas.- Antes de iniciar este procedimiento se deben ubicar las mallas en el orden establecido, tambin se tiene que revisar que estas estn limpias y libres de cualquier material, caso contrario se debern limpiar con brocha.

Una vez ordenadas las mallas, se procede a verter la muestra en su totalidad para su respectivo anlisis granulomtrico, se coloca la tapa y se empieza con el movimiento para que el material pase por las mallas y as poder pesar el material retenido en cada una de ellas.


Al momento de pesar el material retenido, se debe revisar que no haya quedado nada en la malla, si fuera el caso se usara la brocha para poder retirar todo el material.


Una vez terminado de pasar la muestra por todas las mallas obtenemos los siguientes resultados, para poder realizar nuestro anlisis granulomtrico.

La suma total de la muestra es de 841 grs. no siendo la misma con la que se inicio. Para estos casos el margen de error por perdida de polvo es del 1%. Se verifica si estamos dentro del margen:

El peso de 841 grs. equivale al 99.06 % si esto lo descontamos del 100%, obtenemos que lo perdido por polvo es de 0.94%, estando dentro del margen permitido.

Se tiene que aumentar el peso perdido en finos al momento de lavar la muestra de 151 grs. al fondo, quedando el fondo con un peso final de 196 grs. con estos datos modificados procedemos a realizar el cuadro de granulometra.

Malla Peso Retenido ( grs. )

3" 0

2 1/2" 0

2" 0

1 1/2" 0

1" 64

3/4" 0

1/2" 5

3/8" 0

N 4 3

N 8 13

N 10 4

N 16 33

N 30 169

N 40 80

N 50 45

N 80 98

N 100 13

N 200 269

Fondo 45

Total 841


Malla Peso Retenido

( grs. ) % Retenido % Retenido Acumulado

% Pasante Acumulado

3" 0 0.00% 0.00% 100.00%

2 1/2" 0 0.00% 0.00% 100.00%

2" 0 0.00% 0.00% 100.00%

1 1/2" 0 0.00% 0.00% 100.00%

1" 64 6.45% 6.45% 93.55%

3/4" 0 0.00% 6.45% 93.55%

1/2" 5 0.50% 6.96% 93.04%

3/8" 0 0.00% 6.96% 93.04%

N 4 3 0.30% 7.26% 92.74%

N 8 13 1.31% 8.57% 91.43%

N 10 4 0.40% 8.97% 91.03%

N 16 33 3.33% 12.30% 87.70%

N 30 169 17.04% 29.33% 70.67%

N 40 80 8.06% 37.40% 62.60%

N 50 45 4.54% 41.94% 58.06%

N 80 98 9.88% 51.81% 48.19%

N 100 13 1.31% 53.13% 46.88%

N 200 269 27.12% 80.24% 19.76%

Fondo 196 19.76% 100.00% 0.00%

Total 992 100.00% - - Se adjunta hoja en Excel para revisin de los clculos realizados, hoja semi logartmica para la grafica, tabla de clasificacin AASHTO y tabla de clasificacin SUCS. E.3.6.- Clasificacin del suelo mtodo AASHTO.- Se toma como datos los % pasantes acumulados de las siguientes mallas:

Malla N 10

Malla N 40

Malla N 200

Limite Liquido

ndice Plstico

Luego se va a la tabla de clasificacin AASHTO y el suelo se clasifica en:

A 2 4 ( 0 ) Grava y arena limosa


E.3.7.- Clasificacin del suelo mtodo SUCS.- Se toma como datos los % pasantes acumulados de las siguientes mallas:

Malla N 4

Malla N 200

Limite Liquido

ndice Plstico

Luego se va a la tabla de clasificacin SUCS y el suelo se clasifica en:

SM Arenas limosas, mezclas de arena y limo

F.- Conclusiones y Recomendaciones.-

La muestra tiene un contenido de humedad del 8.75 %

La muestra no presenta: limite lquido, limite plstico y ndice plstico

La clasificacin de la muestra segn AASTHO es Grava y arena limosa A-2-4 (0)

La clasificacin de la muestra segn SUCS es Arena limosa SM

Se recomienda tener mucho cuidado al momento de manipular la muestra ya que una prdida de material originara un error en los resultados y se tendr que realizar todo nuevamente.


INFORME N 02 Arequipa, 17 de Septiembre de 2013 Docente: Ing. Jorge Luis Alejandro Quispe Curso: Diseo Moderno de Pavimentos (Laboratorio) Ciclo: IX - Ciclo Ttulo: Contenido de Humedad, Limite Lquido, Limite Plstico y Anlisis Granulomtrico Grupo: Grupo B De: Ghersi Cuervo Helarf

INDICE

A.- Introduccin B.- Marco Terico B.1.- Agua del Suelo B.2.- Contenido de Humedad B.3.- Lmites de ATTERBERG B.4.- Determinacin del Limite Lquido B.5.- Determinacin del Limite Plstico B.6.- Anlisis Granulomtrico C.- Objetivos D.- Materiales y/o Herramientas Utilizados

E.- Procedimiento Experimental E.1.- Contenido de Humedad E.1.1.- Preparacin y Pesado de la Muestra E.1.2.- Secado de la Muestra E.2.- Lmite Lquido y Lmite Plstico E.2.1.- Preparacin y Pesado de la Muestra E.2.2.-Obtencin del Limite Liquido E.2.3.-Obtencin del Lmite Plstico E.3.- Anlisis Granulomtrico E.3.1.- Preparacin y Pesado de la Muestra E.3.2.- Lavado de la Muestra E.3.3.- Secado de la Muestra Lavada E.3.4.- Pesado de la Muestra Lavada E.3.5.- Pasado de la Muestra Lavada por las Mallas E.3.6.- Clasificacin del suelo mtodo AASHTO E.3.7.- Clasificacin del suelo mtodo SUCS F.- Conclusiones y Recomendaciones

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