Ensayo de plasticidad

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL -UNI LABORATORIO Nº3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Mecánica de Suelos

Límites de Consistencia1. Objetivos de la práctica:

El objetivo principal del laboratorio efectuado es calcular principalmente los límites de Atterberg que se utilizan para diferenciar el comportamiento de los suelos de grano fino.

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.

Uno de los objetivos también es saber cómo se calculan los contenidos de humedad mediante ensayos de laboratorio, para así poder familiarizarnos y aplicarlos en el momento que uno esté en campo.

2. Breve descripción de los ensayos efectuados:

A. Determinación del límite líquido

Materiales y equipo

Copa de Casagrande

Recipiente para mezclado

Taras

Espátula

Enrazador

Ranurador

Muestra que pasa la malla Nº 40 Copa de Casagrande

Procedimiento

Se utiliza aproximadamente de 100 a 200 gramos de material que pasa la malla Nº40

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Se coloca la muestra en el recipiente para mezclado, se le agrega agua, se mezcla bien y se coloca la muestra en la copa de Casagrande.

Se enraza la muestra y luego con el ranurador se divide la muestra en dos porciones.

Luego con la manija de la copa de Casagrande se procede a efectuar el número de golpes, hasta que la parte inferior de las dos muestras se junten por lo menos media pulgada.



Se anota el número de golpes y se retira la muestra de la copa de Casagrande y se coloca en la tara donde se pesara y posteriormente se obtendrá el contenido de humedad.

Por el método del multipunto se realizan los pasos anteriores para obtener cuatro puntos (número de golpes vs contenido de humedad) y con ellos calcular el contenido de humedad para 25 golpes de la copa de Casagrande que nos dará el valor del límite líquido.

B. Determinación del límite plástico

Materiales y equipo

Plancha de vidrio esmerilado

Taras

Balanza

Espátula

Muestra que pasa la malla Nº 40

Procedimiento

Se empleará una muestra del material que pase la malla Nº 40 la cual se colocara en el recipiente y se le agregará agua hasta formar una masa plástica. Luego se tomará una muestra la cual iremos moldeando en nuestras manos agregando agua.

Luego la masa plástica se hace rodar sobre el vidrio esmerilado para formar cilindros de dimensiones establecidas en este caso 3.2mm ≈ 1/8 pulgada. Estos cilindros



deberán de agrietarse, en ese punto sabremos que hemos encontrado el límite plástico. Se tomará el contenido de humedad el cual será el límite plástico.

Se debe conseguir un mínimo de 3 cilindros, teniendo al final el promedio.

C. Determinación del límite de contracción

Materiales y equipo

Mercurio

Plato de evaporación

Recipiente de vidrio para medir el volumen del sólido.

Espátula

Placa plástica con tres apoyos

Probeta graduada de 25 ml

Balanza

Grasa lubricante

Muestra que pasa la malla Nº 40

Procedimiento

Se utiliza una porción del suelo que pasa la malla Nº40, se amasa y se lleva a un contenido de humedad similar al Limite liquido.

Pesamos y recubrimos la capsula de evaporación internamente con grasa.

Luego llenamos la capsula con el suelo y paulatinamente vamos golpeándolo suavemente, para compactarlo y eliminar los vacios.



Luego enrazamos la muestra, luego pesamos la muestra con la capsula para determinar el contenido de humedad y se lleva al horno.

Se halla el peso seco y se observa la contracción de la muestra.

Luego se debe determinar el volumen de la muestra seca utilizando el mercurio.

Se coloca la pastilla de suelo sobre un recipiente lleno y enrazado de mercurio. El volumen desplazado se recoge en un recipiente, para colocarlo en la probeta y determinar el volumen que se contrajo el suelo.



También se vierte el mercurio dentro del capsula para determinar el volumen inicial de la muestra.

3. Cálculos y resultados

LIMITE LÍQUIDO (L. L.)

LIMITE LIQUIDO

Nº golpes 33 30 25 23

Peso del frasco + suelo húmedo (gr) 27.31 29.01 25.88 25.61

Peso del frasco + suelo seco (gr) 24.60 25.66 23.43 22.90

Peso del agua (gr) 2.71 3.35 2.45 2.71

Peso del frasco (gr) 15.48 14.85 15.34 14.25

Peso suelo seco (gr) 9.12 10.81 8.09 8.65

Contenido de humedad (%) 29.71 30.99 30.28 31.33

Calculo de Límite Líquido:

L .L .=k∗W n

Donde:

k: Factor dado en la Tabla A-1

Wn: Contenido de humedad del suelo, para n golpes

*El límite líquido es el promedio de de los valores de dos pruebas de límite líquido. Si la difenrecia entre ambas es mayor a uno el ensayo debe de repetirse.



n=23

L .L .1=31.33%∗0.990=31.0167%

n=30

L .L .2=30.99%∗1.022=31.67%

L .L .2−L . L.1=¿ 0.65<1¿

(el ensayo se realizo correctamente)

L .L .=31.0167+31.672

%=31.34%

LIMITE PLASTICO

LIMITE PLASTICO

Peso del frasco + suelo húmedo (gr) 20.95 22.54

Peso del frasco + suelo seco (gr) 19.88 21.04

Peso del agua (gr) 1.07 1.5

Peso del frasco (gr) 14.33 13.37

Peso suelo seco (gr) 5.55 7.67

Contenido de humedad (%) 19.28 19.56

L .P .=19.28+19.562

%=19.42%



LIMITE DE CONTRACCION (L. C.)

Peso vasija de contracción + peso suelo húmedo (gr) 49.41Peso vasija de contracción + peso suelo seco (gr) 43.02Peso agua contenido (gr) 6.39Peso vasija de contracción (gr) 22.54Peso suelo seco (Wo) (gr) 20.48Contenido de humedad (w) (%) 31.20Volumen de la vasija de contracción (V) (cm3) 14.6Volumen de la torta de suelo seco (Vo) (cm3) 12.40

Q=V−VoWo

x100%=14.6−12.420.48

x 100%

Q=10.75%

L .C .=w−Q=20.45%

Gráficos:

Grafico del Limite liquido:

w(%) N° golpes29.71 3330.99 3030.28 25

10 10028.5

29

29.5

30

30.5

31

31.5

f(x) = − 0.101713147410358 x + 33.4000398406375R² = 0.411533725318382

RECTA DE FLUIDEZ

N° de golpes

%w

Grafico del límite de contracción:

V0 12.4 31.2V 14.6 20.45



10 15 20 25 30 350

5

10

15

20

25

LÍMITE DE CONTRACCIÓN

%W

Volu

men

( cm

3)

4. Considerando que el suelo ensayado tiene en campo una humedad natural de 15%, calcular los siguientes parámetros: índice de fluidez, índice de tenacidad, índice de liquidez e índice de contracción. Interpretación de los resultados obtenidos.

Se tiene: W=15% L.L=31.34% L.P=19.42% L.C=20.45%

Se pide: Índice de plástico=L.L – L.P=31.34 - 19.42=11.92% Índice de contracción=L.L - L.C=31.34 – 20.45=10.89% Índice de fluidez=Pendiente de la recta de fluidez=-0.1017

Índice de tenacidad= I .PFw =

0.110.1017= 1.17

Índice de liquidez=W−L .PI . P =

15−19.4211.92 = -0.37

5. Determinar el contenido de humedad para un golpe

Ello lo obtenemos de la ecuación de la curva de fluidez:

W (% )=−0.1017 log (N )+33.4

Donde:

N=Númerode golpes .

Entonces el contenido de humedad para un golpe es:

W (% )=−0.1017 log (1 )+33.4=33.4 %

∴ elcontenido dehumedad paraungolpe es33.4%



6. Conclusiones y comentarios

Cuando realizamos el laboratorio pudimos verificar que los límites de consistencia varían cuando se le aplica o quita agua al suelo, después de culminar el laboratorio y realizar los cálculos requeridos para el análisis del suelo, se llegó a la conclusión con ayuda de la carta de plasticidad que la muestra del suelo analizada es una arcilla de baja plasticidad .

Lo más importante de los cálculos es evaluar el Índice de plasticidad, y se observa que este es pequeño comparado a otras muestras. Tener en cuenta que mientras más bajo sea el índice de plasticidad, el suelo es mucho mejor aprovechable para cimentación.

Se observó que el índice de tenacidad es 1.17 y este se encuentra en el rango de (1,3), por lo tanto concluimos que el análisis en el laboratorio es correcto y no hubo muchos errores. Cabe resaltar que el índice de tenacidad nos indica la resistencia al corte de un suelo.

Los suelos arenosos pueden requerir varios pasos del acanalador para evitar desgarrar los lados del surco. La profundidad del surco debe incrementarse en cada pase y solamente en el último trazo se debe rascar el fondo de la cuchara.

Si la acanaladura no se cierra media pulgada entre los 25 y 35 golpes se añade agua y se vuelve a mezclar, o se seca la muestra hasta que alcance una consistencia dentro de este intervalo.

En el ensayo del límite de contracción en donde se observa como el suelo cambia sus medidas ya que estas se reducen y obtiene una resistencia al perder la humedad después de someterla a una temperatura de 110·c durante 24horas

Debemos tener en cuenta que estos experimentos en el laboratorio son muy importantes pues nos muestra como determinar las condiciones del material que se encuentra en un terreno determinado, dado que este puede servir como cimentación de una obra de ingeniería civil, y nosotros como futuros ingenieros tenemos que estar en la capacidad de solucionar los problemas.


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