ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS DE LA TIERRA

INGENIERÍA CIVIL

MATERIA: MECÁNICA DE SUELOS 1

INFORME DE LA PRÁCTICA No. 2: GRANULOMETRÍA Y LÍMITES (LÍMITE LÍQUIDO, LÍMITE PLÁSTICO Y LÍMITE DE CONTRACCIÓN).

PROFESORA: ING. MARÍA VERÓNICA AGUIRRE HERRERA

ALUMNO: EDISSON ABRAHAM QUIZHPE CARPIO

PERIODO: SEMESTRE 1 DEL AÑO 2012

Nota: El presente es un documento es de mi completa autoría y soy el único responsable de la información reproducida en éste.

1.- Introducción

El objetivo de este informe es clasificar una muestra de suelo tomada de las proximidades de la represa ubicada en el Parque del Conocimiento “PARCON” dentro de las instalaciones de la Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) ubicada en Guayaquil-Guayas-Ecuador; mediante el análisis granulométrico y la determinación de sus límites líquido, plástico y de contracción, tres de los límites de Atterberg. El análisis granulométrico se refiere a la clasificación de las partículas de suelo, haciéndolas pasar a través de tamices de diferentes aberturas; mientras que los límites líquido y plástico consisten en encontrar la humedad de una porción de la muestra sometida a diferentes procesos y el límite de contracción se refiere a la relación de la pérdida de volumen con la diferencia de pesos producida por pérdida de humedad de la muestra. La clasificación de la muestra se realiza mediante los parámetros estipulados en las clasificaciones AASHTO y SUCS.

El conocimiento de la granulometría y de estos límites de Atterberg nos ayuda a clasificar el suelo, y mediante esta información identificar los usos que puede tener el suelo en una construcción

2.- Objetivos

Objetivos generales:

Conocer el método para realizar el análisis granulométrico de un suelo e interpretar los

resultados.

Establecer los límites líquidos, plásticos (Límites de Atterberg) y de contracción de un suelo,

mediante una muestra alterada.

Comparar los procedimientos seguidos en el laboratorio de Mecánica de Suelos, con respecto a

lo indicado en las normas vigentes referentes a estos procedimientos.

Establecer los errores cometidos durante la práctica y emitir recomendaciones para evitar

cometerlos en prácticas futuras.

Objetivos específicos:

Identificar los errores cometidos al realizar el análisis granulométrico.

Proponer recomendaciones para evitar errores al realizar la granulometría.

Realizar la tabla y la curva de granulométrica.

Determinar la uniformidad de la muestra de suelo tomada.

Determinar estado de consistencia de los suelos.

Determinar la compresibilidad del suelo, mediante los valores obtenidos.

Mediante los resultados clasificar el suelo según las clasificaciones AASHTO y SUCS.

Establecer ventajas y desventajas entre los procedimientos realizados en el laboratorio y los

indicados en las normas.

Calificar estos procedimientos según la comparación realizada.

Identificar los errores cometidos en los procedimientos.

Emitir comentarios y recomendaciones acerca de los errores cometidos.

3.- Marco teórico

4.- Método

Procedimiento general

Se toma una muestra alterada, cuidando que se encuentre la menor cantidad posible de materia orgánica en la muestra, para esto se cava 10 cm en el lugar donde se desea tomar la muestra; en el caso de que esto no sea suficiente, se cava unos 30 cm ó hasta donde se encuentre poca presencia de materia orgánica.

Granulometría

Materiales

o Juego de tamices (Tamiz N° 4, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 200 y el fondo), sirven para

separar las partículas del suelo según sus dimensiones, cada tamiz posee una malla con una cierta abertura, la cual denomina el número de tamiz.

o Agua del grifo utilizada para realizar la granulometría por lavado ya que es un líquido capaz

de separar las partículas del suelo y pasar por cualquier abertura de tamiz.o Horno de secado, equipo empleado para el secado de la muestra que se va a someter a los tipos

de granulometría. Este horno debe ser capaz de soportar una temperatura de 105 ± 5 °C.o Cepillo para remover partículas que se queden atrapadas en las aberturas de los tamices.

o Pedazo de madera para sacar partículas en los bordes de las mallas de los tamices, y para que

las partículas se deslicen en la bandeja utilizada para pasar las partículas de cada tamiz al recipiente para poder pesar cada porción en la balanza.

o Balanza electrónica de precisión de 0,1 gr, empleada para pesar las partículas retenidas por

los distintos tamices.o Recipientes para manipulación y transporte de la muestra y cada porción de muestra que quede

sin pasar por los tamices.

Procedimiento

1. Se pesa un recipiente metálico, en el cual se deposita una porción de la muestra tomada, para

posteriormente obtener el peso del recipiente más la muestra; se calcula el peso de la muestra restando

el peso obtenido con el peso del recipiente. El resultado obtenido será el peso de la muestra húmeda

(Wmh).

2. Se seca la muestra al horno, por un lapso de tiempo de 24 ± 5 horas.

3. Transcurrido este tiempo se procede a retirar la muestra, para poder pesarla, este peso menos el peso

del recipiente nos dará el peso de la muestra seca (Wms).

4. Se realiza una granulometría por lavado empleando el tamiz No. 200. Este procedimiento se lo realiza

dejando caer una cantidad constante de agua en el tamiz, cuidando que el agua no caiga directamente

en la malla, ya que esto puede provocar daños en la misma, mientras se mueve suavemente la muestra

dentro del mismo, con la precaución de que el material presente no dañe el tamiz. Este proceso se lo

acelera introduciendo una cantidad de deja, el objeto de esto es que el material fino presente en la

muestra pase a través del tamiz No. 200, dejando el resto retenido en la malla No. 200. Cabe recalcar

que este procedimiento no es 100% efectivo, por lo cual se realiza también una granulometría por

tamizado.

5. Una vez terminada la granulometría por lavado se deja secar nuevamente al horno la muestra que no se

perdió producto del lavado, así mismo por un tiempo de 24 ± 5 horas.

6. Realizado lo anteriormente estipulado, se coloca la muestra en un recipiente metálico, cuyo peso ya se

conoce con anterioridad y se pesa la muestra más el del recipiente, se calcula el peso de la misma y se

le realiza la granulometría por tamizado.

7. Se elabora la tabla granulométrica y se corrige el error que se produce, durante el tamizado se pierde

parte de la muestra, produciendo un error al momento de comparar los pesos de la muestra inicial con

el de la muestra resultante del tamizado. Para el tamizado se utiliza el tamiz No. 4, 10, 20, 30, 40, 50,

60, 80, 100, 200 y el fondo.

8. Una vez realizada la tabla granulométrica, con el error corregido, se procede a realizar la curva

granulométrica.

9. Finalmente realizar el respectivo análisis de resultados.

Límites

Materiales

o Horno de secado, para que la muestra pierda humedad y sea fácil el tamizado.

o Tamiz No. 40, para realizar el tamizado, ya que las partículas de suelo que se utilizan para el cálculo de

límites son las pasantes de este tamiz.

o Agua destilada utilizada para humedecer la porción de muestra pasante del tamiz N° 40.

o Recipiente de porcelana (mortero), para mezclar la muestra con el agua destilada.

o Mina de un esfero para comparar el diámetro de los cilindros para el límite plástico.

o Cuchara “Casa Grande” para determinar la relación de numero de golpes y humedad de la muestra,

para el límite líquido y toma de muestra para el límite de contracción que cumpla con las indicaciones.

Procedimiento

a) Se selecciona una parte de la muestra sacada y se la deposita en una bandeja, cuyo peso se conoce

previamente; para poder secarla al horno.

b) Una vez secada la muestra se la somete a tamizado y el material pasante del tamiz No. 40 se utiliza para

realizar el procedimiento requerido, es decir para el cálculo de los límites: líquido, plástico y de

contracción.

c) Este material se lo coloca en un recipiente de cerámica (mortero), se le agrega agua para poder formar

una masa “pastosa”, mezclando bien la mezcla del suelo y agua, mediante una espátula con la punta

dirigida hacia el centro del recipiente y tratando de que la mezcla no se adhiera a los bordes. La mezcla

debe tener una consistencia uniforme.

Límite plástico

1. Se toma parte de esta mezcla, se la coloca encima de una s plataforma de vidrio y se la comienza a

moldear la muestra, formando rodillos de aproximadamente 3 mm de diámetro. Se realizan mínimo 3

rodillos y se los coloca en un recipiente con peso conocido, esto se realiza 4 veces.

2. Se pesan cada una de las muestras y se las ponen a secar al horno durante 24 ± 5 horas.

3. Luego se los saca del horno y se pesa nuevamente obteniendo el peso seco de la muestra.

4. Se calcula la humedad de cada muestra y se calcula la humedad promedio, cuidando que cada valor de

humedad no tenga una diferencia del 1% con relación a las demás; si ese es el caso ese valor de

humedad no se utiliza en el cálculo.

5. Este promedio será el límite plástico de la muestra de suelo tomada (WP).

Límite Líquido

1. Se toma una parte de la mezcla y se la ubica en la cuchara Casa Grande previamente calibrada;

tratando de distribuirla uniformemente en la superficie de la cuchara, cuidando que no se sobre cargue

la cuchara, la muestra deberá de alcanzar una altura de 1 cm., es decir la altura de la “cuchilla” del

acanalador, el acanalador que se emplea es determinado por el tipo de suelo al que se requiere calcular

sus límites (límite líquido, plástico y de contracción), en este caso se utiliza un acanalador para suelos

friccionantes (arenosos).

2. Con el acanalador se realiza un corte en la muestra que se encuentra en la cuchara Casa Grande, este

corte remueve parte del material formando un canal.

3. Luego se procede a hacer girar la manivela de la cuchara tratando de realizar esto a una velocidad de

2 revoluciones por segundo (2 rev/seg), lo que producirá que se realicen golpes constantes, esto se

realizará hasta que parte del canal se cierre, y se deberán contar los golpes realizados. Si el cierre

sucede en la “punta de la cuchara” la práctica estará mal realizada. El número de golpes ideal será 25

± 3 golpes.

4. Se realiza cortes a una distancia aproximada de 1 cm. de donde se produjo el cierre, formando un

cuadrado que contenga al lugar donde se realizo la unión.

5. Esta parte de la muestra se la remueve de la cuchara con una espátula y se la coloca en un recipiente

previamente pesado, cuidando que no se quede parte de este material en los bordes, se limpia la

cuchara, el acanalador y la espátula. Esto se realizará tres veces o más para poder obtener un

resultado confiable.

6. Estas muestras se las deben pesar y ponerlas a secar al horno durante 24 ± 5 horas.

7. Para luego pesarlas nuevamente y calcular el peso de las muestras secas.

8. Finalmente con estos pesos se calcula el contenido de humedad de la muestra y se realiza la gráfica

“Humedad vs. No. De golpes”, mediante la gráfica se calcula la humedad a 25 golpes, esta humedad

será el límite líquido (WL).

Límite de contracción

1. Para el límite de contracción también se realiza el procedimiento con la cuchara Casa Grande,

formando un canal con el acanalador y contando el número de golpes a los cuales una sección del canal

se cierre, con la diferencia de que la muestra solo se la tomará si los golpes necesarios para que esto

suceda sean 25 ± 3 golpes.

2. Se tomará parte de la muestra ubicada en la cuchara y se la pondrá en un recipiente de cobre

previamente pesado, hasta llenarlo y con una cuchilla tratar que el nivel de la muestra coincida con el

nivel del recipiente.

3. Se pesa el recipiente más la muestra, y se obtiene el peso húmedo de la muestra restando este peso

menos el peso del recipiente.

4. Esto se lo deja secando al ambiente durante 24 horas, para luego secarlo al horno durante otras 24 ± 5

horas, con el objetivo de que se forme una pastilla. Se la deja secando primeramente al ambiente ya que

si solo se lo hiciera al horno se forzaría el secado y se producirán agrietamientos en la pastilla.

5. Luego se vuelve a pesar y se calcula el peso de la muestra seca.

6. Utilizando mercurio se calcula el volumen del recipiente que es igual al volumen de la muestra húmeda,

para esto se coloca mercurio dentro del recipiente de cobre y con una placa plástica con tres tornillos

formando un triángulo en el centro de la misma se retira el mercurio sobrante del recipiente, ejerciendo

una leve presión sobre el recipiente. Se coloca el mercurio que se encuentra dentro del recipiente de

cobre en una tarrina plástica, para poder pesar el mercurio en una balanza encerada con el peso de la

tarrina, este peso se lo divide para la densidad del mercurio y se obtiene el volumen deseado.

7. Luego se llena una taza de vidrio con mercurio, esta taza deberá estar dentro de otro recipiente para

evitar que se riegue el mercurio en la mesa. Se coloca la pastilla sobre el mercurio con la placa plástica

se ejerce presión sobre la muestra cuidando de que esta presión no sea demasiada y dañe la pastilla.

Esto producirá que la pastilla desplace un volumen de mercurio. Este mercurio desplazado se lo coloca

en la tarrina plástica y se lo pesa en la balanza. Este peso se lo divide para la densidad del mercurio y

se obtiene el volumen de la pastilla (muestra seca).

8. Empleando la fórmula se calcula el límite de contracción.

Nota: Los procedimientos indicados no cumplen a cabalidad las normas; para la determinación de la Granulometría (AASHTO T87-70, ASTM D421-58 y D422-63), límite líquido (INEN 691, AASHTO T89-68 y ASTM 423-66), límite plástico (INEN 692, ASTM D424-59 y AASHTO T90-70) y límite de contracción (AASHTO T92-68, ASTM D247-61).

Aunque los procedimientos estipulados en las normas también producen un error, son errores que no se pueden evitar ya que no existe un método adecuado para la determinación de estos parámetros. Por lo tanto al incumplir las normas se cometen errores que se pueden evitar.

Errores cometidos por incumplimiento de las normas:

o No se encuentra con los materiales mencionados en las normas para la realización de ciertos procesos

o los mismos se encuentran en mal estado.o Al momento de realizar la granulometría, debe tamizarse por durante aproximadamente 10 minutos, lo

cual por inconvenientes presentados durante el procedimiento no se lo realizó durante el tiempo indicado.

o En el límite plástico se debe realizar los cilindros de 3mm de diámetro, verificando con una varilla de

soldadura la cual debe tener el diámetro buscado y luego con el cilindro realizar una “esfera” y volver a realizar los cilindros con el mismo material hasta que no se pueda volver a realizar el ciclo, una vez terminado esto se debe proseguir con el método de determinación. Por conveniencia y falta de conocimiento solo se realizaron los cilindros y se continuó con el procedimiento.

o Para el límite líquido el error por incumplimiento de norma se tuvo al momento de realizar los golpes

con la cuchara “Casa Grande” ya que no se lo realizo a una velocidad constante de 2 rev/seg, ni se esperó que la longitud de la unión sea de 12,7 mm, lo cual se menciona en las normas.

o Y para la determinación del límite de contracción se forzó al secado a la muestra, mediante secado al

horno, produciendo que la pastilla se agriete, cuando la normas nos sugiere dejarla secando al ambiente durante 6 a 8 horas y luego someterla a secado al horno de 12 a 18 horas.

o En general los tiempos de secado no cumplen con lo indicado en la normativa ya que el laboratorio no

solo es de uso académico sino que también se dedica a trabajos de financiamiento para la facultad.o Otra discrepancia con la norma y lo realizado es que se utiliza un mercurio con peso específico de 13,6

gr/cm2 y lo que se estipula es utilizar un mercurio con peso específico de 13,54 gr/cm2.

Errores de las normas

Los errores siempre estarán presentes en cualquier procedimiento, en el caso de lo realizado en la práctica el error más considerable es que lo recomendable es pasar la muestra con su humedad natural y no someterla a cualquier proceso de secado, ya sea al ambiento o al horno, esto produce un error del 2 al 6%. En el desarrollo de la práctica se realizó secado al horno por cuestiones de tiempo.