UNIVERSIDAD AFACULTAD DE INGENIERAS Y CIENCIAS PURASCARRERA ACADMICA PROFESIONAL INGENIERA CIVIL

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS ILIMITE DE PLASTICIDAD DE UNA MUESTRADocente: Ing.

JULIACA - PERUMecnica de Suelos ILimite de plasticidad2014

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NDICE1. INTRODUCCION.32. OBJETIVOS..43. MATERIALES..........44. MARCO TEORICO..55. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.136. DATOS OBTENIDOS Y CALCULOS CORRESPONDIENTES..147. CONCLUSIONES158. SUGERENCIAS..159. ANEXOS..1510. BIBLIOGRAFIA..21

1. INTRODUCCION

Se realiz el siguiente ensayo experimental de mecnica de suelos 1 para hallar el lmite de plasticidad de nuestra muestra, en este caso una arcilla, y as podremos comprobar, experimentar e informarnos sobre cules son las caractersticas para llegar a conocer sobre el lmite de plasticidad de nuestra muestra y a la vez conocer ms sobre la teora con respecto a este tema para tener en cuenta nuestros parmetros al momento de realizar el ensayo.

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL.

Realizar el ensayo para hallar el lmite de plasticidad de nuestra muestra (arcilla).

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.

Reconocer y familiarizarnos con los equipos para hallar el lmite de plasticidad de una muestra. Ver y experimentar la forma correcta de realizar el ensayo. Aprender y saber sobre la utilizacin de los materiales, y saber aplicar las formulas respectivas existentes para hallar el lmite de plasticidad de una muestra.

3. MATERIALES Y/O EQUIPOS.

Cuchara de Casagrande. Gotero. Esptula. Recipientes. Lamina de vidrio esmerilizado- 15*15 cm. Tara. Balanza electrnica. Horno. Muestra (arcilla). Agua.

4. MARCO TERICO.

4.1 MATERIALES.

Cuchara de Casagrande.

LaCuchara de Casagrande, tambin conocida comoCopa de Casagrande, es un instrumento de medicin que se usa para determinar ellmite de liquidezde unterreno; se emplea en ingeniera civil y en geotecnia y fue inventada por Arthur Casagrande, de quien lleva su nombre.

Gotero. Elgoteroes uninstrumento de laboratorio, el cual se usa para trasvasar pequeas cantidades de lquido vertindolo gota a gota.

El goterotambin es conocido con el nombre de cuentagotas. Es un frasco de plstico que tiene una tapa con un pequeo agujero en la parte superior para extraer agua gota a gota.

Esptula.

Instrumentoenformadepalapequea,afiladayflexible, conmangolargo. Seocupaparahacermezclasensustanciassemilquidas.

Recipientes.

Los recipientes empleados para este ensayo son pequeos de plstico o de metal a los que se les da uso de untar la arcilla con agua.

Lamina de vidrio esmerilizada-15*15cm

Es un lmina de vidrio la cual se empleo para darle forma a los rollos de arcilla y agua.

Tara.

Son recipientes metlicos pequeos aproximadamente del tamao de una lata de leche.

Balanza electrnica.

La balanza es un equipo empleado para determinar el peso de nuestra muestra antes, durante y despus de los cambio que esta pueda sufrir.

Horno.

El horno de laboratorio empleado en el ensayo sirvi para secar nuestra muestra luego de realizar nuestros rollos de arcilla y agua.

Muestra (arcilla).

Podramos definir laarcillacomo una sustancia mineral terrosa compuesta en gran parte de hidrosilicato de almina que se hace plstica cuando se humedece y dura y semejante a la roca cuando se cuece. Otra definicin podra ser la disgregacin y descomposicin de las rocas feldespticas durante millones de aos para dar lugar a partculas pequesimas.

Agua.

Es el liquido que se empleo en el ensayo para obtener una muestra plstica al momento de untarla con la arcilla.

4.2 CONOCIMIENTOS TERICOS

LIMITE DE PLASTICIDAD

La plasticidad es atribuible al contenido de partculas escamosas de tamao coloidal presentes en los suelos. Las partculas escamosas adems son responsables de la alta compresibilidad y la baja permeabilidad de los suelos.

En relacin con la plasticidad de los suelos, durante un proceso de deformacin, el volumen de una arcilla permanece constante. Por el contrario el volumen de una arena cambia continuamente durante el mismo. Si se intenta deformar una masa de arena hmeda rpidamente, esta se desagrega (la arena es friable). En virtud de esto, puede definirse la plasticidad como la propiedad de un material que permite resistir deformaciones rpidas, sin cambiar de volumen y sin agrietarse ni desagregarse.

Las investigaciones de Gold Schmidt abordaron a la hiptesis que considera que las partculas escamosas actan como condensadores, qu orientan las molculas de agua distintamente en forma bipolar. El campo elctrico que rodea cada partcula influencia muchas molculas de agua. Las propiedades del bajo campo elctrico del agua cambian en semejante magnitud que puede llamarse apropiadamente, como sugiri Terzaghi, "solidificacin del agua".

Las primeras capas de molculas de agua cercanas a la superficie slida, estn particularmente ligadas tan fuertemente que no se pueden mover en absoluto. Gold Schmidt supone que el espesor relativamente grande de la capa de agua influenciada por el campo elctrico de una partcula es responsable de la plasticidad.

Si la hiptesis de Gold Schmidt es correcta, otros lquidos que tengan molculas bipolares tambin deberan producir plasticidad si se mezclaran con arcilla en polvo, mientras que lquidos con molculas mono-polares no deberan producir este efecto.

Los experimentos de Atterberg demostraron que el cuarzo molido de tamao menor de 2 micrones no presenta plasticidad en absoluto, mientras que la mica molida del mismo tamao, presenta cierta plasticidad que se incrementa con el decrecimiento del tamao de los granos. Este hecho muestra la influencia de las partculas escamosas en la plasticidad de los suelos.

Casagrande (1938) sugiri que el responsable de la plasticidad de los suelos es el agua de adsorcin, cuya viscosidad es semejante a la de una goma lquida.

La plasticidad de una arcilla es consecuencia de varios parmetros: la morfologa; la cual es generalmente laminar, el tamao extremadamente pequeo que aumenta el rea superficial, la capacidad de hinchamiento que se asocia a la cantidad de deficiencia de carga de la estructura de la arcilla que controla la habilidad de ella de atraer iones y agua (tambin asociado a la capacidad de intercambio catinico).

La plasticidad de un suelo es controlada por el contenido de minerales arcillosos: el tipo de mineral y la cantidad presente.

En mecnica de suelos se define la plasticidad como la propiedad de un material por la cual es capaz de soportar deformaciones rpidas, sin rebote elstico, sin variacin volumtrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse.

Plasticidad en los Suelos

La plasticidad es la propiedad que expresa la magnitud de las fuerzas de las pelculas de agua dentro del suelo ya que stas permiten que el suelo sea moldeado sin romperse hasta un determinado punto. Es el efecto resultante de una presin y una deformacin.

La magnitud de la deformacin que puede soportar un suelo con un determinado contenido de humedad est dada por la distancia que las partculas pueden moverse sin perder su cohesin. La presin que se requiere para producir una deformacin especfica es un ndice de la magnitud de las fuerzas de cohesin que mantienen las partculas juntas. Estas fuerzas varan con el espesor de las pelculas de agua entre partculas. Puesto que la deformacin total que puede ser producida vara con el tamao y forma de las partculas, es evidente que la superficie total presente determina el nmero de pelculas de agua contribuyentes a la cohesin.

Pegajosidad y Plasticidad de Suelos Arcillosos

La plasticidad es la capacidad de un material de experimentar deformaciones irreversibles sin romperse y se presenta en la mayor parte de suelos arcillosos con humedad intermedia. Si se seca un bloque de arcilla plstica, pierde su plasticidad y se convierte en un slido frgil con una resistencia considerable que resulta de la pegajosidad, entre partculas de arcilla. Sin embargo, si el bloque se descompone en partculas que lo constituyen, la pegajosidad se pierde y el material se convierte en un polvo seco. Al mezclar nuevamente el polvo que resulta con una cantidad de agua adecuada, reaparecern las propiedades de pegajosidad y plasticidad. Este efecto no se consigue si la mezcla se hace con tetracloruro de carbono como fluido intersticial, el cual es un compuesto cuyas molculas no son dipolares y no se ionizan.

El agua intersticial es lo que ms contribuye al desarrollo de la pegajosidad y la plasticidad. Sin embargo, la manera exacta como esta contribuye no se conoce completamente. La pegajosidad se atribuye principalmente a la atraccin entre partculas producida por las fuerzas de Van der Waal (fuerzas de atraccin de corto alcance entre molculas adyacentes debidas a la interaccin de los campos elctricos que se generan alrededor de las molculas por los electrones que giran alrededor de los ncleos atmicos), a la afinidad por ciertos cationes en el agua intersticial y a algunas uniones borde - cara entre los bordes de unas partculas con una baja concentracin de cargas positivas y las caras de otras partculas con su carga superficial negativa.

La plasticidad se atribuye a la deformacin de las capas de agua adsorbida. Aunque este agua es fuertemente atrada por las partculas de mineral de arcilla, las molculas de agua adsorbida pueden moverse con relativa facilidad a lo largo de la superficie de las partculas. Por lo tanto, cuando las partculas de arcilla se comprimen, la capa de agua adsorbida altamente viscosa se deforma con elasticidad en tanto que las partculas sufren un desplazamiento relativo unas con respecto a las otras.

El desarrollo de la capa de agua adsorbida alrededor de las partculas de mineral arcilloso depende de la capacidad del mineral de arcilla para atraer iones intercambiables y as neutralizar la carga negativa. La capacidad para absorber iones se expresa cuantitativamente en trminos de la capacidad de intercambio inico por unidad de masa de arcilla seca. Esta caracterstica se relaciona no solo con la deficiencia de carga de las partculas minerales, sino tambin con el rea total de la superficie de las partculas por unidad de masa y por tanto el tamao de las partculas minerales. Al considerar la caolinita, la ilita y la montmorillonita en ese orden, la capacidad de intercambio inico aumenta al igual que la proporcin de agua adsorbida en la superficie de las partculas y en consecuencia hay un incremento de la plasticidad y la actividad. A escala macroscpica se presenta un incremento de la compresibilidad y una disminucin del ngulo de friccin.

Plasticidad

La plasticidad de un suelo se debe a su contenido de partculas ms finas de forma laminar, que ejerce gran influencia en la compresibilidad del suelo mientras el pequeo tamao de tales partculas hace que la permeabilidad del conjunto sea baja.

La plasticidad puede estudiarse con base en curvas esfuerzo - deformacin de los materiales, cuya forma depende de las caractersticas del material. Para esfuerzos bajos la relacin esfuerzo - deformacin es reversible (comportamiento elstico), para esfuerzos mayores es irreversible (comportamiento plstico).

5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

1Tomar una porcin de la muestra de ensaye acondicionada de aproximadamente 1 cm;

2 Amasar la muestra entre las manos y luego hacerla rodar con la palma de la mano la base del pulgar sobre la superficie de amasado conformando un cilindro solo con el peso de mano.

3Cuando el cilindro alcance un dimetro de aproximadamente 3 mm, doblar, amasar nuevamente y volver a conformar el cilindro.

4Repetir la operacin hasta que el cilindro se disgregue al llegar a un dimetro de aproximadamente 3 mm, en trozos de orden de 0,5 a 1 cm de largo, y no pueda ser reamasado ni reconstruido.

Nota 1:Si esta disgregacin se produce cuando tiene un dimetro mayor que 3 mm, puede considerarse como un punto final satisfactorio siempre que el material haya podido conformar previamente un cilindro de 3 mm.

Nota2:En ningn caso debe procurarse obtener la disgregacin exactamente a los 3 mm de dimetro de cilindro (por ejemplo reduciendo la velocidad y/o la velocidad del amasado).

- Reunir las fracciones del cilindro disgregado y colocarlas en un recipiente tarado. Determinar y registrar su humedad (w) de acuerdo con NCh 1515 Of79; y

- Repetir las etapas anteriorescon dos porciones ms de la muestra de ensaye.

Nota 3:Se recomienda efectuar las tres determinaciones tratando de conseguir una humedad ligeramente mayor que el lmite y ligeramente menor que el lmite, respectivamente.

Nota 4:Se recomienda efectuar este ensaye en cmara hmeda. Si no se cuenta con este equipo deben tomarse las precauciones necesarias para reducir la evaporacin.

6. DATOS OBTENIDOS Y CLCULO CORRESPONDIENTE.

MUESTRA 1MUESTRA 2MUESTRA 3

PESO DE LA TARA22.94G21.9622.74

P. DE TARA + MUESTRA HUMEDA25.7123.5823.77

P. DE TARA + MUESTRA SECA25.1423.2323.56

Columna1MUESTRA 1MUESTRA 2MUESTRA 3

SUELO HUMEDO + TARA25.7123.5823.77

SUELO SECO + TARA25.1423.2323.56

PESO DE LA TARA22.9421.9622.74

PESO DEL AGUA0.570.350.21

PESO DEL SUELO SECO2.21.270.82

HUMEDAD %25.9127.5625.61

LIMITE DE PLASTICIDAD26.36

7. CONCLUSIONES

A la conclusin que se llego fue la de experimentar y deducir en el proceso del ensayo correspondiente que las arcillas y derivados de ella son el nico material que cuentan con la propiedad de plasticidad al momento de untarlas con cierta cantidad de agua y asi se difiere que se puede hallar su limite de plasticidad.

8. SUGERENCIAS

Se sugiere a todas las personas que vayan a leer este informe que traten de capturar en mente toda clase de conocimiento que pueda brindar este informe sobre la plasticidad y el limite de plasticidad de muetras (arcillas).

9. ANEXOS.

10. BIBLIOGRAFIA

http://www.unne.edu.ar/unnevieja/Web/cyt/com2004/5-Agrarias/A-071.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Plasticidad_%28mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos%29

http://www.lms.uni.edu.pe/Determinacion%20del%20limite%20Plastico.pdf

http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/mecanica4.htm

Mecnica de Suelos I- JUAREZ BADILLO

Mecnica de Suelos ILimite de plasticidad

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