INTRODUCCIÓN

El ensayo para determinar el Límite Líquido es uno de los más corrientes en los laboratorios de la mecánica del suelo. Durante decenios el Límite Líquido ha sido registrado en la casi totalidad de los informes geotécnicos como criterio de caracterización y de clasificación de suelos cohesivos o como dato de entrada para definir otras propiedades del suelo con base en correlaciones propuestas en la literatura. El Límite Líquido y el índice de plasticidad han sido utilizados en la definición operacional de la actividad del suelo (Skempton, 1953), en la estimación del potencial de expansión (Holtz, 1959, USBR, 1974), de la densidad Proctor(Eberle, 1966) y de la humedad óptima de compactación (Lo &Lovell, 1983), y han sido correlacionados con el coeficiente de compresibilidad (Skempton, 1944, Wroth & Wood, 1978, Vargas, ),con el coeficiente de consolidación (Lambe & Whitman, 1969) con la sensibilidad (Holtz & Kovacs, ), con la permeabilidad de los suelos fino granulares (Carrier & Beckmann, 1984), con las características de esfuerzo/deformación y resistencia (Bjerrum, 1972, Mesri, 1975)y las relaciones de esfuerzos en el suelo (Holtz & Kovacs, ), con elángulo de fricción (Ladd et al, 1977, Horn, 1964), con la cohesión sindrenaje (Skempton, 1947, Carrier & Beckman, 1984, Wroth & Wood,1978). El uso potencial de esta propiedad índice del suelo exige procedimientos muy cuidadosos en su determinación cuantitativa. Lamentablemente, la aparente simplicidad del procedimiento y el hecho se ser un ensayo de rutina en los laboratorios de geotecnia con frecuencia conduce a una actitud indolente por parte de los laboratoristas y supervisores que hace cuestionable la utilización de este dato en la estimación de propiedades del suelo a partir de las correlaciones propuestas en la literatura.

El procedimiento propuesto por A. Casagrande en 1932 para la determinación del Límite Líquido ha sido adoptado prácticamente por todos los organismos de normalización en el mundo (NormasASTM D 4318, BS 1377, DIN 18122, ICONTEC , INV ). En algunos países es utilizado en forma alternativa el procedimiento propuesto por Vassilief y normalizado por el BSI (BS 1377). Desde sus primeras notas sobre la ejecución y la reproducibilidad de este ensayo, el profesor Casagrande llamó la atención sobre su reproducibilidad que depende de las características del equipo y de las técnicas de ejecución (Casagrande,

1932, 1958, Norman, 1958) y anotó luego que estrictamente este es un ensayo de corte dinámico que no ofrece una base de comparación uniforme para los suelosfinogranulares, al punto que recomendó su cambio por un ensayo de resistencia al cortante (Casagrande, 1958); este es justamente el principio en que se basa la determinación del Límite Líquido mediante el ensayo de penetración de la norma BS 1377.El rasurador que se utilice en el ensayo con el método de Casagrande es uno de los elementos claves del equipo. Es común el uso de tres versiones de este instrumento: el rasurador plano que corresponde al diseño original de Casagrande, el ranurador plano de doble filo propuesto por Hovanyi (1958) y el ranurador curvo diseñado y propuesto por la ASTM pocos años después de la publicación de Casagrande en la que enunció su método para la determinación del Límite Líquido. Durante mucho tiempo se consideró que los resultados obtenidos con ambos ranuradores eran equivalentes (Tchebatorioff, 1951) aunque en Europa se mantuvo el uso del ranurador plano y se advirtió sobre la diferencia de resultados al utilizar un ranurador diferente (Jiménez Salas ). En las últimas versiones de la Norma ASTM D4318 se especifica el uso del ranurador plano y se anota que los resultados obtenidos en los ensayos en los que se utiliza el ranurador curvo son consistentemente menores que los obtenidos en los ensayos en losque se utiliza el ranurador plano. En este trabajo presentamos los resultados de un conjunto de ensayos de Límite Líquido que fueron replicados utilizando el método de Vassilief y los dos tipos más corrientes de ranuradores en el método de Casagrande, con el objeto de validar la equivalencia entre los diferentes métodos y establecer las relaciones cuantitativas a que haya lugar. La mayor parte de los ensayos fueron ejecutados en desarrollo de un proyecto de caracterización y tratamiento químico de suelos expansivos(Hoyos & Sánchez, 2000).

MARCO TEÓRICO

El limite liquido de un suelo es el contenido de agua de este tiene y este se lo denomina cuando el suelo pasa del estado plástico al estado líquido.

LIMITES DE ATTERBERG

El investigador Sueco A. Atterberg, propuso en 1911 cinco estados de Consistencia del suelo. El contenido de humedad fue la base para estos límites. En Geotecnia se usa frecuentemente tres de ellos como son : El limite liquido (LL), el limite plástico (LP) y el límite de contracción (LC). Atterberg también define cuatro estados de consistencia:

- El estado líquido, con las propiedades y apariencia de una suspensión- El estado plástico, en que el suelo se comporta plásticamente- El estado semi-sólido, el suelo aún disminuye de volumen al estar

sujeto secado- El estado sólido, en el que el volumen del suelo no varía.

LIMITE LÍQUIDO

El límite líquido se define como el contenido de humedad expresado en porcentaje, para el cual el suelo se halla en el límite entre los estados líquido y plástico. Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado en que una mezcla de suelo y agua, capaz de ser moldeada, se deposita en la Cuchara de Casagrande, y se golpea consecutivamente contra la base de la máquina, haciendo girar la manivela, hasta que la zanja que previamente se ha recortado, se cierra en una longitud de 12 mm (1/2"). Si el número de golpes para que se cierre la zanja es 25, la humedad del suelo (razón peso de agua/ peso de suelo seco) corresponde al límite líquido. Dado que no siempre es posible que la zanja se cierre en la longitud de 12 mm exactamente con25 golpes, existen dos métodos para determinar el límite líquido: -graficar el número de golpes en coordenadas logarítmicas, contra el contenido de humedad correspondiente, en coordenadas normales, e intrapolar para la humedad correspondiente a 25 golpes. La humedad obtenida es el Límite Líquido. - según el método puntual, multiplicar por un factor (que depende del número de golpes) la humedad obtenida y obtener el límite líquido como el resultado de tal multiplicación En cuanto a las aplicaciones en la geotecnia, el LL conjuntamente con el LP se obtiene un parámetro muy

importante el IP (índice de plasticidad)el cual es un indicador de una de las propiedades más importantes en un suelo fino LA PLASTICIDAD. Según Arthur Casagrande, comparando suelos de igual IP con LL que aumenta, LA COMPRESIBILIDAD aumenta, la constante de PERMEABILIDAD aumenta, la TENACIDAD cerca del límite plástico como LA RESISTENCIA EN SECO disminuyen. Su uso más frecuente es sin duda en la clasificación de suelos. También es usado de manera individual o acompañado de otras propiedades ingenieriles en correlaciones, como el criterio del ³Bureau of reclamatión´ para la identificación de suelos expansivos y colapsables donde usa el LL acompañado de otras propiedades.

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO

1 OBJETIVO

Este método establece el procedimiento para determinar el límite líquido de los suelos mediante el método mecánico. Complementariamente se incluye el método puntual. En general, se debe aplicar el método mecánico ya que el método puntual es aplicable solamente en control de faenas cuando se ha determinado previamente la curva de flujo por el método mecánico y cuando las especificaciones particulares para el suelo a ensayar así lo indiquen.

2 APARATOS

Plato de evaporación: De porcelana un diámetro aproximado de 120 mm.

Espátula: Con una hoja flexible de aproximadamente 75mm de largo y 20mm de ancho.

Aparato de límite líquido: Taza de bronce con una masa de 200±20(g) montada en un dispositivo de apoyo fijado a una base de plástico duro de una resiliencia tal que una bolita de acero de 8 mm de diámetro, dejada caer libremente desde una altura de 25 cm. rebote entre 75% y 90%.

Acanalador Recipientes. Para las muestras de contenido de humedad. Balanza. Con una precisión de 0.01 (g) Probeta. Con una capacidad de 25 ml. Horno.  

 

3 AJUSTE Y CONTROL DEL APARATO DE LÍMITE LÍQUIDO.

Ajustar la altura de la caída de la taza, se gira la manivela hasta que la taza se eleve a su mayor altura. Utilizando el calibrador de 10 mm (adosado al ranurador), se verifica que la distancia entre el punto de percusión y la base sea de 10 mm exactamente. De ser necesario, se aflojan los tornillos de fijación y se mueve el ajuste hasta obtener la altura de caída requerida. Si el ajuste es correcto se escuchará un ligero campanilleo producido por la leva al golpear el tope de la taza; si la taza se levanta por sobre el calibre o no se escucha ningún sonido debe realizarse un nuevo ajuste.

Verificar periódicamente los aspectos siguientes:

Que no se produzca juego lateral de la taza por desgaste del pasador que la sostiene;

Que los tornillos que conectan la taza con el apoyo estén apretados;

Que el desgaste de la taza no sobrepase la tolerancia de masa. Que el desgaste de la base no exceda de 0,1 mm de profundidad.

Cuando suceda esto, debe pulirse nuevamente verificando que se mantiene la resiliencia.

Que el desgaste de los soportes no llegue al punto de quedar apoyados en sus tornillos de fijación;

Que el desgaste del ranurador no sobrepase las tolerancias dimensionales.

Previo a cada ensayo se verificará que la taza y la base estén limpias y secas.

4 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

Colocar la muestra en el plato de evaporación. Agregar agua destilada y mezclar completamente con la espátula. Continuar la operación durante el tiempo y con la cantidad de agua destilada necesaria para asegurar una mezcla homogénea.

Curar la muestra durante el tiempo necesario para que las fases líquida y sólida se mezclen homogéneamente.

Nota:

En suelos de alta plasticidad este plazo no debe ser menor que 24 h. En suelos de baja plasticidad este plazo puede ser mucho menor y en ciertos casos puede eliminarse.

5 MÉTODO MECÁNICO

Colocar el aparato de límite líquido sobre una base firme. Cuando se ha mezclado con suficiente agua para obtener una

consistencia que requiera aproximadamente 15 a 20 golpes para cerrar la ranura, tomar una porción de la mezcla ligeramente mayor a la cantidad que se someterá a ensaye.

Colocar esta porción en la taza con la espátula, centrada sobre el punto de apoyo de la taza con la base; comprimirla y extenderla mediante la espátula, evitando incorporar burbujas de aire en la mezcla. Enrasar y nivelar a 10 mm en el punto de máximo espesor. Reincorporar el material excedente al plato de evaporación.

Nota:

El nivelado a 10 mm implica un volumen de material de aproximadamente 16 cm3. y una longitud de surco, medida sobre la superficie nivelada de aproximadamente 63 mm.

Dividir la pasta de suelo pasando el acanalador cuidadosamente a lo largo del diámetro que pasa por el eje de simetría de la taza de modo que se forme una ranura clara y bien delineada de las dimensiones especificadas. El acanalador de Casagrande se debe pasar manteniéndolo perpendicular a la superficie interior de la taza. En ningún caso se debe aceptar el desprendimiento de la pasta del fondo de la taza; si esto ocurre se debe retirar todo el material y reiniciar el procedimiento. La formación de la ranura se debe efectuar con el mínimo de pasadas, limpiando el acanalador después de cada pasada.

Colocar el aparato sobre una base firme, girar la manivela levantando y dejando caer la taza con una frecuencia de dos golpes por segundo hasta que las paredes de la ranura entren en contacto en el fondo del surco a lo largo de un tramo de 10 mm. Si el cierre de la ranura es irregular debido a burbujas de aire, descartar el resultado obtenido. Repetir el proceso hasta encontrar dos valores sucesivos que no difieran en más de un golpe. Registrar el número de golpes requerido (N).

Retirar aproximadamente 10 g del material que se junta en el fondo del surco. Colocar en un recipiente y determinar su humedad (w).

Transferir el material que quedo en la taza al plato de evaporación. Lavar y secar la taza y el ranurador.

Repetir las operaciones precedentes por lo menos en dos pruebas adicionales empleando el material reunido en el plato de evaporación. El ensayo se debe efectuar de la condición más húmeda a la más seca. La pasta de suelo se bate con la espátula de modo que vaya secando homogéneamente hasta obtener una consistencia que requiera de 15 a 35 golpes para cerrar la ranura.

6 EXPRESIÓN DE RESULTADOS

Calcular y registrar la humedad de cada prueba (w)

Construir un gráfico semilogarítmico, con una humedad (w) como ordenada en escala aritmética y el número de golpes (N) como abscisa en escala logarítmica.

Dibujar los puntos correspondientes a los resultados de cada una de las tres (o más) pruebas efectuadas y construir una recta (curva de flujo) que pase tan aproximadamente como sea posible por dichos puntos.

Expresar el límite líquido (WL) del suelo como la humedad correspondiente a la intersección de la curva de flujo con la abscisa de 25 golpes, aproximando al entero más próximo.

RECOMENDACIONES

Se recomienda efectuar este ensayo en cámara húmeda. Si no se cuenta con este equipo deben tomarse las precauciones necesarias para reducir la evaporación. (L.L.)

Hay que verificar siempre que la copa de Casagrande esta calibrada.

CONCLUSIONES.

El presente ensayo nos ayudará a determinar cuan absorbente es el suelo cuando se encuentra en su grado de saturación, con el dato que obtenemos el laboratorio nos servirá para determinar el límite líquido en el gráfico de la diagrama de fluidez. Los ensayos son utilizados en carreteras reservorios, canales, pista de aeropuertos, etc.

ANEXOS

En esta foto tenemos el equipo a utilizar, sé esta procediendo ha tamizar a la muestra por la malla Nº 40 y se vacía en la muestra en la porcelana.

Una vez la muestra en la porcelana se agrega agua destilada y se mezcla hasta que la muestra sea ± moldeable, y luego se llena la copa de casagrande.

Luego de llenar la copa de casagrande sé liza y se empareja todo muy bien para luego pasar el acanalador.

Se comienza a dar los golpes hasta que la muestra se junte una vez junta sé marca la sección y se retira y se lleva a la vasija y se pesa la muestra.

Se pesa la muestra húmeda se anota su peso y luego se lleva al horno o estufa para su secado y luego pesamos la muestra seca y así se obtiene él %