M E C A N I C A D E S U E L O S I

UNIVERSIDAD CATOLICA SANTO

TORIBIO DE MOGROVEJO

INFORME 4: GRANULOMETRA Y

LMITES DE ATTERBERG

INTEGRANTES:

ARIAS RIBEYRO OSWALDO.

CORNEJO MARTNEZ BRAYAN.

CHUMIOQUE UCEDA KEVIN.

FARROAN SANTAMARIA CARMEN

PROFESOR:

ING. VICENTE ALBIANA TERREGROSA

FECHA DE PRESENTACION:

24 de Abril del 2015

2 0 1 5 I

INTRODUCCIN

En el presente informe se presentar el procedimiento y clculos para el anlisis

granulomtrico y los lmites Atterberg para lo cual se utiliz muestras inalteradas y

alteradas, dichos ensayos se realizaron en el laboratorio de la universidad. El

ensayo de granulometra se realiz para clasificar el suelo en grava, arena, limos,

etc. El cual trata de la separacin del suelo para determinar sus tamaos por una

serie de tamices ordenadas de mayor a menor abertura, y luego al expresaremos

de dos maneras analticamente o grfica, analticamente a travs de tablas,

calculando los porcentajes retenidos y los porcentajes que pasa por cada tamiz, y

grficamente mediante una curva.

Para obtener la distribucin de tamaos, se emplean tamices normalizados y

numerados, dispuestos en orden decreciente. El anlisis granulomtrico al cual se

somete un suelo es de mucha ayuda para la construccin de proyectos, tanto

estructuras como carreteras porque con este se puede conocer la permeabilidad y

la cohesin del suelo.

Los lmites de Atterberg se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino

solo pueden existir 4 estados de consistencia segn su humedad. As, un suelo se

encuentra en estado slido, cuando est seco. Al agregrsele agua poco a poco

va pasando sucesivamente a los estados de semislido, plstico, y finalmente

lquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transicin de un estado al

otro son los denominados lmites de Atterberg. Los ensayos se realizan en el

laboratorio y miden la cohesin del terreno y su contenido de humedad, para ello

se forman pequeos cilindros de 3mm de espesor con el suelo.

OBJETIVOS:

Conocer el uso correcto de los instrumentos del laboratorio.

Conocer y adquirir conocimientos del mtodo de anlisis granulomtrico

mecnico para poder determinar de manera adecuada la distribucin de las

partculas de un suelo.

Dibujar e interpretar la curva granulomtrica.

Aplicar el mtodo de anlisis granulomtrico para una muestra de suelo.

Verificar si el suelo puede ser utilizado para la construccin de proyectos.

Clasificar el suelo estudiado mediante la obtencin de la informacin

requerida para desarrollar el Sistema de clasificacin SUCS.

Determinar el contenido de humedad en una muestra de suelo.

Determinar el lmite lquido (LL) y el lmite plstico (LP), y el ndice de

plasticidad (IP).

ENSAYO DE GRANULOMETRA POR TAMIZADO (NTP 339.128 - ASTM D422)

El ensayo de granulomtrica de un suelo es la segmentacin del mismo en

diferentes fracciones, seleccionadas por el tamao de sus partculas

componentes. Estas se caracterizan porque su tamao est comprendido entre un

valor mximo y otro mnimo, en forma correlativa para distintas fracciones de tal

modo que el mximo de una fraccin es el mnimo de la que sigue

correlativamente. La finalidad del anlisis granulomtrico es obtener la distribucin

por tamao de las partculas presentes en una muestra de suelo. De esta manera

es posible clasificar el suelo, as como tambin conocer diferentes caractersticas,

tales como su mdulo de finura, la permeabilidad y la cohesin de sus partculas.

La serie de tamices utilizados para la muestra de suelo son: 2", 1", 1", ", ",

3/8",1/4, # 4, # 10, # 20, # 40, # 50, #80, # 100, # 200 y fondo. Los tamices son

bsicamente unas mallas de aberturas cuadradas, que se encuentran

estandarizadas. La denominacin en unidades inglesas (tamices ASTM) se haca

segn el tamao de la abertura en pulgadas para los tamaos grandes y el

nmero de aberturas por pulgada lineal para los tamaos grandes y el numeral de

aberturas por pulgada lineal para tamices menores de pulgada.

1.1. Objetivos:

Determinar la distribucin del tamao de partculas del suelo.

Trazar la curva granulomtrica

1.2. Materiales:

Un juego de tamices normalizados.

#4

#16

#40

#80

#200

#10

#20

#50

#100

Fondo

Horno.

Taras.

Brocha.

Escobilla de Fierro.

Balanza.

Agua.

1.3. PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL ENSAYO GRANULOMTRICO

POR TAMIZADO DE UN SUELO.

Primero se pesa 3777 de la muestra.

Luego se deja saturar por 24 Horas.

La muestra obtenida despus de ser lavada, se lleva al horno por el lapso de 24 horas para que seque.

Luego la muestra ya seca se pasa por los tamices respectivos (N4,8,10,16,20,30,40,50,80,100 y 200)

1.4. TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS OBTENIDOS.

PESO DE LA MUESTRA LAVADA (g) 377

PESO DE LA MUESTRA SECA SIN LAVAR (g) 374

TAMIZ ABERTURA

(mm)

PESO

RETENIDO (g)

% MATERIAL

RETENIDO

%PASA EL

RESPECTIVO TAMIZ

%RETENIDO

ACUMULADO

2 pulg 50,8 0 0 100 0

1 pulg 38 43.9 11,66 88,372 11,628

1 pulg 25,4 41.6 11,05 77,355 22,645

3/4 pulg 19,05 59.4 15,78 61,607 38,393

1/2 pulg 12,7 56.5 14,96 46,645 53,355

3/8 pulg 9,525 29.7 7,877 38,769 61,231

No. 4 4,75 63.6 16,86 21,909 78,091

No. 8 2,36 29.1 7,699 14,210 85,790

No. 10 2 5.9 1,583 12,626 87,374

No. 16 1,18 6.6 1,758 10,868 89,132

No. 20 0,6 6.4 1,689 9,179 90,821

No. 30 0,475 4.9 1,316 7,863 92,137

No. 40 0,425 16.5 4,639 3,225 96,775

No. 50 0,3 3.8 1,001 2,224 97,776

No. 60 0,25 2.1 0,556 1,668 98,332

No. 80 0,212 1.3 0,331 1,337 98,663

No. 100 0,15 0.6 0,156 1,181 98,819

No. 200 0,075 3.9 1,041 0,140 99,860

vasija

recolectora 0.6 0,132 99,992

376.4 g

Cabe anotar, que el cierre del porcentaje retenido acumulado no se efecta en el 100% a causa de prdidas de material, que al paso de

cada uno de los tamices se va quedando atrapado en las mallas, o en

los bordes del tamiz.

1.5. CALCULOS.

Grafica N1 Curva Granulomtrica

, ,

Log

.

Coeficiente de uniformidad

(1)

Coeficiente de concavidad

(2)

Porcentaje de Gravas

(3)

Porcentaje de Arenas

(4)

Tamao Mximo

Tamao Mximo Nominal

1.6. CONCLUSIONES.

Este ensayo de granulometra nos indica las proporciones de los agregados y

los requisitos del agua y cementados afectados directamente a la trabajabilidad,

porosidad y durabilidad del concreto.

El coeficiente de uniformidad como dio entre 5mm a 15mm est regularmente

gradado adems representa la extensin de la curva de distribucin

granulomtrica, es decir, a mayor extensin de esta curva, se tendr una mayor

variedad de tamaos. De acuerdo con la norma NTC-32 Ensayo de

Granulometra se tiene que: Cu15 Bien

gradado.

El mejor mtodo para clasificar por tamaos las partculas gruesas es

evidentemente el tamizado, ya que cada tamiz suele denominarse por nmeros

que se refieren a escalas establecidas.

El coeficiente de concavidad debe ser 1; si es mayor que uno (Cc >1) indica

que hay mayor cantidad de finos que de gruesos, si pasa lo contrario (Cc < 1)

indica que hay ms gruesos que finos. Esta norma es llamada distribucin

gauss. As pues, se ve que para esta muestra de suelo su coeficiente de

concavidad es Cc=1,70, indicando una alta cantidad de finos con respecto a la

cantidad de material grueso.

Durante el tamizado siempre ocurren prdidas de material, a causa de diversos

factores como, mallas en mal estado que atrapan partculas, material fino que

se lleva el aire al momento de realizar el pesaje etc. Aunque es preciso aclarar

que estas prdidas no deben ser mayores a

del peso final, en caso contrario de bebe repetir el ensayo, cosa que

no ocurre para este ensayo, dando as como un ensayo satisfactorio.

LIMITES DE ATTERBERG

INTRODUCCION

Los lmites de Atterberg nos permiten conocer o identificar de forma sencilla

algunas de las propiedades de los suelos, adems los podemos encontrar en

diferentes estados; liquido, plstico, semi-slido y slido. Algunos materiales como

las arcillas al agregarle agua, pasan gradualmente de solido a plstico. En este

caso y en la mecnica de suelos nos interesa saber que humedad soporta para

que resista deformaciones hasta un lmite donde no se rompa. En la prctica de

laboratorio nos encontraremos con un material, donde vamos a analizar el estado

lquido y el estado plstico de l mismo, para eso utilizaremos la cazuela de

Casagrande.

Atterberg (1911) realiz una serie de experimentos con suelos finos haciendo variar su

contenido de humedad, con el objetivo de encontrar la relacin que existe entre el

contenido de humedad y la consistencia del suelo. Este investigador observ que para

ciertos contenidos de humedad el suelo presentaba uno de los cuatro estados distintos de

consistencia, que son: slido, semislido, plstico y lquido.

Posteriormente Terzaghi y Casagrande idearon mtodos para determinar estos

contenidos de humedad especficos para los distintos estados de consistencia,

descritos en la norma ASTM D-427 y D-4318, en la actualidad a estos contenidos

de humedad especiales se los conoce como lmites de Atterberg o de

consistencia. Puede hablarse de los lmites de Atterberg en suelos que tienen un

tamao de partculas que pasan por el tamiz Nro. 40. Para un bajo contenido de

humedad el suelo tendr una consistencia slida a semislida, a medida que se va

incrementando el contenido de humedad el suelo progresivamente tomar una

consistencia plstica y finalmente para un contenido de humedad muy alto el suelo

tendr una consistencia lquida. La siguiente figura muestra las diferentes

consistencias del suelo en funcin al incremento del contenido de humedad.

Los lmites de Atterberg son contenidos de humedad especficos en los

cuales el suelo se encuentra en etapa de transicin, de un estado de una

consistencia a otro.

OBJETIVOS.

Objetivo General.-

Determinar el lmite lquido y el lmite plstico de una muestra de suelo

coluvial y as mismo graficar la curva de calibracin para ambos lmites de

la presente prctica.

Objetivo Especfico.-

Lograr la identificacin y clasificacin del suelo utilizando los limites

lquidos y plstico.

Introducir al estudiante al procedimiento de determinacin de los lmites

lquido y plstico de un suelo.

MARCO TEORICO

Los lmites de Atterberg o tambin llamados lmites de consistencia se basan en el

concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse

en diferentes estados, dependiendo de su propia naturaleza y la cantidad de agua

que contengan. As, un suelo se puede encontrar en un estado slido, semislido,

plstico y lquido o viscoso.

Lmite Lquido

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

mquina, 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 nmero de golpes para

que se cierre la zanja es 25, la humedad del suelo (razn peso de agua/peso de

suelo seco) corresponde al lmite lquido. Dado que no siempre es posible que la

zanja se cierre en la longitud de 12 mm exactamente con 25 golpes, existen dos

mtodos para determinar el lmite lquido: - graficar el nmero de golpes en

coordenadas logartmicas, contra el contenido de humedad correspondiente, en

coordenadas normales, e intrapolar para la humedad correspondiente a 25 golpes.

La humedad obtenida es el Lmite Lquido. - segn el mtodo puntual, multiplicar

por un factor (que depende del nmero de golpes) la humedad obtenida y obtener

el lmite lquido como el resultado de tal multiplicacin.

Lmite Plstico

Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado

pero sencillo consistente en medir el contenido de humedad para el cual no es

posible moldear un cilindro de suelo, con un dimetro de 3 mm. Para esto, se

realiza una mezcla de agua y suelo, la cual se amasa entre los dedos o entre el

dedo ndice y una superficie inerte (vidrio), hasta conseguir un cilindro de 3 mm de

dimetro. Al llegar a este dimetro, se desarma el cilindro, y vuelve a amasarse

hasta lograr nuevamente un cilindro de 3 mm. Esto se realiza consecutivamente

hasta que no es posible obtener el cilindro de la dimensin deseada. Con ese

contenido de humedad, el suelo se vuelve quebradizo (por prdida de humedad) o

se vuelve pulverulento. Se mide el contenido de humedad, el cual corresponde al

Lmite Plstico. Se recomienda realizar este procedimiento al menos 3 veces para

disminuir los errores de interpretacin o medicin.

Los lmites de Atterberg o lmites de consistencia se basan en el concepto de que

los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes

estados, dependiendo del contenido de agua. As un suelo se puede encontrar en

un estado slido, semislido, plstico, semilquido y lquido. La arcilla, por ejemplo

al agregarle agua, pasa gradualmente del estado slido al estado plstico y

finalmente al estado lquido.

El contenido de agua con que se produce el cambio de estado vara de un suelo a

otro y en mecnica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de

humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plstico, es decir,

acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que

presenta los suelos hasta cierto lmite sin romperse.

El mtodo usado para medir estos lmites de humedad fue ideado por Atterberg a

principios de siglo a travs de dos ensayos que definen los lmites del estado

plstico.

Los lmites de Atterberg son propiedades ndices de los suelos, con que se definen

la plasticidad y se utilizan en la identificacin y clasificacin de un suelo.

Consistencia.- Es la relativa facilidad con la cual el suelo puede ser

deformado

Limite lquido (LL).- contenido de humedad del suelo en el lmite entre el

estado semilquido y plstico.

Limite Plstico (LP).- es el contenido de humedad del suelo en el lmite

entre los estados semislidos y plstico.

Suelo Plstico.- Es un suelo que tiene un rango de contenido de humedad

sobre el cual mantendr su forma bajo secado.

ndice de plasticidad (ID) Es la diferencia entre los lmites lquido y plstico:

IP = LL-LP

ndice de liquidez.- Es la relacin expresada en porcentajes de (1) contenido

de muestra natural de un suelo menos su lmite plstico a (2) su ndice de

plasticidad.

ndice de plasticidad: El ndice de plasticidad tambin da una buena indicacin

de la compresibilidad. Mientras mayor sea el IP, mayor ser la compresibilidad

del suelo. Ejemplos de valores del ndice de plasticidad.

Categora Suelo IP Grado de plasticidad

I Arena o limo

Trazas de arcilla

poca arcilla

0-1 No plstico

1-5 Ligera plasticidad

5-10 Baja plasticidad

II Franco arcilloso 10-20 Mediana plasticidad

III Arcilloso limoso

Arcilla

20-35 Alta plasticidad

>35 Muy alta plasticidad

Plasticidad de diversos suelos arcillosos/limosos

Y est dado por la ecuacin:

ndice de liquidez:

Dnde:

=Limite Lquido

=Limite Plstico

=Humedad Natural

MATERIALES:

Aparato de lmite lquido (copa Casagrande).

Acanalador: Acanalador (Casagrande o ASTM), mango de calibre de 1 cm. Para verificar altura de cada de la cuchara.

Bandejas

Balanza:

Horno:

Depsito de porcelanato:

Agua destilada:

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO DE LMITE LQUIDO.

PRIMER PASO: Se seca la muestra extrada.

SEGUNDO PASO: La muestra seca se lo tritura con el martillo de goma.

Agregando el agua destilada a la muestra que paso por el tamiz # 40

TERCER PASO: La muestra triturada se pasa por el tamiz # 40, hasta obtener

una suficiente cantidad de suelo tamizado para el ensayo de Lmite lquido

CUARTO PASO: Se coloca la muestra en el depsito de

porcelanato agregndole suficiente cantidad de agua destilada,

mezclando con la esptula hasta lograr una pasta homognea.

QUINTO PASO: Una vez homogenizada la muestra se coloca en la taza de

bronce de la copa de casa grande; esparciendo la muestra con la esptula

normalizada en forma horizontal a la taza de bronce y tomando la precaucin

de formar un espesor de 10 mm en el centro de la tasa, retirando los

excedentes y devolvindolos al plato de evaporacin.

SEXTO PASO: Con el acanalador normalizado, se construye un surco por el

centro de la taza de bronce, cuidando no levantar el material y sosteniendo

fuertemente el aparata Casagrande

SEPTIMO PASO: Posteriormente con una mano se sostiene fuertemente la

copa de Casagrande y con la otra mano se gira la manivela, levantndola y

dejndola caer, con una frecuencia de 2 golpes por segundo aproximadamente,

hasta lograr que la muestra se una en una extensin de 10 mm, tomando como

referencia el ancho de la esptula perpendicular al surco.

OCTAVO PASO: Retiramos la muestra que se uni en el centro de la taza, y se

coloca en la tara, la cual ha sido previamente pesada; el resto de la muestra se

coloca en el plato de evaporacin de porcelana, homogeneizndolo con el

resto de la muestra.

NOVENO PASO: Se pesa nuevamente la tara con la muestra,

para obtener el peso hmedo y se toma nota de los datos as

como el nmero de golpes dados para lograr que la muestra

se una.

Luego la tara ya pesada se coloca en un horno

por 24 horas; cumpliendo el tiempo son

retiradas y pesadas nuevamente para obtener

el peso.

DECIMO PASO: Se repite el mismo mtodo para cada muestra (tres veces)

hasta obtener muestras cuyo nmero de golpes estn por encima y por debajo

de los 25 golpes.

REGISTROS Y RESULTADOS

Para los resultados (LL, LP, IP) utilizaremos las ecuaciones (1) y (2) que

nombramos anteriormente.

HMEDAD NATURAL

RECIPIENTE N 75

PESO DE SUELO HUMEDO+RECIPIENTE gm 116.21

PESO DE SUELO SECO+RECIPIENTE gm 94.3

PESO DEL RECIPIETNE gm 36.39

PESO DE SUELO SECO gm 57.91

PESO DEL AGUA gm 21.91

CONTENIDO DE HUMEDAD % 37.83

Tabla N1

RESULTADOS

LIMITE LIQUIDO

LIMITE PLASTICO

INDICE DE PLASTICIDAD

INDICE DE FLUJO

Tabla N 2

LIMITE LQUIDO

Tabla N 3

LIMITE PLASTICO

RECIPIENTE N 5 24

PESO DE SUELO HUMEDO+RECIPIENTE gm 29.30 32.16

PESO DE SUELO SECO+RECIPIENTE gm 27.4 30.1

PESO DEL RECIPIENTE gm 18.51 20.22

PESO DE SUELO SECO gm 8.89 9.88

PESO DEL AGUA gm 1.9 2.06

CONTENIDO DE HUMEDAD % 21.37 20.85

Tabla N 4

RECIPIENTE N 11 19 42 36

PESO DE SUELO HUMEDO+RECIPIENTE gm 28.0 22.57 21.9 22.78

PESO DE SUELO SECO+RECIPIENTE gm 19.1 17.4 16.4 16.8

PESO DEL RECIPIENTE gm 6.53 6.68 6.61 6.7

PESO DEL SUELO SECO gm 12.57 10.72 9.79 10.1

PESO DEL AGUA gm 6.1 5.17 5.5 5.98

CONTENIDO DE HUMEDAD % 48.53 48.23 56.18 59.20

N DE GOLPES N 39 32 19 11

N DE GOLPES CONTENIDO DE HUMEDAD (W%)

39 48.53

32 48.23

19 56.18

11 59.20

212,14

GRAFICAS.

Grafica N 1. Determinacin del lmite lquido a los 25 golpes.

Limite lquido a los 25 golpes

Grafica N2

Ahora bien si se supone que a travs del tamiz #200 pasa ms del 50% de

material, este se puede clasificar en la carta de plasticidad, tal y como se

muestra a continuacin:

24,191835

Conforme a lo anterior si se ubica este material en la carta de plasticidad se puede

decir que corresponde a un suelo arcilloso de alta compresibilidad.

CALCULOS.

Humedad Natural

Teniendo en cuenta la tabla N1 tenemos que:

Donde

Entonces tenemos que:

El contenido de humedad ( ) para la determinacin del lmite lquido y limite

plstico en cada una de las diferentes muestras en la taba N3 y en la tabla

N4 se aplica la formula anterior.

La grfica N1 muestra la curva de flujo donde se determin por medio de est

el lmite lquido.

Limite Liquido (LL)

Teniendo en cuenta la ecuacin de la recta de la grfica se obtiene el LL.

Limite Plstico (LP)

Se determina mediante el promedio de humedades obtenidas en las columnas

del lmite plstico mostrados.

ndice de plasticidad (IP)

ndice de Liquidez (IL)

ndice de Consistencia

ndice de Fluidez

Es la pendiente que obtuvimos de la grfica N 1

CONCLUSIONES.

Segn el ndice de liquidez obtenido igual al 85,60 da cuenta de un

suelo que tiene un contenido de agua natural mayor que el lmite

plstico, esto es una caracterstica de los suelos que se encuentran

segn como suelo normalmente consolidado.

Al ser un suelo normalmente consolidado va a presentar bajas

resistencias, medianos asentamientos e indica que nunca ha tenido

historial de esfuerzos.

Segn Valores de los lmites de Atterberg para minerales de arcilla. J.K.

Mitchell (2) . Un suelo con un Ll(37-72) Y de LP (19-27) corresponde a

un mineral de arcilla Notronita.

El ndice de consistencia obtenido es de 14,40 da cuenta a un suelo

con baja resistencia al ser moldeado.

Un IP elevado indica un exceso de arcilla o de coloides en el suelo. El

ndice de plasticidad tambin da una buena indicacin de

la compresibilidad. Mientras mayor sea el IP, mayor ser la

compresibilidad del suelo. El ndice de plasticidad obtenido de la muetra

fue 32,03 encentrndose en el rango de (20-35) el cual representa un

suelo arcilloso de alta plasticidad.

Conforme a la suposicin tomada de que el material pasa en ms de un 50% el

tamiz #200, y tomando como referencia el Sistema Unificado De Clasificacin De

Suelos; conforme a los valores obtenidos de ndice de plasticidad y limite lquido,

se ubican en la carta de plasticidad (grafica-#2), arrojado como resultado que la

muestra de suelos sometida a anlisis de laboratorio puede corresponder a un

suelo arcilloso de alta compresibilidad.

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