NMX-C-416-2003 CAPITULO 6. MÉTODO DE PRUEBA PARA LA

DETERMINACIÓN DE LOS LIMITES DE CONSISTENCIA.

NMX-C-416-2003 CAPITULO 6. Método de prueba para la determinación de los limites de

consistencia

Las pruebas de Atterberg, tienen por objeto determinar laplasticidad de la porción del material que pasa a tra ves de lamalla 0.420 mm (No. 40) de los suelos, con el objeto de laidentificación y clasificación de suelos, en estudios geotécnicos.

NMX-C-416-2003 CAPITULO 6. Método de prueba para la determinación de los limites de

consistencia

Limite liquido (LI)

Es el contenido de agua (expresado en porcentaje de masa seca),que debe tener un suelo remodelado húmedo para una muestradel mismo , en que se haya practicado una ranura de dimensionesestándar, al someterla al impacto de 25 golpes en un longitud de13 mm

Es la frontera comprendida entre los estados Semi-liquido yPlástico

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consistencia

Limite plástico (Lp)

Lo fija el contenido de agua con el que comienza a agrietarse unrollo formado con el suelo, de aproximadamente 3,2 mm dediámetro, al rodarlo con la mano sobre una superficie lisa quepuede ser una placa lisa de material no absorbente.

Es la frontera comprendida entre el estado plástico y semi-sólido

Limite de contracción (Lc)

Es el contenido de agua que satura un suelo contraído por elsecamiento de evaporación.

Equipo, aparatos e instrumentos.

• Dispositivo de A. Casagrande para determinar el limite liquido,incluyendo solera plana de 10 mm de espesor y ranurador plano.

• La caída de la copa tiene que ser de 10 mm

• Los puntos de impacto tanto en la base como en la copa no debende ser gastados. Si la marca en la base tiene una profundidad igualo mayor a 0,1 mm la superficie debe pulirse.

• La base debe tener solo 3 patas de hule muy suave, localizadas enlas 2 esquinas posteriores y en el centro del lado frontal de la base,sobre un directorio telefónico de aproximadamente 50 mmd egrueso, o bien sobre un paquete de toallas de papel, desdobladasde 25 mm de grueso, a modo de colchón.

• La masa de la copa debe ser de 200 g ± 20 g

Equipo, aparatos e instrumentos.

• Espátulas, capsulas de porcelana, vidrios de reloj o equivalente,mortero y piseta.

• Horno eléctrico a una temperatura constante de 383 K ± 5 K (110°C± 5°C

• Balanza con aproximación de 0,01 g

• Desecador provisto con tapa hermética

• Molde de lamina galvanizada rígida del numero 16, con unasección cuadrada de 20 mm por 20 mm y 1000 mm de longitud.

• Cribas No. 0.425 mm (No. 40) y 4,75 mm (No. 4)

• Dispositivo de lucita para la determinación del limite decontracción.

• Placa plana y lisa no absorbente de 300 mm por 300 mm ± 30 mm,mínimo.

Equipo, aparatos e instrumentos.

Preparación y acondicionamiento de las muestras

Para la realización de esta prueba se recomienda, que el lugar no este expuestoa cambios bruscos de temperatura, siendo la mas recomendable entre los 288 Ky 308 K (15 °C y 35 °C), si es en otras condiciones anotarlo en el registro deprueba.

Existen métodos para la preparación de la muestra

• Método seco

• Método con contenido de agua

Para determinar cual proceso conviene, se seca al horno una muestra dematerial que contenga agua adherida y se presiona con los dedos. Si el materialse desmorona fácilmente, se usa el método de separación en seco (indica queel material es areno-limoso o limoso). En cabio, si la muestra ofrececonsiderablemente resistencia y los granos no pueden separase ( indica que elmaterial es arcilloso) se requiere hacer la preparación con ayuda de agua.

Preparación y acondicionamiento de las muestras

Método seco

• El material que pasa la malla 4,75 mm ( No. 49 se disgregaayudándose de un mortero, teniendo cuidado de no romper losgranos.

• Se tamiza el material disgregado en el mortero a través de la malla0,425 mm (No. 40), hasta obtener 150 g como mínimo,desechándose el material retenido.

• Se agrega agua y con el empleo de n espátula, se mezclaperfectamente hasta obtener una pasta suave y espesa.

• Se guarda la muestra remodelada en un recipiente que evite laevaporación durante 24 h como mínimo para que el contenido deagua se distribuya uniformente en todo el suelo.

Preparación y acondicionamiento de las muestras

Método seco

Preparación y acondicionamiento de las muestras

Método con contenido de agua

• Se separa de la muestra una cantidad suficiene de material parapoder realizar la prueba.

• El material que pasa la malla 0,425 mm (No. 40) con ayuda de aguase coloca en un recipiente y se deja evaporar hasta que tome laconsistencia de una pasta suave.

• Se guarda la muestra en un recipiente que evite la evaporacióndurante 24 h como mínimo para que el contenido de agua sedistribuya uniformente en todo el suelo.

Preparación y acondicionamiento de las muestras

Método con contenido de agua

Procedimiento Determinación del limite líquido

1. Se pone en la copa del aparato una cantidad de 150 gaproximadamente, se vuelve a mezclar hasta que la muestraquede homogénea; con una espátula se extiende el material demodo que, siendo la superficie superior plana, su espesormáximo sea del orden de 10 mm para extender el material seprocede del centro hacia los lados sin aplicar presión y con elmínimo de pasadas de la espátula.

Procedimiento Determinación del limite líquido

2. Se coloca la punta del ranurador en la parte superior y en elcentro de la muestra, colocando la herramienta perpendicular ala superficie de la copa.

3. Se traza una ranura en el centro de la muestra, contenida en lacopa, inclinando el ranurador de manera que permanezcaperpendicular a la superficie de la copa

Procedimiento Determinación del limite líquido

4. Después de que la copa y la base estén limpias y secas, se da vuelta ala manija uniformemente a razón de 2 golpes por segundo, contando elnumero de golpes referidos hasta que cierre el fondo de la ranura enuna distancia de 13 mm.

5. Con la espátula se mezcla el material y se repiten las operaciones antesindicadas, si el numero de golpes coincide con la anteriordeterminación, o su diferencia es de un golpe, se anota el resultadopromediando. En caso de que la diferencia sea mayo de un golpe serepite el proceso hasta logar una coincidencia en los intentossucesivos.

Procedimiento Determinación del limite líquido

6. Se determina la masa de los vidrios de reloj

7. Se coloca una porción del material que este próximo a la ranura, en unvidrio de reloj, para determinar el contenido de agua.

8. Se determina su masa con una aproximación de 0,01 g, anotando elvalor en el registro correspondiente.

9. Se repiten los pasos del 2 al 8, para ir variando la consistencia delmaterial. Se debe contar con cuatro determinaciones como mínimo,procurando que estén comprendidas entre los 5 y 40 golpes.

Procedimiento Determinación del limite líquido

10. Todos los vidrios de reloj, conteniendo las muestras tomadas seintroducen en el horno a 383 K (100 °C), durante un periodo mínimode 20 h ± 4 h, para que se sequen hasta una masa constante.

11. Se siguen los pasos necesarios para obtener el contenido de agua enporciento, correspondiente a cada numero de golpes y se construye lacuerva numero de golpes contra contenido de agua en porciento en unrayado semi-logarítmico

El limite liquido se encuentra donde cruza la línea al contenido de agua enporciento correspondientes a 25 golpes.

Procedimiento Determinación del límite plástico

1. Se toma aproximadamente la mitad de la muestra separada enel frasco, procurando que tenga un contenido de agua uniformecercana al contenido de agua optimo para poder realizar laprueba

2. Se rueda sobre una superficie limpia y lisa no absorbente comouna placa de vidrio , hasta formar un rollo cilíndrico de 3,2 mmde diámetro.

Procedimiento Determinación del límite plástico

3. Se amasa la tira y se vuelve a rodar , repitiendo la operacióntantas veces como sea necesario para reducir gradualmente, elcontenido de agua por evaporación , hasta que el rollo cilíndricoempiece a endurecer.

4. El limite plástico se alcanza cuando el rollo cilíndrico se agrietaal ser reducido aproximadamente 3,2 mm de diámetro.

Procedimiento Determinación del límite plástico

5. Inmediatamente se divide el rollo cilíndrico y se ponen lostrozos del material en una capsula de material no absorbente oen 2 vidrios de reloj y se determina su masa en la balanza de0,01 g de aproximación y se registra el valor.

6. Con la otra mitad de la muestra se repiten los pasos 1 al 4 paracomprobar la determinación anterior.

Procedimiento Determinación del límite plástico

7. Se introducen os vidrios de reloj con las determinacionesobtenidas, en el horno a 383 K (110°C)

8. Se calcula el contenido de agua en porcentaje, si la diferencia delas dos determinaciones no es mayor de 2% se promedian, y encaso contrario se repite la determinación.

El limite plástico esa el promedio de las dos determinaciones enporcentaje.

Cálculos Determinación del límite de contracción

El limite de contracción puede calcularse analíticamente con lasiguiente formula:

𝐿𝑐 = 𝑊𝑐 = 𝑊1−𝑉𝑖 − 𝑉𝑓

𝑊𝑠∗ 100

Donde:

Lc es el limite de contracción en %

W1 es el porcentaje de agua del suelo antes de contraerse

Vi es el volumen inicial de la pastilla de suelo

Vf es el volumen final de la pastilla de suelo

Ws es la masa de sólidos

Cálculos.Índices de consistencia

Indice de plasticidad (Ip), es la diferencia en porciento , que hay entre el limite liquido(Ll) y el limite plástico (Lp)

𝐼𝑝 = 𝐿𝑙 − 𝐿𝑝

Índice de escurrimiento o fluidez (Fw), se obtiene de la diferencia de humedad en unciclo completo, considerándola en su fracción racional.

Ejemplo: el ciclo completo es de 5 a 50 golpes, el valor de humedad expresada en fracciónracional correspondiente a 5 golpes igual a 0,834 y la correspondencia a 50 golpes es iguala 0,629, la diferencia es Fw

𝐹𝑤 = 0,834 − 0,629 = 0,205

Índice de tenacidad (Tw) se obtienes de dividir el índice de plasticidad Ip entre el índicede escurrimiento Fw expresados en forma racional

𝑇𝑤 =𝐼𝑝

𝐹𝑤

Cálculos.Índices de consistencia

La contracción relativa (Cr), esta dada por la formula:

𝐶𝑟 =𝐿𝑖 −𝑊

𝐼𝑝

Índice de contracción (Ic), se obtiene de restar el limite plástico el limite de contracción.

𝐼𝑐 = 𝐿𝑝 − 𝐿𝑐

Relación agua-plasticidad (B) expresada en porciento es:

𝐵 =𝑊− 𝐿𝑝

𝐼𝑝∗ 100

Donde:

Cr es la consistencia relativa

W es la humedad del material considerado

Li es el limite liquido

Ip es el índice de plasticidad

Lp es el limite plástico

Lc limite de contracción

Causas de error

• El estado de conservación, bien el ajuste, del dispositivo para ladeterminación del limite liquido, pueden ser defectuosos

• Contenido de agua no homogéneo en la muestra utilizada

• Presencia de burbujas de aire

• Herramientas de ranuración gastada

• Corte incorrecto de la ranura

• Descuido en rodar el cilindro del limite plástico

• Diámetro incorrecto del limite plástico

InformeSe debe incluir en el registro de prueba de laboratorio, cada Ingeniero debe desarrollar lainformación, según requerimiento y criterio, ayudándose con el formato de las siguiente figuras:

Informe

Informe