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ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOSPRACTICA N 3

LIMITES DE PLASTICIDAD

lvaro Fausto Lpez Guevara

3er Semestre Ingeniera Civil

Fecha de realizacin del ensayo: 08/03/2013

Fecha de entrega del informe: 14/03/2013

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1. INTRODUCCION

1.1 Objetivos del ensayo

Identificar experimentalmente el comportamiento que presentan suelos de partculasfinas de acuerdo su contenido de humedad.

Analizar la importancia de un estudio de lmites de consistencia para una muestra desuelo antes de realizar cualquier tipo de obra civil sobre ste.

Determinar los lmites plstico y lquido para una muestra de suelo especfica

1.2 Marco Terico

El contenido de agua en un suelo formado por partculas finas tales como las arcillas, altera

algunas de sus propiedades, por ejemplo las fuerzas de interaccin entre sus partculas. La

disminucin de la cantidad de agua aumenta la resistencia del suelo y ste adquiera un estadoplstico, posteriormente el suelo llega a tener caractersticas de un slido, por lo cual puede

resistir grandes esfuerzos de compresin y tensin.

A. Attenberg demostr que la plasticidad no es una propiedad permanente de las arcillas, sino

circunstancial y dependiente de su contenido de agua, con lo que defini 5 estados del suelo:

lquido, semilquido, plstico, semislido y slido para los que estableci los limites lquido,

plstico y de contraccin.

El limit liquido (LL) es la frontera entre el estado lquido y el plstico. Se define como el

contenido de agua en porcentaje que tiene el suelo para que una ranura abierta en una porcindel mismo, con dimensiones normalizadas se cierre al someterla al impacto de 25 golpes en la

Copa de Casagrande.

El lmite plstico (LP) es el contenido de agua con el que se agrieta y se rompe el suelo al tratar

de moldearla en un rollo de 3mm de dimetro, dndole forma con la plama de la mano sobre

una superficie lisa.

La diferencia entre el LL y LP se denomina ndice de plasticidad (IP) y mide el intervalo de

contenido de agua en el cual es suelo es plstico.

2. CALCULOS Y METODO OPERATIVO

2.1 Materiales

Copa de Casagrande Ranurador Capsulas metlicas

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Piseta Balanza electrnica con aproximacin 0.01g Franela Recipiente de mezclado

Esptula Horno de secado de temperatura constante

2.2 Procedimiento

2.2.1 Limit Lquido

Tomamos aproximadamente 250g de la muestra de suelo cohesivo y plstico, locolocamos en el recipiente metlico, con la ayuda de la esptula mezclamos la muestra

y aadimos una pequea cantidad agua hasta obtener una mezcla homogenizada,

formando una pasta lo ms slida posible.

Colocamos una porcin de la muestra en la Copa de Casagrande, tratando de manteneruna superficie de suelo horizontal y sin llenarla totalmente. Con el ranurador realizamos

la hendija en el centro y damos vuelta la manija a razn de 2 golpes por segundo, de tal

manera que la hendija se cierra para aproximadamente 40 golpes.

Si la hendija en el suelo se cierra con menos de 40 golpes debemos secar la muestramoldeando el suelo con la mano, en caso contario si se requieran ms de 40 golpes para

cerrar la hendija debemos agregar agua en pequeas cantidades hasta cumplir con los

40 golpes aproximadamente.

Se realiza el mismo procedimiento para cerrar la ranura con 30, 20 y 10 golpesrespectivamente.

Para el contenido de agua en el suelo que satisfaga el cierre de la ranura en 40, 30,20 y10 golpes, se toma una muestra de aproximadamente 10g se la pesa, se pesa su

recipiente, se lo identifica y se lleva al horno para su pesado posterior.

2.2.2 Limit Plstico

Con una fraccin del suelo usado para la obtencin del lmite lquido moldeamos unaesfera de aproximadamente 3cm de dimetro.

Se rueda la muestra con la palma de la mano sobre una superficie lisa, hasta formar uncilindro de 3mm de dimetro y una longitud de 10cm.

Se realiza el cilindro tantas veces como sean necesarias aadiendo agua, amasando lamuestra hasta obtener el porcentaje de humedad necesario para obtener un cilindro de

3mm de dimetro fracturado en segmentos de aproximadamente 1 cm.

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Cuando logramos que el cilindro de 3mm de dimetro se fracture de esta manera,repartimos los pedazos en 2 recipientes, se pesa el suelo en los recipientes, sus

recipientes y se lleva al horno luego de haber identificado las tapas metlicas.

2.3 Clculos

En el laboratorio se registraron los pesos de recipientes, suelo hmedo ms recipiente, y suposterior medicin del peso del suelo seco ms recipiente, para casos especiales: cuando elcilindro de 3mm se fractura en segmentos de aproximadamente 1cm de largo, cuando la ranurade la Copa de Casagrande se cierra con 40, 30,20 y 10 golpes respectivamente.

A partir de los datos registrados es posible calcular el porcentaje de humedad para cada caso:______________________________________________________________________________

2.3.1 Lmite Plstico

Los lmites lquido y plstico se los calcula como contenidos de humedad.

( ) ( )

( ) ( )

De esta manera encontramos la relacin en porcentaje entre el peso del agua y el peso de la fase slida.

Para nuestro caso analizamos dos muestras para obtener el lmite plstico.

Para la primera muestra tenemos:

( ) ( )

( ) ( )

() ()

() ()

Para la segunda muestra de igual manera:

Obteniendo un promedio entre ambos lmites de plasticidad encontramos que:

( )

LP= 25.33

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2.3.1 Lmite Lquido

Para encontrar el lmite lquido es necesario encontrar el contenido de humedad de las muestras desuelo en las cuales las ranuras hechas en la Copa de Casagrande cerraron para 40, 30, 20 y 10 golpes; elcual se lo puede encontrar por el mtodo anterior.

Adems es necesario realizar una regresin lineal entre el contenido de humedad y el nmero de golpes,obteniendo una ecuacin caracterstica. El valor de esta ecuacin para 25 golpes es el lmite lquido delsuelo.

La regresin lineal se la realizar utilizando la herramienta MATLAB

3. TABLAS

3.1 Datos experimentales

Tabla1. Datos lmite plstico.

Id. Cpsula Pesocpsula(g)

Peso cpsula + suelohmedo (g)

Peso cpsula + sueloseco(g)

28 9.55 16.17 15.06

132 9.49 16.55 14.9

Tabla2. Datos lmite lquido

Id. CpsulaNumero de

golpesPeso cpsula (g)

Peso cpsula + suelo

hmedo(g)

Peso cpsula+suelo

seco(g)

ALX.69 41 5.1 19.7 15.81

63 29 6.51 20.94 16.56151 19 9.56 22.18 18.29

AL 10 5.31 21.71 16.25

3.2 Clculos Realizados

Tabla 3. Lmite Lquido

Prueba

N

Capsula

N

Numero de

golpes

Peso

capsula+suelohumedo(g)

Peso

capsula+sueloseco(g)

Peso agua

(g)

Peso

capsula(g)

Peso suelo

seco(g) w %

1 ALX.69 41 19.7 15.81 3.89 5.1 10.71 36.32

2 63 29 20.94 16.56 4.38 6.51 10.05 43.58

3 151 19 22.18 18.29 3.89 9.56 8.73 44.56

4 AL 10 21.71 16.25 5.46 5.31 10.94 49.91

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Tabla 4. Lmite Plstico

Grafico 5. Contenido de humedad vs Numero de golpes

La ecuacin obtenida a partir de la regresin lineal para los puntos es:

Reemplazando un valor de N=25 en la ecuacin tenemos que

Entonces LL=43.49

Prueba

N

Capsula

N

Peso

capsula+suelo

humedo(g)

Peso

capsula+suelo

seco(g)

Peso agua

(g)

Peso

capsula(g)

Peso suelo

seco(g)w %

Limite

plastico

LP

Promedio

1 28 16.17 15.06 1.11 9.55 5.51 20.15 20.145

2 132 16.55 14.9 1.65 9.49 5.41 30.50 30.49925.32

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Como IP=LL-LP

IP=43.49-25.32

IP=18.17

4. COMENTARIOS Y RECOMENDACIONES

5. CONCLUSIONES

El ensayo en el laboratorio nos permiti identificar cmo se comportan los suelosarcillosos y finos a diferentes contenidos de humedad, cuando humedecamos es suelocon un poco de agua, este es muy reactivo con el agua, y al mojarse tiene una texturablanda e inestable, mientras que al sacar la muestra del horno esta presentaba las

caractersticas de un slido, relativamente resistente en comparacin a la muestrahmeda.

Al realizar la regresin lineal, el coeficiente de correlacin fue muy cercano a uno, locual es un reflejo de una buena toma de datos y observacin en el laboratorio. Se puedeconcluir que se realiz la prctica correctamente y los valores de LL,LP son confiables.

Un estudio de lmites de consistencia en un suelo nos proporciona la informacin decmo se comportara este suelo en condiciones de lluvia, inundaciones y segn el diseoen el peor caso posible de humedad, que no se pueden apreciar por ejemplo en elverano.

Los estudios de lmites de consistencia son de gran importancia en aplicacionesingenieriles, puesto que en el extremo de los casos el suelo se comportara como unasuspensin slida con una resistencia al corte muy cercana a 0.

6. BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS

Jurez Badillo, E. y Rico Rodrguez, A. Mecnica de Suelos. 3ra. Ed., Limusa, 2001. Powrie, W. Soil Mechanics, Concepts & Applications. 2da. Ed., Spon Press, 2004. Mecnica de Suelos, T.W.Lambe & R.V.Whitman, MIT, 1993