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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.
FOTO GRUPAL