UNIVERDIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

Escuela profesional: Ingeniera CivilCurso:Mecnica de suelos I

Informe:Limite lquido ,limite plstico.

Docente prctico:Ing. Marisol llamoca

Docente terico:Ing. Yuly neyra

Alumno:

Molleapaza Huanaco, Mara Paula

Horario: viernes 2-4 p.m.SUBGRUPO-1Ao:2015I. Informe V:

- Limite lquido ,limite plstico.

II. Normas aplicable:

Limite lquido ,limite plstico.. ASTM D 4318.

La norma ASTM D 4318 nos ensea a como realizar mtodos de ensayo que son para la determinacin del lmite lquido, lmite plstico, y el ndice de plasticidad de los suelos.Se proporcionan dos procedimientos para la preparacin de los especmenes para los ensayos y dos procedimientos para efectuar el lmite lquido. Laboratorio Ensayo Multipunto utilizando un procedimiento de preparacin hmedo. Ensayo Multipunto utilizando un procedimiento de preparacin seca. Ensayo de un punto utilizando un procedimiento de preparacin hmedo. Ensayo de un punto utilizando un procedimiento de preparacin seca.

III. Objetivos:

Aprender el mtodo para determinar Limite lquido, limite plstico de los suelos. Dibujar e interpretar la grfica limite lquido.. Determinar el ndice de plasticidad Conocer el uso correcto de los instrumentos del laboratorio. Verificar si el suelo puede ser utilizado para la construccin de proyectos.

IV. Marco terico:

Los lmites de Atterberg

Los lmites de Atterberg (lmites deconsistencia de suelosde grano fino) fueron desarrollados a comienzos del siglo XX por el pedlogo suecoAlbert Mauritz Atterberg(1846-1916).

Atterberg trabajaba en la industria de la cermica y haba desarrollado pruebas sencillas para describir la plasticidad de una arcilla, importante propiedad para el modelado y evitar la contraccin y agrietamiento cuando se hornea.

Observ que la plasticidad no era una propiedad permanente en las arcillas, sino circunstancial y dependiente de su contenido de agua. Cuando mezclamos polvo de arcilla con mucho agua, obtenemos una pasta arcillosa fluida. Con menos agua la pasta fluye pero es ms densa. Evaporando el agua, la arcilla pasa gradualmente a una masa pegajosa (se pega a los dedos, madera o metales). Luego desaparece la pegajosidad y la arcilla puede ser fcilmente moldeada sin pegarse a los dedos, este es el denominado estado plstico. Con un desecamiento an mayor, la masa de suelo puede desmenuzarse, y los pedazos pueden ser unidos nuevamente bajo presin considerable (friable). Finalmente se pierde incluso sta condicin (masa dura y rgida).

Encontr que para expresar adecuadamente la plasticidad se requieren dos parmetros (los lmites superior e inferior de plasticidad) en lugar de uno solo, como hasta su poca se haba credo; adems seal tales parmetros y un modo tentativo de evaluarlo, que se describe adelante.

Atterberg defini laplasticidadcomo la capacidad de un suelo de ser deformado, y observ que los suelos arcillosos en condiciones hmedas son plsticos y se vuelven muy duros en condiciones secas, que los limos no son necesariamente plsticos y se vuelven menos duros con el secado, y que las arenas son friables en condiciones sueltas y secas. Tambin observ que existan arcillas altamente plsticas y otras de baja plasticidad.La plasticidad en los suelos involucra las etapas de formar una masa de material y moldearla hasta adquirir la forma que se desee, mantenindola despus que la fuerza deformante ha cesado, e incluso cuando el agua ha sido removida. Esta caracterstica vara con la naturaleza mineralgica de la arcilla, el tamao, la forma y orientacin de las partculas delsuelo, ya que es un fenmeno relacionado con laspelculas de agua alrededor de stas.

Laspartculas gruesasno exhiben plasticidad, Atterberg fue el primero en reportar que las partculas laminares eran las ms plsticas, o sea, que la plasticidad era funcin de la cantidad de superficie y nmero de contactos, por superficie disponible.

Estructura Laminar de la Arcilla vista en Microscopio

Atterberg observ que lasarcillasmezcladas con gran cantidad de agua formaban un fluido apenas viscoso. Con menor cantidad de agua se volva un fluido con una cierta rigidez que se tornaba pegajoso. Con la evaporacin de mayor cantidad de agua la pegajosidad desapareca y la arcilla poda ser deformada como se quisiera. Exista entonces un punto donde, con el incremento de la evaporacin, la propiedad de ser deformada se perda. De aqu estableci distintos estados de consistencia de los suelos plsticos que semuestran en la siguiente figura:

Trayectoria Humedad-Volumen de un Suelo Remoldeado (amasado)

Los Lmites de Atterberg:

Atterberg defini los siguientes estados de consistencia segn el contenido de agua en orden decreciente, para un suelo susceptible de ser plstico:Estado lquido, con las propiedades y apariencia de suspensin.Estado semilquido, con las propiedades de un fluido viscoso.Estado plstico, en el que el suelo se comporta plsticamente, es decir, se puede moldear y deformar sin exhibir propiedades elsticas, cambios de volumen o agrietamiento.Estado semislido, en el que el suelo tiene la apariencia de un slido pero disminuye de volumen al ser secado.Estado slido, en que el volumen del suelo no vara con el secado.

A partir de los diferentes estados, Atterberg defini varios lmites de consistencia o comportamiento, que se constituyen en las primeras convenciones para su designacin y desarroll pruebas sencillas de laboratorio para determinarlos:

Lmite superior de flujo viscoso. Lmite lquido - lmite inferior de flujo viscoso. Lmite de endurecimiento - la arcilla pierde su adherencia a una placa metlica. Lmite de cohesin - los granos dejan de ser coherentes entre s. Lmite plstico - lmite inferior del estado plstico. Lmite de contraccin - lmite inferior de cambio de volumen.

Para diferenciar los estados de consistencia antes descritos, Atterberg estableci lmites que establecan la diferenciacin, los cuales son:

El mayor lmite de un fluido viscoso, con el que una mezcla de arcilla y agua fluye casi como el agua. El menor lmite de un fluido viscoso, el lmite lquido, donde dos secciones de suelo amasado, puestos en un recipiente cncavo, apenas se tocan bajo el impacto de varios golpes secos. El lmite de pegajosidad en el cual la arcilla pierde las propiedades adhesivas y cesa la pegajosidad con otros objetos, como por ejemplo hojas metlicas, cuchillas de arado, orugas de tractores, etc. El lmite de cohesin, en el cual los granos de suelo cesan de unirse unos con otros. El menor lmite del estado plstico, o lmite plstico, donde un suelo se desagrega cuando es enrollado en bastoncitos. El menor lmite de cambio de volumen o lmite de contraccin, en que la prdida de humedad no causa perdida de volumen.

Atterberg llam a la frontera entre los estados semilquido y plstico,Lmite Lquido, que defini en trminos de cierta tcnica de laboratorio que consista en colocar el suelo re moldeado en una cpsula formando en l una ranura, segn se muestra en la figura a continuacin, y en hacer cerrar la ranura golpeando secamente la cpsula contra una superficie dura; el suelo tena el contenido de agua correspondiente al lmite lquido, segn Atterberg, cuando los bordes inferiores de la ranura se tocaban, sin mezclarse al cabo de un cierto nmero de golpes.

Determinacin del Lmite Lquido segn Atterberg

Este procedimiento era suficiente para Atterberg, quien manejaba un laboratorio cuyo personal entrenaba l mismo, pero muchos otros detalles no se especificaban y la experiencia demuestra que son muy importantes para el resultado de la prueba.

La frontera convencional entre los estados plstico y semislido fue llamada por Atterberg,Lmite Plsticoy definida tambin en trminos de una manipulacin de laboratorio.

Atterberg enrollaba un fragmento de suelo hasta convertirlo en un cilindro de espesor no especificado; el agrietamiento y desmoronamiento del rollo, en un cierto momento, indicaba que se haba alcanzado el lmite plstico y el contenido de agua en tal momento era la frontera deseada.

Esta prueba posee el mismo inconveniente indicado para la de lmite lquido, en lo que se refiere a su realizacin en otros laboratorios diferentes al de Atterberg. A las fronteras anteriores, que definen el intervalo plstico del suelo se les ha llamado lmites de plasticidad.

Atterberg consideraba que la plasticidad del suelo quedaba determinada por el lmite lquido y por la cantidad mxima de una cierta arena, que poda ser agregada al suelo, estando ste con el contenido de agua correspondiente al lmite lquido, sin que perdiera por eso su plasticidad.

Aos despus, con el propsito de estandarizar la prueba, Terzaghi (1926) estableci el dimetro de la tira en 3.2 mm o 1/8 pulgada.

Adems encontr que la diferencia de los valores entre los lmites de plasticidad, llamadandice plstico, se relacionaba fcilmente con la cantidad de arena aadida, siendo de ms fcil determinacin, por lo que sugiri su uso, en lugar de la arena, como segundo parmetro para definir la plasticidad.

Segn Atterberg, elIndice de Plasticidad, corresponde a un rango de contenido de humedad en el cual el suelo es plstico y fue el primero en sugerir que ste poda ser til en la clasificacin de suelos.

Clasificacin de Suelos de Atterberg

Atterberg consider que la cantidad de arena que poda ser agregada en el lmite lquido sin causar en el suelo la perdida completa de la plasticidad, era una medida de la plasticidad de un suelo. Encontr que la diferencia entre el lmite lquido (ll) y el lmite plstico (lp), denominado ndice de plasticidad (IP), representaba una medida satisfactoria del grado de plasticidad de un suelo relacionndolo con la arena incorporada. Luego sugiri que estos dos lmites (ll y lp) servan de base en la clasificacin de los suelos plsticos.

Acorde al valor delndice de plasticidad, distingui los siguientes materiales:

Suelos friables o desmenuzables (IP < 1)Suelos dbilmente plsticos (1 < IP < 7)Suelos medianamente plsticos (7 < IP < 15)Suelos altamente plsticos (IP > 15)

En la siguiente figurase presenta la carta de plasticidad derivada de los experimentos de Atterberg en 1911:

ElLmite de Adhesin, fue definido por Atterberg como el contenido de agua con el que la arcilla pierde sus propiedades de adherencia con una hoja metlica, por ejemplo, una esptula. Esta prueba es muy importante en la agricultura, por cuanto permite determinar el grado de trabajabilidad de la maquinaria sobre el terreno.

ElLmite de Cohesin, fue definido como el contenido de agua con el que los grumos de arcilla ya no se adhieren entre s.

ElLmite de Contraccin, corresponde a la frontera entre los estados de consistencia, semislido a slido, y fue definido por Atterberg como el contenido de agua con el que el suelo ya no disminuye su volumen al seguirse secando. Este se manifiesta por un cambio caracterstico de tono oscuro a ms claro que el suelo presenta en su proximidad, al irse secando gradualmente. Atterberg lo determinaba efectuando mediciones durante el proceso de contraccin.

Los Lmites de Atterberg son Adoptados por la Geotecnia

A comienzos del siglo XX en Estados Unidos y Suecia, se intent por primera vez en forma sistemtica y organizada, realizar estudios que corrigieran vicios de prctica en el tratamiento de los suelos.

En enero de 1919, la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles design un "Comit Especial para hacer un Cdigo sobre la Prctica Actual en Relacin a la Capacidad de Carga de los Suelos". LaComisin Geomtrica de Ferrocarriles del Estado Suecose instituy en diciembre de 1913 a causa de los repetidos deslizamientosa lo largo de las lneas del ferrocarril y se pueden considerar como uno de los hitos de la Mecnica de Suelos moderna.

El trmino "geotecnia" (geotekniken sueco) fue acuado por dicha Comisin sueca, quetrabaj bajo la direccin de Wolmar Fellenius, profesor en el Instituto Real de Tecnologa de Estocolmo, y present su informe en 1922, despus de investigarms de 300 fallas de terrapln ydeslizamientos de tierra, enfocando el estudio en el factor de seguridad de taludes en el sur de Suecia.

En el documento sediscuti el uso de diferentesmtodos de investigacin encampo y laboratorio y tambin de all naci el "mtodo sueco de falla circular" para el anlisis de estabilidad de taludes.

Adems de la sueca Comisin Geotcnica, una comisin especial de puerto se cre en Gotemburgo en 1916 debido al fracaso de varios muelles.

Atterberg desarroll en 1914, un sistema de clasificacin agrcola de suelos, que se presenta en la siguiente tabla, basado en la plasticidad obtenida a partir de sus pruebas de lmites lquido y plstico y con ello realiz un gran aporte al estudio de los suelos al hacer ver que el grado de saturacin influye sobre el estado del suelo y por ende de su comportamiento geotcnico.

Clasificacin de Suelos de Atterberg (1914)

En 1927 Karl Terzaghi sugiri a Arthur Casagrande que diseara y construyera un dispositivo mecnico que pudiera eliminar en la medida de lo posible los errores del operador en la determinacin del lmite lquido, all naci la idea del 'Aparato de Casagrande'.

Hogentoglerand y Terzaghi desarrollaron en 1929 el sistema de clasificacin de materiales para la construccin de carreteras conocido como el Public Roads Classification System, que adopt los lmites de Atterberg dentro de su protocolo. Luego de varias revisiones, en 1945 este sistema fue conocido como el sistema AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials).

Mientras trabajaba para el U.S. Bureau of Public Roads, Arthur Casagrande en 1932 estandariz la versin de los lmites de Atterberg del U.S. Bureau of Public Roads para que pudiesen ser utilizados fcilmente para propsitos de clasificacin de suelos, puesto que estos se revelaron ambiguos debido a la falta de claridad en los pasos que se deban seguir en el laboratorio. Para ello, Casagrande recomend practicar un mtodo de prueba para la determinacin del lmite lquido estandarizado, utilizando su dispositivo ya diseado y en funcionamiento, con el fin que operarios de laboratorios de diferentes pases obtuviesen valores similares (este dispositivo se presenta en la siguiente imagen). Como resultado, naci la tcnica basada en el aparato de Casagrande, recipiente de bronce o latn, con un tacn solidario, del mismo material.

Cuchara de Atterberg (1942). Museo Virtual de la Ciencia

Para entender el significado del ensayo mediante el dispositivo desarrollado por Casagrande, se puede decir que para golpes secos, la resistencia al corte dinmica de los taludes de la ranura se agota, generndose una estructura de flujo que produce el deslizamiento (ver la siguiente figura).

Deslizamiento del Suelo en la Prueba de Lmite Lquido

La fuerza resistente a la deformacin puede considerarse como la resistencia al corte de un suelo. La resistencia al corte de todos los suelos en el lmite lquido es constante y tiene un valor aproximado de 2,2 kPa.

Luego de exhaustiva investigacin para distinguir entre limos y arcillas de alta y baja plasticidad, y a partir de sta, Casagrande desarroll la carta de plasticidad (figura a continuacin), que se convirti en un componente importante en el Sistema de Clasificacin de Aeropuertos (Airfield Classification System) en 1942 y posteriormente en el Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos USCS.

Carta de Plasticidad de Casagrande (1942)

Carta de Plasticidad de Casagrande utilizada en el Sistema de Aeropuertos

En la carta de plasticidad utilizada en el Sistema de Aeropuestos en 1948 (en Mecnica de Suelos Tomo I. E. Jurez Badillo y A. Rico Rodrguez), Casagrande defini los siguientes tipos de suelo, que en la actualidad ya no son utilizados:

SC: Arena con excelente cementante arcilloso o de otra categora, en tal proporcin que el material prcticamente carece de contraccin y expansin.

SF: Arenas con finos que no califican como SC.En 1948 se defini en Noruega elLmite de Firmeza, importante para arcillas extrasensitivas; en ste se ha visto un cuantificador para el potencial de licuacin de tales arcillas bajo la accin de causas no bien definidas. A este lmite corresponden por lo general, contenidos de agua bastante mayores que el lmite lquido.

En el laboratorio se determina por el mnimo contenido de agua que hace que una pasta de arcilla bien mezclada, fluya por peso propio en un tubo estndar de 11 mm de dimetro, tras 1 minuto de reposo.

En la prctica actual de la ingeniera geotcnica y en la mecnica de suelos, usualmente se utiliza el lmite lquido (LL o wL), el lmite plstico (LP o wP) y eventualmente el lmite de contraccin (SL o wS). Los lmites de endurecimiento y cohesin son ms tiles en la industria cermica y agricultura.

En conclusin, los lmites de Atterberg son aquellos contenidos de agua en los cuales el comportamiento del suelo se modifica. A medida que el contenido de agua aumenta, el estado del suelo cambia de slido rgido a slido plstico y luego a un lquido viscoso.

En la siguiente figurase presentan los diferentes estados y la respuesta generalizada del material (curvas esfuerzo - deformacin).

Con el fin de comprender an ms el comportamiento del suelo bajo los Lmites de Atterberg, pueden retomarse las curvas de la mecnica de los fluidos (ver figura a continuacin), donde el gradiente de velocidad de corte se grafica contra el esfuerzo de corte.

Dependiendo del contenido de humedad, es posible para los suelos tener una respuesta representada por todas esas curvas (excepto posiblemente el lquido Newtoniano ideal). Se observa tambin cuan diferente es esta respuesta del comportamiento Esfuerzo - Deformacin, de otros materiales de ingeniera como el acero, concreto o madera.

Comportamiento de Varios Materiales incluyendo los Suelos sobre un Rango de Contenidos de Agua

V. Materiales usados:

Para la realizacin de los presentes ensayos se usaron los siguientes materiales:

Muestra de suelo

Vidrio esmerilizadoCuchara de casa grandre

balanza

Cucharon

Ranurador y cuchara

VI. Procedimiento:

1. Debemos tener suelo hmedo por tanto humedecemos el suelo.

2. colocar el suelo en la cuchara de Casagrande..3. hacer una ranura con el ranurador.

4. golpear hasta que se unte aproximadamente pulg.

5. Tomar muestra central del suelo pesar y llevar al horno

6. Una vez seco. Pesar.

PARA LIMITE PLASTICO.

1. Con el mismo suelo hmedo el la superfici de vidrio es merilizada formar pequeos rollitos de 3mm de dimetro aproximadamente.

2. Coger las muestras en una lata y pesar.llevarlo a secar y luego pesar.

VII. Hoja de clculos:

Wcap=peso de la casula= W CAPSULAWsh=peso del suelo hmedoWss=peso del suelo secoW =peso del agua (%)=contenido de humedad

W = Wcap +Wsh- Wcap +Wss

W SECO= Wcap +Wss- W CAPSULA

, (%)= W / W SECO

Ll=limite liquido.Lp=limite plstico.Ip=ndice de plasticidad.

LL= 20.5

Lp=(18.60+20.28)/2LP=19.44

Ip=ll-lp=20.5-19.44=1.06

VIII. Conclusiones y Recomendaciones:

Para limtes solo se utiliza el pasante de la malla #40

La ranura debe hacerse siempre perpendicular a la cuchara.

La ranura debe hacerse de una sola pasada.

Cada golpe es 1g/cm3

El limite liquido se da en el golpe #25

Se debe hacer aproximadamente a una velocidad de 120golpes por minuto.

Hoja1LIMITE LIQUIDOLIMITE PLASTICON DE Golpes192616366N DE CAPSULAM4M5M1M2M3M3PAV J79Wcap +Wsh39.836.1839.0337.242.0936.7245.49Wcap +Wss37.3833.836.231.7838.235.1841.93W CAPSULA27.8824.5625.1624.7524.3528.4427.94W 11.9211.6213.8712.4517.748.2817.55W SECO , gr9.59.2411.047.0313.856.7413.99 (%)20.3020.4820.4043.5321.9318.6020.28

Hoja2

Grfico1

Hoja1LIMITE LIQUIDOLIMITE PLASTICON DE Golpes192616366N DE CAPSULAM4M5M1M2M3M3PAV J79Wcap +Wsh39.836.1839.0337.242.0936.7245.49Wcap +Wss37.3833.836.231.7838.235.1841.93W CAPSULA27.8824.5625.1624.7524.3528.4427.94W 11.9211.6213.8712.4517.748.2817.55W SECO , gr9.59.2411.047.0313.856.7413.99 (%)20.3020.4820.4043.5321.9318.6020.28

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