UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVAFACULTAD DE RECURSO NATURALES RENOVABLESINGENIERA EN CONSERVACIN DE SUELO Y AGUA

Practica Ttulo:

FACTORES QUE AFECTAN LOS LMITES DE ATTERBERG

ALUMNOS : ESPINOZA ESPIRITU, GUSTAVODOCENTE : Ing. LEVANO CURSO : MECANICA DE SUELOS

Tingo Mara Per 2015 - I

I. INTRODUCCION

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.

II. REVISION DE LITERATURA

2.1. Contenido de ArcillaComo la plasticidad es funcin de las fracciones ms finas del suelo, los distintos suelos tendrn diferente plasticidad de acuerdo con la cantidad de arcilla que contengan. Atterberg observ que un incremento en el porcentaje de arcilla produce un aumento en ambos lmites de plasticidad en la escala de humedad y consecuente aumento en el nmero de plasticidad.En la figura 1 (b) se observa que el contenido de humedad en el lmite inferior de plasticidad se vuelve ligeramente menor en la medida que el contenido de arcilla decrece.Hay un notorio efecto al decrecer el contenido de arcilla y es el que se manifiesta en la rpida disminucin del lmite superior de plasticidad y la consiguiente disminucin del nmero de plasticidad. Se necesita un mayor contenido de humedad para obtener plasticidad en un suelo con alto contenido de arcilla que en otro con menos contenido de arcilla.

Figura 1. Factores que afectan a los lmites de Atterberg:a) Efecto del tamao de las partculas (segn White, 1949);b) efecto del contenido de arcilla;c) efecto de la materia orgnica.

Russell inform que el nmero de plasticidad es una funcin lineal del contenido de arcilla (partculas menores de 5 ).Esta relacin es expresada por: NP = 0.6C - 12, donde: NP: Nmero de plasticidad y C: Porcentaje de contenido de arcilla. Suelos que contengan menos del 20% de partculas menores de 5 , generalmente no muestran plasticidad. Esta relacin es expresada por: NP = 0.6C - 12, donde: NP: Nmero de plasticidad y C: Porcentaje de contenido de arcilla. Suelos que contengan menos del 20% de partculas menores de 5 , generalmente no muestran plasticidad.Se han encontrado resultados similares en suelos sintticos trabajando con partculas menores de 1 : NP = 0.66C - 10. En este caso, suelos con menos del 15 % de arcilla no desarrollan plasticidad. Cualquier cambio marcado en la forma de las partculas, afecta estas relaciones.2.2. Naturaleza de los Minerales del SueloAtterberg investig en qu magnitud los diferentes minerales de los cuales derivan los suelos afectan la plasticidad. Sus estudios muestran que solamente los minerales que tienen una estructura laminar, muestran plasticidad cuando son pulverizados. Cuarzo y feldespatos, no tienen estructura laminar y por lo tanto no desarrollan plasticidad. Talco, muscovita, biotita y otros minerales cuyas artificiales tienen forma laminar presentan plasticidad. Estas diferencias son atribuidas a la mayor superficie e incremento de las superficies de contacto en las partculas laminares.Aunque en realidad son pocos los suelos que contienen suficientes cantidades de minerales primarios como para afectar la plasticidad considerablemente, el hecho de que las partculas minerales secundarias tienen estructura laminar similar a los minerales atrs mencionados, ayudan a explicar la plasticidad de los suelos.

En algunos casos la presencia de mica en la fraccin limo puede causar plasticidades ms altas que la que son de esperar debido al contenido de arcilla solamente.2.3. Minerales de ArcillaSon producto principalmente de la meteorizacin qumica y descomposicin de feldespatos como ortoclasa y plagioclasa, y algunas micas. Son de tamao reducido y forma aplanada.La clave de alguna de las propiedades de los suelos arcillosos, tales como plasticidad, compresibilidad y el potencial de expansin/contraccin, se centra en la estructura de los minerales arcillosos.Hay tres grupos principales de minerales arcillosos: Caolinitas: (incluyen caolinita, dickita y nacrita) formada por la descomposicin de la ortoclasa feldesptica (e.g. en el granito); el caolin es el principal constituyente de la Arcilla de China y la Arcilla de Ball. Ilitas: (incluyen ilita y glauconita) son los minerales de arcilla ms comunes; formados por la descomposicin de algunas micas y feldespatos; predominantes en arcillas marinas y shales (e.g. Arcilla de Londres, Arcillas de Oxford). Montmorillonitas: (tambin llamadas esmectitas) (incluyen momtmorillonitas clcica y sdica, bentonita y vermiculita) formadas por la alteracin de rocas gneas bsicas que contienen silicatos ricos en Ca y Mg; los dbiles enlaces de los cationes (e.g. Na+, Ca++) resultan in elevado potencial de expansin/contraccin.

2.4. Composicin Qumica del ColoideLas propiedades fsico-qumicas de la arcilla varan con la relacin slice/sesquixidos. La capacidad de adsorcin de la superficie coloidal para los cationes y las molculas de agua decrece cuando la relacin se vuelve menor. El mismo efecto se manifiesta en las constantes de Atterberg.Los suelos con baja relacin slice/sesquixidos se vuelven plsticos con un contenido de humedad menor que los suelos con relacin slice/sesquixidos ms altas. Ambos lmites, para relaciones altas o bajas, aumentan o disminuyen en la misma proporcin, y se deduce entonces que el nmero de plasticidad ser aproximadamente el mismo o no sufrir variacin para dichas relaciones.Desde que el agua adsorbida y la cantidad de humedad requerida para producir un film es menor en suelos de baja relacin slice/sesquixidos, es evidente que el lmite inferior de plasticidad ser menor para estos suelos.Una vez que suficientes pelculas se forman para desarrollar efecto plstico, la cantidad de agua necesaria para aumentarlos hasta el punto en que fluye, depende del nmero de pelculas, este nmero no es el mismo para ambos tipos de suelos. Esto indica que los minerales caolinticos se vuelven plsticos con contenidos de humedad menores que los tipos montmorillonticos. Se debera tener en cuenta que este argumento puede destruirse en las verdaderas lateritas donde grandes cantidades de xidos y Fe Al estn presentes.2.5. Contenido de Materia OrgnicaLa materia orgnica ejerce un efecto interesante sobre la plasticidad del suelo. Medidas de las constantes de plasticidad de diferentes suelos, usualmente muestran que los lmites de plasticidad en los horizontes superficiales son ms altos en la escala de humedad que los de los horizontes inferiores.

Este efecto est aparentemente asociado con la presencia de materia orgnica en el horizonte superficial. La oxidacin de la materia orgnica con el agua causa un descenso de ambos lmites (es decir se vuelve plstico con menos agua).El suelo I en la figura 1, con un contenido de materia orgnica de 3,5%, se vuelve plstico a una humedad de 36.5%. La remocin de la materia orgnica baja este lmite a 19.8% de humedad. Adems, el suelo oxidado fluye a 25.1% de humedad, mientras que el suelo con materia orgnica es an friable hasta un contenido de 36.5% de humedad. El nmero de plasticidad no ha sido cambiado por la oxidacin de la materia orgnica. La oxidacin natural de la materia orgnica en el campo produce efectos similares a la oxidacin artificial en laboratorio.La causa del descenso de los lmites de plasticidad sobre la escala de humedad (en los oxidados) sin un efecto realmente significativo sobre el nmero de plasticidad, es perfectamente comprensible sobre la base de la teora de la pelcula de agua. La materia orgnica tiene una alta capacidad de absorcin de agua. La hidratacin de la materia orgnica debe ser suficientemente completa antes que suficiente agua sea disponible para formar una pelcula alrededor de las partculas minerales. En consecuencia, el lmite inferior de plasticidad ocurre a un contenido relativamente alto de humedad. Despus que las pelculas estn formadas, prcticamente toda el agua adicional funciona solamente para aumentarlos hasta que se produzca el flujo. La presencia de materia orgnica tiene pequeo efecto sobre este tipo de agua y entonces no influye sobre el nmero de plasticidad.La presencia de materia orgnica extiende la zona de friabilidad hasta un mayor contenido de humedad.

2.6. Propiedades de los minerales de arcillaA mayor cantidad de minerales arcillosos en el suelo,mayor es la plasticidad, as como la compresibilidad y la cohesin, mientras que lapermeabilidad y el ngulo de friccin interno disminuyen. El comportamiento de laspartculas de arcilla est fuertemente influido por las fuerzas de superficie, ya que altratarse de granos muy finos la superficie especfica (Se) alcanza valores deconsideracin y las fuerzas electroestticas desarrolladas en la superficie cobranrelevancia.El agua es fuertemente atrada por la superficie de los minerales de arcilladando como resultado la plasticidad, mientras que en las partculas no arcillosas lasuperficie especfica es mucho menor y hay menor afinidad con el agua, con lo cual nose desarrolla una plasticidad significativa.Tanto el lmite lquido como el lmite plstico para cualquiera de los mineralesarcillosos pueden variar dentro de un amplio rango.Para cualquier mineral de arcilla, el rango de valores de lmite lquido es mayorque el rango de valores de lmite plstico.La variacin en el lmite lquido entre los diferentes grupos de arcillas es muchomayor que la variacin en los lmites plsticos.El tipo de catin adsorbido tiene mayor influencia en minerales de altaplasticidad (montmorillonita) que en minerales de baja plasticidad (caolinita).El incremento de la valencia del catin hace disminuir el valor del lmite lquidode las arcillas expansivas, pero tiende a aumentar los valores del lmite lquidode los minerales no expansivos.La haloisita hidratada tiene un alto lmite plstico poco habitual mientras que tiene un ndice de plasticidad bajo.

Existe una gran variacin entre los lmites deAtterberg de un mismo mineral arcilloso an con el mismo catin de cambio. Gran partede esa diferencia hay que atribuirla al tamao de las partculas y a la perfeccin de loscristales: cuanto ms pequeas son las partculas y cuanto ms imperfecta es sucristalizacin, ms plstico es el suelo.

2.7. Pegajosidad y Plasticidad de Suelos ArcillososLa plasticidad es la capacidad de un material de experimentar deformaciones irreversibles sin romperse y se presenta en la mayor parte de suelos arcillosos con humedad intermedia. Si se seca un bloque de arcilla plstica, pierde su plasticidad y se convierte en un slido frgil con una resistencia considerable que resulta de la pegajosidad, entre partculas de arcilla. Sin embargo, si el bloque se descompone en partculas que lo constituyen, la pegajosidad se pierde y el material se convierte en un polvo seco. Al mezclar nuevamente el polvo que resulta con una cantidad de agua adecuada, reaparecern las propiedades de pegajosidad y plasticidad. Este efecto no se consigue si la mezcla se hace con tetracloruro de carbono como fluido intersticial, el cual es un compuesto cuyas molculas no son dipolares y no se ionizan.El agua intersticial es lo que ms contribuye al desarrollo de la pegajosidad y la plasticidad. Sin embargo, la manera exacta como esta contribuye no se conoce completamente. La pegajosidad se atribuye principalmente a la atraccin entre partculas producida por las fuerzas de Van der Waal (fuerzas de atraccin de corto alcance entre molculas adyacentes debidas a la interaccin de los campos elctricos que se generan alrededor de las molculas por los electrones que giran alrededor de los ncleos atmicos), a la afinidad por ciertos cationes en el agua intersticial y a algunas uniones borde - cara entre los bordes de unas partculas con una baja concentracin de cargas positivas y las caras de otras partculas con su carga superficial negativa.La plasticidad se atribuye a la deformacin de las capas de agua adsorbida. Aunque este agua es fuertemente atrada por las partculas de mineral de arcilla, las molculas de agua adsorbida pueden moverse con relativa facilidad a lo largo de la superficie de las partculas. Por lo tanto, cuando las partculas de arcilla se comprimen, la capa de agua adsorbida altamente viscosa se deforma con

elasticidad en tanto que las partculas sufren un desplazamiento relativo unas con respecto a las otras.El desarrollo de la capa de agua adsorbida alrededor de las partculas de mineral arcilloso depende de la capacidad del mineral de arcilla para atraer iones intercambiables y as neutralizar la carga negativa. La capacidad para absorber iones se expresa cuantitativamente en trminos de la capacidad de intercambio inico por unidad de masa de arcilla seca. Esta caracterstica se relaciona no solo con la deficiencia de carga de las partculas minerales, sino tambin con el rea total de la superficie de las partculas por unidad de masa y por tanto el tamao de las partculas minerales. Al considerar la caolinita, la ilita y la montmorillonita en ese orden, la capacidad de intercambio inico aumenta al igual que la proporcin de agua adsorbida en la superficie de las partculas y en consecuencia hay un incremento de la plasticidad y la actividad. A escala macroscpica se presenta un incremento de la compresibilidad y una disminucin del ngulo de friccin.2.8. PlasticidadLa plasticidad de un suelo se debe a su contenido de partculas ms finas de forma laminar, que ejerce gran influencia en la compresibilidad del suelo mientras el pequeo tamao de tales partculas hace que la permeabilidad del conjunto sea baja.La plasticidad puede estudiarse con base en curvas esfuerzo - deformacin de los materiales, cuya forma depende de las caractersticas del material. Para esfuerzos bajos la relacin esfuerzo - deformacin es reversible (comportamiento elstico), para esfuerzos mayores es irreversible (comportamiento plstico).La distincin entre el comportamiento elstico y plstico comprende dos aspectos:

1. Influencia de la historia de esfuerzos.2. Razn de variacin actual de esos esfuerzos.El primero se relaciona con dos caractersticas o puntos de fluencia (de tensin y compresin), mostrando el material comportamiento elstico mientras el esfuerzo actual se mantenga entre esos lmites; al principio tales caractersticas son aproximadamente iguales y en el caso de material perfectamente plstico, permanecen constantes. Para materiales donde hay endurecimiento por deformacin progresiva, los valores de esos lmites dependen de la historia de esfuerzos.En la figura 1 se muestran las curvas real e idealizada de la relacin esfuerzo - deformacin de una arcilla suave durante su intervalo plstico.

Figura 1. Grficas Real e Idealizada de una Arcilla en su Estado Plstico.Plasticidad: Propiedad de un material por la cual es capaz de soportar deformaciones rpidas, sin rebote elstico, sin variacin volumtrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse.

La plasticidad de los suelos se debe a la carga elctrica de las partculas laminares que generan campos que actan como condensadores e influyen en las molculas bipolares del agua. En suelos plsticos el espesor de estas capas de agua slida y viscosa influidas, es grande y su efecto en la interaccin de las partculas de suelo determina su plasticidad.

III. CONCLUSION

La plasticidad de un suelo depende, no de los elementos gruesos que contienen, sino nicamente de sus elementos finos ele anlisis granulomtrico no permite apreciar esta caracterstica, habiendo de recurrir al mtodo descrito por el sueco Atterberg. Este mtodo consiste en definir los limites ,llamados lmites de Atterberg, son :son el lmite de liquidez(LL),el lmite de plasticidad(LP)y el lmite de retraccin (LR).La determinacin de estos lmites se realiza solamente sobre elementos finos que pasan por un tamiz de malla cuadrada de 0.5mm,segn las normas francesas(tamiz n|27),o de 0.42mm,segn normas USA y de los dems pases que emplean las medidas britnicas, estos no son, pues valores representativos del conjunto de suelos y para apreciar toda las caractersticas de este ,haba que tener en cuenta la proporcin de elementos finos y gruesos que contiene

IV. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

Juan Jos Sanz Llano (1975), MECANICA DE SUELOS-Reunin de ingenieros Editores tcnicos asociados S.A Barcelona 225pp. http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3282/5/53973-5.pdf