FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA

PRACTICA DE LABORATORIO

“DETERMINACION DE LOS LIMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG DE LOS

SUELOS”

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA GEOTECNIA

CURSO : MECANICA DE SUELOS

DOCENTE : BACH. MADELEN MAMANI MIRANDA

ALUMNOS : BUSTINCIO ARENAS, MARX 2010-36006

AÑO : CUARTO

TACNA – PERÚ

2015

INTRODUCCION

El suelo, material natural compuesto principalmente en granos de distintos fragmentos y minerales de diferentes dimensiones, presente en la superficie de toda la corteza terrestre. Usado como base en distintas obras civiles, ya sea en puentes, carreteras, etc. El suelo siempre está presente, lo cual conlleva a su estudio profundo y especialidad para distintas áreas de la ingeniería. Uno de los muchos parámetros del suelo que se llevará a cabo en este trabajo es acerca de los límites de consistencia.

Consistencia es el grado de firmeza, llevado a los suelos coherentes varía de un estado sólido cuando es seco a un estado líquido viscoso cuando su contenido de agua aumenta considerablemente; entonces se pueden encontrar en estado sólido, semisólido, plástico, líquido y semilíquido.

En mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para lo cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto límite sin romperse.

El método usado para medir estos límites de humedad fue ideado por Atterberg a principios de siglo a través de dos ensayos que definen los límites del estado plástico.

Los límites de Atterberg son propiedades índices de los suelos, con que se definen la plasticidad y se utilizan en la identificación y clasificación de un suelo.

Los límites líquido y plástico son 2 de los 5 límites propuestos por A. Atterberg un científico suizo dedicado a la agricultura

- Límite de cohesión- Límite de pegajosidad- Límite de contracción- Límite plástico- Límite liquido

El ensayo fue realizado para los límites de consistencia o de Atterberg se hará tomando como referencia AASHTO T89 (límite líquido) y AASHTO T90 (límite plástico); ASTM D 4318.

La normativa técnica general para sección suelos MTC E 110, MTC E 111 – 2000. Este método operativo está basado en la norma ASTM (American Society for Testing and Materials) D-4318, la misma que se ha adaptado a nivel de implementación y a las condiciones propias de nuestra realidad. Cabe indicar que este Modo Operativo está sujeto a revisión y actualización continua.

Este Modo Operativo no propone los requisitos concernientes a seguridad. ES responsabilidad del Usuario establecer las cláusulas de seguridad y salubridad correspondientes, y determinar además las obligaciones de su uso e interpretación.

DETERMINACION DE LOS LIMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG DE LOS SUELOS

1. OBJETIVO- Determinar experimentalmente los diferentes límites de consistencia de un suelo2. FUNDAMENTO TEORICO

Generalidades

Las propiedades de un suelo formado por partículas finamente divididas, como una arcilla no estructurada dependen en gran parte de la humedad. El agua forma una partícula alrededor de los granos y su espesor puede ser determinante del comportamiento diferente del material. Cuando el contenido de agua es muy elevado, en realidad se tiene una suspensión muy concentrada, sin resistencia estática al esfuerzo cortante; al perder agua va aumentando esa resistencia hasta alcanzar un estado plástico en que el material es fácilmente moldeable; si el secado continua, el suelo llega a adquirir las características de un sólido pudiendo resistir esfuerzos de compresión y tensión considerable.

Arbitrariamente Atterberg marcó las fronteras de los cuatro estados en que pueden presentarse los materiales granulares muy finos mediante la fijación de los límites siguientes: Líquido (L.L), Plástico (L.P.), y de contracción (L.C.) y mediante ellos se puede dar una idea del tipo de suelo en estudio.

El límite líquido es la frontera entre el estado líquido y el plástico; el límite plástico es la frontera entre el estado plástico y el semi-sólido y el límite de contracción separa el estado semi-sólido del sólido. A estos límites se les llama límites de consistencia.

Denominación Tamaño en "mm"Suelos de Grano Grueso -Grava > 2 -Arena Gruesa 2 a 0.6 -Arena Media 0.6 a 0.2 -Arena Fina 0.2 a 0.05Suelos de Grano Fino -Limo 0.05 a 0.005 -Arcilla 0.005 a 0.002 -Coloides < 0.002

Tabla 1: Tamaño de las partículas del suelo

El suelo

Los suelos son sistemas naturales abiertos y complejos, que se forman en la superficie de la corteza terrestre donde viven las plantas y gran diversidad de seres vivos y cuyas características y propiedades se desarrollan por la acción de los agentes climáticos y bióticos actuando sobre los materiales geológicos, acondicionados por el relieve y drenaje durante un período de tiempo.

Figura 1: Aparato manual para límite líquido

Aparato de Límite Líquido Ranurador

Conjunto de la cazuela Base Extremo curvado

Dimensiones A B C N K L M a b c

DescripciónRadio

de la copa

Espesor de la copa

Profundidad

de la copa

Copa desde

la guia delelevador hasta la

base

Espesor Largo AnchoEspeso

r

Borde cortant

e

Ancho

Métrico, mm 54 2 27 47 50 150 125 10 2 13.5Tolerancia, mm 2 0.1 1 1.5 5 5 5 0.1 0.1 0.1

Inglés, pulg 2.13 0.079 1.063 1.85 1.97 5.9 4.92 0.394 0.079 0.531Tolerancia, pulg 0.08 0.004 0.04 0.06 0.2 0.2 0.2 0.004 0.004 0.004

Tabla 2: Especificaciones del aparato de la copa Casagrande.

Figura 2: Acanalado de la A.S.T.M. Acanalador de hovanyl.

Determinación del límite líquido

El límite se define como el contenido de humedad expresado en porcentaje con respecto al peso seco de la muestra, que debe tener un suelo moldeado para una muestra del mismo en que se haya moldeado una ranura de dimensiones Stándard, al someterla al impacto de 25 golpes bien definidos se cierre sin resbalar en su apoyo.

Figura 3: Corte Esquemático de la Copa de Casa Grande, mostrando el material ranurado.

Ajuste del aparato

Deberá inspeccionarse el aparato de límite líquido para verificar que se halle en buenas condiciones del trabajo. El pin que conecta la taza no debe estar tan gastado que tenga juego lateral, ni el tornillo que la conecta, hallarse tan gastado por el largo uso. Inspecciones, además, el acanalador para verificar que las dimensiones límites son las indicadas.

Se considera desgaste excesivo, cuando el diámetro del punto de contacto sobre la base de la taza excede de 13 mm (0.5”) o cuando cualquier punto sobre el borde de la misma se ha desgastado aproximadamente en la mitad del espesor original. Aun cuando se aprecie una ligera ranura en el centro de la taza, ésta no es objetable. Pero si la ranura se pronuncia antes de que aparezcan otros signos de desgaste, debe considerarse que esté excesivamente gastada y deberá reemplazarse.

Una base que esté excesivamente desgastada puede pulirse; pero hasta cunado la tolerancia mostrada en la figura no exceda de 2.5 mm (0.1”) y la distancia entre la excéntrica de la taza y la base se mantenga dentro de la tolerancia especificada en la figura.

Por medio del calibrador del mango del ranurador y la platina de ajuste H (figura 1), ajústese la altura a la cual se levanta la taza, de tal manera que el punto que hace contacto con la base al caer esté exactamente a 1 cm (0.394”) sobre ésta. Asegúrese la platina de ajuste H, apretando los tornillos con el calibrador, aún colocado, compruébese el ajuste girando la manija rápidamente varias veces. Si el ajuste es correcto, un sonido de roce se oirá cuando la excéntrica golpea contra la taza, si se levanta del calibrador o no se oye ruido, hágase un nuevo ajuste.

3. EQUIPOS Y MATERIALES

Copa Casagrande Balanza (Con margen de error 0.01 g)

Recipientes Tamiz N° 40.

Horno eléctrico Otros utensilios

Recipiente para el mezclado Pizeta y escobilla

4. PROCEDIMIENTO

Conseguir material cuya composición esté compuesta por granos muy finos como limos y arcillas; en este caso se usó tierra utilizado para chacra.

Cuartear el material tamizado

a) b)

Figura 4: a) Muestra de material b) Cuarteo de la muestra

Se criba el material a través del tamiz N° 40 desechándose el que queda retenido. La copa de Casagrande antes de usarse, debe ser ajustada para que la copa tenga una

altura de caída de 1 cm., exactamente.

a) b) c)

Figura 5: a) Tamizando con el tamiz N° 40 b) Muestra pasante del tamiz N° 40. c) Ajuste de la copa Casagrande.

Es conveniente que la balanza que se usará para el peso del material sea de 2 decimales; en este caso se usará la balanza de 1 decimal.Peso de la muestra: 203.4 gr.

Del material ya pesado que pasó por el tamiz N° 40 se colocan en una capsula y con una espátula se hace una mezcla pastosa, homogénea y de consistencia suave agregándole una pequeña cantidad de agua durante el mezclado.

Parte de esta mezcla se coloca con la espátula en la copa de Casagrande formando una torta alisada de un espesor de 1 cm., en la parte de máxima profundidad. Una altura menor aumenta el valor del límite líquido.

a) b) c)

Figura 6: a) Llenado de una porción de la muestra a la copa para el pesado del ensayo a trabajar. b) Mezcla del material. c) Mezcla colocada con una espátula en la copa Casagrande

El suelo colocado en la copa Casagrande se divide en la parte media en dos porciones utilizando para ello un ranurador, de manera que permanezcan perpendicular a la superficie inferior a la copa.Para suelos arcillosos con poco o ningún contenido de arena hágase la ranura con un solo movimiento suave y continuo.

Después de asegurarse de que la copa y la base están limpias y secas, se da vuelta a la manija del aparato de Casagrande uniformemente a razón de 2 golpes por segundo, contando el número de golpes requeridos hasta que se cierre el fondo de la ranura en una distancia de 1 cm. Si la ranura se cierra antes de los 10 golpes, se saca el material se vuelve a mezclar y se repiten los pasos 7, 8, 9.

a) b) c)

Figura 7: a) Proceso de ranurado. b) Proceso de golpe a razón de 2 golpes por segundo. c) Cierre de la ranura

Después que el suelo se ha cerrado se toman aproximadamente unos 5 grs; se anotan su peso húmedo el N°. de golpes obtenidos y se determina el peso seco.

a) b) c)

Figura 8: a) Tomando parte de la porción de Casagrande para el peso húmedo b) Proceso de secado en el horno de la muestra en la tara N°1 c) Muestra seca de la tara N°1.

Repita los pasos varias veces; con el fin de obtener puntos menores de 25 golpes y mayores de 25 golpes.

Determine el porcentaje de humedad correspondiente a cada número de golpes y se construye la curva de fluidez en papel semi-logarítmico.

El límite líquido se encuentra donde el contenido de agua en la curva de fluidez corresponda a 25 golpes.

5. CALCULOS Y TABLAS- Calcúlese el contenido de humedad del suelo, expresándolo como porcentaje del suelo

secado en el horno, como sigue:

Porcentaje de Humedad (% )= Pesodel aguaPeso del aguasecado enel horno

x100

Calcúlese el porcentaje de humedad, con aproximación a un entero.- Preparación de la curva de fluidez. Trácese una, “curva de fluidez” que represente la

relación entre el contenido de humedad y el correspondiente número de golpes de la taza de bronce, en un gráfico de papel semilogarítmico. Con el contenido de humedad como ordenada sobre la escala aritmética, y el número de golpes como Abscisa sobre la escala logarítmica. La curva de flujo es una línea recta promedia, que pasa tan cerca como sea posible a través de los tres o más puntos dibujados.

- Límite líquido. Tómese el contenido de humedad correspondiente a la intersección de la curva de flujo con la ordenada de 25 golpes como límite líquido del suelo y aproxímese este valor a un número entero.

Datos de la determinación del límite líquidoEnsayo N° 1 2 3Tara N°N° de golpes 13 9 16Peso de la tara (grs) 15.1 15.1 15.5Peso Muestra Humedad + Tara (grs) 20.8 20.7 20.8Peso Muestra Seca + Tara (grs) 20.0 19.7 19.7Peso de Agua (%) 0.8 1.0 1.1Peso de Muestra Seca (grs) 4.9 4.6 5.3Porcentaje de Humedad (%) 16.33 21.74 20.75

Tabla 3: Datos del ensayo para el Límite Líquido

6. RECOMENDACIONES- Es recomendable que para el procedimiento de secado se realice en equipo adecuado

como es el caso en el que se trabajó en un horno, para que se seque por completo la muestra húmeda.

- Trabajar el ensayo respetando los parámetros indicados según en las normas ASTM D 4318 y ASSHTO 89 y 90.

7. CONCLUSIONES- Se concluyó que el suelo analizado no es un suelo arcilloso por que no presenta límite

plástico, esto teóricamente deduciendo porque no pasan los 25 golpes con el que debería cerrarse el material ranurado empleados en la copa Casagrande.

- Los suelos expansivos presentan un gran problema en la construcción por los incrementos de volumen, puesto que son susceptible al agua, tal es así que después se contraerá produciendo daño a las estructuras.

8. BIBLIOGRAFÍA- http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/

limites.pdf- http://www.mtc.gob.pe/portal/transportes/caminos_ferro/ensuelos.html . TABLA DE

LAS NORMAS DE ENSAYO DE LABORATORIO DE SUELOS- http://uningenierocivil.blogspot.com/2011/03/consistencia-limites-de-atterberg.html .

CONSISTENCIA-LIMITES DE ATTENBERG- APUNTES MECÁNICA DE SUELOS I; Ing. Pio Ángel Coila Valdez.- ftp://ftp.fao.org/fi/CDrom/FAO_training/FAO_training/general/x6706s/

x6706s08.htm . CONSISTENCIA DEL SUELO- http://edafologia.fcien.edu.uy/archivos/Genesis%20del%20suelo%20y

%20caracteristicas%20generales.pdf . TEORIA DE SUELOS- MECANICA DE SUELOS; Traducida por Juan Jose Sanz Llano; Editores técnicos

asociados, s.a. Barcelona; Primera edición