ACTIVIDAD 1 GUÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE LÍMITES DE ATTERBERG 1. INTRODUCCIÓN El estudio de las características de plasticidad de los suelos finos es necesario para la correcta previsión de los aspectos fundamentales de su comportamiento, el cual depende de la presencia de agua. La caracterización de la plasticidad de un suelo implica la cuantificación de valores característicos de contenido de humedad, a los cuales corresponden alteraciones significativas del comportamiento del suelo. En tal sentido, el límite plástico es el contenido de humedad que separa los estados plástico y semisólido, en tanto que el límite líquido es el grado de humedad que fija la frontera entre los estados semilíquido y plástico. Actividad 1 1
2. OBJETIVO Determinar el límite líquido y el límite plástico de un suelo. 3. MATERIALES Y EQUIPOS Durante la práctica se utilizarán los siguientes materiales y equipos: - Mortero - Tamiz Nº 40 - Placa de vidrio - Cuchara de Casagrande - Acanalador según Norma ASTM 4318 - Cazuela de porcelana - Espátula de hoja flexible - Horno de secado - Balanza de precisión de 0,1gr (capacidad máxima 2600 gr) - Agua - Pesafiltros - Probeta de 25ml de capacidad Figura 1. Materiales y equipos necesarios para la determinación del Límite Plástico Actividad 1 2
4. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA La determinación de los límites de Atterberg se realiza sobre materiales que pasan por el tamiz Nº40. En consecuencia, una vez obtenida la muestra de suelo en el campo, para obtener el material necesario para la determinación de los límites, se seca esta muestra, se pulveriza en un mortero y se pasa el material pulverizado por el tamiz Nº40, de modo de obtener unos 200g de material que pase por el tamiz Nº40. Las muestras que se analizarán en esta actividad ya han sido secadas, de modo que en el laboratorio, en lo que respecta a la preparación de la muestra, se deberá moler la muestra en el mortero, para luego tamizarla de manera de obtener unos 200g de material que pase el tamiz Nº40. 5. PROCEDIMIENTOS DEL ENSAYO 5.1 LÍMITE LÍQUIDO i. Verificar que la cuchara de Casagrande esté limpia, y practicar el giro de la manivela para que la cuchara caiga a razón de 2 golpes por segundo. ii. Tomar unos 100g de suelo y mezclarlo con espátula en la cazuela de porcelana, añadiendo agua hasta que adopte una consistencia suave y uniforme. iii. Colocar con la espátula una porción de la muestra humectada en la cuchara del aparato de Casagrande, presionando hacia abajo y dispersándola dentro de la cuchara hasta alcanzar un espesor de 10mm en la zona más profunda. El espesor debe ir disminuyendo gradualmente hacia los bordes, para obtener una superficie horizontal (Figura 2). Figura 2. Límite Líquido - Colocación de la muestra humectada en la cuchara de Casagrande. iv. En el eje medio de la muestra colocada en la cuchara de Casagrande, realizar con el ranurador una ranura, teniendo especial cuidado en que el ranurador permanezca perpendicular a la superficie de la cuchara en todo momento durante el corte. Si se presentan desprendimientos de la pasta en el fondo de la taza, se debe retirar todo el material y reiniciar el procedimiento desde el paso iii., luego de limpiar la cuchara. Actividad 1 3
Figura 3. Límite Líquido Ranurado de la Muestra v. Colocar el contador del aparato de Casagrande en 0 y luego girar la manivela, levantando y dejando caer la copa, a una velocidad de 2 caídas por segundo, hasta que las dos mitades de la muestra entren en contacto una distancia de 13mm. Figura 4. Límite Líquido Ranura antes y después del ensayo vi. Registrar el número de golpes (N) requerido para cerrar la ranura, y con la ayuda de una espátula limpia remover la porción central de la muestra coincidente con el segmento que corresponde a la unión de las dos mitades. Colocar en un pesafiltro la porción de s uelo removida y determinar el peso del suelo húmedo más el pesafiltro. Figura 5. Obtención de porción de suelo para determinar contenido de humedad Actividad 1 4
vii. viii. ix. Retirar de la cuchara el material sobrante y reunirlo con el resto de la muestra de suelo en la cazuela de porcelana. Limpiar y secar la cuchara de Casagrande y el ranurador. Volver a mezclar la muestra en la cazuela de porcelana, agregando agua para aumentar la humedad, y consecuentemente disminuir el número de golpes requerido para cerrar la ranura. Repetir el procedimiento desde el paso iii., para producir por lo menos tres números de golpes (N) diferentes. Es recomendable que los N determinados se encuentren uno de ellos entre 25 y 35 golpes, otro entre 20 y 30 golpes, y otro entre 15 a 25 golpes. x. Colocar los pesafiltros en el horno para la determinación de los pesos secos y consecuente cálculo de las humedades correspondientes. 5.2 LÍMITE PLÁSTICO i. Tomar unos 25g de suelo y mezclarlo con espátula en la cazuela de porcelana, añadiendo agua hasta que se obtenga una consistencia en la cual la muestra puede ser enrollada sin adherirse a la mano. ii. Seleccionar una porción de la muestra humectada suficiente para formar una bolita de aproximadamente 25mm de diámetro. Dividir la bolita en dos partes. Figura 6. Límite Plástico muestra de suelo en bolita y placa de vidrio iii. Enrollar la mitad de la bolita entre la palma de la mano o los dedos y la placa de vidrio, con la presión suficiente para llevar al cilindro de muestra al mismo diámetro en toda su longitud. El cilindro de suelo deberá alcanzar un diámetro de 3mm. Figura 6. Límite Plástico - amasado de la muestra sobre la placa de vidrio. Actividad 1 5
WL (%) LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 2do Semestre 2017 iv. Cuando el cilindro de suelo alcance un diámetro de 3mm, romperlo en varias partes y amasarlo en la mano para formar una nueva bolita, con la que repetir el paso iii. Si el cilindro se rompe con un diámetro mayor que 3mm, volver a amasarlo agregando agua, y luego repetir el paso iii. v. Continuar hasta que el cilindro de suelo se desmenuce en partes con un diámetro de 3mm. Figura 7. Límite Plástico - trozos desmenuzados del cilindro de suelo vi. vii. Colocar en un pesafiltro las partes desmenuzadas y determinar el peso del suelo húmedo más el pesafiltro. Se deberá colocar en el pesafiltro un mínimo de 8 g de suelo. Volver a realizar el procedimiento con la otra mitad de la bolita de suelo desde el paso iii, colocando los trozos desmenuzados en un nuevo pesafiltro. 6. CÁLCULOS 6.1 LÍMITE LÍQUIDO - Graficar la relación entre el contenido de humedad y el correspondiente número de golpes (N), para las determinaciones realizadas en un gráfico de escala semilogarítmica. El contenido de humedad se representará como ordenada en la escala aritmética, mientras que el número de golpes se representará como abscisa en escala logarítmica. - Ajustar por mínimos cuadrados la recta que pasa a través de los puntos obtenidos. - El Límite Líquido de suelo se determina a través de la recta, como la humedad correspondiente a un N de 25 golpes. Determinación de Límite líquido WL(%) 50 40 30 20 10 10 25 100 N golpes Figura 8. Límimte Líquido ejemplo de gráfico de determinación Actividad 1 6
6.2 LÍMITE PLÁSTICO El Límite Plástico es el promedio de los contenidos de humedad obtenidos en cada muestra. La norma indica como necesario conocer solo 2 valores de humedad para calcular el LP, pero si estas humedades difieren en más de 2%, el ensayo no se considera válido. 6.3 ÍNDICE PLÁSTICO El Índice Plástico viene dado por la diferencia entre el Límite Líquido y el Límite Plástico. 7. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS Los resultados deberán ser presentados de forma clara, de manera que permitan la verificación de los cálculos realizados. Se deberán presentar ordenadamente los valores de todas las mediciones realizadas en el laboratorio, así como también se deberán explicitar los cálculos realizados. Este documento es una guía de enseñanza elaborada por los docentes del Laboratorio de Control de Calidad de Fundaciones del Instituto de Estructuras y Transporte, para la Asignatura LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS, de la Carrera de Ingeniería Civil, de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de la República. Para la elaboración del mismo, se han consultado, traducido y/o adaptado materiales de las siguientes referencias: - D 4318 - Standard Test Method for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils - Das, B.M.; Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. Ed. Thomson Learning. 2001 - Bow les, J.E.; Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil. Ed. Mc Graw Hill. 1978 - Universidad Mayor de San Simon. Laboratorio de Geotécnica. Manuales de Laboratorio. http://www.geotecnia.edu.bo - PUC Valparaíso. Grupo de Geotécnica. Manuales de Laboratorio. http://icc.ucv.cl/geotecnia Actividad 1 7