CI 4401 Geotecnia

LABORATORIO # 2

Lmites de Atterberg.

1. Descripcin del ensayo:

Este laboratorio describe los ensayos que permiten la determinacin del lmite lquido, el lmite plstico, y el ndice de plasticidad de los suelos. Los dos primeros son conocidos como los Lmites de Atterberg, que definen los cambios en las consistencias de los suelos. De acuerdo a la Norma ASTM D4318, los suelos que son sometidos a esta clase de pruebas deben ser aquellos que pasan la malla #40, es decir, sus partculas tienen dimetros menores a 0.425 [mm]. Este ensayo resulta til para suelos con predominancia de finos, o para aquellos granulares cuya presencia de finos resulta relevante.

Figura 1: Mquina de Casagrande. (ASTM D4318)

Lmite Lquido: Montaje Experimental: Para realizar este ensayo se necesitan de los siguientes elementos:

Mquina de Casagrande.(Figura 1) Acanalador. Balanza de sensibilidad e = 0,1 [g] Otros, como esptula de acero flexible, cpsulas de porcelana, agua

destilada.

Procedimiento: Se agrega agua a la muestra de suelo hasta obtener una mezcla semi-lquida

y homognea. Se depositan alrededor de 60 [g] de mezcla en la cpsula de la mquina de

Casagrande,y cuidando que no se produzcan burbujas de aire, se nivela con esptula.

Usando el acalanador se procede a realizar una divisin de la mezcla en el centro, para el caso de las arcillas este procedimiento se realiza una vez, mientras que en suelos con mayor presencia de limos se puede repetir una o dos veces ms.

Luego se comienza a girar la perilla a una frecuencia que oscile entre 1.9 y 2.1 golpes por segundo, hasta que el surco se cierre en al menos 13 [mm] de longitud (Figura 2), anotar el nmero de golpes, en caso de ser menor que 40.

Figura 2: Cierre del surco, ensayo de Casagrande.

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Para cada ensayo finalizado, se toma aproximadamente una masa m = 5 [g] de suelo

de la zona donde el surco se cierra, para pesarla de manera inmediata, y calcular la humedad (Ecuacin 1).

El resto de suelo se devuelve con lo que qued en el recipiente, y se revuelve para secar la muestra, se deja homognea y se toma una nueva porcin de mezcla y se repiten todos los pasos anteriores, 5 veces, consiguiendo que la ranura se cierre en un nmero de golpes entre 10 y 35.

La norma ASTM D4318 indica que el lmite lquido corresponde a la humedad tal que la ranura hecha en el suelo se cierra en 25 golpes. De acuerdo a esto, se debe graficar la humedad versus el nmero de golpes, en un grfico con escala semi-logartmica y realizar un ajuste lineal, para as obtener la humedad a los 25 golpes (Figura 4).

Lmite Plstico: El lmite plstico se define como el contenido de humedad tal que el suelo est

entre el comportamiento plstico y semi-slido. Esto se observa cuando se realiza un bastoncito de 3 [mm] de dimetro, y dicha muestra se divide en fragmentos de 0.5 a 1 [cm] de largo. Para realizar esta prueba se necesita adems de una placa de vidrio. Con el fin de determinar cundo el suelo se encuentra en este punto se realizan los siguientes procedimientos:

Se toma una porcin del material que queda del ensayo del lmite lquido.

Tomar una bolita de aproximadamente 1 [cm]3 y amasarla sobre el vidrio con la palma de la mano, hasta formar un bastoncito de 3[mm] de dimetro. Si la bolita no se quiebra en fragmentos de 0.5 a 1 [cm] de largo, repetir el procedimiento, de lo contrario pesar inmediatamente los fragmentos que componen el bastoncito, as se obtiene el peso del suelo hmedo Wh. Realizar dos o tres veces ms el ensayo con ms porciones de la muestra sobrante del ensayo del lmite lquido, promediar los resultados.

ndice de Plasticidad: Se define como el rango en el que el suelo de mantiene plstico (Ecuacin 3).

2. Frmulas:

o Contenido de humedad, % :

1001

Donde:

Ww: Peso del agua contenida en la muestra. Wd: Peso de la muestra de suelo seca.

o Peso del agua en una muestra, :

2

Donde: : Peso de la muestra de suelo hmedo.

o ndice de Plasticidad, IP:

%3

3. Problema propuesto:

Suponer que los finos que son utilizados en los ensayos de este laboratorio corresponden a un porcentaje proveniente del suelo utilizado en el laboratorio anterior que pasa la malla #40. Ahora, con el lmite lquido y plstico ms el ndice de plasticidad, terminar de clasificar el suelo visto en el Laboratorio 1, de acuerdo a la clasificacin USCS, indicada en la gua #1, tambin consultar la norma ASTM D2487 y carta de plasticidad (Figura 3). (Indicar como se obtiene la clasificacin final paso a paso). Asumir que cantidad de finos, es relevante para la clasificacin.

Investigar mtodos alternativos para el clculo de lmites lquido y plstico. Nombrar de qu ensayo se trata, que ventajas o desventajas tiene, y cmo se realiza.

Figura 3: Carta de Plasticidad

4. Resultados Esperados: El informe del Laboratorio #2 debe incluir:

Datos obtenidos experimentalmente. Grfico de humedad versus nmero de golpes (Figura4). Discutir. Determinacin del Lmite Lquido y del Lmite Plstico. Clculo del ndice de Plasticidad. Problema propuesto Conclusiones.

Figura 4: Determinacin del Lmite Lquido

Para asegurar un mejor ajuste, tomar humedades en laboratorio dos veces para un nmero de golpes mayor a 25, y dos veces para un nmero menor, como mnimo, en total se deben registrar 5 ensayos.

Referencias

[1] Terzaghi, Karl; Peck, Ralph B.; Mesri, Gholamreza Soil Mechanics in Engineering Practice Tercera Edicin, 1996. John Wiley & Sons, pp 23-27. [2] Bowles, Joseph E. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniera Civil, Segunda Edicin, 1980, McGraw Hill, pp 35-43. [3] ASTM Standard D2487, 1998, Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System), ASTM International,West Conshohocken, PA, 2003. [4] ASTM Standard D4318.(2010) "Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils". ASTM International, West Conshohocken, PA,2003.