FIC-UNSA Laboratorio de Pavimentos

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO Y EL LÍMITE PLÁSTICO DE UN SUELO

1. OBJETIVOS

Determinar el límite líquido y el límite plástico de una muestra de suelo, la cual será utilizada en la compactación de un terraplen.

Determinar El tipo de suelo de la muestra ensayada.

2. MARCO TEÓRICO

Límites de Consistencia:

El comportamiento de un suelo está muy influenciado por la presencia de agua en su seno. Este hecho se acentúa cuanto menor es el tamaño de las partículas que componen dicho suelo, siendo especialmente relevante en aquéllos donde predomine el componente arcilloso, ya que en ellos los fenómenos de interacción superficial se imponen a los de tipo gravitatorio.

Por ello, resulta muy útil estudiar los límites entre los diversos estados de consistencia que pueden darse en los suelos coherentes en función de su grado de humedad: líquido, plástico, semisólido y sólido.

Líq u ido : La presencia de una cantidad excesiva de agua anula las fuerzas de atracción interparticular que mantenían unido al suelo –la cohesión- y lo convierte en una papilla, un líquido viscoso sin capacidad resistente.

Pl á s t i c o : El suelo es fácilmente moldeable, presentando grandes deformaciones con la aplicación de esfuerzos pequeños. Su comportamiento es plástico, por lo que no recupera su estado inicial una vez cesado el esfuerzo. Mecánicamente no es apto para resistir cargas adicionales

Se m i s ó lid o : El suelo deja de ser moldeable, pues se quiebra y resquebraja antes de cambiar de forma. No obstante, no es un sólido puro, ya que disminuye de volumen si continúa perdiendo agua. Su comportamiento mecánico es aceptable.

Sólid o : En este estado el suelo alcanza la estabilidad, ya que su volumen no varía con los cambios de humedad. El comportamiento mecánico es óptimo.

Las humedades correspondientes a los puntos de transición entre cada uno de estos estados definen los límites líquido (LL), plástico (LP) y de retracción (LR) respectivamente.

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Para realizar ésta tarea existen dos procedimientos de ensayo muy extendidos: Los Límites de Atterberg (NLT-105 y NLT-106) y el Equivalente de arena (NLT-113), si bien el primero es más preciso que el segundo.

Límites de Atterberg:

Atterberg fue el primero que relacionó el grado de plasticidad de un suelo con su contenido en agua o humedad, expresado en función del peso seco de la muestra.

De los límites anteriormente mencionados, interesa especialmente la determinación de los estados líquido (límite líquido) y plástico (límite plástico), ya que éstos presentan una alta deformabilidad del suelo y una drástica reducción de su capacidad portante.

El límite líquido se determina mediante el método de la Cuchara de Casagrande (NLT-105). El ensayo se basa en la determinación de la cantidad de agua mínima que puede contener una pasta formada por 100 g. de suelo seco que haya pasado por el tamiz 0.40 UNE. La humedad correspondiente al límite líquido será la correspondiente a 25 golpes, y se determinará interpolando en una gráfica normalizada las dos determinaciones obtenidas experimentalmente.

El límite plástico se determina de una manera si cabe más rocambolesca: se define como la menor humedad de un suelo que permite realizar con él cilindros de 3 mm. de diámetro sin que se desmoronen, realizándose dos determinaciones y hallando la media. Este ensayo se realiza con 200 g. de muestra seca y filtrada a través del tamiz 0.40 UNE, como en el caso anterior.

A la diferencia entre ambos límites se denomina índice de plasticidad (IP), y da una idea del grado de plasticidad que presenta el suelo; un suelo muy plástico tendrá un alto índice de plasticidad:

IP = LL –LP

En la siguiente tabla se muestran los rangos de valores más frecuentes de todos estos parámetros en diferentes tipos de suelos:

TIPO DE SUELO

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Estado Líquido

Estado Plástico

Estado Semi-sólido

Estado Sólido

LÍMITE LÍQUIDO

LÍMITE PLÁSTICO

LÍMITE DE CONTRACC

IÓN

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PARÁMETRO Arena Limo Arcilla

LL Límite líquido 15 - 20 30 - 40 40 –150

LP Límite plástico 15 - 20 20 - 25 25 – 50

LR Límite de retracción 12 - 18 14 - 25 8 – 35

IP Índice de plasticidad 0 - 3 10 - 15 10 - 100

3. DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO

3.1 Materiales y Equipos:

Cuchara de Casagrande.

Espátulas

Un recipiente de porcelana.

Muestra de suelo. 6 Cápsulas de Aluminio. Balanza de precisión.

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Tamiz #40.

90ml de agua. Una plancha de vidrio.

3.2 Procedimiento:

Primero se tamiza la muestra por la malla #40. Luego se pesa las 6 cápsulas de aluminio. Se toma 90ml de agua en una probeta. La muestra tamizada la vaciamos en un recipiente de porcelana. Mezclamos la muestra con un poco de agua. Sacamos un poco de la muestra mezclada con el agua y procedemos

a ensayarla en la Cuchara de Casagrande. Lo pegamos bien a la superficie de la cuchara, y hacemos una ranura

en la parte central. Procedemos a dar los golpes, y nos detenemos cuando suceda el

primer desmorono en la muestra. Esto repetimos varias veces hasta encontrar la humedad óptima de

ensayo. Luego de esto, pasamos a ensayar la muestra cápsula por cápsula. Tomamos el Nº de golpes y el peso de la cápsula + la muestra

húmeda; esto para 4 cápsulas. Para determinar el límite plástico, sacaremos dos pequeñas sub-

muestras de la muestra, y procedemos con la mano a formar unas tiras hasta que se vea mas o menos que las tiras estén fisurándose.

Luego pesamos las cápsulas con las tiras de muestras. Luego llevamos al horno las 6 cápsulas con sus respectivas muestras

para su posterior secado. 24hrs. Después tomamos el peso de cada cápsula con sus respectivas

muestras.

4. MEMORIA DE CÁLCULO

Se tiene los siguientes datos:

LÍMITE LÍQUIDO LÍMITE PLÁSTICO

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FIC-UNSA Laboratorio de Pavimentos Nº de golpes 14 20 31 45 - -

Cápsula 1 2 3 4 5 6Peso de Cápsula (gr)

Peso de Cápsula + Suelo Húmedo (gr)Peso de Cápsula + Suelo seco (gr)

a) Límite Líquido:

Determinación del Contenido de Humedad:

Nº de golpes Whum (gr) Wseco (gr) ω (%)

Hacemos una gráfica de Contenidos de Humedad vs Nº de golpes:

Cálculo de la línea de ajuste:

y(x) = -0.135·x + 27.746

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FIC-UNSA Laboratorio de Pavimentos y(25) = 26.37%

LL = 26.37%

b) Límite Plástico:

Determinación del Contenido de Humedad:

Cápsula Whum (gr) Wseco (gr) ω (%)56

Cálculo del límite plástico:

LP = 16.98%

Cálculo del índice de plasticidad:

IP = LL – LP IP = 9.39%

5. COCLUSIONES

El límite Líquido de la muestra de suelo es:

LL = 26.37%

El Límite Plástico de la muestra ensayada es:

LP = 16.98%

El Índice de Plasticidad de la muestra ensayada es:

IP = 9.39%

6. RECOMENDACIONES

Se debe de tener una muestra no granular, ya que las muestras granulares se desmoronan fácilmente.

Debemos humedecer bien las muestras a ensayar, para asi poder tener valores de humedad más cercanos a lo real.

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