MECNICA DE SUELOS I

MECNICA DE SUELOSENSAYO GRANULOMTRICO(LIMITES) ENSAYO DE ATTERBERG

ENSAYO GRANULOMETRICO:INTRODUCCIN:El estudio del suelo y subsuelo no debe limitar en donde se realizar la obra civil, sino debe abarcar las zonas aledaas a la construccin. El estudio debe incluir todos los principales accidentes geogrficos como ser quebradas, riachuelos, zona anegada y la vegetacin que existe en toda la zona elegida para la construccin. Es de igual importancia tener los datos las condiciones fsicas naturales como ser humedad, presin, temperatura, etc. Es de mucha ayuda conocer el perfil del subsuelo ya que con esto podemos ver el nivel fritico, la calidad o eficiencia del drenaje.Una parte importante de los criterios de aceptabilidad de suelos para carreteras, aeropistas, presas de tierra, diques y otro tipo de terraplenas es el anlisis granulomtrico.La informacin obtenida del anlisis granulomtrico puede en ocasiones utilizarse para predecir movimientos del agua a travs del suelo, aun cuando los ensayos de permeabilidad se utilizan ms comnmente. La susceptibilidad de sufrir la accin de las heladas en suelo, una consideracin de gran importancia de climas muy fros, puede predecirse a travs del anlisis granulomtrico del suelo.Los suelos muy finos son fcilmente arrastrados en suspensin por el agua que circula a travs del suelo y en los sistemas de sub drenaje usualmente se colman con sedimentos rpidamente a menos que sean protegidos adecuadamente por filtros de material granular debidamente graduado. La gradacin adecuada de estos materiales, denominados filtros, puede ser establecida a partir de su anlisis granulomtrico.El anlisis granulomtrico es un intento de determinar las proporciones relativas de los diferentes tamaos de grano presentes en una masa de suelo dada. Obviamente para obtener un resultado significativo la muestra debe ser estadsticamente representativa de la masa del suelo.Como no es fsicamente posible determinar el tamao real de cada partcula independiente del suelo, la prctica solamente agrupa los materiales por rangos de tamao. Para lograr esto se obtiene la cantidad de material que pasa a travs de un tamiz con una malla dada pero que es retenido en un siguiente tamiz cuya malla tiene dimetros ligeramente menores a la anterior y se relaciona esta cantidad retenida con el total de la muestra pesada a travs de los tamices. Es evidente que el material retenido de esta forma en cualquier tamiz consiste en partculas de muchos tamaos todos los cuales son menores al tamao de la malla del tamiz en el cual el suelo fue retenido.Lmites de ATTERBERGLos lmites lquido y plstico son 2 de los 5 lmites propuestos por A. Atterberg un cientfico suizo dedicado a la agriculturaLmite de cohesinLmite de pegajosidadLmite de contraccinLimite plsticoLimite lquidoLos lmites de Atterberg o lmites de consistencia se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos, aunque su comportamiento vara a lo largo del tiempo. El nombre de estos es debido al cientfico sueco Albert Mauritz Atterberg (1846-1916).El contenido de agua con que se produce el cambio de estado vara de un suelo a otro y en mecnica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plstico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto lmite sin romperse.El mtodo usado para medir estos lmites de humedad fue ideado por Atterberg a principios de siglo a travs de dos ensayos que definen los lmites del estado plstico.Los lmites de Atterberg son propiedades ndices de los suelos, con que se definen la plasticidad y se utilizan en la identificacin y clasificacin de un suelo.Una vez realizado el anlisis granulomtrico el cual nos permite estudiar el tamao de estas partculas y medir la importancia que tendrn segn la fraccin de suelo que representen (gruesos, gravas, arenas, limos y arcillas). Si bien un anlisis granulomtrico es suficiente para gravas y arenas, cuando se trata de arcillas y limos, turbas y margas se debe completar el estudio con ensayos que definan la plasticidad del material.Algunos suelos cambian de consistencia en funcin al contenido de humedad. En el suelo se definen cuatro estados: solido, semislido, plstico y lquido. El lmite entre esos estados se denominan lmites de Consistencia y son: Limite de Contraccin (LC, Ws), Limite Plstico (LP, Wp) y Limite Liquido (LL, Wl). Solo determinaremos el L. Plstico, y el L. Lquido, debido a que el L. Contraccin, es un ensayo ms complicado y puede ser toxico debido a que involucra mercurio.

DESCRIPCIN Y USO:Los tamices son hechos de malla de alambre forjado con aberturas rectangulares que varan en tamao desde 101.6 mm (4") en la parte ms gruesa hasta el nmero 400 (0.038 mm) en la serie correspondiente a suelo fino, sin embargo, en la prctica el tamiz ms pequeo es el tamiz No.200 (0.075). Para mallas de tamao inferior al de este tamiz es difcil permitir el paso libre del agua. El suelo, por supuesto, provee generalmente ms resistencia que el agua al tamizado; por consiguiente, los tamices de malla ms pequea que el nmero 200 son ms interesantes desde un punto de vista acadmico que desde el prctico.

Todos los sistemas de clasificacin utilizan el tamiz No.200 como un punto divisorio, las clasificaciones se basan generalmente en trminos de la cantidad retenida o cantidad que pasa a travs del tamiz No.200. Ocasionalmente es deseable conocer la escala aproximada de partculas de suelo menores que el tamiz No.200. Cuando se presenta esta necesidad, entonces se recurre al mtodo del anlisis granulomtrico del hidrmetro, que es comnmente utilizado.

PROCEDIMIENTO:1. Cada grupo debe tener exactamente 500 g de suelo secado al horno tomado de una bolsa de muestra obtenida del terreno. Es necesario asegurarse que la muestra sea representativa para lo cual es posible utilizar un cuarteador mecnico.2. Si la muestra debe lavarse no es necesario triturar el suelo.3. Si la muestra contiene grabas y arenas y muy pocos finos el lavado se puede omitir.4. El lavado consiste en colocar la muestra sobre el Tamiz No. 200 y lavar cuidadosamente utilizando agua comn hasta cuando el agua que pase sea clara. Es necesario ser muy cuidadoso en este proceso para evitar daos en el tamiz y la perdida de suelo que eventualmente pueda salpicar fuera del tamiz.5. Verter cuidadosamente el residuo, con ayuda de agua en un recipiente y permitir sedimentar por un periodo suficiente hasta lograr que el agua de la parte superior se vuelva transparente, y colocar el recipiente con la suspensin suele y agua en el horno para secado.6. Al da siguiente, regresar al laboratorio y pesar el residuo secado al horno.7. A continuacin hacer pasar la muestra a travs de una serie de tamices desde los dimetros mayores arriba hasta los dimetros inferiores abajo.

PARA SUELOS ARENOSOS CON GRANOS FINOS, SE RECOMIENDAN:Tamiz No. Abertura (mm)4 4.7510 230 0.650 0.3100 0.15200 0.075Fondo

Si hay gravas pequeas en la muestra podra utilizarse un tamiz pulgada (12.5 mm) antes del tamiz No. 4 en la serie. Para muestras con gravas de tamao mayor una serie tpica recomendable seria:Tamiz No. Abertura (mm)2 50 mm1 25 mm 19 mm 12.5 mm3/8 9.5 mmNo. 10 2 mmNo. 20 0.85 mmNo. 100 0.15 mm(Dependiendo del tamao mximo del agregado utilizando inspeccin visual)El tamao de una muestra vara entre 1500 g, para gravas con partculas mximas de 19 mm hasta 5000 g para materiales cuya partcula mxima sea 75 mm 3.Colocar la serie de tamices en el agitador elctrico y tamizar de 5 a 10 minutos, dependiendo de una inspeccin visual. Si no se dispone de agitador elctrico puede hacerse el tamizado manualmente por cerca de 10 minutos.

8. Quitar la serie de tamices del agitador mecnico y pesar cada retenido que queda en cada tamiz y sumarlos todos para posteriormente compararlos con el peso inicial obtenido en el paso No. 6 esta operacin permite detectar perdidas de suelo durante el proceso de tamizado. Si se tiene una prdida de ms del 2% con respecto al peso original se considera que el ensayo no es satisfactorio y se debe repetir.

9. Calcular el porcentaje en cada tamiz dividiendo el peso retenido en cada uno de ellos por el peso de la muestra original.

10. Cada grupo debe trazar curvas en un grfico semilogartmica del tamao de la partcula contra el porcentaje ms fino o porcentaje pasa.a. Si menos de 12% del material pasa a travs del tamiz No. 200, es necesario calcular el Cu y el Cc y mostrarlos en la grfica.b. S ms del 12% de la muestra pasa a travs del tamiz No. 200 es necesario hacer un anlisis de hidrmetro.

REFERENCIA:AASHTO T89 Y T90-70ASTM 423-668(limite lquido)D424-59(limite plstico)

LMITE LQUIDO. Es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se comporta como un material plstico. A este nivel de contenido de humedad el suelo est en el vrtice de cambiar su comportamiento al de un fluido viscoso.LMITE PLSTICO. Es el contenido de humedad por debajo del cual se puede considerar el suelo como material no plstico.LMITE DE CONTRACCIN.Es el contenido de humedad por debajo del cual no se produce reduccin adicional de volumen o contraccin en el suelo.

DETERMINACIN DEL LMITE LQUIDOEl procedimiento general consiste en colocar una muestra hmeda en la copa de Casagrande, dividirlo en dos con el acanalador y contar el nmero de golpes requerido para cerrar la ranura.Si el nmero de golpes es exactamente 25, el contenido de humedad de la muestra es el lmite.El procedimiento estndar es efectuar por lo menos tres determinaciones para tres contenidos de humedad diferentes, se anota el nmero de golpes y su contenido de humedad. Luego se grafican los datos en escala semilogartmica y se determina el contenido de humedad para N= 25 golpes.

ESQUEMA DE LA COPA DE CASAGRANDE Y ACANALADOR PARA SUELO COHESIVODispositivo mecnico que puede ser operado manualmente o con un motor elctrico. Base: es una plataforma de caucho duro que permite el rebote de la copa de bronce. La parte inferior est conformada de un caucho que asla la plataforma de base y la superficie de trabajo.Copa de bronce: su peso incluido el manubrio debe estar entre 185 y 215 g Leva: diseada para levantar la copa suave y continuamente hasta su mxima altura, sobre una distancia de por lo menos 180de rotacin de leva, sin desarrollar velocidad en la copa en el momento de la cada.

Preparar la muestra seca, disgregndola con el mortero y pasarlo por la malla No. 40 para obtener una muestra representativa de unos 250 gr. aproximadamente.

Colocar el suelo pasante malla No. 40 en una vasija de evaporacin y aadir una pequea cantidad se agua, dejar que la muestra se humedezca.Mezclar con ayuda de la esptula hasta que el color sea uniforme y conseguir una mezcla homognea.La consistencia de la pasta debe ser pegajosa.

Se coloca una pequea cantidad de masa hmeda en la parte central de la copa y se nivela la superficie.Luego se pasa el acanalador por el centro de la copa para cortar en dos la pasta de suelo.

La ranura debe apreciarse claramente y que separe completamente la masa del suelo en dos partes. La mayor profundidad del suelo en la copa debe ser igual a la altura de la cabeza igual a la altura de la cabeza del acanalador ASTM.Si se utiliza la herramienta Casagrande se debe mantener firmemente perpendicular a la superficie de la copa, de forma que la profundidad de la ranura sea homognea.

Poner en movimiento la cazuela con ayuda de la manivela y suministrar los golpes que sean necesarios para cerrar la ranura en 12.7 mm ( ).Cuando se cierre la ranura en , registrar la cantidad de golpes y tomar una muestra de la parte central para la determinacin del contenido de humedad.

Este proceso se repite nuevamente con tres muestras ms para lograr cuatro puntos a diferentes contenidos de humedad. Los siguientes rangos de golpes son los recomendados:40 a 30 golpes25 a 30 golpes20 a 25 golpes20 a 15 golpesVARIABLES Cantidad de suelo utilizado. Velocidad a la cual se dan los golpes, son 02 golpes por segundo. Tiempo de reposo del suelo en la copa antes de comenzar la cuenta de golpes. Limpieza de la copa antes de colocar la masa de suelo para el ensayo. Humedad del laboratorio y rapidez con la que se hace el ensayo. Humedad del laboratorio y rapidez con la que se hace el ensayo. Tipo de material utilizado como base del aparato o sea superficie contra la cual se debe golpear la cazuela, debe ser caucho duro o similar. Calibracin de la altura de cada de la copa, debe ser 1 cm. Tipo de acanalador utilizado para hacer la ranura. Condicin general del aparato del lmite liquido: pasadores Desgastados, conexiones que no estn firmemente apretadas, etc.

DETERMINACN DEL LMITE PLSTICO

El lmite plstico es la humedad correspondiente en el cual el suelo se cuartea y quiebra al formar pequeos rollitos o cilindros pequeos.Determinacin del Lmite Plstico rollitos o cilindros pequeos.Conjuntamente con el lmite lquido, el lmite plstico es usado en la identificacin y clasificacin de suelos.

EQUIPO

Balanza, con sensibilidad a 0.01 gr. Placa de vidrio esmerilado de por lo menos 30cm. de lado, de forma cuadrada por 1cm. De espesor. Horno capaz de mantener la temperatura a 110 + 5C. Esptula de acero inoxidable, Cpsula de evaporacin para el mezclado, puede ser de porcelana, vidrio o plstico Taras numeradas.

PROCEDIMIENTO

Se trabaja con el material preparado para el lmite lquido se toma aproximadamente 20gr.Luego se amasa el suelo y se deja que pierda humedad hasta una consistencia a la cul pueda enrollarse sin que se pegue a las manos esparcindolo y mezclndolo continuamente sobre la placa de vidrio.

El rollito debe ser adelgazado en cada movimiento hasta que su dimetro sea de 3.2 mm (1/8 pulg.)La prueba contina hasta que el rollito empieza a rajarse y tiende a desmoronarse.

Una vez que se ha producido el lmite plstico se debe colocar el rollito en un recipiente de peso conocido y se pesa para determinar el contenido de humedad.Seguidamente se vuelve a repetir la operacin tomando otra porcin de suelo.El lmite plstico es el promedio de ambas determinaciones.

OBJETIVO

Entender el procedimiento a seguir para determinar los lmites de consistencia de un suelo concientizarnos sobre la importancia de realizar este tipo de ensayos y sobre sus aplicaciones en una buena pavimentacin.

INFORME DE LABORATORIOPgina 1