LIMITES DE CONSISTENCIA

1 Generalidades

Los límites de Atterberg o límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos,

presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua.

Así un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico, semilíquido y líquido. La

arcilla, por ejemplo al agregarle agua, pasa gradualmente del estado sólido al estado plástico y finalmente

al estado líquido.

El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de un suelo a otro y en mecánica

de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para el 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.

2 Plasticidad y límites de consistencia

Plasticidad es la propiedad que tienen algunos suelos de deformarse sin agrietarse, ni producir

rebote elástico.

Los suelos plásticos cambian su consistencia al variar su contenido de agua. De ahí que se puedan

determinar sus estados de consistencia al variar si se conoce las fronteras entre ellas. Los estados de

consistencia de una masa de suelo plástico en función del cambio de humedad son sólidos, semisólido, líquido

FISICA DE SUELOS

L. Contracción L. Plástico L. Líquido

0 W% 100 W%

Fig. 5.13 LÍMITES DE ATTEBERG

Semi - Sólido PlásticoSólido Contrac

Líquido

y plástico. Estos cambios se dan cuando la humedad en las masas de suelo varía. Para definir las fronteras

en esos estados se han realizado muchas investigaciones, siendo las mas conocidas las de Terzaghi y

Attergerg.

Para calcular los limites de Atterberg el suelo se tamiza por la malla Nº40 y la poción retenida es

descartada.

La frontera convencional entre los estados semisólido y plástico se llama límite plástico, que se

determina alternativamente presionando y enrollando una pequeña porción de suelo plástico hasta un

diámetro al cual el pequeño cilindro se desmorona, y no puede continuar siendo presionado ni enrollado. El

contenido de agua a que se encuentra se anota como límite plástico.

La frontera entre el estado sólido y semisólido se llama límite de contracción y a la frontera entre

el límite plástico y líquido se llama límite líquido y es el contenido de agua que se requiere adicionar a una

pequeña cantidad de suelo que se colocará en una copa estándar, y ranurará con un dispositivo de

dimensiones también estándar, sometido a 25 golpes por caída de 10 mm de la copa a razón de 2 golpes/s,

en un aparato estándar para limite líquido; la ranura efectuada deberá cerrarse en el fondo de la copa a lo

largo de 13 mm.

En los granos gruesos de los suelos, las fuerzas de gravitación predomina fuertemente sobre

cualquiera otra fuerza; por ello, todas las partículas gruesas tienen un comportamiento similar.

En los suelos de granos muy finos, sin embargo fuerzas de otros tipos ejercen acción

importantísima; ello es debido a que en estos granos, la relación de área a volumen alcanza valores de

consideración y fuerzas electromagnéticas desarrolladas en la superficie de los compuestos minerales

cobran significación. En general, se estima que esta actividad en la superficie de la partícula individual es

fundamental para tamaños menores que dos micras (0,002 mm)

3 Relación entre las fases sólidas y liquidas en una arcilla

Durante mucho tiempo se creyó que los minerales de las arcillas eran de naturaleza amorfa, pero

todas las investigaciones de detalle realizadas hasta ahora han demostrado, que son cristalinos y altamente

estructurados.

Existen suelos que al ser remoldeados, cambiando su contenido de agua, si es necesario, adoptan

una consistencia característica que se ha denominado plástica. Estos suelos han sido llamados arcillas

originalmente por los hombres dedicados a la cerámica; la palabra pasó a la mecánica de suelos, en épocas

más recientes, con idénticos significados. la plasticidad es en este sentido, una propiedad tan evidente que

ha servido de antaño para clasificar suelos en forma puramente descriptiva. Pronto se reconoció que

existía una relación específica entre la plasticidad y las propiedades fisico - químicas determinantes del

comportamiento mecánico de las arcillas. Las investigaciones han probado que la plasticidad de un suelo es

debida a su contenido de partículas más finas de forma laminar ya que esta ejerce una influencia

importante en la compresibilidad del suelo, mientras que el pequeño tamaño propio de esas partículas hace

que la permeabilidad del conjunto sea muy baja.

Otras ramas de la ingeniería han desarrollado otra interpretación del concepto de plasticidad, como

es el caso del esfuerzo-deformación de los materiales.

Al tratar de definir en términos simples la plasticidad de un suelo, no resulta suficiente decir que

un suelo plástico puede deformarse y remoldearse sin agrietamiento, pues una arena fina y húmeda tiene

esas características cuando la deformación se produce lentamente y, sin embargo, no es plástica en un

sentido más amplio de la palabra; hay entre el comportamiento de la arcilla y el de la arena en cuestión una

importante diferencia: el volumen de la arcilla permanece constante durante la deformación, mientras que

el de la arena varía; además, la arena se desmorona en deformación rápida.

Por lo tanto, en mecánica de suelos podemos definir la plasticidad como la propiedad de un material

por la cual es capaz de soportar deformaciones rápidas, sin rebote elástico, sin variación volumétrica

apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse.

4 Estados de consistencia. Límites de plasticidad

Para medir la plasticidad de las arcillas se han desarrollado varios criterios de los cuales se

menciona el desarrollado por Atterberg, el cual dijo en primer lugar que la plasticidad no es una propiedad

permanente de las arcillas, sino circunstancial y dependiente de su contenido de agua. Una arcilla muy seca

puede tener la consistencia de un ladrillo, con plasticidad nula, y esa misma, con gran contenido de agua,

puede presentar las propiedades de un lodo semilíquido o, inclusive, las de una suspensión líquida. Entre

ambos extremos, existe un intervalo del contenido de agua en que la arcilla se comporta plásticamente. En

segundo lugar, Atterberg hizo ver que la plasticidad de un suelo exige, para ser expresada en forma

conveniente, la utilización de dos parámetros en lugar de uno.

Según su contenido de agua en forma decreciente, un suelo susceptible de ser plástico puede estar

en cualquiera de los siguientes estados de consistencia, definido por Atterberg.

1.- Estado líquido, con las propiedades y apariencias de una suspensión.

2.-Estado Semilíquido, con las propiedades de un fluido viscoso.

3.-Estado Plástico, en que el suelo se comporta plásticamente.

4.-Estado semi sólido, en el que el suelo tiene la apariencia de un sólido, pero aún disminuye de volumen al

estar sujeto a secado.

4.1 Selección para la determinación de los límites de plasticidad

Es importante que las muestras seleccionadas para determinar los límites sean lo más homogéneas

que se pueda lograr. A este respecto, ha de tenerse en cuenta, que el aspecto de una arcilla inalterada es

muy engañoso; a simple vista puede no presentar la menor indicación de estratificación, ni cambio de color

y ello no obstante, su contenido natural de humedad puede variar grandemente en diferentes zonas de la

misma muestra extraída del terreno, con correspondientes variaciones apreciables en los límites líquidos.

5 Ensayos: Ver en GUIA DE T.P.

Antecedentes

La consistencia es una propiedad dinámica del suelo que es la suma de efectos de la distribución de partículas, contenido de materia orgánica, estructura y estabilidad del suelo (Schroeder, 1984) y la plasticidad se la incluye dentro de ella y se manifiesta de modo diferente según varían las fuerzas de cohesión y adhesión de la masa del suelo (Baver et al. 1972).Los límites dan información sobre el comportamiento de los suelos, en respuesta a fuerzas aplicadas portránsito de maquinarias y realización de labranzas. El LP representa el contenido de agua por encima del cual las arcillas tienen plasticidad y son susceptibles a una degradación estructural por reacomodamiento de partículas (Busters, 1994). El Límite plástico indica la humedad por encima del cual no debe ser laboreado debido a riesgos de compactación, ya que este límite indica la franja de plasticidad, es decir donde ocurren deformaciones plásticas no recuperables (Hillel, 1982), El Indice de plasticidad determina el rango de humedad en el que el suelo es plástico y tiene los mayoresriesgos para manipular con equipos de labranza o cultivos, por los posibles efectos de compactación y sellado de la superficie; según Plá Senti (1972) cuando el índice se encuentra entre 5 - 10 % de humedad los suelos tienen moderada plasticidad y para Gaucher (1971) el índice de plasticidad varía entre un valor de 4% para un suelo arenoso hasta un 25% para un suelo arcilloso

Bibliografía:-Baver L, Gardner WH, Gardner WR. 1972. Física de suelos. Centro Regional de Ayuda Técnica. México.-Forshythe W.1972. Física de suelos. Instituto Interamericano de Ciencias Agrícolas. San José. Costa Rica.-Gaucher, G. 1971. Tratado de pedología agrícola, El suelo y sus caracteristicas agronómicas. EdicionesOmega. Barcelona. 647p-Hillel, D. 1982. Introduction to soil physics. Academic Press. 321p.-Plá Sentí 1977. Metodología para la caracterización física con fines de diagnóstico de problemas de manejo y conservación de suelos en condiciones tropicales. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía. Maracay.-Schroeder, D. 1984. Soils. Fact and concepts. Ins. Potash. 140p