LIMITES DE CONSISTENCIA

INTRODUCCIÓN.Los límites de Atterberg nos permiten conocer o identificar de forma sencilla

algunas de las propiedades de los suelos. Pero ¿qué pasa con dichas propiedades si el suelo se encuentra bajo condiciones climáticas extremas? Parece lógico pensar que las propiedades del suelo experimentarán algún cambio como consecuencia de la temperatura, y, por tanto, su comportamiento dejará de ser el mismo.

Así pues, se nos planteó la misma incógnita, respecto al posible efecto de la temperatura en el límite líquido de los suelos. Este interés se vio acentuado al comprobar el esfuerzo a lo largo de los años por relacionar los límites de Atterberg y, en particular, el límite líquido con numerosos factores como el ángulo de fricción, el índice de compresión, el coeficiente de consolidación, el contenido en sales. Mientras que el efecto de la temperatura era poco atendido.

I.- OBJETIVO.Permiten conocer las características de plasticidad de la porción de los

materiales para terracerías que pasan la malla N°40 (0,425 mm), cuyos resultados se utilizan principalmente para la identificación y clasificación de los suelos.

Determinar el límite líquido, es decir, el contenido de agua para el cual un suelo plástico adquiere una resistencia al corte de 2,45 kPa (25 g/cm2); éste se considera como la frontera entre los estados semilíquido y plástico. El límite plástico o el contenido de agua para el cual un rollito se rompe en tres partes al alcanzar un diámetro de 3 mm; éste se considera como la frontera entre los estados plástico y semisólido. El índice plástico se calcula como la diferencia entre los límites líquido y plástico.

II.- ANTECEDENTESLímites de Atterberg

Los límites de Atterberg o también llamados límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo de su propia naturaleza y la cantidad de agua que contengan. Así, un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico y líquido o viscoso (ver Fig.1). La arcilla, por ejemplo, si está seca se encuentra muy suelta o en terrones, añadiendo agua adquiere una consistencia similar a una pasta, y añadiendo más agua adquiere una consistencia fluida.

0 w % 100 w %

Sólido Semi-Sólido Plástico Líquido

L. Contracción L. Plástico L. Líquido

Fig. 1 Límites de Atterberg

El contenido de agua con que se produce el cambio entre estados 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). Se trata de la propiedad que presentan los suelos hasta cierto límite.

El método usado para medir estos límites de humedad fue ideado por el científico sueco Albert Atterberg en el año 1911. Los límites de Atterberg son propiedades, valores de humedad de los suelos que se utilizan en la identificación y clasificación de un suelo. Utilización práctica de los Límites de Atterberg

En la actualidad, los límites de Atterberg son las determinaciones que con más asiduidad se practican en los laboratorios de Mecánica del Suelo. Su utilidad deriva de que, gracias a la experiencia acumulada en miles de determinaciones, es suficiente conocer sus valores para poderse dar una idea bastante clara del tipo de suelo y sus propiedades. Como, por otra parte, se trata de determinaciones sencillas y rápidas, permiten una pronta identificación de los suelos y la selección adecuada de muestras típicas para ser sometidas a ensayos más complicados.

Los límites de Atterberg pertenecen, junto al análisis granulométrico, al tipo de ensayos de identificación. Pero, si el análisis granulométrico nos permite conocer la magnitud cuantitativa de la fracción fina, los límites de Atterberg nos indican su calidad, completando así el conocimiento del suelo. Frecuentemente se utilizan los límites directamente en las especificaciones para controlar los suelos a utilizar en terraplenes.

El índice de plasticidad, que indica la magnitud del intervalo de humedades en el cual el suelo posee consistencia plástica, y el índice de liquidez, que indica la proximidad del suelo natural al límite líquido, son características especialmente útiles del suelo.

Índice de plasticidad:

Índice de liquidez:

donde; límite líquido límite plástico humedad natural

Debe tenerse en cuenta, no obstante, que todos los límites e índices, a excepción del límite de retracción, se determinan en suelos que han sido amasados para formar una mezcla uniforme suelo-agua. Este proceso de amasado conduce al ablandamiento de la masa como consecuencia de la destrucción del ordenamiento de las moléculas bipolares de agua, a la reorientación de las láminas de arcilla y a la ruptura de la estructura que el suelo adquiere durante su formación por sedimentación o consolidación. Al cesar el proceso de amasado, las láminas de arcilla vuelven a orientarse y las moléculas de agua adquieren ligazón, pero la estructura del suelo no vuelve a ser la misma. Por tanto, habrá que señalar que los límites no dan indicación alguna sobre la

(1)IP=w L - w P

(2)IP= Wn - WpWL - Wp

w L =w P =w n =

estructura del suelo o de los enlaces residuales entre partículas que pudieran haberse desarrollado en el terreno natural. Plasticidad y límites de consistencia

Albert Atterberg definió como plasticidad la capacidad que tenía un suelo de ser deformado sin agrietarse, ni producir rebote elástico. A su vez observó que los suelos arcillosos en condiciones húmedas son plásticos y se vuelven muy duros en condiciones secas, que los limos no son necesariamente plásticos y se vuelven menos duros con el secado, y que las arenas son desmenuzables en condiciones sueltas y secas. También observó que existían arcillas altamente plásticas y otras de baja plasticidad.

Los límites establecidos por Atterberg para diferenciar los distintos estados de consistencia se deben obtener a partir de la fracción que pasa por el tamiz Nº 40, descartando la porción retenida.

Fig. 2 Trayectoria humedad-volumen de un suelo amasado.

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

o de retracción y se define como la humedad presente al haber añadido agua suficiente para llenar todos los huecos de una pastilla de suelo seca. Se trata de la humedad máxima de un suelo para la cual una pérdida de humedad no causa disminución de volumen de suelo. La frontera entre los estados semisólido y plástico se llama límite plástico, y se obtiene midiendo el contenido de humedad del suelo cuando comienzan a agrietarse pequeños cilindros de suelo de 3 mm de diámetro. A la frontera entre el límite plástico y líquido se le llama límite líquido y se determina midiendo la humedad que contiene el suelo cuando con 25 golpes se cierra una ranura de 13 mm de longitud mediante un aparato normalizado (ver Fig.2).

Atterberg encontró que la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico, denominado índice de plasticidad (IP), representaba una medida satisfactoria del grado de plasticidad de un suelo. Luego sugirió que estos dos límites sirvieran de

C

BA

D

Sólido Semisólido Plástico Líquido

wC wP wL

Contenido de agua

Volumen

Humedad

base en la clasificación de los suelos plásticos. Acorde al valor del índice de plasticidad, distinguió los siguientes materiales.

• Suelos desmenuzables (IP<1) • Suelos débilmente plásticos (1<IP<7) • Suelos medianamente plásticos (7<IP<15) • Suelos altamente plásticos (IP>15)

Todos los límites se expresan en porcentaje de agua contenida sobre suelo seco.

Límite líquido El límite líquido como fue definido por Atterberg ha estado sujeto a distintas

variaciones en su determinación. Fue Terzaghi, quien le sugirió a Casagrande en 1927, que diseñara un dispositivo mecánico que pudiera eliminar en la medida de lo posible los errores del operador en la determinación del mismo.

Casagrande desarrolló un dispositivo normalizado como se muestra en la norma UNE 103-103-94: Determinación del límite líquido de un suelo por el método del aparato de Casagrande. Fig. 3.

Fig. 3 Aparato de CasagrandeEl límite líquido, como ya se ha comentado anteriormente, se estableció

como la humedad que tiene un suelo amasado con agua y colocado en una cuchara normalizada, cuando un surco, realizado mediante un acanalador normalizado, que divide dicho suelo en dos mitades, se cierra a lo largo del fondo en una distancia de 13 mm, tras haber dejado caer 25 veces la mencionada cuchara desde una altura de 10 mm sobre una base también normalizada, con una cadencia de 2 golpes por segundo. La altura de caída, como las dimensiones del cascador y las dimensiones de la ranura, como el material de la base, etc., son factores de influencia en los resultados obtenidos.

Para entender el significado del ensayo mediante el dispositivo desarrollado por Casagrande, se puede decir que, para golpes secos, la resistencia al corte dinámico de los taludes de la ranura se agota, generándose una estructura de flujo que produce el deslizamiento (ver Fig.4). La fuerza resistente a la deformación puede considerarse como la resistencia al corte de un suelo. La resistencia al

corte de todos los suelos en el límite líquido es constante y tiene un valor aproximado de 2,2 kPa.

Fig. 4. Deslizamiento de un suelo en el límite líquido

LA CURVA DE FLUJO Casagrande observó que el número de golpes necesarios para cerrar la

ranura dependía del contenido de agua del suelo y que cuando una serie de resultados de un suelo se representaba en un gráfico donde el eje de la humedad era aritmético y el eje del número de golpes era logarítmico, esos resultados formaban una línea recta. Esa curva fue llamada curva de flujo.

Fig. 5. Curva de flujo

Las ventajas de graficar los resultados de este modo son: la curva puede ser dibujada con pocos puntos, se pueden detectar más fácilmente los errores en una línea recta (escala semilogarítmica) que en una línea curva (escala aritmética) y el índice de flujo puede ser definido por la pendiente de la recta (ver Fig. 5).

Esta curva puede ser representada por la siguiente ecuación:

donde: : contenido de humedad en porcentaje de suelo seco. : constante, llamada “índice de flujo”.

(3 )w = -F . logN + C

wF

: número de golpes. : constante.

El número de golpes N puede ser considerado como representada por la fuerza igual a N veces la fuerza ejercida en la aplicación de un solo golpe. La resistencia al corte de un suelo es obviamente proporcional a la fuerza requerida para producir una deformación dada (en el caso tratado, el cierre de la ranura). Entonces, el número de golpes N de la ecuación (3), puede ser tomado como proporcional a s, la resistencia al corte de un suelo, y puede ser escrita como:

donde es diferente a C debido a que s está expresado en unidades físicas.

Las necesidades de ejecutar muchos ensayos de límites líquidos llevaron a desarrollar un método de determinación que tuviese conexión con la curva de flujo, ya que los estudios de Casagrande decían que muestras de un mismo suelo deberían tener curvas de flujo con pendiente constante.

La U.S. Waterways Experiment Station realizó un estudio sobre 767 ensayos de límite líquido correspondientes a suelos de depósitos aluviales y suelos costeros del Valle de Mississipi. La fórmula general desarrollada como resultado del estudio fue:

donde tan β es la pendiente de la curva de flujo en escala doble logarítmica y w es la humedad correspondiente al número de golpes N obtenido en la determinación de un punto mediante la cuchara de Casagrande. Esta curva de flujo se transforma en una recta.

El valor obtenido de tan β para 432 ensayos de suelos aluviales fue de 0.115. Para los 136 ensayos de los suelos del Oeste del Valle fue de 0.125 y para los 135 ensayos de los suelos del Este del Valle fue de 0.130. Finalmente se obtuvo que, para los 767 ensayos realizados en todo el proyecto, el valor promedio obtenido fue de 0.121 con una desviación estándar de ±0.032. Lo que significa que todos los suelos no poseen exactamente la misma pendiente, pero están cerca de un valor medio.

Finalmente se concluyó, que este método podía usarse si el número de golpes N utilizado en la fórmula estaba comprendido entre 15 y 40 golpes.

En la determinación del límite líquido por dicho método, W. J. Eden, propuso inicialmente multiplicar la humedad obtenida ω para cierto número de golpes N por un factor de corrección Cn como se muestra en la Tabla 1, suponiendo que la pendiente de la curva de flujo es constante (0.100) para todos los suelos excepto para suelos con gran contenido de materia orgánica o cuando se requiera una exactitud especial en la determinación.

NC

w = -F . log s + C1 (4 )

C1

(5 )w L= w⋅( N25 )tan β

Tabla 1. Factor de corrección del límite líquido. W. J. Eden

Finalmente, Eden obtuvo una recta de pendiente 0,117, obtenida tras numerosas determinaciones, de las que se dedujo que, para un mismo suelo, los puntos correspondientes a distintos grados de humedad formaban una recta en doble escala logarítmica cuya pendiente más probable era ésta.

Dicha pendiente es la que se especifica en la norma UNE 103-103-94 para la determinación del límite líquido de los suelos. Los límites de consistencia definen el estado en el cual se encuentra el suelo y a la vez influyen en su comportamiento y características mecánicas y dinámicas. La consistencia de un suelo puede definirse como el grado de resistencia de un terreno de grano fino a fluir o a deformarse, la consistencia de las arcillas saturadas en función de la resistencia a la compresión no confinada (qu), se muestra en la tabla 2.(Técnicas Alternativas para la determinación del límite líquido de suelos. Manuel J. Mendoza y Marcos Orozco Calderón, Investigador, Instituto de Ingeniería. UNAM.)

Consistencia qu

kPaMuy blanda < 25

Blanda 25-50Medianamente compacta 50-100

Compacta 100-200Muy compacta 200-400

Dura >400Tabla 2. Valores de qu según la consistencia del suelo.

Los métodos convencionales para determinar los límites de consistencia fueron propuestos por Atterberg, y normalizados por Terzaghi y Casagrande. El límite líquido se determina en la copa de Casagrande y se define como el contenido de humedad cuando a los 25 golpes se unen las dos partes del suelo, previamente separadas al hacer una ranura en la muestra contenida en la copa.

El límite plástico se determina al hacer con la muestra cilindros de 3mm de diámetro, en el momento de presentar fisuras o grietas, se dice que el suelo ha llegado al límite plástico.

El límite de contracción se puede definir como el contenido de humedad por debajo del cual cualquier pérdida de agua por evaporación no representa disminución de volumen apreciable.

Entre los métodos alternativos que se han desarrollado para determinar el límite líquido los más comunes son los métodos de cono de penetración, el cono sueco es el pionero de muchos como el cono inglés, indio y ruso entre otros. El principio del funcionamiento del cono es la penetración del cono, el cual se deja caer desde un estado de reposo en donde su punta toca la superficie enrasada de suelo, al dejarlo caer por su peso propio y penetra en la masa de suelo. Como ejemplo tenemos el caso del cono inglés (tabla 3), con un ápice de 30º y masa de 80g, el límite líquido se define como el contenido de agua cuando el cono penetra 20 mm.

Fig. 6. Primera versión del aparato de cono sueco (Wood, 1990).

Tipo de Cono Ápice

Peso del Conogr

Penetración en el WL

mmSueco 60 60 10Inglés 30 80 20Ruso 30 76 10M I T 30 75 10Indio 31 148 25.4

Tabla 3. Características principales de los conos más comunes.Los resultados que se obtienen con la copa de Casagrande, son diferentes

a los obtenidos con el cono de penetración, sin embargo los ensayos realizados en diferentes pruebas han permitido establecer ecuaciones de correlación entre los dos métodos. La ventaja más representativa que tiene el cono de penetración es el tiempo que se requiere para la realización de la práctica, ya que con el uso del cono de penetración y un secado de la muestra en horno microondas el tiempo se reduce de 24 horas a 45 minutos.

La desventaja que presenta el uso de la copa de Casagrande, hace referencia a factores causados por el operador, el equipo y el procedimiento, además que es de gran influencia la experiencia que tenga el operador en la realización de la práctica.

La información que obtenemos de la prueba del hidrómetro en la fracción fina de un suelo es el tamaño de las partículas, la desventaja es que no podemos saber de qué tipo de finos se trata (limos, arcillas o suelos orgánicos). Estos son de partículas tan finas para ser percibidas a simple vista, que solamente se pueden observar mediante el uso de un microscopio electrónico; La identificación de los minerales arcillosos en los suelos mediante la difracción de rayos X, es muy lenta y de un costo muy excesivo para efectos prácticos. Por lo que la prueba de límite líquido, como la de límite plástico nos pueden ayudar a clasificar el suelo y estimar los tipos probables de arcillas minerales.

Esta clasificación se da mediante el uso de la carta de plasticidad (ver figura No.7); Esta carta es una gráfica en la cual el límite líquido, wL, versus índice plástico PI son graficados. Muchos de los puntos se pueden ubicar por encima de la marca denominada línea A, y en una banda estrecha que es paralela a esta. La línea A esta definida por la expresión No. 4 que a continuación se muestra:

PI = 0.73(wL-20) (4)Donde PI y wL están dados en porcentajes. Esta fórmula se obtuvo de

observaciones experimentales, y no representa una frontera bien definida entre los tipos de suelo (limos y arcillas).

La línea U es el límite superior para todos los suelos, y al igual que la línea A se obtuvo de manera experimental, en la formula No. 5 se representa esta gráfica. PI = 0.9(wL-8) (5)

Fig. 7 Carta de plasticidad.

III.- METODOLOGÍA

Este método cubre la determinación del límite líquido de un suelo mediante la elaboración de una curva de flujo, resultado de la determinación de cuatro puntos con la ayuda del Aparato de Casagrande.Equipo.El equipo para la ejecución de las pruebas estará en condiciones de operación, calibrado, limpio y completo en todas sus partes.

Copa de Casagrande, calibrada para una altura de caída de 1 cm, provista de un ranurador plano, con las características que se indican en la Fig. 8

Fig. 8. Copa de Casagrande para la determinación del límite líquidoBalanza de 2 000 g de capacidad y aproximación de 0,01 g. Horno Eléctrico o de gas, con termostato capaz de mantener una temperatura constante de 105 ± 5°C. Desecador de cristal, de tamaño adecuado según las dimensiones de los recipientes que contendrán las muestras de prueba, con cloruro de calcio anhidro como elemento desecador. Vaso o recipiente de 0,5 L de capacidad. Malla N°40Cápsulas de porcelana de 12 cm de diámetro. Espátula flexible de acero inoxidable, de 7,5 cm de longitud y 2 cm de ancho, con punta redonda.

Cuentagotas de vidrio o metal. Vidrios de reloj refractarios para el secado del material. Paño de material absorbente, de 60 x 60 cm. Placa de vidrio con dimensiones mínimas de 40 × 40 cm por lado y 0,6 cm de espesor. Alambre de acero de 3 mm de diámetro y 10 cm de longitud.

Ajuste y control del aparato de límite líquido.Ajustar la altura de la caída de la taza, se gira la manivela hasta que la taza

se eleve a su mayor altura. Utilizando el calibrador de 10 mm (adosado al ranurador), se verifica que la distancia entre el punto de percusión y la base sea de 10 mm exactamente. De ser necesario, se aflojan los tornillos de fijación y se mueve el ajuste hasta obtener la altura de caída requerida. Si el ajuste es correcto se escuchará un ligero campanilleo producido por la leva al golpear el tope de la taza; si la taza se levanta por sobre el calibre o no se escucha ningún sonido debe realizarse un nuevo ajuste.Verificar periódicamente los aspectos siguientes:

- Que no se produzca juego lateral de la taza por desgaste del pasador que la sostiene;

- Que los tornillos que conectan la taza con el apoyo estén apretados; - Que el desgaste de la taza no sobrepase la tolerancia de masa.- Que el desgaste de la base no exceda de 0,1 mm de profundidad. Cuando

suceda esto, debe pulirse nuevamente verificando que se mantiene la resilencia.

- Que el desgaste de los soportes no llegue al punto de quedar apoyados en sus tornillos de fijación;

- Que el desgaste del ranurador no sobrepase las tolerancias dimensionales.- Previo a cada ensaye se verificará que la taza y la base estén limpias y

secas.

Acondicionamiento de la muestra

- Colocar la muestra en el plato de evaporación. Agregar agua destilada y mezclar completamente mediante la espátula. Continuar la operación durante el tiempo y con la cantidad de agua destilada necesaria para asegurar una mezcla homogénea.- Curar la muestra durante el tiempo necesario para que las fases líquida y sólida se mezclen homogéneamente.

Nota: en suelos de alta plasticidad este plazo no debe ser menor que 24 h. En suelos de baja plasticidad este plazo puede ser mucho menor y en ciertos casos puede eliminarse.

III.1 Procedimiento para prueba de Limite Liquido.

I) Reconocimiento del equipo de trabajo, se registraron las características físicas de la copa de Casagrande, como peso y dimensiones, así como las de ranurador.

II) Se calibró la altura de caída de la copa, la cual debe ser de 1cm. Esta calibración debe hacerse utilizando un prisma metálico de 1cm de lado. Para calibrar la copa, la arista superior del prisma debe quedar en contacto con el punto de la copa que golpea la base.

III) Preparación de la muestra: Se disgrega la muestra, y con ayuda de agua destilada y una espátula se comienza a amasar la muestra hasta obtener una masa de suelo manejable, con una consistencia suave y uniforme. La figura No. 5 muestra el procedimiento realizado; se guarda en un recipiente hermético, y se deja curar durante 24 horas en un cuarto húmedo a una temperatura de 24° C y una humedad de 95-100%

Figura No.5 Preparación de la muestra

IV) A continuación se procede a colocar el suelo en la copa, lo cual se hace con ayuda de la espátula, con un espesor máximo de 1cm.

V) El paso a seguir consiste en separar el suelo en dos partes utilizando el ranurador, como se muestra en la figura No. 6; en caso de ser un suelo muy plástico (p. e. arcillas) se utilizará ranurador plano, si es un limo no plástico se utilizara ranurador curvo.

Figura No.6 Muestra de suelo en la copa de Casagrande

VI) El procedimiento a seguir consiste en dar vueltas a la manivela para que la copa caiga sobre la base, se debe girar a una velocidad de 2 vueltas por segundo (2rps), hasta que cierre el suelo de 12.5mm a 13mm, se cuenta el número de golpes requerido para que se produzca el cierre.

VII) Se toma una porción de la muestra, exactamente donde se produjo el cierre, y se pesa y se pone a secar, con el fin de determinar su contenido de agua.

VIII) Se determinaran 4 límites líquidos, dos en los que el número de golpes sea mayor a 25 y dos en donde el número de golpes sea menor a 25, lo anterior con el fin de obtener varios punto.

III.2 Procedimiento de realización de la prueba para Cono Inglés y SuecoEquipo:

El equipo que consiste en un cono con ángulo de 30º y masa de 80 g (ver figura No. 8), un dial indicador de la penetración del cono cuya resolución es de 0.1mm, registra lecturas hasta de 40 mm, además una copa en la que se deposita el suelo, con un diámetro de 55mm y altura de 44 mm. El límite líquido se obtiene para una penetración de 20mm.

Figura No.8 Cono InglésMortero,Placa de vidrio,Espátulas,Pizeta,Horno de convección a una temperatura de 105° 5° C,Báscula con aproximación a 0.01 gr.

Procedimiento:I) El procedimiento de preparación de la muestra es el mismo realizado

para la muestra que se utilizó en el ensayo de la Copa de Casagrande.

II) Se registraron los datos de las características físicas como peso y dimensiones del cono inglés, en caso de que su peso no correspondía a los 80g, será necesario compensar el peso adicionando esferas metálicas en su interior.

III) Se procede a ubicar en la copa del cono con la ayuda de la espátula la masa de suelo, en tres capas y golpeando la copa contra una base firme con el fin de quitar los vacíos de la muestra, cuando la copa esté llena se enrasa con la espátula.

IV) Se ubica la copa en el cono inglés, se coloca el cono de tal manera que la punta quede en contacto con la superficie enrasada de la muestra de suelo. En este momento se registra la lectura inicial.

V) Se oprime el dial durante 5 segundos, de tal manera que el cono cae por peso propio y penetra en la muestra. En ese momento cuando pasen los 5 segundos se registra nuevamente la lectura de penetración.

VI) La prueba se realizó dos veces con la misma muestra y la misma humedad, con el fin de poder establecer un promedio y disminuir el error en los resultados obtenidos.

VII) El procedimiento anterior se realiza 4 veces con el fin de obtener varios datos con diferentes contenidos de agua en el suelo y graficar la curva de fluidez.

III.3 Procedimiento para la determinación de la prueba para Límite Plástico.

Equipo:

Base de vidrio o acrílico,Cápsulas y espátulas,Horno de convección a una temperatura de 105° 5° C,Báscula con aproximación a 0.01 g.

Procedimiento:

I) Se utiliza parte de la masa de suelo suave y uniforme preparada anteriormente para la determinación de los límites líquidos.

II) Con la masa y sobre la placa de vidrio se realizan rollos de 3mm de diámetro, cuando el rollo comience a presentar fisuras se ha llegado a su límite plástico.

III) En ese momento se introducen los rollos en las cápsulas y se ponen a secar en el horno para determinar su contenido de humedad.

IV) El procedimiento se realiza tres veces, con el fin de obtener varios datos. La figura No. 10 muestra los rollos listos para introducir en el horno de secado.

Figura No.10 Rollos de suelo para determinar wp

V) Teniendo los valores del límite líquido y el límite plástico se puede determinar el Índice de Plasticidad de la expresión (1) de esta práctica:

III.4 Procedimiento para la determinación del Límite de Contracción Volumétrico.Equipo:

Cápsula Petri,Mercurio,Recipientes de cristal,Embudo,Horno de convección a una temperatura de 105° 5° C,Báscula con aproximación a 0.01 g.

Procedimiento:

I) Se prepara la masa de suelo suave y uniforme.

II) Para determinar el volumen de la muestra húmeda, se toma el molde de acero y se llena con mercurio, mediante el uso de una placa de vidrio se enrasa y se pesa.

III) Posteriormente se limpian los moldes y se engrasan con una capa de vaselina y se registra su peso.

IV) Se llena cada molde con el suelo preparado, el proceso se realiza en tres capas y golpeándolo contra una base fija, con el fin de sacar los

vacíos que tenga la muestra, cuando se acabe de llenar el molde se enrasa con la espátula y se registra su peso.

V) La muestra se deja secar 24 horas el aire libre y 24 horas en el horno convencional.

VI) Cuando la muestra esté seca se retira del molde y éste se vuelve a llenar con mercurio y se enrasa, posteriormente se introduce la masa de suelo seco, y se presiona con la placa de tal manera que el suelo desplace el mercurio sobrante, este mercurio sobrante se pesa y equivale al volumen del suelo seco. Este procedimiento se muestra en la figura No.11

Figura No.11 Determinación del volumen de suelo seco.

VII) El límite de contracción volumétrico se determina con la siguiente expresión:

Sl=w i−(V f−V iWs )*100

4MANUAL OF SOIL LABORATORY TESTING. Head,K.H. Vol.1 Classification and Compaction Test. Pentech press, London, 1985.

VIII) De la expresión No 4 wi, es el contenido de agua, Ws es el peso de suelo de seco, Vf y Vi, el volumen final y el volumen inicial respectivamente, de la muestra.

III.5 Procedimiento para la determinación del Límite de Contracción Lineal.Equipo:

Cápsula,Espátula,Calibrador Vernier,Horno de convección a una temperatura de 105° 5° C,Báscula con aproximación a 0.01 g.

Procedimiento:I) El procedimiento consiste en introducir una masa de suelo previamente

preparada, que sea suave y uniforme. Con ayuda de la espátula se introduce en la cápsula se golpea contra una base firme, con el fin de sacar el aire y se deja secar durante 24 horas al aire libre y otras 24 horas en el horno convencional. Para evitar que la muestra se pegue se debe engrasar previamente el molde.

II) Para determinar el límite de contracción lineal se debe determinar la longitud de la cápsula inicial y la longitud de la masa de suelo después de estar seca la muestra seca. El procedimiento se muestra en la figura No. 12.

Figura No. 12 Límite de

Contracción Lineal

III) El límite de contracción lineal se determina con la siguiente expresión:

Lc=(1+

lfli )*100

5

Ibidem. MANUAL OF SOIL LABORATORY TESTING

IV) En la figura No 12 se muestra los datos obtenidos de las pruebas de límite de consistencia, el límite de contracción lineal no se determino

IV.- Cálculos y ResultadosIV.1 Cálculos para la determinación de Limite liquido

I) Con los datos obtenidos se graficará contenido de humedad contra número de golpes, en una gráfica semi-logarítmica.

N° Tara 23 54 5 45Peso Capsula (Wt) g 108.487 108.83 108.975 108.965

Peso Capsula + Suelo Húmedo (Wt + Wh) g 118.417 114.731 126.325 123.517

Peso Capsula + Suelo Seco (Wt + Ws) g 115.730 113.041 121.121 118.875

Peso Suelo Seco(Ws) g 7.243 4.211 12.146 9.910Peso de Agua (Wa) 2.687 1.690 5.204 4.642

Contenido de Humedad (W%)37.10% 40.13% 42.85% 46.84%

No. De Golpes 32 28 19 10Tabla 00. Datos del contenido de humedad vs número de golpes de la

copa de Casagrande.

II) Ya graficados se traza una línea de tendencia, posteriormente se ubica en la curva la marca de 25 golpes, en la que se prolongará una línea horizontal hasta ubicar el contenido de agua para ese número de golpes, el valor que se obtenga será el límite líquido wL (Figura No. 7).

                                                                                                                                                                                                                                                             

Figura No. 7 Curva de fluidez, Copa de Casagrande.

      Límite Líquido (%): 40.123        

      Límite Plástico (%): 18.410        

2 200

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

CURVA DE FLUIDEZ

Número de golpes, N

Cont

enid

o de

 Agu

a, w

(%)

      Índice de Plasticidad: 21.713        

      Índice de Fluencia:  -17.814      

IV.2 Cálculos para la determinación de Cono Sueco e InglésI) Con los datos obtenidos se graficará contenido de humedad contra

penetración del cono en milímetros, en una gráfica semi-logarítmica.N° Tara 19 30 35.000 32.000

Peso Capsula (Wt) g 106.732 108.189 108.914 109.271Peso Capsula + Suelo Húmedo (Wt + Wh) g 116.437 115.583 117.868 124.958

Peso Capsula + Suelo Seco (Wt + Ws) g 113.708 113.496 115.208 120.048

Peso Suelo Seco(Ws) g 6.976 5.307 6.294 10.777Peso de Agua (Wa) 2.729 2.087 2.660 4.910

Contenido de Humedad (W%) 39.12% 39.33% 0.423 0.456

Lec (mm) 6.9 7.5 10.000 12.500Corrección (mm) 0.5 0.5 0.500 0.500Penetración (mm) 6.4 7 9.500 12.000

Tabla 00. Datos del contenido de humedad vs número de golpes del Cono Sueco.

II) Ya graficados se traza una línea de tendencia, posteriormente se ubica en la curva la marca de 20 mm, en la que se prolongará una línea horizontal hasta ubicar el contenido de agua para ese numero de golpes, el valor que se obtenga será el límite líquido wL (Figura No. 9).

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1530%

32%

34%

36%

38%

40%

42%

44%

46%

48%

Curva de Fluidez

Penetración (mm)

Cont

enid

o de

 Agu

a W

%

Figura No. 9 Curva de fluidez Cono Ingles.IV.3 Cálculos para la determinación del Índice Plástico.

IV.4 Calculo para la determinación del límite de contracción.I) El límite de contracción volumétrico se determina con la siguiente

expresión

Sl=w i−(V f−V iWs )*100

II) De la expresión No 4 wi, es el contenido de agua, Ws es el peso de suelo de seco, Vf y Vi, el volumen final y el volumen inicial respectivamente, de la muestra.

IV.5 Calculo para la determinación del Límite de Contracción Volumétrico.I) El límite de contracción lineal se determina con la expresión:

Lc=(1+

lfli )*100

II) En la figura No 12 se muestra los datos obtenidos de las pruebas de límite de consistencia, el límite de contracción lineal no se determino