Práctica peso volumétrico

Objetivo

El alumno determinará en el laboratorio mediante la prueba límites de consistencia (límite líquido, plástico y de contracción), para el empleo de los datos en el análisis y clasificación de suelos.

Marco teórico

Las pruebas de Atterberg, tienen por objeto determinar la plasticidad de la porción de material que pasa a través de la malla 0.420 mm (No. 40) de los suelos.

Los límites de consistencia (líquido y plástico), han sido utilizados, principalmente con objetivos de identificación y clasificación de suelos, en estudios geotécnicos.

Límite líquido (LL).

Es el contenido de agua (expresado en el porciento de la masa seca), que debe tener un suelo remoldeado húmedo para una muestra del mismo, en que se haya practicado una ranura de dimensiones estándar, al someterla al impacto de 25 golpes en una longitud de 13 mm.

Límite plástico (Lp).

Lo fija el contenido de agua con el que comienza a agrietarse un rollo formado con el suelo, de aproximadamente 3.2 mm de diámetro, al rodarlo con la mano sobre una superficie lisa que puede ser una placa lisa de material no absorbente.

Límite de contracción (Lc).

Es el contenido de agua que satura un suelo contraído por el secamiento de evaporación.

Índice de plasticidad (Ip).

Es la diferencia encontrada entre el límite líquido y el límite plástico, y es la medida de la plasticidad del suelo. Se define como el índice de contracción por la diferencia entre los límites plásticos y de contracción.

Cambio volumétrico (Cv).

Es el porcentaje del cambio de volumen referido al material seco.

Contracción lineal de un suelo.

Se define como la reducción en la mayor dimensión de un espécimen de forma prismática rectangular, elaborado con la fracción de suelo que pasa la malla 0.425 mm (No. 40), cuando su contenido de agua disminuye desde la correspondiente al límite líquido hasta la pérdida total de agua, expresada dicha reducción como un porcentaje de la longitud inicial del espécimen.

Índice de escurrimiento o fluidez (Fw).

Se define como la pendiente de la curva de escurrimiento.

Material y equipo

• Espátulas, cápsulas de porcelana, vidrios de reloj o equivalente, mortero y piseta.

• Horno eléctrico a temperatura constante de 383 °K ± 5 °K (110 oC ± 5 oC)

• Balanza con aproximación de 0.01 g.

• Dispositivo de Casagrande  

• Molde de lámina galvanizada rígida del No. 16, con una sección cuadrada de 20 mm por 20 mm y 100 mm de longitud.

• Cribas No. 0.425 mm (No. 40) y 4.75 mm (No. 4).

• Dispositivo de lucita para la determinación del límite de contracción.

• Placa plana y lisa no absorbente de 300 mm por 300 mm ± 30 mm mínimo

• Alambre de 3.2 mm (1/8”) de diámetro

Procedimiento

Para la realización de esta prueba se recomienda, que sea en un lugar que no esté expuesto a cambios bruscos de temperatura ambiente, siendo la más recomendable entre los 288 °K y 308 °K (15 °C y 35 °C), si es en otras condiciones anotarlo en el registro de prueba correspondiente.

La determinación de los límites de consistencia se realiza únicamente a la fracción de suelo que pasa a través de la malla 0.425 mm (No. 40).

Determinación del límite liquido

1. La determinación del límite líquido, se realiza con la copa de Casagrande, la cual debe estar calibrada.

1. Del material que se preparó (remoldeo) y guardó dentro de un recipiente durante 24 h se pone en la copa del aparato una cantidad de 150 g aproximadamente; se vuelve a mezclar hasta que la muestra quede homogénea; con una espátula se extiende el material de modo que, siendo la superficie superior plana (evite formar taludes), su espesor máximo sea del orden de 10 mm para extender el material se procede del centro hacia los lados sin aplicar presión y con el mínimo de pasadas de la espátula.

1. Se coloca la punta del ranurador en la parte superior y en el centro de la muestra, colocando la herramienta perpendicular a la superficie de la copa.

1. Se traza una ranura en el centro de la muestra, contenida en la copa, inclinando el ranurador o la cuchilla de manera que permanezca perpendicular a la superficie de la copa.

1. Para arcillas arenosas, limos con poca plasticidad y algunos suelos orgánicos, el ranurador no puede correr a través de la pasta sin rasgar los bordes de la ranura Para estos suelos, se corta la ranura con una espátula y se verifica las dimensiones con el ranurador plano

1. Se limpia el ranurador con un trapo previamente humedecido antes de que seque el material.

1. Después de asegurarse de que la copa y la base estén limpias y secas, se da vuelta a la manija uniformemente a razón de 2 golpes por segundo, contando el número de golpes referidos hasta que cierre el fondo de la ranura en una distancia de 13 mm.

1. Con la espátula se mezcla el material y se repiten las operaciones indicadas en paso 2 al 7 inclusive. Si el número de golpes coincide con la anterior determinación, o su diferencia es de 1 golpe, se anota el resultado en el registro respectivo, promediando el segundo caso (registro de prueba del laboratorio). En caso de que la diferencia sea mayor de 1 golpe se repite el proceso hasta lograr una coincidencia en los Intentos sucesivos.

1. Se determina la masa de los vidrios de reloj.

1. Se coloca una porción del material que este próximo a la ranura, en un vidrio de reloj, para determinar el contenido de agua.

1. Se determina su masa con una aproximación de 0.01 g, anotando el valor en la columna tara muestra con contenido de agua (Wm + t), en el registro correspondiente.

1. Se repiten los pasos del 3 aI 11, para ir variando la consistencia del material. Se debe contar con 4 determinaciones como mínimo, procurando que estén comprendidas entre 5 golpes y 40 golpes.

1. Todos los vidrios de reloj, conteniendo las muestras tomadas se introducen en el horno a 383 °K (110 °C), durante un período mínimo de 20 h ± 4 h, para que se sequen, hasta masa constante. Una vez secos y fríos, se extraen del horno y se colocan dentro de un desecador para que no ganen humedad; después se determina su masa y se anota el valor en la columna tara + muestra seca (Wd + t) en su respectivo renglón, del registro de prueba.

1. Se siguen los pasos necesarios para obtener el contenido de agua en porciento (%), correspondiente a cada número de golpes y se construye la curva número de golpes contra contenido de agua en porciento (%) en el rayado semi - logarítmico del registro de prueba.

1. El límite líquido se encuentra donde cruza la línea al contenido de agua en porciento correspondiente a 25 golpes (U).

Determinación del límite plástico

1. Se toma aproximadamente la mitad de la muestra separada en el frasco, según se indicó en la preparación de la muestra, procurando que tenga un contenido de agua uniforme cercana al contenido de agua óptimo para poder realizar la prueba: se rueda con la mano sobre una superficie limpia y lisa no absorbente como una placa de vidrio, hasta formar un rollo cilíndrico de 3.2 mm, de diámetro.

1. Se amasa la tira y se vuelve a rodar, repitiendo la operación tantas veces como sea necesario para reducir, gradualmente, el contenido de agua por evaporación, hasta que el rollo cilíndrico empiece a endurecer.

1. El límite plástico se alcanza cuando el rollo cilíndrico (para comprobar el espesor del rollo cilíndrico se puede emplear un escantillón de 3.2 mm (1/8") de diámetro, se agrieta al ser reducido aproximadamente a 3.2 mm de diámetro.

1. Inmediatamente se divide el rollo cilíndrico y se ponen los trozos del material en una cápsula de material no absorbente en 2 vidrios de reloj y se determina su masa en la balanza de 0.01 g de aproximación, se registra este valor en la columna tara + muestra con contenido de agua (Wm + t) del cuadro correspondiente al límite plástico, en el registro de prueba; asimismo se anota al número de la tara y su masa en sus columnas respectivas.

1. Con la otra mitad de la muestra se repiten los pasos del 1 al 4 para comprobar la determinación anterior.

1. Se introducen los vidrios de reloj  con las determinaciones obtenidas, en el horno a 383 °K (110 °C).

1. Con los datos anteriores se calcula el contenido de agua en % (porciento). Si la diferencia de las dos determinaciones no es mayor de 2% se promedian, y en caso contrario se repite la determinación. El promedio es el valor en (porciento) % del límite plástico (Lp).

Determinación del límite de contracción

El límite de contracción puede determinarse gráficamente por medio de una prueba de laboratorio, o calcularse analíticamente con la fórmula siguiente:

[pic 1]

Dónde:

Lc         Es el límite de contracción en %.

Wi         Es el porcentaje de agua del suelo antes de contraerse.

Vi         Es el volumen inicial de la pastilla de suelo.

Vf         Es el volumen final de la pastilla de suelo.

Ws         Es la masa de sólidos.

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