Ensayo de Limites de Atterberg
En un estudio de suelos es de vital importancia poder tener su respectiva clasificación de las muestras obtenidas para determinar sus características y sus posibles usos en ingeniería.
Con los sistemas de clasificación existentes es posible determinar las características de un material de forma rápida y fácil, obteniendo parámetros a partir de los ensayos de laboratorio, para los cuales cada sistema tiene características específicas para cada tipo de suelo.
Cuando se trata de suelos con contenido de arcillas y limos los sistemas de clasificación requieren de parámetros como Límite Líquido, Límite Plástico, Límite de contracción, Índice de plasticidad, etc. Los cuales se pueden obtener a través de ensayos de laboratorio que se han denominado Límites de Atterberg.
Consistencia de las arcillas.
Una de las características más importantes de las arcillas es su plasticidad. La magnitud de la plasticidad que presenta una arcilla natural depende de su composición mineralógica y contenido de humedad. Además, la consistencia de una arcilla natural varía de acuerdo con su humedad, desde un estado sólido en condición seca, pasando por un estado semisólido para bajos contenidos de humedad en que le suelo se desmorona y no presenta plasticidad, pasando también por un estado plástico para altos contendidos de humedad, hasta llegar a un estado líquido.
El contenido de humedad para el cual la consistencia cambia varía de una arcilla a otra, dependiendo de la clase de mineral y la cantidad. Puesto que la humedad es un valor que se puede obtener fácilmente, se desarrolló un método de clasificación de arcillas basados en los contenidos de humedad límite.
El cambio de consistencia es de forma gradual, para satisfacer los requerimientos del sistema de clasificación es necesario establecer límites arbitrarios entre los diferentes estados, los cuales se denominan Limites de Atterberg.
Estados de consistencia.
a) Límite de contracción (Lc).
Se define como el cambio de estado sólido al estado semisólido o no plástico. Se supone normalmente que el término límite de contracción, expresado como un porcentaje del contenido de agua, representa la cantidad de agua necesaria para llenar los vacíos de un suelo cohesivo dado, cuando se halle en su relación de vacíos más baja, obtenido ese valor por secamiento (generalmente en el horno). Así, el concepto del límite de contracción puede emplearse para evaluar el potencial de contracción, o sea la posibilidad de que se desarrollen grietas en obras que incluyen suelos cohesivos.
b) Límite plástico (Lp).
Se define como el cambio entre el estado no plástico y el estado plástico. Se denomina límite plástico a la humedad más baja con la que pueden formarse cilindros de suelo de unos 3 mm (1/8") de diámetro, rodando dicho suelo entre la palma de la mano y una superficie lisa, sin que dichos cilindros se desmoronen.
c) Límite líquido (Ll).
El límite líquido de un suelo es el contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo secado en el horno, cuando éste se halla en el límite entre el estado líquido y el estado plástico.
El rango de variación del contenido de humedad en que la arcilla presenta plasticidad se denomina índice de plasticidad (IP).
PROCEDIMIENTO
b) Límite plástico (Lp).
Se define como el cambio entre el estado no plástico y el estado plástico. Se denomina límite plástico a la humedad más baja con la que pueden formarse cilindros de suelo de unos 3 mm (1/8") de diámetro, rodando dicho suelo entre la palma de la mano y una superficie lisa, sin que dichos cilindros se desmoronen.
c) Límite líquido (Ll).
El límite líquido de un suelo es el contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo secado en el horno, cuando éste se halla en el límite entre el estado líquido y el estado plástico.
PROCEDIMIENTO
Se tritura la muestra con ayuda del macerador
Fuente: Propia
Ya triturado el material se saca en un recipiente aparte 300 gr de muestra y es llevado a la pesa
Fuente: Propia
Se mezcla la muestra con agua destilada para homogeneizarla y se toma una porción de muestra en la copa de casa grande , luego se distribuyen y se usa el acanalador para dividir la muestra.
Fuente: Propia
Una vez la copa este se levanta y se deja caer y se le empieza a girar la palanca ya contar los golpes hasta que el surco se cierre
Fuente: Propia
El proceso se realiza tres veces siguiendo los parámetro de golpes que están en 15-20 golpes ; 20-25 golpes; 30-35 golpes.
Se coloca una pequeña porción de material en una capsula para ser llevada a pesarla son llevadas al horno por 24 horas.
Fuente: Propia
Para el limite de contracción se vuelve a triturar el material y se le aplica agua buscando que quede consistente y sea manejable permitiendo hacer rollitos y dejarlos hasta que se vean con grietas, los cuales se ponen e capsulas y son llevados a una balanza
Fuente: Propia
Otra porción del material que este bien compactado es distribuido en una capsula sin dejar espacios y pasado a la balanza , se le toma alturas y diámetros después se deja secar al aire libre , cuando ya este bien seco se le toma alturas y nuevamente los diámetros mirando que tanto se redujo el material.
Fuente: Propia
DATOS OBTENIDOS
Limite Líquido.
ENSAYO | LIMITE LIQUIDO | ||
N° | 15 - 25 | 20 - 30 | 25 - 35 |
NUMERO DE GOLPES | 15 | 26 | 30 |
CAPSULA N° | 28 | 196 | 144 |
PESO DE LA CAPSULA(g) | 13.299 | 11.157 | 6.3 |
W cap + suelo hum(g) | 33.169 | 28.071 | 29.306 |
W suelo humedo(g) | 19.971 | 16.919 | 23.006 |
W cap + suelo seco(g) | 26.60 | 23 | 22.5 |
W suelo seco(g) | 13.302 | 11.943 | 16.2 |
W del agua(g) | 6.569 | 2.971 | 6.906 |
Limite Plástico
ENSAYO | LIMITE PLASTICO | |
N° | 1 | 2 |
NUMERO DE GOLPES | ||
CAPSULA N° | 120 | 67 |
PESO DE LA CAPSULA(g) | 4.28 | 6.414 |
W cap + suelo hum(g) | 9.588 | 13.264 |
W suelo humedo(g) | 5.308 | 7 |
W cap + suelo seco(g) | 8.5 | 12 |
W suelo seco(g) | 4.22 | 5.986 |
W del agua(g) | 4.22 | 6.414 |
Limite de Contracción
ENSAYOS | LIMITE DE CONTRACCION | ||||
N° | 1 | 2 | |||
DIAMETRO Y ALTURA INICIALES Y FINALES | INICIO | FINAL | INICIO | FINAL | |
CAPSULA N° | 108 | 113 | |||
PESO DE LA CAPSULA | 4.321 | 5.722 | |||
DIAMETRO | 1(cm) | 4.8 | 5 | ||
2(cm) | 4.7 | 5 | |||
3(cm) | 4.7 | 5 | |||
ALTURA INTERNA | 1(cm) | 0.28 | 0.4 | ||
2(cm) | 0.3 | 0.34 | |||
3(cm) | 0.3 | 0.4 | |||
W cap + suelo humedo (g) | 27.587 | 25.333 | |||
W suelo humedo (g) | 23.266 | 19.605 | |||
CÁLCULOS
Cálculo de la humedad para cada muestra:
De la Fig. podemos obtener una línea de tendencia lineal que se ajusta bien a la relación entre el número de golpes y la humedad de la muestra dada en porcentaje, y con esta podemos obtiene la ecuación de la regresión logarítmica, con la que podemos encontrar la humedad para un número de golpes igual a 26, que es donde se encuentra el limite líquido:
Por lo tanto, el valor de la humedad correspondiente para el limite líquido de la muestra es 69.97%.
Limite plástico (Lp).
Cálculo de la humedad para cada muestra:
Cálculo del Límite Plástico (Lp).
La humedad correspondiente al límite plástico es de 24.2%.
Índice de plasticidad.
Clasificación
Utilizando la carta de plasticidad del sistema unificado y según los valores obtenidos tanto de índice plástico como de límite líquido, el suelo de la muestra ensayada puede clasificarse como un CL (arcilla de alta plasticidad)
Teniendo en cuenta la carta de plasticidad del sistema AASHTO y según los valores obtenidos tanto de índice plástico como de límite líquido, el suelo de la muestra ensayada puede clasificarse como un (suelo arcilloso).
Conclusiones
El ensayo de Límites de Consistencia solo se le pueden aplicar a suelos con contenido de arcillas y limos.
Como el valor del Límite Líquido determinado en este ensayo es mayor del 50% se puede decir que se trata de un suelo de alta plasticidad.
Según el sistema Unificado de clasificación la muestra de suelo ensayado corresponde a una arcilla de baja plasticidad (CL) resultado coherente de acuerdo con el valor de Límite Líquido obtenido.
