Limite De Contraccion

LÍMITE DE CONTRACCIÓN

NORMA UTILIZADA EN EL ENSAYO

NTP 339.140:1999

ASTM D 427

ALCANCE: Esta norma tiene como objetivo determinar el límite de contracción de un suelo por el método del mercurio.

OBJETIVOS

Obtener el contenido de humedad por debajo del cual no se presenta cambio adicional en el volumen de una masa de suelo.

Obtener una indicación cuantitativa del cambio total que puede ocurrir.

MARCO TEÓRICO

LÍMITES DE ATTERBERG

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.

Las propiedades de un suelo formado por partículas finamente divididas, como una arcilla no estructurada dependen en gran parte de la humedad. El agua forma una película alrededor de los granos y su espesor puede ser determinante del comportamiento diferente del material. Cuando el contenido de agua es muy elevado, en realidad se tiene una suspensión muy concentrada, sin resistencia estática al esfuerzo cortante; al perder agua va aumentando esa resistencia hasta alcanzar un estado plástico en que el material es fácilmente moldeable; si el secado continua, el suelo llega a adquirir las características de un sólido pudiendo resistir esfuerzos de compresión y tensión considerable.

Arbitrariamente Atterberg marcó las fronteras de los cuatro estados en que pueden presentarse los materiales granulares muy finos mediante la fijación de los límites siguientes: Líquido (L.L), Plástico (L.P.), y de contracción (L.C.) y mediante ellos se puede dar una idea del tipo de suelo en estudio. El límite líquido es la frontera entre el estado líquido y el plástico; el límite plástico es la frontera entre el estado plástico y el semi-sólido y el límite de contracción separa el estado semi-sólido del sólido. A estos límites se les llama límites de consistencia.

DEFINICIÓN

El Límite de Contracción (L.C.) de un suelo se define como el porciento de humedad con respecto al peso seco de la muestra, con el cual una reducción de agua no ocasiona ya disminución en el volumen del suelo.

Los suelos susceptibles de sufrir grandes cambios de volumen cuando se someten a cambios en su contenido de humedad, son problemáticos si se usan para rellenos en carreteras o ferrocarriles, o si se utilizan para la fundación de elementos estructurales. Los cambios de volumen pueden motivar ondulaciones en las carreteras y grietas en las estructuras debido a que los cambios de volumen usualmente no son uniformes.

Los límites líquido y plástico pueden utilizarse para predecir la presencia potencial de problemas en suelos debido a su capacidad de cambio de volumen. Sin embargo, para obtener una indicación cuantitativa de cuánto cambio en humedad puede presentarse antes de que se presente un apreciable cambio volumétrico y obtener, si dicho cambio volumétrico ocurre, una indicación de la cantidad de ese cambio, es necesario hacer un ensayo del límite de contracción.

La práctica se comienza con un volumen de suelo en condición de saturación completa, preferiblemente (pero no absolutamente necesario) a un contenido de humedad cercano o superior al límite líquido. El suelo se deja entonces secar. Durante el secado se supone que bajo cierto valor límite de contenido de humedad, cualquier pérdida de humedad en el proceso está acompañada por una disminución en el volumen global de la muestra (o relación de vacíos). A partir de este valor límite en el contenido de humedad, no es posible producir cambios adicionales en el volumen del suelo por pérdida adicional de agua de poros. Este valor inferior limitante en el contenido de humedad se denomina límite de contracción.

Lo anterior significa físicamente que no se causará ningún volumen adicional por cambios subsecuentes en la humedad. Por encima del límite de contracción todos los cambios de humedad producen cambios de volumen en el suelo. Este cambio de volumen se puede expresar en términos de la relación de vacío y el contenido de humedad, como se muestra en la Fig. 1

La relación de contracción da una indicación de cuánto cambio de volumen puede presentarse por cambios de la humedad de los suelos. La relación de contracción se define como la relación del cambio de volumen del espécimen o muestra de suelo como un porcentaje de su volumen seco al cambio correspondiente en humedad por encima del límite de contracción expresado como un porcentaje del peso seco del suelo obtenido luego de ser secado al horno. Esta definición da una relación de contracción SR como la gravedad específica:

SR=(∆V/V_f)/(∆w/W_s )= W_s/(γ_(ω ) V_f )

Como: (∆V= ∆w)⁄γ_(ω )

Los símbolos utilizados en la ecuación anterior se definen de la siguiente manera:

V_f = volumen del suelo seco (del esqueleto, no de los sólidos)

V_i = volumen inicial del suelo húmedo a un contenido de humedad

∆V = cambio en volumen del suelo

w_i = contenido de humedad inicial del suelo

w_s = contenido de humedad en el límite de contracción

∆w = cambio en contenido de humedad

γ_(ω )= peso unitario del agua en unidades consistentes

W_(s )= peso de suelo seco

La contracción lineal puede calcularse a partir de la contracción volumétrica S_v definida como sigue:

S_v=(w_i - w_s )SR

Es necesario suponer que la reducción en volumen de suelo es uniforme en todas las direcciones. La contracción lineal se apoya usualmente en el decrecimiento del volumen del suelo a medida que disminuye el contenido de humedad desde un contenido de humedad inicial (generalmente el valor inicial w_i) hasta el límite de contracción, y puede calcularse de la siguiente forma:

LS=[ 1- ∛(1.0⁄((S_v+ 1.0) )) ]×100 por ciento

...