INDICE DE PLASTICIDAD DE UN SUELO: ENSAYO DE LÍMITE LÍQUIDO Y LIMITE PLÁSTICO

INDICE DE PLASTICIDAD DE UN SUELO: ENSAYO DE LÍMITE LÍQUIDO Y LIMITE PLÁSTICO

EFRAÍN HORACIO CARREÑO REMOLINA

efrain_9521@hotmail.com - Código: 2131968

JOAN SEBASTIAN VILLAMIL RAMÍREZ

jsvilla1000@gmail.com -  Código: 2132004

JOHN SEBASTIAN      FLÓREZ CASTELLANOS

jsebasflorez.1995@gmail.com -  Código: 2132018

RESUMEN

De la práctica realizada en el laboratorio de caracterización de materiales Álvaro Beltrán Pinzón, de la Universidad Industrial de Santander, se obtuvieron los resultados de los ensayos de límites de consistencia de un material. Su presentación y análisis se realiza en este documento, que contiene algunos aspectos de la fundamentación teórica de los ensayos realizados, los materiales y equipos necesarios, los pasos durante su ejecución y las conclusiones correspondientes a la interpretación de los resultados obtenidos.

PALABRAS  CLAVE: Índice de plasticidad, límite líquido, límite plástico, contenido de humedad.

ABSTRACT

From  the practice made in the Álvaro Betrán Pinzón’s  materials characterization lab of the Universidad Industrial de Santander, the results were obtained from the limits consistency of a material’s practice. Its presentation and analysis is made in this document, which contains some aspects from  the theoretical foundation of the practices done, the materials and the needed equipment , the steps taken for the implementation and the appropriate conclusions for the data.

KEYWORDS: Plasticity index, liquid limit, plastic limit, water content. 

1. INTRODUCCIÓN

Este artículo informa de manera detallada todo lo relacionado con la práctica realizada, acerca del procedimiento y análisis de los resultados de los ensayos de límite líquido y plástico de un suelo, en la asignatura de caracterización de materiales.

2. MARCO TEÓRICO

En esta parte, se hace referencia al conocimiento básico y especializado en torno a los límites de Atterberg  el cual orienta el análisis, interpretación y discusión sobre los resultados obtenidos,^[1][1] el concepto de un suelo como material que puede presentarse en varios estados, según su contenido de humedad, resulta muy útil.

2.1 Límites de Atterberg

El nombre de estos es debido al científico sueco Albert Mauritz Atterberg (1846-1916)^[2][2]. Donde los límites de Atterberg y los índices con ellos relacionados han constituidos unos valores muy útiles para caracterizar los conjuntos de partículas de suelos. Los límites se basan en el concepto de que un suelo existe en cuatro estados de consistencia en la naturaleza, según su humedad. Así, se considera un suelo sólido cuando está seco, agregando agua pasa a un estado semisólido, plástico y por último  líquido.

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Figura 1. Límites de Atterberg

2.1.1 Límite Líquido

El límite líquido (L.L.) se define como el contenido de humedad expresado en porcentaje con respeto al peso seco de la muestra, con el cual el suelo cambia al estado plástico.^[3][3]  Si comparamos dos suelos A y B, y si el suelo A tiene una mayor tendencia a adsorber agua sobre la superficie de sus partículas, se espera que la humedad para la cual ambos pasan al estado  líquido, sea mayor para el suelo A que para el suelo B. De lo anterior, se puede deducir que el límite líquido del suelo A será  mayor que el del suelo B. En la práctica, este límite se determina  midiendo la humedad y el número de golpes necesarios para cerrar una determinada longitud de una ranura de un determinado ancho mediante un aparato normalizado.^[4][4]

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Figura 2. Material en Casagrande, antes del ensayo.

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Figura 3. Material después del ensayo, representación de la acción de fuerzas cortantes.

Este límite se calcula mediante la ecuación:

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En la que:

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2.1.2 Límite Plástico

El límite plástico (L.P.) se define como el contenido de humedad, con respecto al peso seco de la muestra secada al horno, para el cual los suelos  pasan de un estado semisólido a plástico. Empíricamente este valor se determina midiendo el contenido de humedad del suelo cuando comienza a desmoronarse o agrietarse cuando con la muestra del suelo se han moldeado pequeños cilindros de 3 mm de diámetro.

Se calcula mediante la siguiente expresión:

[pic 10]

En la cual:

.[pic 11]

 Peso de los trocitos de filamentos húmedos en gramos.[pic 12]

Cuando no se puede determinar el límite plástico de un suelo, se dice que este no es plástico (N.P.) y se dice que el índice de plasticidad es cero. Los límites líquido y plástico dependen de la cantidad y tipo de arcilla del suelo^[5][5].

Límite Líquido : El contenido de humedad correspondiente a la intersección de la curva de flujo con la ordenada de 25 golpes se toma como Límite Líquido del suelo y se aproxima este valor al número entero más cercano^[6][6]

2.1.2.1 Porqué el límite líquido se encuentra a los 25 golpes.

Como es sabido, la resistencia a esfuerzo cortante, o cohesión, no es un valor intrínseco del suelo, depende de las tensiones soportadas en el pasado y de la humedad.

Al aumentar la humedad disminuye la cohesión, es intuitivo, si se sigue añadiendo agua al final el conjunto deja de ser plástico y pasa a ser líquido.

Pues bien, justo en ese punto, cuando la humedad coincide con el Límite Líquido, “casi todos” los suelos presentan la misma cohesión o resistencia a corte: 2,50 kN/m².

Por esa razón da 25 golpes la cuchara (también llamada cazo o copa) de Casagrande, porque está diseñada para crear un esfuerzo de 0,1 kN/m² en cada golpe, es decir, que si el suelo rompe a 25 golpes es que está en su Límite Líquido

2.2 Índice de plasticidad

Se denomina índice de plasticidad o índice plástico a la diferencia numérica entre los límites líquidos y plástico, e indica el margen de humedades dentro del cual se encuentra en estado plástico, basado en los ensayos.

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Según Atterberg, cunado el I.P. es igual a cero el material es no plástico; cuando es menor de 7, el suelo presenta baja plasticidad; cuando está comprendido entre 7 y 17 se dice que el suelo es medianamente plástico, y cuando el suelo presenta un índice plástico mayor a 17, se dice que es altamente plástico.

3. MATERIALES Y EQUIPO

3.1 Materiales

3.1.1 Muestra de suelo

Se toma una muestra de suelo que pese aproximadamente 400g puesto que es el material que servirá para el cálculo del L.L. y el L.P.

3.1.2 Agua destilada

Se utiliza agua destilada como lo indican las normas INV E-125 e INV E-126 pues es ideal y no altera la muestra de suelo tomada. En esta ocasión se utiliza agua potable para ambos procedimientos.

3.2 Equipo

3.2.1 Aparato del Límite Líquido

 Se utiliza el aparato del L.L. de operación de tipo manual. La cazuela es hecha de bronce y con las medidas especificadas en la norma INV E-125.

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Figura 4. Aparato del L.L.

3.2.2 Balanza

Se requiere una balanza con una precisión de 0.01g.

3.2.3 Espátulas

Se utilizan un par de espátulas de hoja flexible de largo de 10cm aproximadamente y 2cm de ancho. En esta ocasión se usan cuchillos de mesa convencionales.

3.2.4 Vasija de evaporación

Se requiere una vasija de porcelana mediana para realizar las mezclas de suelo.

3.2.5 Ranurador curvo

Ranurador curvo o trapezoidal como el especificado en la figura 4.

[pic 15]

Figura 5. Dimensiones del ranurador curvo para L.L.

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