Limites

INTRODUCCIÓN

Los límites de Atterberg o límites de consistencia deben su nombre al científico sueco Albert Mauritz Atterberg, quien en el año 1900, decide estudiar las propiedades físicas de los suelos en función de su granulometría. Debido a que con la granulometría no pudo explicar el comportamiento de los suelos finos, decidió estudiar su plasticidad. En 1908, publicó sus primeros resultados sobre la plasticidad del suelo y su relación con los distintos grados de húmedad; Más adelante, en 1932, Arthur Cassagrande modificaría la forma de obtener dichos límites.[1]

Como se mencionó anteriormente, la plasticidad de un suelo depende, no de los elementos gruesos que contiene, sino únicamente de sus elementos finos, y por tanto, el análisis granulométrico no permite apreciar dicha característica, teniendo que recurrior al método de Atterberg. Este método consiste en definir los límites correspondientes a los tres estados en los cuales puede presentarse un suelo: líquido, plástico, o sólido. Estos límites son: el límite de liquidez (WL), el límite de plasticidad (WP) y el límite de retracción (WS). [2]

El límite líquidez, se define como la humedad, en relación al peso del suelo seco, que le convierte en suelo líquido. Este es determinado mediante el aparato de Cassagrande, el cual esta conformado por una pequeña copa metálica unida a un chasis mediante una excéntrica. Haciendo girar una manivela, la excéntrica levanta la copa y la deja caer libremente sobre la bancada desde una altura de 1 cm. Sobre la mitad de la superficie de la copa se coloca una capa del mortero que se desa estdudiar, haciéndole un surco con la ayuda de un instrumento en V. El límite de líquidez se definirá entonces, como la humedad para la cual los dos labios de la fisura se unen en una longitud de 1 cm, cuando se ha sometido a la copa a una serie de 25 choques.[3] Se tomará como límite líquido de la muestra al contenido de húmedad.[4]

Los contenidos de humedad se calculan mediante la ecuación: [3]

W = [(m1 – m2)/(m2 – m3)]*100 (1)

Donde:

W = Contenido de humedad (%)

m1= masa del recipiente y muestra húmeda.

m2= masa del recipiente y muestra seca.

M3= masa del recipiente.

El límite de plasticidad, se define como la húmedad para la cual el mortero e convierte en plástico, es decir, se puede amasar antes de perder toda coherencia. Experimentalmente el límite de plasticidad es la húmedad que permite amasar el suelo sin deshacerlo en moldes de 3 mm de diámetro. Su valor será el promedio de la húmedad de las 3 mediciones. Por otro lado, el índice de plasticidad, esta determinado por: [5]

IP = WL – WP (2)

Donde:

IP= índice de plasticidad del suelo (%)

WL= límite líquido del suelo (%)

WP= límite plástico de suelo (%)

Cuando la diferencia es negativa, se debe informar que el índice de plasticidad como no plástico.

El límite de retracción, es la húmedad para la cual el suelo se fisura y pierde su coherencia por falta de agua. Se le define como la húmedad justa para llenar los poros del suelo cuando éste alcanza su volumen mínimo: [6]

WS = [(2,5WL – 45WP)/ (WL – WP + 45)] (3)

El objetivo fundamental de esta práctica, es pues, calcular el límite líquido, plástico y de retracción, así como también el índice de plasticidad de algunas arcillas para así posteriormente hacer una identificación del tipo de arcilla, con los datos obtenidos en la presente práctica.

MATERIALES

Arcillas.

Frascos pequeños metálicos.

Vasija mediana.

Cazoleta de Cassagrande.

Ranurador.

Balanza.

Espátula.

Horno.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Inicialmente, para la determinación de los limites de atterberg de una arcilla, se acondicionó la muestra que posteriormente sería analizada, pasándola por un tamiz 200, con el fin de eliminar los elementos gruesos con tamaños mayores a 0,075 de la muestra. Luego, se procedió a agregar cierta cantidad de agua, en la cula se obtuvo una pasta semilíquida homogénea.

Posteriormente, para la determinación del límite líquido de la muestra de arcilla, se hizo uso de la cazoleta o aparato de Cassagrande (figura 1).

figura 1. Aparato de Cassagrande.

La copa de dicha cazoleta, fue llenada con la pasta anteriormente preparada, para luego ser alisada con la espátula, de modo que la altura obtenida en el centro fuera de 10 mm y la masa ocupara un volumen de 16 cm³ aproximadamente (figura 2).

Figura 2. Preparación de la muestra en el aparato de cassagrande.

Una vez la muestra estuvo lista en la cazoleta, con las específicaciones antes mencionadas, se paso el a ranurador, con el cual se dividió la pasta en dos partes, a través de un surco de 63mm de longitud. Posteriormente, cuando se tuvo el surco, se giro la manivela del aparato con una frecuencia de 2 golpes por segundo. Se contó el número de golpes que fueron necesarios para que la ranura cerrará en 10 mm de longitud en el fondo de ella o lo que es equivalente a golpes necesarios para que los bordes se acercaran lo máximo sin tocarse (figura 3).

Figura 3. División de la pasta y giro de la manivela.

Desde la zona donde se cerró la ranura, se extrajo una muestra del suelo para determinar su contenido de húmedad, secándola dentro de un horno a 105°C.

Por otro lado, para la determinación del límite plástico, se recogió cierta cantidad de arcilla y se amasó constantemente hasta que se obtuvo una consistencia plástica.

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