DETERMINACION DE LOS LIMITES DE ATTERBERG.

DETERMINACION DE LOS LIMITES DE ATTERBERG.

Los suelos que poseen algo de cohesión, según su naturaleza y cantidad

de agua, pueden presentar propiedades que lo incluyan en el estado

sólido, semi-sólido, plástico o semi-líquido. El contenido de agua o

humedad límite al que se produce el cambio de estado varía de un suelo

a otro.

El método usado para medir estos límites se conoce como étodo de

Atterberg y los contenidos de agua o humedad con los cuales se

producen los cambios de estados, se denominan límites de Atterberg.

Ellos marcan una separación arbitraria, pero suficiente en la práctica,

entre los cuatro estados mencionados anteriormente.

La Norma chilena 1517/I Of. 1979 define los límites.

- Límite líquido (LL). Humedad de un suelo remoldeado, límite entre

los estados líquido y plástico, expresado en porcentaje.

- Límite plástico (LP). Humedad de un suelo remoldeado, límite entre

los estados plástico y semi-sólido, expresado en porcentaje.

- Límite de contracción (LC). Humedad máxima de un suelo para la

cual una reducción de la humedad no causa una variación del volumen

del suelo, expresado en porcentaje.

Esquemáticamente:

Sólido Semi - sólido Plástico Semi - Líquido Líquido

LC LP LL

Además, se define el índice de plasticidad (IP) como la diferencia entre

el límite líquido y el límite plástico (IP = LL - LP).

1.3.1. Determinación del límite líquido según NCh 1517/I Of. 1979

. El

límite líquido está definido, como el contenido de humedad con el

cual una masa de suelo colocada en un recipiente en forma de cuchara

(aparato de Casagrande), se separa con una herramienta patrón

(ranurador), se deja caer desde una altura de 1 cm. y sufre el cierre

de esa ranura en 1 cm. después de 25 golpes de la cuchara contra una

base de caucho dura o similar.

Casagrande (1932), determinó que el límite líquido es una medida de

resistencia al corte del suelo a un determinado contenido de humedad

y que cada golpe necesario para cerrar el surco, corresponde a un

esfuerzo cortante cercano a 1 gr/cm

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.

La muestra de ensayo debe ser igual o mayor que 100 grs. y pasar

completamente por el tamiz de 0,5 mm. (malla Nº40 ASTM).

- Equipo necesario.

- Aparato de límite líquido (máquina de Casagrande), el que

consiste en una taza (cuchara) de bronce con una masa de 200 ± 20

grs., montada en un dispositivo de apoyo fijado a una base de

caucho, madera o plástico duro (figura 1.9.).

- Acanalador (Casagrande o ASTM), mango de calibre de 1 cm.

para verificar altura de caída de la cuchara (figura 1.10.).

- Plato de evaporación de porcelana de 120 mm. de diámetro.

- Espátula hoja flexible de 20 mm. de ancho y 70 mm. de largo.

- Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable

capaz de mantenerse en 110º ± 5º C.

- Balanza de precisión de 0,01 gr.

- Herramientas y accesorios. Placas de vidrio, agua destilada,

recipientes herméticos, malla Nº 40 ASTM y probeta de 25 ml de

capacidad.

Figura 1.9.

Secciones

del aparato de límite líquido.

Fuente: Valle Rodas R., 1982.

Figura 1.10. Acanaladores.

Fuente: NCh 1517/I Of. 1979.

-

Procedimiento. Se pone la muestra en el plato de evaporación

agregándole suficiente cantidad de agua destilada, mezclando con

la espátula hasta lograr una pasta homogénea. Esta muestra debe

curarse durante el tiempo que sea necesario para lograr una

adecuada distribución de la humedad.

Se coloca el aparato de límite líquido sobre una base firme

(verificando que esté limpia y seca) y se deposita en la taza unos

50 a 70 grs. del material preparado previamente, para luego alisar

la superficie con la espátula, de modo que la altura obtenida en el

centro sea de 10 mm. y la masa ocupe un volumen de 16 cm

aproximadamente. Una vez enrasado, se pasa el acanalador para

dividir la pasta en dos partes, a través de un surco de 63 mm. de

longitud. Si se presentan desprendimientos de la pasta en el fondo

de la taza, se debe retirar todo el material y reiniciar el

procedimiento.

Cuando se tiene el surco, se gira la manivela del aparato con una

frecuencia de 2 golpes por segundo, contando el número de golpes

necesarios para que la ranura cierre en 10 mm. de longitud en el

fondo de ella (secuencia en la figura 1.11.). Finalmente, se toman

aproximadamente 10 grs. del material que se junta en fondo del

surco para determinar la humedad.

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El material sobrante se traslada al plato de evaporación para

mezclarlo nuevamente con agua destilada y repetir el procedimiento

por lo menos 2 veces más, de modo de obtener tres puntos que

varíen en un rango de 15 a 35 golpes (ideal es tomar 5 puntos). Es

importante señalar que el ensayo se debe realizar desde la

condición más húmeda a la más seca.

Figura 1.11. Secuencia del ensayo límite líquido.

Fuente: Lambe T., 1951.

- Cálculos y gráficos.

- Calcular la humedad de cada prueba de acuerdo al procedimiento

del ensayo de humedad.

- Construir un gráfico semi-logarítmico, donde la humedad será la

ordenada (en escala natural) y el número de golpes (N), la

abscisa. En el gráfico, dibujar los puntos correspondientes a

cada una de las tres o más pruebas y construir una recta llamada

curva de flujo, pasando tan aproximadamente como sea posible

por dichos puntos.

- Expresar el límite líquido (LL) del suelo, como la humedad

correspondiente a la intersección de la curva de flujo con la

abscisa en 25 golpes, aproximando al entero más próximo. Este

dato también puede interpolarse matemáticamente con N=25

golpes, obteniendo así el límite líquido.

- Observaciones.

- Variables que pueden afectar el resultado de la prueba del límite

líquido, son por ejemplo: utilizar una porción mayor de suelo a

ensayar en la cuchara, no cumplir con la frecuencia de golpes

especificada (2 golpes por segundo), el tiempo en realizar la

prueba y la humedad del laboratorio.

También podrá afectar el tipo de herramienta empleada para

hacer la ranura. La desarrollada por Casagrande, tiene la ventaja

de permitir un mejor control de la profundidad de la pasta de

suelos en la cuchara, en cambio la de ASTM es mejor para suelos

con bajo límite líquido, en los cuales es generalmente difícil

hacer la ranura, como sucede con materiales arenosos y limosos.

Para éstos suelos, sería incluso necesario formar parcialmente la

ranura con la ayuda de la espátula, después de lo cual la ranura

puede ser retocada con cualquiera de los ranuradores patrón.

- La altura de caída de la cuchara debe ser verificada antes de

comenzar un ensayo, utilizando el mango de calibre de 10 mm.

adosado al ranurador. En caso de no tener la altura especificada

(1 cm.), se aflojan los tornillos de fijación y se mueve el de

ajuste hasta obtener la altura requerida.

- El tiempo de curado varía según el tipo de suelo. En suelos de

alta plasticidad se requerirá de por lo menos 24 horas, en cambio

en suelos de baja plasticidad, este plazo puede ser mucho menor

e incluso en ciertos casos puede eliminarse.

- En suelos arcillosos el acanalador será pasado una vez, en

cambio para limos se requerirán 2 a 3 pasadas, limpiando cada

vez el acanalador.

1.3.2. Otros métodos para determinar el límite líquido

.

- Método por un punto. Este método es aplicable principalmente

en control de faenas, cuando se ha determinado la curva de flujo

por el método mecánico y cuando las especificaciones

particulares para el suelo a ensayar así lo indiquen.

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