Plasticidad

la plasticidad es una cualidad propia de los materiales plásticos. Existen, de todas formas, diversos usos del concepto.

Puede decirse que la plasticidad es una propiedad mecánica de algunas sustancias, capaces de sufrir una deformación irreversible y permanente cuando son sometidas a una tensión que supera su rango o límite elástico. Cuando se trata de metales, es posible explicar la plasticidad de acuerdo a los movimientos de las dislocaciones que resultan imposibles de revertir.

La plasticidad es la propiedad mecánica de un material anelástico, natural, artificial, biológico o de otro tipo, de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.

En los metales, la plasticidad se explica en términos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones.

Los límites de Atterberg o límites de consistencia se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos. El nombre de estos es debido al científico sueco Albert Mauritz Atterberg (1846-1916).

Los límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino solo pueden existir cuatro estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo se encuentra en estado sólido, cuando está seco. Al agregársele agua poco a poco va pasando sucesivamente a los estados de semisólido, plástico, y finalmente líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al otro son los denominados límites de Atterberg.

Los ensayos se realizan en el laboratorio y miden la cohesión del terreno y su contenido de humedad, para ello se forman pequeños cilindros de espesor con el suelo. Siguiendo estos procedimientos se definen tres límites:

1. Límite líquido: Cuando el suelo pasa de un estado líquido a un estado plástico. Para la determinación de este límite se utiliza la cuchara de Casagrande.

2. Límite plástico: Cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estado semisólido y se rompe.

3. Límite de retracción o contracción: Cuando el suelo pasa de un estado semisólido a un estado sólido y deja de contraerse al perder humedad.

Relacionados con estos límites, se definen los siguientes índices:

• Índice de plasticidad: Ip ó IP = wl - wp

• Índice de fluidez: If = Pendiente de la curva de fluidez

• Índice de tenacidad: It = Ip/If

• Índice de liquidez (IL ó IL), también conocida como Relación humedad-plasticidad (B):

IL = (Wn - Wp) / (Wl-Wp) (Wn = humedad natural)

limite de constraccion: Un suelo fino que contenga en su mayor parte partículas compuestas de minerales de arcilla variará de volumen de acuerdo a su contenido de humedad, por lo tanto a medida que aumente el contenido de humedad también proporcionalmente aumentará su volumen,

método de ensayo limite de cnstraccion: Se deja secar al aire la muestra en el cilindro cerámico por 6 horas, luego debe completarse el secado del suelo en horno. La Figura 1.37b muestra que como resultado de la pérdida de humedad el suelo quedará reducido en volumen, se determina la masa de suelo para esta condición que será: MF.

Para determinar el cambio del contenido de humedad primero deben determinarse el volumen inicial del suelo antes de perder humedad y después que ha perdido toda su humedad. El volumen inicial del suelo se determinará vaciando mercurio al cilindro cerámico vacío hasta que esté completamente lleno, conociendo la gravedad específica del mercurio y el peso que ocupa este en el cilindro, se determina el volumen que ocupa este que será: Vi.

Para determinar el volumen final se introduce la muestra seca de suelo en el cilindro lleno de mercurio, la masa del mercurio que es desplazado por el suelo será: Md.

Entonces el volumen final del suelo (VF) será:

El cambio de contenido de humedad que experimenta el suelo durante la etapa de contracción, entre el contenido inicial y el contenido en el límite de contracción será:

El límite contracción proporciona indicios de la estructura de las partículas del suelo, puesto que una estructura dispersa suele producir un límite de contracción bajo y una estructura floculante origina un límite de contracción elevado (Whitlow, 1994).

Casagrande sugiere que puede hacerse una estimación del límite de contracción con el gráfico de plasticidad. En la Figura 1.38 se muestra que la línea A y U interceptan en un punto de coordenadas: LL = – 43.5 y LP = – 46.5, determinando el índice de plasticidad y el límite líquido del suelo, estos pueden ser ubicados con un punto A en el gráfico de plasticidad, si se une con una línea el punto A con el punto de intersección de las líneas A yU, el punto que intercepte en el eje del límite líquido corresponderá al límite de contracción.

Método de ensayo de limite plástico: Terzaghi agregó la especificación que indica que dicho espesor debe ser de 1/8 de pulgada o 3 mm. El enrollado debe hacerse en placas de vidrio y no sobre papel, ya que este aceleraría el proceso de secado de la muestra. En el caso de la determinación del límite plástico, todavía se utiliza el método manual, debido a que el operador ajusta automáticamente la presión necesaria de enrollado en función de la resistencia de cada suelo. Si las tiras pueden enrollarse hasta un diámetro menor, entonces el suelo está muy mojado (por encima del límite plástico); si se agrieta antes de alcanzar los 3.0 mm (1/8 pl.) de diámetro, entonces se ha sobrepasado el límite plástico. Cuando los rollos llegan a 3 mm vuelven a amasarse y enrollar de nuevo hasta que a los 3 mm se de el desmoronamiento y agrietamiento, en ese momento se determina el contenido de humedad, equivalente al límite plástico.

En general, las muestras comienzan a enrollarse lentamente, disminuyendo el contenido de humedad hasta que se llegue a una cantidad en la que la tira de 3.0 mm de diámetro aproximado, comience a agrietarse. Esto puede hacerse sobre un vidrio o cualquier superficie suave. Eventualmente puede hacerse sobre una hoja de papel para acelerar la pérdida de humedad del material.

método de ensayo de limite liquido

Índice de plasticidad

El índice de plasticidad (IP) es el rango de humedades en el que el suelo tiene un comportamiento plástico. Por definición, es la diferencia entre el Límite líquido y el Límite plástico

IP = LL – LP

Definición de la consistencia del suelo

La consistencia del suelo es la firmeza con que se unen los materiales que lo componen o la resistencia de los suelos a la deformación y la ruptura. La consistencia del suelo se mide por muestras de suelo mojado, húmedo y seco. En los suelos mojados, se expresa como adhesividad y plasticidad, tal como se define infra. La consistencia del suelo puede estimarse en el campo mediante ensayos sencillos, o medirse con mayor exactitud en el laboratorio.

Estados de consistencia: Cohesión: Esta fuerza es debida a atracción molecular en razón, a que las partucilas de arcilla presentan carga superficial, por una parte y la atracción de masas por las fuerzas de Van der Walls, opr otra (gavande, 1976)… Además de estas fuerzas, otros factores tales como compuestos orgánicos, carbonatos de calcio y óxidos de hierro y aluminio, son agentes que integran el mantenimiento conjunto de las partículas.

La cohesión,, entonces es la atracción entre partículas de la misma naturaleza.

Adhesión: Se debe a la tensión superficial que se presenta entre las partículas de suelo y las moléculas de agua. Sin embargo, cuando el contenido de agua aumenta, excesivamente, la adhesión tiende a disminuir. El efecto de la adhesión es mantener unidas las partucilas por lo cual depende de la proporción Agua/Aire.

De acuerdo a lo anteriormente expuesto se puede afirmar que la consistencia del suelo posee dos puntos máximos; uno cuando esta en estado seco debido a cohesión y otro cuando húmedo que depende de la adhesión.

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