2.5 ENSAYOS PARA CARACTERIZAR SUELOS PARA MUESTRAS ALTERADAS
2.5.2 PLASTICIDAD DE LOS SUELOS - LÍMITES DE ATTERBERG
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32 semilíquido a un estado plástico y puede moldearse. El ensayo para determinar el límite se encuentra en la MTC E 110 (ASTM D 4318).
En este límite el contenido de humedad (W) en la película de agua se hace tan gruesa que la cohesión decrece y la masa de suelo fluye por acción de la gravedad. En el ensayo se realizó una pasta de suelo – agua; que luego se colocó en la cazuela y se realizó una ranura con una espátula trapezoidal para hacer una ranura por medio en dos golpear hasta que a los 20 – 25 golpes.
Índice de Plasticidad: Es un parámetro físico que se relaciona con la facilidad de manejo del suelo, por una parte, y con el contenido y tipo de arcilla presente en el suelo, por otra: Se obtiene de la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico:
IP = LL – LP > 10 plástico.
IP = LL – LP < 10 no plástico.
Valores Menores de 10 indican baja plasticidad, y valores cercanos a los 20 señalan suelos muy plásticos. En la figura 2.11 se muestra el equipo de casa grande.
Figura 2.11 Ensayo delímite líquido - Cuchara de casa grande y acanaladores.
Fuente: Luis González de Vallejo, Mercedes Ferrer, Ingeniería Geológica, Madrid, 2002, Pág. 23.
33 La transición entre el estado líquido y plástico de un suelo remoldeado o amasado. En las figuras 2.12, a continuación podemos observar un esquema hipotético del estado de un suelo antes y después del ensayo de límites de Atterberg:
Figura 2.12: (a) Estructura del Suelo Inalterado, (b) Estructura del Suelo Remoldeado o Amasado
(a) (b)
Fuente: Gonzalo Duque E. y Carlos Enrique E. Potes Manizales, MECÁNICA DE LOS SUELOS, 2002, Pág.20
2.5.2.2 LÍMITE PLÁSTICO (LP)
Es el contenido de humedad, donde el cilindro se rompe en un diámetro de 3,2 mm (aproximadamente 1/8 de pulgada). A medida que el contenido de humedad cae debido a la evaporación, el cilindro comenzará a romperse y desmoronarse Considerando no plástico si el cilindro no se puede rodar a cabo hasta 3,2 mm en cualquier humedad. En el momento en que no se logre formar el cilindro se toma una porción a la cual se le determina el Pw. Este valor representa el contenido máximo de humedad que puede contener el suelo para pasar a una consistencia plástica23. Esto sucede cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estado semisólido. El ensayo para determinar el límite se encuentra en la MTC E 111 (ASTM D 4318).
Después fragmentar con una espátula, lo cual consiste en reunir los fragmentos y procedemos a determinar la cantidad de humedad a una temperatura de 105 °C Para evaporarse, es decir el cambio de consistencia de
23 Carlos Crespo Villalaz. Mecánica de suelos y cimentaciones. Editorial Limusa, México – 1979. Pág. 61.
34 disgregable a plástica. Luego se debe aplicar la siguiente fórmula (Ecuación de contenido de humedad):
(2.6)
Dónde:
PW = Contenido de Humedad.
Psh = Peso de Suelo Húmedo.
Pss = Peso de Suelo Seco.
En la figura se muestra el ensayo de límite plástico:
Figura 2.13 Ensayo de Límite Plástico.
Fuente: http://1.bp.blogspot.com/_RfXS8XXEygw/TO5tEcEyzHI/AAAAAAAAAIE/YMbDxGgQ9r0/s1600/lp+proced.jpg
2.5.2.3 LÍMITE DE CONTRACCIÓN (LC)
Es el contenido de agua en la máxima perdida de humedad, sin la reducción de volumen y se produce cuando el suelo pasa de un estado
35 semisólido a un estado sólido. El ensayo para determinar el límite se encuentra en la MTC E 112 (ASTM D 4943) 24.
2.5.2.4 DETERMINACION DEL INDICE DE PLASTICIDAD (IP)25
La consistencia: es la característica física que gobierna las fuerzas de cohesión- adhesión, responsables de la resistencia del suelo a ser moldeado o roto. Dichas fuerzas dependen del contenido de humedades.
Se refiere a las fuerzas que permiten que las partículas se mantengan unidas; se puede definir como la resistencia que ofrece la masa de suelo a ser deformada o amasada. Las fuerzas que causan la consistencia son: cohesión y adhesión.
Cohesión: Esta fuerza es debida a atracción molecular en razón, a que las partículas de arcilla presentan carga superficial, por una parte y la atracción de masas por las fuerzas de Van der Walls26, por 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 partículas por lo cual depende de la proporción Agua/Aire.
24 Carlos Crespo Villalaz. Mecánica de suelos y cimentaciones. Editorial Limusa, México – 1979. Pág. 65.
25 Carlos Crespo Villalaz. Mecánica de suelos y cimentaciones. Editorial Limusa, México – 1979. Pág. 63.
26 Fuerza de Van der Waals, fuerza intermolecular atractiva, pero poco intensa, que se ejerce a distancia entre moléculas. Son fuerzas de origen eléctrico que pueden tener lugar entre dipolos instantáneos o inducidos y entre dipolos permanentes. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.
36 De acuerdo a lo anteriormente expuesto se puede afirmar que la consistencia del suelo posee dos puntos máximos; uno cuando está en estado seco debido a cohesión y otro cuando esta húmedo, que depende de la adhesión.
Además del LL y del LP, una característica a obtener es el índice de plasticidad IP (MTC E 111) que se define como la diferencia entre LL y LP:
IP = LL – LP (2.7)
Valores inferiores a 10 indican baja plasticidad, especialmente en el rango menor de 5; índices superiores a 10 y cercanos a 20 indican alta plasticidad (Malagon, 1983).
El índice de plasticidad indica la magnitud del intervalo de humedades en el cual el suelo posee consistencia plástica y permite clasificar bastante bien un suelo. Un IP grande corresponde a un suelo muy arcilloso; por el contrario, un IP pequeño es característico de un suelo poco arcilloso. En tal sentido, el suelo en relación a su índice de plasticidad puede clasificarse según lo siguiente:
Tabla 2.6 Clasificación de suelos según Índice de Plasticidad
Fuente: Manual de Carreteras: “ɤuelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” ɤección: ɤuelos y Pavimentos, pág. 37.
Se debe tener en cuenta que, en un suelo el contenido de arcilla, de acuerdo a su magnitud puede ser un elemento riesgoso en un suelo de
37 subrasante y en una estructura de pavimento, debido sobre todo a su gran sensibilidad al agua.