PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4630 (Primera actualización) DE 046/12

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NTC 4630 (Primera actualización)
DE 046/12
CONTENIDO
Página
1.
INTRODUCCION .........................................................................................................
2.
OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN ........................................................................
3.
DOCUMENTOS DE REFERENCIA..............................................................................
4.
TERMINOS Y DEFINICIONES .....................................................................................
5.
RESUMEN DE LOS MÉTODOS DE ENSAYO .............................................................
5.1
LÍMITE LÍQUIDO ..........................................................................................................
5.2
LÍMITE PLÁSTICO.......................................................................................................
5.3
ÍNDICE DE PLASTICIDAD ..........................................................................................
5.4
LÍMITE DE CONTRACCIÓN ........................................................................................
6.
SIGNIFICADO Y USO ..................................................................................................
7.
MUESTREO .................................................................................................................
8.
PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES PARA EL ENSAYO .................................
8.1
PREPARACIÓN DEL ESPÉCIMEN PARA LOS ENSAYOS DE LÍMITE
LÍQUIDO Y LÍMITE PLÁSTICO....................................................................................
8.2
PREPARACIÓN DEL ESPÉCIMEN PARA EL ENSAYO DE LÍMITE
DE CONTRACCIÓN.....................................................................................................
9.
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO. MÉTODO DE CASAGRANDE ................
9.1
EQUIPO .......................................................................................................................
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Página
9.2
REACTIVOS, MATERIALES Y PRECAUCIONES .......................................................
9.3
CALIBRACIÓN DEL APARATO ..................................................................................
9.4
PROCEDIMIENTO ........................................................................................................
10.
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO. MÉTODO DE VASSILIEF .........................
10.1
EQUIPO ........................................................................................................................
10.2
PROCEDIMIENTO ........................................................................................................
10.3
CÁLCULOS Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS ..................................................
11.
INFORME .....................................................................................................................
12.
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE DE CONTRACCIÓN ..................................................
12.1
EQUIPO ........................................................................................................................
12.2
MATERIALES...............................................................................................................
12.3
PROCEDIMIENTO ........................................................................................................
12.4
CÁLCULOS ..................................................................................................................
12.5
INFORME .....................................................................................................................
12.6
PRECISIÓN Y SESGO .................................................................................................
13.
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO ................................................................
13.1
EQUIPOS .....................................................................................................................
13.2
PREPARACIÓN DEL ESPÉCIMEN PARA EL ENSAYO .............................................
13.3
PROCEDIMIENTO ........................................................................................................
13.4
CÁLCULOS ..................................................................................................................
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Página
14.
INDICE DE PLASTICIDAD ..........................................................................................
14.1
CÁLCULOS .................................................................................................................
14.2
INFORME.....................................................................................................................
15.
PRECISIÓN Y SESGO .................................................................................................
15.1
PRECISIÓN..................................................................................................................
15.2
SESGO ........................................................................................................................
16.
DESCRIPTORES .........................................................................................................
BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................................
ANEXO A.1
CALIBRACIÓN DEL RECIPIENTE DE CONTRACCIÓN ........................................................
FIGURAS
Figura 1. Aparato manual para el ensayo de límite líquido ................................................
Figura 2. Ranurador curvo ....................................................................................................
Figura 3. Calibración de la altura de caída ...........................................................................
Figura 4. Masa de suelo en el aparato de Límite Líquido antes de ejecutar el ensayo .....
Figura 5. Masa de suelo después de terminado el ensayo de Límite Líquido ...................
Figura 6. Penetrómetro de cono ...........................................................................................
Figura 7. Aspecto de una muestra de suelo arcilloso amasado hasta su
Límite Plástico .......................................................................................................................
Tabla 2. Tabla de estimativos de precisión ..........................................................................
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PROCEDIMIENTOS PARA LA DETERMINACIÓN
DE LOS LÍMITES DE CONSISTENCIA
1.
INTRODUCCION
Esta norma se basa en las normas ASTM D4318, Standard Test Methods for Liquid Limit,
Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils y BS 1377 Methods of Test for Soils for Civil
Engineering Purposes. General Requirements and Sample Preparation y establece los
métodos de ensayo para determinar el límite líquido por el método casagrande y el método
penetrometro de cono o vassilief; el límite plástico, el índice de plasticidad y el límite de
contracción de los suelos sometidos a ensayo.
2.
OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN
Este documento describe y regula los métodos de ensayo para la determinación del límite
líquido, límite plástico, índice de plasticidad y límite de contracción de los suelos cohesivos.
Se presentan dos métodos para determinar el límite líquido: el ensayo con el aparato de
Casagrande y el ensayo con penetrómetro de cono El método que se utilice debe ser
especificado por la entidad que solicita el ensayo.
Están definidos dos procedimientos para preparar las muestras para la determinación del límite
líquido, límite plástico y el índice de plasticidad: de preparación húmeda, y el procedimiento de
preparación de muestras en estado seco. El procedimiento que se utilice debe ser especificado
por la entidad que solicite el ensayo. Si no se especifica uno de ellos, se seguirá el
procedimiento de preparación de muestra en estado húmedo.
El valor del límite líquido puede variar, según sea el procedimiento utilizado. En la Nota 10 se
encuentran las relaciones que permiten comparar los resultados obtenidos con los diferentes
procedimientos.
Usualmente, aunque no siempre, los valores del límite líquido y del índice de plasticidad
derivados de muestras que tienen su contenido natural de humedad son iguales o mayores que
los valores obtenidos de muestras similares de suelo seco. En el caso de los suelos
finogranulares orgánicos hay una disminución sustancial en la plasticidad debido al secado al
horno.
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Las muestras de suelos cohesivos que contengan montmorillonita, halloysita, o illita, cuyas
propiedades físicas y geotécnicas cambian irreversiblemente al secarse, deben ser preparados
siguiendo el procedimiento de preparación en estado húmedo. Los suelos derivados de cenizas
volcánicas y las arcillas de alta plasticidad se encuentran en esta categoría.
Los límites líquido y plástico de muchos suelos que se dejan secar antes del ensayo, pueden
ser considerablemente diferentes de los valores obtenidos sobre muestras sin secar. Sí el límite
líquido y el límite plástico de los suelos son utilizados para correlacionar o estimar su
comportamiento geotécnico en su estado de humedad natural, las muestras no se deben dejar
secar antes del ensayo a menos que se desee específicamente información sobre las muestras
secas.
Los datos obtenidos en el ensayo del límite de contracción pueden ser utilizados también para
calcular la relación de contracción, la contracción volumétrica y la contracción lineal.
El límite líquido y el límite plástico de los suelos, conjuntamente con el límite de contracción,
son conocidos comúnmente como los límites de Atterberg. Estos límites distinguen varios
estados de consistencia de los suelos plásticos.
La calidad de los resultados del ensayo de límite líquido puede evaluarse con base en el
coeficiente de correlación de la regresión lineal entre los valores de contenido gravimétrico de
agua y de número de golpes en el método Casagrande o de la Norma ASTM D4318, o la
penetración en el método de Vassilef o de la Norma BS1377.
La composición y concentración de las sales solubles en un suelo afectan los valores de los
límites líquido y plástico. En consecuencia debe dársele especial consideración a los suelos de
ambientes marinos y de otras fuentes en las que puedan estar presentes altas concentraciones
de sales solubles. Debe dársele una consideración cuidadosa al grado en el que las sales
presentes en estos suelos están diluidas o concentradas.
Puesto que los ensayos descritos en esta norma se ejecutan sólo sobre la porción de suelo que
pasa el tamiz # 40 (425 m), la contribución relativa de ésta porción del suelo a las propiedades
de la muestra como un todo debe ser considerada cuando se usen estos ensayos para evaluar
las propiedades del suelo.
3.
DOCUMENTOS DE REFERENCIA
Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de
este documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada.
Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado
(incluida cualquier corrección).
NTC 32, Tejido de alambre y tamices para propósitos de ensayo, ASTM E11.
NTC 129, Ingeniería civil y arquitectura. Practica para la toma de muestras de agregados,
ASTM D75.
NTC 1495, Suelos. Ensayo para determinar el contenido de humedad de suelos y rocas, con
base en la masa, ASTM D2216.
NTC 3674, Ingeniería civil y arquitectura. Practica para la reducción del tamaño de las muestras
de agregados, tomadas en campo, para la realización de ensayos, ASTM C702.
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ASTM D420, Guide to Site Characterization for Engineering Design and Construction Purposes.
ASTM D653, Terminology Relating to Soil, Rock, and Contained Fluids.
ASTM D2726, Standard Test Method for Bulk Specific Gravity and Density of Non-Absorptive
Compacted Bituminous Mixtures.
ASTM D4318, Standard test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils.
Norma BS 1377, Methods of Test for Soils for Civil Engineering Purposes. General
Requirements and Sample Preparation.
4.
TERMINOS Y DEFINICIONES
Los términos no incluidos en este numeral pueden ser consultados en la norma ASTM D653.
4.1 Limites de consistencia (Límites de Atterberg). Condiciones del suelo en las que este
cambia de comportamiento mecánico por variaciones en su contenido gravimétrico de
humedad. En el uso corriente en geotecnia, el término usualmente se refiere al límite líquido, al
límite plástico, y en algunas referencias al límite de contracción.
Originalmente, los límites de consistencia de suelos finogranulares fueron definidos por Albert
Atterberg: límite superior del flujo viscoso, límite líquido, límite de adhesión, límite de cohesión,
límite plástico y límite de contracción.
4.2 Consistencia. La facilidad relativa con la que un suelo puede ser deformado manualmente.
4.3 Límite Líquido (LL). Es el estado de consistencia de un suelo cuya resistencia al cortante
es aproximadamente 2 kPa (210-2 kg/cm2). El límite líquido puede ser definido
operacionalmente como el contenido gravimétrico de agua o humedad gravitacional de un
suelo que se encuentra en el límite, definido convencionalmente, entre los estados líquido y
plástico. Dicho contenido gravimétrico de agua se determina con los métodos descritos en esta
norma.
4.4 Estado Líquido. Condición del suelo en la que este se deforma por la sola acción de la
gravedad, o bajo la acción de tensiones de cortante muy bajas, de manera que su
comportamiento corresponde al de un fluido viscoso, y su resistencia al cortante es inferior
a 2 kPa (210-2 kg/cm2).
4.5 Estado Plástico. Condición del suelo en la que este responde a los esfuerzos cortantes
con deformaciones no recuperables; corresponde a una resistencia al cortante en el
intervalo 2 kPa - 170 kPa.
4.6 Límite Plástico. Es el estado de consistencia de un suelo cuya resistencia al cortante es
aproximadamente 170 kPa (1.7 kg/cm2). Corresponde al contenido gravimétrico de agua,
expresado como un porcentaje, de un suelo en el límite entre los estados plástico y frágil
(comportamiento elástico, ruptura frágil). El contenido gravimétrico de agua en este límite, es tal
que el suelo no puede ser amasado para preparar cilindros de 3 mm de diámetro y 2 cm de
longitud, sin que se desmorone.
4.7 Suelo plástico. Suelo que presenta un comportamiento plástico en un rango definido de
contenido gravimétrico de humedad y que mantiene su forma al secarse.
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4.8 Índice de plasticidad. Intervalo del valor del contenido gravimétrico de humedad en el que
un suelo se comporta plásticamente. Numéricamente es la diferencia entre el límite líquido y el
límite plástico.
4.9 Índice de liquidez. Relación expresada como un porcentaje del contenido gravimétrico
natural de agua de un suelo menos su límite plástico respecto a su índice de plasticidad.
4.10 Índice de actividad. Llamado también número de actividad: relación del índice de
plasticidad de un suelo al porcentaje en peso de las partículas que tienen un diámetro
equivalente menor que 2 m.
4.11 Contenido gravimétrico de humedad w (%). relación expresada como un porcentaje
entre: a) la masa de agua contenida en los poros del suelo o de la roca, y b) la masa de las
partículas sólidas del suelo o de la roca.
4.12 Contenido volumétrico de humedad θw (%). relación expresada como un porcentaje
entre (a) el volumen de agua contenida en los poros del suelo o de la roca, y (b) el volumen del
suelo o de la roca.
5.
RESUMEN DE LOS MÉTODOS DE ENSAYO
5.1
LÍMITE LIQUIDO
5.1.1 Método Casagrande
El límite líquido es determinado sobre un espécimen procesado para remover cualquier
material retenido en el tamiz # 40 (425 m) y mezclado con agua, que se extiende en un
recipiente esférico de bronce y se divide diametralmente en dos partes con un ranurador, y
luego se le hace fluir hasta unirlas en una longitud aproximada de 13 mm, debido al efecto
producido por los golpes de caída del recipiente, desde una altura de 10 mm, en un aparato
mecánico normalizado. La determinación del límite líquido requiere tres o más ensayos sobre
un intervalo de contenido gravimétrico de humedad, que incluya el necesario para cerrar la
ranura con 25 golpes. Con los datos del ensayo se prepara un gráfico, o se calcula una función
entre el logaritmo del número de golpes necesario para cerrar la ranura y la correspondiente
humedad del suelo, y a partir allí se determina el límite líquido por interpolación.
5.1.2 Método Penetrometro de Cono o Vassilief
El límite líquido es determinado sobre un espécimen procesado para remover cualquier
material retenido en el tamiz # 40 (425 m) y mezclado con agua. Una porción del espécimen
se introduce en un recipiente cilíndrico, y luego se penetra con un cono con dimensiones y
masa normalizadas bajo la acción de su propio peso. La determinación de límite líquido
requiere tres o más ensayos sobre un intervalo de contenido gravimétrico de humedad que
incluya el necesario para conseguir una penetración de 20mm. Con los datos del ensayo se
prepara una gráfica, o se calcula una función, entre la penetración y el contenido gravimétrico
de humedad correspondiente, a partir de la cual se determina el límite líquido por interpolación.
5.2
LÍMITE PLÁSTICO
El límite plástico se determina amasando y preparando manualmente rollos de 3 mm de
diámetro hasta que el contenido gravimétrico de agua queda reducido a un punto en el cual el
rollos o los rollos se desmoronan y no pueden ser amasados nuevamente y vueltos a enrollar.
El contenido gravimétrico de agua en esta condición se reporta como el límite plástico.
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ÍNDICE DE PLASTICIDAD
El Índice de plasticidad se calcula como la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico.
5.4
LÍMITE DE CONTRACCIÓN
El límite de contracción se determina a partir de especímenes cuyo contenido gravimétrico de
agua se encuentre por encima de su límite líquido que se dejan secar hasta el momento en que
cambian de color. El cambio de color en la superficie coincide con la condición de máximo
contenido gravimétrico de humedad para un volumen constante del suelo; a partir de este
momento la reducción de humedad da lugar a reducción de volumen. El límite de contracción
se expresa como el contenido gravimétrico de humedad volumétrica del suelo en esta
condición. El volumen del suelo puede determinarse aplicando el principio de Arquímedes y
para ello se cubren los especímenes con parafina para prevenir que absorban agua.
6.
SIGNIFICADO Y USO
Los límites de consistencia hacen parte integral de varios sistemas de clasificación en
geotecnia para caracterizar la fracción finogranular de los suelos y para especificar la fracción
finogranular de los materiales de construcción. El límite líquido, el límite plástico y el índice de
plasticidad de los suelos son utilizados también extensivamente en forma individual o colectiva
con otras propiedades del suelo, para correlacionarlas con propiedades tales como
compresibilidad, permeabilidad, características de compactación, potencial de expansión y
resistencia al corte.
Los límites líquido y plástico de un suelo pueden ser utilizados con el contenido gravimétrico
natural de agua del suelo para expresar su consistencia relativa o índice de liquidez y pueden
ser utilizados con el porcentaje menor que el tamaño 2m para determinar su Índice de
Actividad.
Estos métodos algunas veces son utilizados para evaluar las características de meteorización
de las lutitas arcillosas. El límite líquido de estos materiales tiende a aumentar cuando se
someten a ciclos repetidos de humedecimiento y secado. El incremento en el límite líquido en
tales condiciones se considera como un indicador de la susceptibilidad de una lutita a la
meteorización.
El límite líquido de un suelo con alto contenido de materia orgánica decrece substancialmente
cuando el suelo se seca en el horno antes del ensayo. La comparación del límite líquido de una
muestra antes y después de haber sido secada al horno, puede ser utilizada como un indicador
del contenido de materia orgánica de un suelo.
El límite líquido y el índice plástico presentan altas correlaciones con la capacidad de
intercambio catiónico del suelo y pueden utilizarse como estimadores apropiado de éste
cuando no se cuenta con resultados de laboratorio.
El término límite de contracción, expresado como un contenido gravimétrico de agua en
porcentaje, es la cantidad de agua necesaria para saturar un suelo cohesivo con la mínima
relación de vacíos conseguida por secado al horno. El límite de contracción puede ser utilizado
para evaluar la actividad de los suelos, manifestada en su potencial de expansión y
contracción, y en el potencial de agrietamiento.
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Los límites de consistencia de un suelo dependen en primera instancia de su composición
mineralógica, y viceversa, los valores de los límites de consistencia llevados a la carta de
plasticidad de Casagrande permite hacer una caracterización de la mineralogía predominante.
7.
MUESTREO
Las muestras pueden ser tomadas de cualquier localización que satisfaga las necesidades
de muestreo, sin embargo deben seguirse las normas apropiadas (NTC 3674, NTC 129 y
ASTM D420) como guías para seleccionar y conservar las muestras de los diferentes tipos de
operaciones de muestreo. Las muestras que sean preparadas utilizando el procedimiento en
húmedo deben ser conservadas con su contenido gravimétrico de humedad natural antes de la
preparación.
Obtenga una porción representativa de la muestra total suficiente para obtener 150 g a 200 g
de material que pase el tamiz # 40 (425 m). La muestra seca y triturada puede cuartearse o
dividirse para obtener la cantidad de material necesaria para el ensayo. Las muestras húmedas
se mezclarán completamente en un recipiente con una espátula o una cuchara y se retirará la
porción representativa con una cuchara retirando dos o más cucharadas de la masa mezclada.
Si el suelo presenta estratificación natural, los diferentes estratos deben ser conservados por
separado en las operaciones de muestreo, y los ensayos se llevarán a cabo en el estrato
particular de interés, cuidando minimizar la contaminación desde los otros estratos. Cuando se
vaya a utilizar una mezcla de materiales en la construcción, los componentes deben ser
combinados en proporciones tales que la muestra resultante represente las condiciones reales
del material de construcción.
Cuando los datos resultantes de este ensayo vayan a ser utilizados para la correlación con
otros datos de laboratorio o de campo, use el mismo material utilizado en estos ensayos en la
medida de lo posible.
8.
PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES PARA EL ENSAYO
8.1
PREPARACIÓN DEL ESPÉCIMEN PARA LOS ENSAYOS DE LÍMITE LÍQUIDO Y
LÍMITE PLÁSTICO
8.1.1 Preparación en estado húmedo
Prepare los especímenes para el ensayo como se describe en los párrafos siguientes a menos
que se especifique la preparación en estado seco.
8.1.1.1 Material que pasa el tamiz # 40 (425 m)
Cuando se puede determinar mediante procedimientos visuales y manuales que la muestra no
tiene o tiene poco material que puede ser retenido en un tamiz # 40 (425 m), prepare un
espécimen de 150 g a 200 g mezclando el suelo completamente con agua destilada o
desmineralizada sobre la placa de vidrio utilizando la espátula. Si lo desea, empape el suelo en
un plato de almacenamiento con una pequeña cantidad de agua para ablandar el suelo antes
de comenzar a mezclarlo. Ajuste el contenido gravimétrico de agua del suelo para llevarlo a
una consistencia que requiera de 25 a 35 golpes para cerrar la ranura en el aparato de Límite
Líquido.
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Si durante el mezclado se encuentra un pequeño porcentaje de material que quedaría retenido
en el tamiz # 40 (425 m), retire estas partículas con la mano si es posible. Si no es práctico
retirar el material más grueso manualmente, remueva pequeños porcentajes (menos de
aproximadamente 15 %) del material más grueso pasando el espécimen por una malla # 40
(425 m), ayudándose con cualquier instrumento adecuado, siempre y cuando la operación no
distorsione el tamiz o degrade el material que sería retenido. Si se encuentra un porcentaje
mayor material grueso durante la mezcla con agua o si no se considera práctico remover el
material más grueso por los métodos descritos, sepárelos por lavado sobre el tamiz # 40 (425 m).
Cuando las partículas gruesas encontradas durante el mezclado son concreciones, conchas u
otras partículas frágiles, no triture estas partículas para forzarlas a pasar por el tamiz # 40
(425 m); retírelas manualmente o por lavado.
Coloque la masa de suelo en el recipiente de almacenamiento, cúbralo con una bolsa plástica
para prevenir la pérdida de humedad y déjelo reposar por lo menos durante 16 horas. Después
del período de reposo e inmediatamente antes de comenzar el ensayo, mezcle nuevamente y
de manera completa el suelo.
NOTA 1 El tiempo necesario para mezclar adecuadamente un suelo varía dentro de límites muy amplios
dependiendo de la plasticidad y el contenido inicial de agua. Puede necesitarse un tiempo de mezclado inicial mayor
de 30 minutos para arcillas plásticas.
8.1.1.2 Muestras que contienen material que puede ser retenido en un tamiz # 40 (425 m)
Seleccione una cantidad suficiente de suelo con su contenido gravimétrico natural de agua
para obtener 150 g a 200 g de material que pase el tamiz de # 40 (425 m). Colóquelo en un
recipiente y agregue suficiente agua hasta cubrir el suelo. Deje que se humedezca hasta que
todos los terrones se hayan ablandado y las partículas finas no se adhieran a la superficie de
las partículas gruesas.
NOTA 2 En algunos casos los cationes de las sales presentes en el agua utilizada pueden intercambiarse con los
cationes naturales del suelo y alterar significativamente los resultados si se utiliza agua corriente en las operaciones
de humedecimiento y lavado. A menos que se sepa que tales cationes no se encuentran presentes en el agua
corriente, debe utilizarse agua destilada o desmineralizada. Como una regla general, el agua que contenga más de
100 mg/l de sólidos disueltos, no debe ser utilizada en operaciones de lavado.
Cuando la muestra tenga un alto porcentaje de material que puede ser retenido en el tamiz
# 40 (425 m), lleve a cabo la operación de lavado por partes, lavando no más de 0,5 kg de
material cada vez. Coloque el tamiz # 40 (425 m) en el fondo del recipiente limpio. Coloque la
mezcla de agua y suelo en el tamiz. Si se encuentran partículas de grava o de arena gruesa,
enjuague tantas de ellas como sea posible con pequeñas cantidades de agua de una botella de
lavado y descártelas. Alternativamente coloque la mezcla de suelo y agua sobre un tamiz
de 2 mm, ajustados sobre el tamiz # 40 (425 m), lave el material fino completamente y
remueva el tamiz de 2 mm. Después de lavar y remover tanto material grueso como sea
posible, agregue agua suficiente al recipiente hasta que el nivel se encuentre aproximadamente
15 mm por encima de la superficie del tamiz #4 0 (425 m). Remueva la mezcla con los dedos
mientras levanta y baja el tamiz en el recipiente de tal manera que el material fino quede
separado de las partículas gruesas. Desintegre los terrones pequeños de suelo que no se
hayan desintegrado estregándolos suavemente sobre el tamiz con las puntas de los dedos.
Complete la operación de lavado, levantando el tamiz por encima de la superficie del agua y
enjuagando el material retenido con una pequeña cantidad de agua limpia. Descarte el material
retenido en el tamiz # 40 (425 m).
Reduzca el contenido gravimétrico de agua del material que pasa por el tamiz # 40 (425 m)
hasta que esté próximo al límite líquido. La reducción del contenido gravimétrico de agua
puede llevarse a cabo mediante uno de los siguientes métodos o una combinación de ellos:
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a. exponiéndolo a las corrientes de aire a la temperatura ambiente; b. exponiéndolo a las
corrientes de aire caliente de una fuente, como un secador eléctrico de cabello, o c.
decantando el agua limpia de la superficie de la suspensión. Durante la evaporación y el
enfriamiento, agite la muestra frecuentemente para prevenir el sobresecado de las márgenes y
la formación de salientes de suelo en la superficie de la mezcla. Para las muestras de suelo
que contengan sales solubles, utilice un método de reducción del agua (a. o b.) que no elimine
las sales solubles del espécimen con el ensayo.
Mezcle completamente el material que pasa el tamiz # 40 (425 m) sobre la placa de vidrio
utilizando la espátula. Ajuste el contenido gravimétrico de agua de la mezcla si es necesario,
agregando pequeñas cantidades de agua destilada o desmineralizada o permitiendo que la
mezcla se seque a la temperatura ambiente mientras se amasa sobre la placa de vidrio. El
suelo debe quedar con un contenido gravimétrico de agua que dé lugar al cierre de la ranura
con un número de golpes entre 25 y 35. Coloque la mezcla de suelo en un recipiente, cúbralo
para prevenir pérdidas de humedad y déjelo reposar durante 16 horas. Después de este
período de reposo, inmediatamente antes de iniciar el ensayo mezcle el suelo de nuevo
completamente.
8.1.2 Preparación del espécimen en estado seco
Seleccione una cantidad de suelo suficiente para retirar 150 g a 200 g de material que pase por
el tamiz # 40 (425 m) después de procesarlo. Seque la muestra a la temperatura ambiente o
en un horno con una temperatura que no exceda los 60 °C hasta que los terrones de suelo se
pulvericen fácilmente. La desintegración se agiliza si no se permite que la muestra se seque
completamente. Sin embargo el suelo debe tener una apariencia seca cuando sea pulverizado.
NOTA 3 El secado en el horno entre 105 °C y 110 °C frecuentemente tiene un efecto sustancial en las
propiedades del suelo; el secado en el horno a temperaturas menores, y aun el secado al aire a la temperatura
ambiente del laboratorio, puede producir también cambios significativos en los limites liquido y plástico. Este efecto
de la temperatura de secado sobre los límites de consistencia es más común en suelos derivados de cenizas
volcánicas y en arcillas esmectiticas.
Pulverice la muestra en un mortero con un pistilo con cubierta de caucho, o en cualquier otra
forma que no de lugar a la rotura de granos individuales. Cuando las partículas gruesas
encontradas durante la pulverización son concreciones, conchas u otras partículas frágiles no
desintegre estas partículas para hacer que pasen el tamiz # 40 (425 m); remuévalas
manualmente o con cualquier otro medio adecuado como el lavado.
Separe la muestra sobre un tamiz # 40 (425 m), agitando el tamiz manualmente para asegurar
una completa separación de la fracción fina. Vuelva a colocar el material retenido en el tamiz # 40
(425 m) en mortero y repita las operaciones de pulverización y tamizado tantas veces como
sea necesario para asegurar que todo el material fino sea desintegrado y el material retenido
en el tamiz # 40 (425 m) consista solamente de granos individuales de arena o grava.
Coloque el material que queda sobre el tamiz # 40 (425 m) después de terminar las
operaciones de pulverizado en un recipiente y humedézcalo en una pequeña cantidad de agua.
Agite la mezcla de agua y suelo y viértalo sobre un tamiz # 40 (425 m) recogiendo el agua y
las partículas finas suspendidas en un recipiente. Vierta esta suspensión en un recipiente que
contenga el suelo previamente tamizado a través del tamiz # 40 (425 m). Descarte el material
retenido en el tamiz # 40 (425 m).
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8.2
PREPARACIÓN
CONTRACCIÓN
DEL
NTC 4630 (Primera actualización)
ESPÉCIMEN
PARA
EL
ENSAYO
DE
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LÍMITE
DE
Prepare el espécimen y ajuste el contenido gravimétrico de humedad de modo que el suelo
quede con una consistencia tal que requiera aproximadamente 10 golpes en el aparato de
límite líquido para que la ranura cierre un tramo de 13 mm; la cantidad de agua necesaria
puede exceder el límite líquido en 10%.
9.
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO. MÉTODO DE CASAGRANDE
9.1
EQUIPO
Aparato mecánico compuesto de un recipiente esférico de bronce suspendido de un bastidor
diseñado para controlar su caída sobre una base de caucho duro y un ranurador. La Figura 1
muestra las características básicas y las dimensiones críticas del aparato. El aparato puede ser
operado manualmente o con un motor eléctrico.
9.1.1 Base
Consiste en una base de caucho duro que tenga una resiliencia tal que una bola de acero
pulido de 8 mm de diámetro rebota más o menos el 80 %, pero no más del 90 % cuando se
deja caer desde una altura de 25 cm. Los ensayos de resiliencia deben llevarse a cabo sobre la
base terminada con los soportes inferiores fijados a la base.
9.1.2 Soportes de caucho
Diseñados para proporcionar el aislamiento de la base de la superficie de trabajo.
9.1.3 Recipiente metálico
Con forma de sector esférico, y peso de 185 g a 215 g, incluida su fijación al bastidor
9.1.4 Leva
Diseñada para levantar el recipiente de manera suave y continua hasta su máxima altura sobre
un recorrido de por lo menos 180o de rotación de la leva o botador sin desarrollar una velocidad
ascendente o descendente del recipiente cuando el botador o el servidor de leva, abandona
ésta. (El movimiento de leva preferido es una curva de levantamiento o de elevación
uniformemente acelerada).
9.1.5 Bastidor
Diseñado de tal manera que el recipiente y el botador quede fijado al bastidor sólo mediante un
pin removible construido de forma tal que permita un ajuste conveniente pero seguro de la
caída del recipiente desde una altura de 10 mm.
9.1.6 Equipo motorizado (Opcional)
Como una alternativa para el manubrio mostrado en la Figura 1, el aparato puede estar
equipado con un motor que gire la leva. Tal motor debe girar la leva a 2 rps y debe quedar
aislado del resto del aparato mediante montajes de caucho o en cualquier forma que evite que
la vibración del motor sea transmitida al resto del aparato. Debe ser equipado con un
interruptor de encendido y apagado como una forma conveniente de colocar la leva para los
9
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ajustes de altura de caída. Los resultados obtenidos al utilizar un aparato motorizado no deben
diferir de los obtenidos manualmente.
9.1.7 Ranurador
Herramienta hecha de plástico o de un metal inoxidable que tenga las dimensiones mostradas
en la figura 2. El diseño de la herramienta puede variar siempre y cuando las dimensiones
básicas se conserven. En la herramienta se puede incorporar, aunque no necesariamente lo
es, un calibrador para ajustar la altura de caída del aparato de Límite Líquido. Este ranurador
es el exigido por la norma.
NOTA 4 Anteriormente se especificaba un ranurador curvo como parte del aparato para llevar a cabo el ensayo de
límite líquido. El ranurador curvo, Figura 2, no se considera tan preciso como el ranurador plano descrito, puesto que
no controla la profundidad del suelo en el recipiente del límite líquido. Hay algunos datos que indican que el
resultado del ensayo de límite líquido normalmente aumenta cuando se utiliza el ranurador plano en lugar del
ranurador curvo. La diferencia entre los resultados obtenidos cuando se utiliza uno u otro ranurador aumenta a
medida que aumenta el límite líquido. La relación de los resultados al utilizar uno u otro ranurador se encuentra en la
Nota 10.
Los materiales de baja plasticidad normalmente presentan dificultad especial al utilizar el
ranurador plano, en este caso puede utilizarse el ranurador curvo y recurrir a las relaciones
expresadas en la Nota 10 para presentar los valores en términos de los que se obtendrían
utilizando el ranurador plano.
Ranurador plano (El calibrador fijo en su extremo es opcional)
Media
mm
A
B
2  0,1 11  0,2
C
D
E
F
40  0,5 8  0,1 50  0,5 2  0,1
G
H
J
K
L
N
10
mínimo
13
60
10  0,05
60 DEG 
1 DEG
20
NOTA 5 La dimensión A en un ranurador nuevo debe estar entre 1,9 mm - 2,0 mm y la dimensión B debe estar
entre 8,0 mm - 8,1 mm para permitir una duración adecuada
10
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Tabla de medidas
Aparato de límite líquido
Conjunto del recipiente metálico
Dimensiones
Descripción
A
Radio del
recipiente
B
Espesor
del
recipiente
C
Base
N
Profundidad
del recipiente
Recipiente
desde la guía
del elevador
hasta la base
K
Espesor
L
M
Largo
Ancho
Dimensión (mm)
54
2,0
27
47
50
150
125
Tolerancia (mm)
2
0,1
1
1,5
5
5
5
NOTA 6: La platina (H) debe incluir un tornillo de seguridad (I).
Figura 1. Aparato manual para el ensayo de límite líquido
NOTA 7 La leva y su servidor de la Figura 1 están diseñadas para un movimiento uniformemente acelerado
parabólico después del contacto y asegura que el recipiente se encuentre en reposo al iniciar la caída. Pueden ser
utilizados otros diseños de leva también que cumplan esta condición. Sin embargo sí el patrón de levantamiento del
servidor de leva no es conocido, debe asegurarse la velocidad cero al momento de iniciar la caída maquinando
limando cuidadosamente la leva y el servidor, de tal manera que la altura del recipiente permanezca constante sobre
los últimos 20 a 45o de rotación de la leva.
11
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Tabla de medidas
Aparato de límite líquido
Ranurdor
Extremo curvado
Dimensiones
a
b
c
Descripción
Espe
sor
Borde
cortant
e
Ancho
10,0
0,1
2,0
0,1
13,5
0,1
Dimensión (mm)
Tolerancia ( mm)
Figura 2. Ranurador curvo
9.1.8 Calibrador
Un calibrador de 10 mm para ajustar la altura de caída del recipiente. El diseño del calibrador
puede variar con la condición de que quede asegurado en la base sin que sea susceptible de
balanceo y que el borde que hace contacto con el recipiente durante el ajuste, sea recto al
menos 10 mm de ancho y sin bisel ni curvatura.
Figura 3. Calibración de la altura de caída
12
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9.1.9 Taras
Pequeños recipientes resistentes a la corrosión con tapas ajustables para la determinación del
contenido gravimétrico de humedad. Son adecuados recipientes de aluminio o acero inoxidable
de 5 cm de diámetro y 2,5 cm de altura.
9.1.10 Balanza
Con capacidad de 400 gr, con precisión de 0,01 g, clase GP1. La balanza debe contar con un
mecanismo que permita suspender el espécimen de suelo en agua desde el centro de la
plataforma o del plato.
9.1.11 Recipiente para almacenamiento
Recipiente con tapa para almacenar los especímenes de suelo preparado que no los
contamine de manera alguna y que prevenga la pérdida de humedad.
9.1.12 Tamices
Tamices # 10 (2 mm) y # 40 (425 m) que cumplan los requerimientos de la NTC 32 y con un
borde de por lo menos 5 cm por encima de la malla.
9.1.13 Botella de vidrio o un recipiente similar
Para agregar cantidades controladas de agua a la muestra de suelo y para lavar los finos de
las partículas gruesas.
9.1.14 Horno de secado
Con control termostático, del tipo de tiro forzado, capaz de mantener constantemente una
temperatura de 110 °C  5 °C en toda la cámara de secado.
9.1.15 Recipiente de lavado
De fondo plano de por lo menos 8 cm de profundidad y ligeramente más ancho en el fondo que
el tamiz # 40 (425 m).
9.2
REACTIVOS, MATERIALES Y PRECAUCIONES
9.2.1 Pureza del agua
En los puntos donde este método de ensayo especifica agua destilada puede utilizarse agua
destilada o desmineralizada.
9.3
CALIBRACIÓN DEL APARATO
9.3.1 Revisión de desgaste, aparato de límite líquido
Determine que el aparato de límite Líquido esté limpio y en buenas condiciones de trabajo.
Verifique los siguientes puntos específicos:
13
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9.3.1.2 Desgaste de la base
El punto en la base donde el recipiente hace contacto no debe estar gastado más de 10 mm en
diámetro. Si la zona de desgaste es mayor, la base debe ser maquinada para remover la
superficie de desgaste siempre y cuando el maquinado no haga la base más delgada de los
especificado en la tabla de la Figura 1 y que se mantengan las otras relaciones dimensionales.
9.3.1.3 Desgaste del recipiente
Reemplace el recipiente cuando el ranurador haya producido una depresión en el fondo de una
décima de mm de profundidad o cuando el borde del recipiente haya sido reducido a la mitad
de su espesor original. Verifique que el recipiente esté firmemente fijado a su soporte.
9.3.1.4 Desgaste del soporte del recipiente
Verifique que el pivote del soporte del recipiente no se doble y que no esté gastado al punto
que permita un movimiento mayor de 3 mm de lado a lado del punto más bajo de su borde.
9.3.1.5 Desgaste de la leva
La leva no debe estar desgastada al punto que el recipiente caiga antes de que su soporte
pierda contacto con la leva.
9.3.1.6 Desgaste del ranurador
Revise regularmente el ranurador para verificar su desgaste. La rapidez del desgaste depende
del material con el que se haya fabricado el ranurador y los tipos de suelos que se analizan.
Los suelos que contienen una alta proporción de partículas de arena pueden causar un
desgaste rápido del ranurador; en consecuencia, cuando se analicen este tipo de materiales el
ranurador debe ser revisado más frecuentemente que para otros suelos.
NOTA 8 La anchura del extremo del ranurador (véase A en la Figura 1) se verifica adecuadamente con una lente
de bolsillo calibrada, equipada con una escala milimétrica. Los lentes de este tipo se consiguen en la mayoría de las
compañías que suministran equipos de laboratorio. La altura del extremo triangular del ranurador (véase D en la
Figura 1) se verifica utilizando calibradores micrométricos.
9.3.2 Ajuste de la altura de caída
Ajuste la altura de caída del recipiente de tal manera que el punto del recipiente que quede en
contacto con la base, suba hasta una altura de 10 mm  0,2 mm; observe la Figura 3 para
apreciar la localización adecuada del calibrador en relación con el recipiente durante el ajuste.
NOTA 9 Un procedimiento adecuado para ajustar la altura de caída es el siguiente: coloque una pieza de cinta de
enmascarar a través del fondo exterior del recipiente paralelo con el eje del pivote del soporte del recipiente. El
borde de la cinta opuesto al soporte del recipiente debe bisectar el área del recipiente que hace contacto con la
base. Para recipientes nuevos, coloque un trozo de papel carbón en la base y permita que el recipiente caiga varias
veces para marcar el área de contacto. Fije el recipiente al aparato y gire el manubrio hasta que el recipiente quede
levantado hasta su altura máxima. Deslice el calibrador de altura bajo el recipiente desde el frente y observe si el
calibrador hace contacto con el recipiente o la cinta; sí el calibrador hace contacto con la cinta y el recipiente, la
altura de caída es aproximadamente correcta, si no, ajuste el recipiente hasta que se haga un contacto simultáneo.
Verifique el ajuste girando el manubrio a 2 rps mientras mantiene el calibrador en posición entre la tapa y el
recipiente. Sí se siente un débil sonido sin que el recipiente se levante del calibrador, el ajuste es correcto. Si no se
siente ningún ruido, o si el recipiente se separa del calibrador, reajuste la altura de caída. Si el recipiente se
balancea sobre el calibrador durante esta operación de verificación el pivote del soporte está excesivamente
gastado, y las partes desgastadas deben ser reemplazadas. Retire siempre la cinta después de que termine la
operación de ajuste.
14
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Siga el procedimiento descrito en el Anexo A.1 para calibrar cada recipiente de contracción que
vaya a utilizar. Los recipientes pueden tener volúmenes diferentes y en consecuencia, deben
tener una identificación permanente.
El agua, los aparatos y el ambiente del laboratorio deben permanecer a temperatura constante
durante el ensayo.
9.4
PROCEDIMIENTO
9.4.1 Coloque una porción de suelo preparado en el recipiente del aparato de límite líquido de
modo que quede distribuido simétricamente sobre la proyección del punto donde el recipiente
descansa sobre la base, y así alcance una profundidad de aproximadamente 10 mm en su
punto más grueso, y finalmente empareje la muestra con una espátula para formar una
superficie aproximadamente horizontal. Tenga cuidado en eliminar las burbujas de aire de la
masa del suelo pero conforme la pasta con el mínimo de pasadas posibles. Mantenga el suelo
no utilizado en un recipiente cubierto con una toalla húmeda (o cualquier otro medio) para
mantener la humedad de la muestra.
9.4.2 Haga una ranura en la masa suelo con el ranurador, siguiendo una línea que una los
puntos más bajo y más alto en el borde del recipiente. Al hacer la ranura mantenga el
ranurador perpendicular a la superficie del recipiente y en contacto con este, con un
movimiento de adelante hacia atrás. Tenga cuidado para prevenir el deslizamiento del suelo
respecto de la superficie del recipiente. La Figura 4 ilustra el aspecto que presenta la ranura en
el espécimen de suelo.
Figura 4. Masa de suelo en el aparato de Límite Líquido antes de ejecutar el ensayo
9.4.3 En los suelos de baja plasticidad (IP<6) se dificulta hacer una ranura en un solo
movimiento sin romper el suelo. En este caso puede utilizarse el ranurador curvo y recurrir a las
relaciones expresadas en la Nota 10 para presentar los valores en términos de los que se
obtendrían utilizando el ranurador plano. El uso del ranurador curvo y de la expresión del
resultado con base en las relaciones de la Nota 6, deben ser registradas en el informe.
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9.4.4 Verifique que no haya terrones de suelo en la base o en la parte inferior del recipiente.
Levante y deje caer el recipiente girando la manivela a una velocidad de 2 golpes por segundo
hasta que las dos mitades de la pasta de suelo queden en contacto en el fondo de la ranura
una longitud de 13 mm (véase la Figura 5).
NOTA 9
Se recomienda el uso de una escala para verificar que la ranura se ha cerrado 13 mm.
Figura 5. Masa de suelo después de terminado el ensayo de Límite Líquido
9.4.5 Registre el número de golpes (N) requerido para cerrar la ranura. Retire una porción de
suelo de aproximadamente el ancho de la ranura que se extienda de extremo a extremo de la
pasta de suelo en ángulo recto con la ranura y que incluya la porción de la ranura en la que el
suelo fluyó hasta juntarse. Colóquelo en una tara y cúbralo.
9.4.6 Devuelva el suelo restante al recipiente de almacenamiento. Lave y seque el recipiente
del Aparato de Límite Líquido y el ranurador. Vuelva a fijar el recipiente al bastidor para
preparar el próximo ensayo.
9.4.7 Mezcle nuevamente todo el espécimen de suelo en el recipiente de almacenamiento,
agregando agua destilada para aumentar el contenido gravimétrico de humedad del suelo y
disminuir el número de golpes requerido para cerrar la ranura. Repita las operaciones descritas
en los numerales 9.4.1 hasta 9.4.6 en por lo menos dos intentos adicionales para producir
sucesivamente menores números de golpes para cerrar la ranura. Uno de los dos intentos
debe ser para un cierre que requiera de 25 a 35 golpes, uno para un cierre entre 20 y 30 golpes
y uno para que requiera de 15 a 25 golpes.
9.4.8 Determine el contenido gravimétrico de agua (w) del espécimen del suelo para cada
intento de acuerdo con el método de ensayo de la NTC 1495. Los pesos iniciales deben
determinarse inmediatamente después de retirar la porción de suelo del recipiente, como se
prescribe en el numeral 8.4.1.5.
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9.4.9 Cálculos y expresión de resultados
9.4.9.1 Prepare un grafico de la relación entre el contenido gravimétrico de agua y el
correspondiente número de golpes (N). El contenido gravimétrico de agua se lleva a las
ordenadas en escala aritmética y el número de golpes como abscisas en escala logarítmica.
Dibuje la línea recta que mejor se ajuste a los datos. Como alternativa práctica, calcule la
regresión lineal entre los valores de humedad y el logaritmo del número de golpes requeridos
para cerrar la ranura.
9.4.9.2 La calidad del ensayo se puede estimar a partir del coeficiente de correlación, r 2, de la
regresión lineal correspondiente a la línea trazada. Este coeficiente debe ser mayor que 0,95
para 3 puntos, o que 0,90 para cuatro puntos.
9.4.9.3 Registre el contenido gravimétrico de humedad que corresponda a la intersección de la
línea con la abscisa 25 como el límite líquido del suelo. Si el método gráfico de ajuste de la
línea recta ha sido sustituido por un método numérico, el valor del límite líquido puede
obtenerse a partir de la regresión calculada.
NOTA 10 Los resultados obtenidos en este ensayo difieren cuando se utiliza un ranurador plano o un ranurador
curvo. Los valores del límite líquido obtenidos con uno u otro ranurador están relacionados mediante la expresión
siguiente:
LLcp = 1,20 LLcc
en donde
LLcc =
valor del límite líquido determinado con el método de Casagrande con ranurador curvo
LLcp =
valor del límite líquido determinado con el método de Casagrande con ranurador plano
9.4.9.4 Exprese el contenido gravimétrico de humedad correspondiente a 25 golpes como un
número entero y regístrelo como el límite líquido de la muestra de suelo.
10.
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO. MÉTODO DE VASSILIEF
Este método permite la determinación del límite liquido midiendo su resistencia a la penetración
mediante un penetrómetro cuya masa y dimensiones están normalizadas. A continuación se
presenta el equipo, el procedimiento y los cálculos pertinentes para la determinación del límite
líquido con el Método del Penetrómetro.
NOTA 11 En algunos países el método del Penetrómetro es preferido al método de Casagrande debido a la
facilidad de su ejecución y al hecho de que da unos resultados más reproducibles. El Penetrómetro de Cono es más
fácil de mantener correctamente ajustado y el procedimiento del ensayo depende menos del juicio del operador. Los
resultados obtenidos con el Penetrómetro de cono pueden diferir ligeramente de los obtenidos con el aparato de
Casagrande cuando se utiliza el ranurador plano, pero en la mayoría de los casos, hasta un límite liquido igual a cien
(LL < 100), estas diferencias no son significativas y normalmente son menores que las variaciones obtenidas cuando
se utiliza únicamente el aparato de Casagrande.
El valor del límite líquido determinado con el método de Casagrande con ranurador plano es estadísticamente igual
al valor del límite líquido determinado con el método de Vassilief para valores del límite líquido menores que 100.
Para valores de Límite Líquido, determinados con el método de Casagrande con el ranurador plano, mayores que
100 la relación entre uno y otro resultado está dado por las ecuaciones:
LLv = 0,67 LLcp + 17
LLcp = 1,50 (LLv - 17)
17
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La comparación de los resultados de los ensayos de ambos métodos cuando se utiliza el ranurador curvo en el
método de Casagrande puede ser expresado con las ecuaciones siguientes:
LLv = 1,20LLcc para valores de LLcc < 100
LLv = 0,90LLcc para valores de LLcc > 100
LLcc = 0,83 LLv para valores de LLv < 125
LLcc = 1,11 LLv para valores de LLv >125
10.1
EQUIPO
10.1.1 Penetrómetro
Un cono de acero inoxidable o duraluminio de 35 mm de longitud, con una superficie lisa y
pulida y con un ángulo de 30°  1°. La masa del cono conjuntamente con el eje deslizante debe
ser de 80,0  0,1 g (véase la Figura 6).
Para asegurar que la punta se mantiene suficientemente aguda para los objetivos del ensayo,
el cono debe ser reemplazado si después de un uso continuado la punta no se siente cuando
se pasa el dedo al poner el cono a través de un agujero de 1,5 mm  0,02 mm de diámetro,
perforado a través de una placa de metal de 1,75 mm  0,1 mm de espesor.
NOTA 12 El efecto de la rugosidad de la superficie del penetrómetro es más importante que pequeñas variaciones
en el ángulo del cono o que el abollamiento de la punta.
10.1.2 Una pieza de vidrio plana
10.1.3 Espátulas
10.1.4 Recipientes metálicos de 55 mm de diámetro y 40 mm de profundidad con el borde
paralelo a la base.
10.1.5 Recipiente de evaporación de 150 mm de diámetro.
10.1.6 Equipo para la determinación del contenido gravimétrico de humedad.
10.1.7 Una botella de lavado con agua destilada.
10.1.8 Un recipiente resistente a la corrosión.
10.1.9 Regla de enrasar de 100 mm de longitud o una espátula de borde recto.
10.1.10 Cronómetro.
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Figura 6. Penetrómetro de cono
10.2
PROCEDIMIENTO
10.2.1 Tome una muestra de 300 g del suelo preparado para la determinación del límite
líquido.
10.2.2 Mezcle la pasta durante 10 min con la espátula. Si es necesario agregue agua destilada
de manera que la primera lectura de penetración sea aproximadamente 15 mm.
NOTA 13 Algunos suelos, en particular las arcillas de alta plasticidad y los suelos residuales pueden requerir
hasta 40 min de mezclado continuo inmediatamente antes del ensayo para obtener resultados confiables. En caso
de duda lleve a cabo ensayos comparativos.
10.2.3 Lleve una porción de la muestra mezclada al recipiente con una espátula teniendo
cuidado de no dejar aire atrapado. Retire el exceso del suelo con el enrasador hasta obtener
una superficie lisa nivelada.
10.2.4 Con el cono de penetración bloqueado en la posición superior baje el conjunto de
soporte hasta que la punta del cono apenas toque la superficie del suelo. Cuando el cono se
encuentra en la posición correcta un ligero movimiento del recipiente dejará una marca en la
superficie del suelo. Baje la espiga del comparador de carátula hasta hacer contacto con el eje
del cono y registre su lectura con una precisión de 0,1 mm.
10.2.5 Suelte el cono por un período de 5 s  1 s si el aparato no está provisto de un
mecanismo automático de bloqueo y desbloqueo tenga cuidado de no sostener el aparato
durante esta operación. Después de bloquear el cono en su posición baje la espiga del
comparador de carátula hasta hacer contacto con el eje del cono y registre su lectura con una
precisión de 0,1 mm. Registre la diferencia antes y después de la penetración del cono.
10.2.6 Levante el cono y límpielo cuidadosamente para evitar rayarlo.
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10.2.7 Agregue un poco más de suelo húmedo al recipiente y, teniendo cuidado de no atrapar
aire, nivele la superficie como se describe en el numeral 9.2.3 y repita las operaciones descritas
en los numerales 9.2.4 al 9.2.6
10.2.8 Si la diferencia entre las lecturas de la primera y segunda penetración es menor de
0,5 mm registre el promedio de las dos penetraciones y continúe el procedimiento de acuerdo
con el numeral 9.2.2.
10.2.9 Si la diferencia entre la primera y segunda penetración se encuentra entre 0,5 y 1 mm
lleve a cabo un tercer ensayo. Si el rango completo de lectura es entonces menor de 1 mm
registre el promedio de las tres penetraciones y continúe el procedimiento de acuerdo con el
numeral 9.2.12.
10.2.10 Si el rango total de lecturas es mayor que 1 mm retire el suelo del recipiente, mézclelo
nuevamente y repita el procedimiento de acuerdo con los numerales 13.3.3 al 13.3.8 hasta
obtener resultados consistentes y proceda luego con el procedimiento de acuerdo con el
numeral 9.2.12.
10.2.11 Tome una muestra de 10 g de suelo del área de penetración por el cono para
determinar el contenido gravimétrico de humedad.
10.2.12 Repita el procedimiento descrito en los numerales 8.4.2.2.3 al 8.4.2.2.11 por lo menos
tres veces más utilizando la misma muestra de suelo a la que se le agrega agua destilada.
Proceda desde una condición más seca a una más húmeda del suelo. La cantidad de agua que
se agregue al suelo debe ser tal que se consiga un rango de valores de penetración,
uniformemente distribuidos, entre 15 mm y 25 mm en los cuatro o más ensayos que se
ejecuten. Cada que se retire suelo del recipiente para la adición de agua lávelo y séquelo.
10.2.13 Cuando deba suspenderse el procedimiento durante algún tiempo, coloque el suelo
sobre la placa de vidrio cubierto con el recipiente de evaporación o un paño húmedo para
prevenir su desecación.
10.3
CÁLCULOS Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS
10.3.1 Calcule el contenido gravimétrico de humedad de cada espécimen de ensayo.
10.3.2 Prepare un gráfico de la relación entre el contenido gravimétrico de humedad y la
penetración del cono. El contenido gravimétrico de humedad, en las abscisas, y la penetración
en las ordenadas, ambos en escala aritmética. Trace la línea recta que mejor se ajuste a los
puntos del gráfico. Como alternativa práctica, calcule la regresión lineal entre los valores de
humedad y penetración.
La calidad del ensayo se puede estimar a partir del coeficiente de correlación, r2, de la
regresión lineal correspondiente a la línea trazada. Este coeficiente debe ser mayor que 0,95
para 3 puntos, o que 0,90 para cuatro puntos.
10.3.3 Obtenga el contenido gravimétrico de humedad que corresponda a una penetración de
20 mm por interpolación gráfica con una aproximación de 0,1 %.
10.3.4 Exprese el contenido gravimétrico de humedad correspondiente a la penetración de
20 mm como un número entero y regístrelo como el límite líquido de la muestra de suelo.
10.3.5 Exprese el porcentaje de material que pasa el tamiz # 40 (425 m) como un número
entero.
20
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11.
INFORME
-
El informe debe contener la siguiente información:
-
El método utilizado.
-
El valor del límite líquido.
-
El porcentaje de material que pasa el tamiz # 40 (425 m)
-
La historia del material, i.e.: si fue ensayado en su estado natural o después de haber
sido tamizado o sometido a cualquier otro proceso.
12.
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE DE CONTRACCIÓN
12.1
EQUIPO
12.1.1 Recipiente de contracción. Recipiente cilíndrico de porcelana o metal porcelanizado
de 40 mm a 45 mm de diámetro, 12 mm a 15 mm de altura.
12.1.2 Enrasador
12.1.3 Calentador de parafina, con control de temperatura para evitar el sobrecalentamiento.
12.1.4 Termómetro. Intervalo de lectura: 0 °C - 50 °C. Precisión 0,5 °C (NTC 32).
12.1.5 Placa de vidrio o de plástico transparente, utilizado para la calibración del recipiente
de contracción. Dimensiones: 80 mm x 80 mm x 5 mm.
12.2
MATERIALES
12.2.1 Parafina microcristalina. La gravedad específica de la parafina microcristalina debe
ser conocida de antemano. Normalmente este dato puede ser dado por el fabricante; de no ser
así, determínelo siguiendo el procedimiento de la norma ASTM D2726. En todo caso la
gravedad específica de la parafina debe verificarse periódicamente en el laboratorio.
NOTA 14 La parafina caliente o el equipo para fundirla puede producir quemaduras en la piel y la parafina
sobrecalentada puede incendiarse. Debe tenerse mucho cuidado al trabajar con la parafina caliente. No use un
instrumento con llama libre para calentar la parafina.
12.2.2 Hilo de coser
12.2.3 Agua destilada
12.2.4 Baño de agua
12.2.5 Lubricante. Utilizado para la calibración del recipiente de contracción.
12.3
PROCEDIMIENTO
12.3.1 Tome un recipiente de contracción y registre su identificación y su volumen. Cubra el
interior del recipiente con una delgada capa de grasa.
NOTA 15
El volumen del recipiente se utilizara como medida del volumen inicial de la masa de suelo.
21
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12.3.2 Determine la masa del recipiente engrasado y registre ese valor como la masa del
recipiente vacío.
12.3.3 Coloque en el centro del recipiente una cantidad de material equivalente a un tercio de
su volumen y hágalo fluir hacia el perímetro golpeándolo sobre una superficie acolchada con un
paño o un material similar, hasta que el suelo presente una superficie horizontal libre de
burbujas. Repita la operación hasta llenar el recipiente y el exceso de suelo se derrame por los
bordes. Retire el exceso de material con un enrasador y limpie el suelo adherido al exterior del
recipiente.
12.3.4 Determine y registre la masa del recipiente con suelo inmediatamente después de
llenarlo.
12.3.5 Calcule y registre la humedad del suelo en el momento de ser colocado en el recipiente.
12.3.6 Deje secar el suelo al aire hasta que el color cambie de tono oscuro a claro. Seque la
masa de suelo en el horno a 110 °C ± 5 °C hasta que la masa permanezca constante.
12.3.7 Determine la masa del recipiente con el suelo seco.
NOTA 16 El secado del suelo al aire en climas secos puede dar lugar a la formación de grietas debido a la rápida
pérdida de humedad, y el proceso puede tomar varias semanas (los suelos activos, con un límite de contracción muy
bajo pueden requerir también varias semanas para alcanzar un volumen constante).
12.3.8 Calcule y registre la masa del suelo seco en el horno.
12.3.9 Siga el procedimiento que se describe a continuación para determinar el volumen de la
masa de suelo seco.
12.3.9.1 Asegure un hilo alrededor de la masa de suelo.
12.3.9.2 Sumerja la masa de suelo en parafina fundida de modo que quede completamente
cubierta. Si se presenta alguna burbuja, rómpala con un objeto agudo y rellene el hueco con
parafina caliente.
NOTA 17
Tenga cuidado con la parafina caliente y el equipo correspondiente para evitar quemaduras.
12.3.9.3 Retire la masa de suelo de la parafina fundida y deje enfriar la cubierta.
12.3.9.4 Determine y registre la masa del suelo con la cubierta de parafina.
12.3.9.5 Determine y registre el peso sumergido en agua de la masa de suelo cubierta de
parafina. Asegúrese de que no haya burbujas de aire adheridas a la cubierta de parafina o al
hilo.
12.3.9.6 Calcule y registre el volumen de la masa de suelo seco, aplicando el principio de
Arquímedes.
12.3.9.7 Calcule y registre el límite de contracción.
12.3.9.8 Calcule y registre la relación de contracción, la contracción lineal y la contracción
volumétrica.
22
PROYECTO DE
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
12.4
NTC 4630 (Primera actualización)
CÁLCULOS
12.4.1 Calcule la masa del suelo seco, ms.
ms = md - m
en donde
md =
masa del recipiente y del suelo seco al horno
m =
masa del recipiente.
12.4.2 Calcule la humedad del suelo al ser colocado en el recipiente, 
 = 100 * (m - md)/ms
en donde
m =
masa del recipiente y del suelo húmedo.
12.4.3 Calcule el volumen de la masa de suelo seco así:
12.4.3.1 Calcule el volumen de la masa de suelo seco y de la parafina, Vdx
Vdx=( Psxa – Psxw)/ 
en donde
Psxa =
peso del suelo seco con la cubierta de parafina en el aire
Psxw =
peso del suelo seco con la cubierta de parafina sumergida en agua
 =
Peso unitario del agua.
NOTA 18
La densidad del agua puede ser tomada como igual a 1 g/cm3
12.4.3.2 Calcule la masa de la cubierta de parafina, mx
mx = msxa - ms
en donde
msxa =
masa de la parafina con la cubierta de parafina.
12.4.3.3 Calcule el volumen de la cubierta de parafina, Vx
Vx = mx – Px
en donde
 x  G x  
Gx =
gravedad específica de la parafina
12.4.3.4 Calcule el volumen de la masa de suelo seco al horno, Vd
Vd  Vdx  V x
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DE 046/12
PROYECTO DE
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4630 (Primera actualización)
DE 046/12
12.4.4 Calcule el límite de contracción, LC
LC   
100   V  Vd 
ms
en donde
V =
Volumen del recipiente de contracción.
12.4.5 Calcule la relación de contracción, R:
R  m s   Vd
12.4.6 Calcule la contracción volumétrica, Vs:
Vs  R1  LC 
en donde
1 =
Humedad del suelo dada
12.4.7 Calcule la contracción lineal, CL
1 

  100  3 
C L  100 1  
 
  Vs  100  


12.5
INFORME
Registre en el informe:
-
El número de identificación de la muestra.
-
El proceso de selección.
-
El límite de contracción expresado como un número entero, sin el calificativo de
porcentaje.
-
La relación de contracción, contracción lineal y contracción volumétrica.
12.6
PRECISIÓN Y SESGO
No ha sido definida aún la precisión de este método.
El valor del límite de contracción puede definirse solo en términos del ensayo y en
consecuencia no puede hacerse un enunciado sobre la exactitud del mismo.
13.
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO
13.1
EQUIPOS
Placa de vidrio esmerilado de 30 cm de lado, de 1 cm de grueso para llevar a cabo el ensayo
de límite plástico.
Espátula. Una espátula o cuchillo con una cuchilla de aproximadamente 2 cm de ancho y 10 a
13 cm de longitud.
24
PROYECTO DE
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
13.2
NTC 4630 (Primera actualización)
DE 046/12
PREPARACIÓN DEL ESPÉCIMEN PARA EL ENSAYO
Seleccione una porción de 20g de suelo del material preparado para el ensayo del límite
líquido, o después de la segunda mezcla antes del ensayo, o del suelo que quedó después de
terminar el ensayo. Reduzca el contenido gravimétrico de agua del suelo a una consistencia en
la que pueda ser enrollado sin que se pegue a las manos extendiéndolo o mezclándolo
continuamente sobre la lámina de vidrio o el recipiente de almacenamiento. El proceso de
secado puede ser acelerado, exponiendo el suelo a una corriente de aire de un ventilador
eléctrico o secándolo con papel que no agregue ninguna fibra al suelo como un papel de toalla
de superficie dura, o un papel de filtro de alta resistencia en húmedo.
13.3
PROCEDIMIENTO
13.3.1 Tome una porción de 1,5 g de suelo de la masa de 20 g. Amase la muestra hasta darle
una forma elipsoidal, con una consistencia tal que al deformarla aproximadamente 25 % por
compresión presente un conjunto de grietas separadas entre sí de 4 mm a 6 mm. Prepare un
rollo con esta masa entre las palmas o los dedos y la placa de vidrio con la presión apenas
suficiente para hacer un rollo de diámetro uniforme en toda su longitud (véase la Nota 19). El
rollo de suelo se continuará amasando de manera que alcance un diámetro de 3 mm en no
más de 2 min (véase la Nota 20). La presión de la mano o de los dedos requerida variará de
acuerdo con el tipo de suelo. Los suelos frágiles de baja plasticidad se enrollan mejor bajo el
borde exterior de la palma o en la base del dedo pulgar.
NOTA 19 Una velocidad normal de enrollado para la mayoría de los suelos sería de 80 a 90 golpes por minuto
contando un golpe o una pasada como un movimiento completo de la mano hacia adelante y hacia atrás de la
posición inicial, esta velocidad de amasado puede disminuir para suelos muy frágiles.
NOTA 20 Una varilla de 3 mm es muy útil para determinar cuando el rollo ha llegado a un diámetro adecuado.
13.3.2 Cuando el diámetro del rollo llega a 3 mm rómpalo en varios pedazos. Junte los trozos,
ámaselos entre el dedo pulgar y el dedo índice de cada mano, ámaselo nuevamente en una
masa elipsoidal y vuelva a preparar los cilindros. Continúe esta operación alternado hasta
conseguir un cilindro de 3 mm de diámetro juntando, amasando y enrollando hasta que el
cilindro se desmorone bajo la presión requerida para el enrollado y no pueda prepararse un
rollo de 3 mm con el suelo (véase la Figura 6). No importa si el rollo se rompe en trozos de una
longitud más pequeña. Tome cada uno de estos trozos más pequeños y haga la misma
operación hasta llevarlo a los 3 mm de diámetro. El único requerimiento para continuar el
ensayo es que sean susceptibles de ser vueltos a amasar en una masa elipsoidal y enrollados
nuevamente. El operador no tratará de ninguna manera producir una ruptura exactamente a los
3 mm, permitiendo que el cilindro alcance 3 mm reduciendo luego la velocidad de enrollado o la
presión de la mano, o ambos, mientras continúa el enrollado sin una deformación adicional
hasta que el cilindro se desintegre. Es permisible sin embargo, reducir la deformación total para
los suelos débilmente plásticos haciendo que el diámetro inicial de la masa elipsoidal esté
cerca del diámetro final requerido de 3 mm. Si el desmoronamiento ocurre cuando el rollo de
suelo tiene un diámetro mayor de 3 mm, entonces este será considerado un punto final
satisfactorio bajo la suposición que el suelo ha sido enrollado previamente en un cilindro de 3
mm de diámetro. El desmoronamiento del cilindro de suelo se manifestará diferentemente con
varios tipos de suelo. Algunos suelos se desintegran en numerosos agregados pequeños de
partículas, otros pueden formar una capa tubular externa dura que comienza a separarse en
ambos extremos. El desmoronamiento progresa hacia la mitad y finalmente el cilindro de suelo
se desintegra en muchas partículas laminares pequeñas. Los suelos arcillosos muy plásticos
requieren mucha presión para deformar el cilindro de suelo, sobre todo a medida que se
aproximan al límite plástico. En estos suelos el rollo se rompe en una serie de segmentos en
forma de barril de 3 mm a 10 mm de longitud aproximadamente.
La Figura 7 ilustra el aspecto de un suelo sometido al ensayo de límite plástico.
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PROYECTO DE
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NTC 4630 (Primera actualización)
DE 046/12
Figura 7. Aspecto de una muestra de suelo arcilloso amasado hasta su Límite Plástico
13.3.3 Junte las porciones de cilindro desmoronado y colóquelas en una tara, inmediatamente
cubra el recipiente.
13.3.4 Seleccione otra porción de 1,5 g a 2,0 g de la muestra original de 20 g y repita las
operaciones descritas en los numerales 12.3.1 al 12.3.3 hasta obtener al menos 6 g de suelo.
13.3.5 Repita las operaciones de los numerales 12.3.1 hasta el 12.3.4 para conseguir al menos
6 g de adicionales suelo, que se llevarán a otra tara. Determine el contenido gravimétrico de
humedad del suelo en los recipientes siguiendo el método de ensayo de la NTC 1495.
13.4
CÁLCULOS
12.4.1 Calcule el promedio de los dos contenidos gravimétricos de humedad. Repita el ensayo
si la diferencia entre los dos contenidos gravimétricos de humedad es mayor que el rango
aceptable para los dos resultados dados en la Tabla 2 para la precisión de un operador
individual. El límite plástico es el promedio de los dos contenidos gravimétricos de agua.
Tabla 2. Tabla de estimativos de precisión
Desviación
estándar
Intervalo de valores aceptables de dos
resultados
Límite Líquido
0,8
2,4
Límite Plástico
0,9
2,6
Límite Líquido
3,5
9,9
Límite Plástico
3,7
10,6
Tipo de Índice
Precisión operador individual
Precisión multilaboratorio
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PROYECTO DE
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4630 (Primera actualización)
DE 046/12
Las cifras dadas en la columna 2 son las desviaciones estándar que se ha encontrado como
apropiadas para los resultados del ensayo descritos en la columna 1. Las cifras dadas en la
columna 3 son los límites que no deben ser excedidos por la diferencia entre dos ensayos
llevados a cabo correctamente.
14.
INDICE DE PLASTICIDAD
14.1
CÁLCULOS
14.1.1 Calcule el Índice de plasticidad a partir de los límites líquido y plástico, así:
IP = LL-LP
en donde
LL =
límite líquido
LP =
límite plástico
Tanto el Límite Líquido como el Límite Plástico son números enteros. Si el límite líquido o el
límite plástico no pueden ser determinados o si el Límite Plástico es igual o mayor que el límite
líquido, registre el suelo como no plástico, NP.
14.2
INFORME
Presente la siguiente información:
-
La identificación de la muestra.
-
Cualquier proceso de selección especial de la muestra utilizado como la remoción de
lentes de arena de la muestra intacta.
-
Reporte la muestra como seca al aire si la muestra fue secada al aire antes o durante la
preparación.
-
El límite líquido, el límite plástico y el índice de plasticidad aproximado a números
enteros omitiendo el término porcentaje. Si no se pueden llevar a cabo los ensayos de
límite líquido o límite plástico, o si el límite plástico es mayor o igual que el límite líquido
reporte el suelo como no plástico.
-
El estimativo del porcentaje de la muestra retenido en el tamiz # 40 (425 m).
-
El procedimiento de acuerdo con el cual fue determinado el límite líquido.
15.
PRECISIÓN Y SESGO
15.1
PRECISIÓN
Los criterios para juzgar la aceptabilidad de los resultados de los ensayos de Límite Líquido y
Límite Plástico obtenidos mediante este método de ensayo sobre el material están dados en la
Tabla 2. Los estimativos de precisión se basan en los resultados de un estudio interlaboratorios
que incluyó 11 laboratorios que llevaron a cabo el método multipunto (Método A) sobre tres
réplicas de muestras de suelo con un límite líquido de 6 y un límite plástico de 22.
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15.2
NTC 4630 (Primera actualización)
DE 046/12
SESGO
No hay un valor de referencia aceptable para este método, en consecuencia no puede ser
determinado el sesgo.
16.
DESCRIPTORES
Actividad, índice de plasticidad, límites de Atterberg, límite líquido, límite plástico.
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NTC 4630 (Primera actualización)
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ANEXO A.1
CALIBRACIÓN DEL RECIPIENTE DE CONTRACCIÓN
A.1.1 Alcance
A.1.1.1 Este anexo describe el procedimiento para calibrar el recipiente de contracción.
A.1.1.2 La calibración consiste en determinar el volumen del recipiente de contracción.
A.1.2 Preparación del equipo
A.1.2.1 Todo el equipo y los materiales para la calibración deben encontrarse a temperatura
ambiente.
A.1.3 Procedimiento
A.1.3.1 Cubra el interior del recipiente y el vidrio con una delgada película de grasa. La placa
de vidrio se engrasa para asegurar un sello estanco del recipiente mientras se lleva a la
balanza.
A.1.3.2 Determine y registre la masa del recipiente y de la placa de vidrio.
A.1.3.3 Llene el recipiente de agua hasta rebosarlo.
A.1.3.4 Retire el exceso de agua presionando la placa de vidrio encima del recipiente.
Asegúrese que no quede aire en el recipiente y seque el exterior del recipiente y de la placa.
A.1.3.5 Determine y registre la masa del recipiente con agua y de la placa
A.1.3.6 Calcule y registre el volumen del recipiente.
A.1.3.7 Calcule y registre el volumen del recipiente.
A.1.3.8 Limpie el recipiente y la placa y repita el procedimiento.
A.1.3.9 Si la diferencia entre las dos determinaciones es mayor que 3 x 10-2 cm3, repita el
procedimiento hasta conseguir dos resultados que difieran menos de esa cantidad. Tome y
registre el promedio de tales resultados.
A.1.4 Cálculos
A.1.4.1 Calcule la masa de agua, m así:
m = m1 - m2
en donde
m1
=
masa del recipiente con agua y cubierto con la placa de vidrio.
m2
=
masa del recipiente con la placa de vidrio.
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A.1.4.2 Calcule el volumen del recipiente, V
V = m /
en donde
=
densidad del agua (1 g/cm3)
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DE 046/12
BIBLIOGRAFIA
ASTM D4318, Standard Test Methods For Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of
Soils.
BS 1377, Methods of Test for Soils for Civil Engineering Purposes. General Requirements and
Sample Preparation.
PREPARADO POR: ____________________________
ERIKA MILENA GÓMEZ
rrc.
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