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Laboratorio #3:
Límites de Atterberg
Integrantes:
Javiera Abarca
Jorge Bustos
Fecha de Entrega:
1
6 de Mayo de 2013
Introducción
El objetivo de este informe consiste en realizar los ensayos sobre una muestra de suelo para
obtener el límite líquido y plástico.
El límite líquido (LL) se refiere a la humedad que debe tener el suelo cuando este se encuentra en
la transición del estado semi-líquido a plástico. La principal característica de este estado es que
tiene una resistencia al corte muy pequeña.
Para obtener el valor del límite líquido de una muestra de suelo se realiza el ensayo de
Casagrande, el cual a grandes rasgos consiste en mezclar homogéneamente una muestra de suelo
con agua destilada hasta lograr una humedad superior al límite líquido. Luego, se coloca la
muestra de suelo húmedo en la máquina de Casagrande (figura 1, a) y se alisa. Después, con un
acanalador de separa la muestra de suelo en dos mitades (figura 1, b) y finalmente se gira la
manilla para dar golpes a la muestra. Cuando la humedad del suelo sea tal, que se junten ambas
mitades de la muestra en un largo de 1/2” después de 25 golpes, se habrá obtenido el límite
líquido (figura 1, c).
(a)
(b)
(c)
Figura 1: Determinación límite líquido: ensayo de Casagrande
Por otro lado, el límite plástico (LP) es la transición entre el estado plástico y sólido. Se puede
identificar cuando el contenido de humedad es tal que si se amasan bastoncillos de un diámetro
de 3 mm, estos se fracturan (figura 2).
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Figura 2: Obtención limite plástico
Por último, en este laboratorio también se calculará el índice de plasticidad, el cual se define
como:
𝐼𝑃 = 𝐿𝐿 − 𝐿𝑃
Es decir, el índice de plasticidad nos dice el rango de humedad en el cual el suelo tiene un
comportamiento plástico.
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1. Determinación del límite líquido
Como sabemos que el límite líquido 𝑤𝐿 se obtiene a los 25 golpes de la máquina de Casagrande, se
realizó un gráfico el cual muestra en el eje X el número de golpes a los cuales se juntaron ambas
masas de suelo en ½” de longitud (en escala logarítmica), y en el eje Y la humedad que tenía el
suelo en ese momento.
Por lo tanto, se realizó una regresión lineal en este grafico para los cinco puntos obtenidos del
experimento, y luego, para obtener el límite liquido se evaluó la recta obtenida con un número de
golpes igual a 25.
Para obtener la humedad, se utilizó la expresión (I):
𝑤=
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑎𝑔𝑢𝑎
∗ 100
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
(𝐈)
Para obtener el peso del agua contenido en la muestra simplemente se pesó la cápsula con suelo
húmedo (inmediatamente después del experimento para que la muestra no pierda agua), luego se
llevó la capsula con el suelo húmedo al horno y se pesó nuevamente. Finalmente se restaron estas
dos cantidades y se obtuvo el peso del agua. Es decir, el peso del agua se obtuvo con la expresión
(II):
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑎𝑔𝑢𝑎 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 + 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎) − (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 + 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎)
(𝐈𝐈)
Para obtener el peso del suelo seco, se pesó cada una de las cápsulas, luego se llevaron las
cápsulas con las muestras de suelo húmedo al horno y posteriormente se pesaron de nuevo. Por lo
tanto, para obtener el peso del suelo seco simplemente se restaron ambas cantidades. Por lo
tanto el peso del suelo seco queda de la siguiente manera:
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 + 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎) − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎
(𝐈𝐈𝐈)
En la tabla 1 se muestran los cálculos mencionados anteriormente.
n° Golpes
17
21
24
27
30
Peso
cápsula
11,89
12,41
11,94
11,64
11,42
Peso suelo seco Peso suelo húmedo
+ cápsula [g]
+ cápsula[g]
18,22
22,64
17,15
20,43
17,73
21,69
16
18,99
18,49
23,29
Tabla 1: Cálculos para el límite líquido
4
Peso suelo
seco[g]
6,33
4,74
5,79
4,36
7,07
Peso agua
[g]
4,42
3,28
3,96
2,99
4,8
w [%]
69,83
69,2
68,39
68,58
67,89
El gráfico mencionado anteriormente junto con la regresión lineal se muestra a continuación:
70
Humedad w [%]
69.5
y = -0.1412x + 72.137
R² = 0.9116
69
Puntos obtenidos
68.5
Aproximación lineal
68
67.5
10
Número de Golpes N
100
Gráfico 1: Humedad v/s número de golpes ensayo Casagrande
La ecuación de la recta obtenida de la regresión lineal es: 𝑦 = −0.1412 𝑥 + 72.137
Por lo tanto, para obtener el límite líquido basta evaluar esta recta para 𝑥 = 25, obteniendo:
𝑳𝑳 = 𝟔𝟖. 𝟔𝟏 %
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2. Determinación del límite plástico
Para la determinación del límite plástico es necesario tomar una muestra de la mezcla de suelo y
agua, en específico una muestra de la mezcla resultante del ensayo de determinación del límite
líquido. Tal muestra se amasa y se hacen tubos, de un diámetro cercano a los 3mm sobre una
placa de vidrio.
El ensayo consiste en
Conclusiones
En cuanto al ensayo para obtener el límite líquido, se observó que a medida que disminuye la
humedad de la muestra de suelo, aumenta el número de golpes. Esto es muy intuitivo ya que al ir
perdiendo humedad, la fuerza de corte va aumentando, por lo tanto se requieren más golpes para
juntar ambas mitades. Sin embargo, hay un punto que no cumple esto, lo cual se debe
probablemente a un error en la realización del experimento.
Se observa que el coeficiente de correlación 𝑅 2 de la regresión lineal es muy cercano a 1, lo cual
habla de una buena aproximación lineal.
--conclusiones de Limite plástico--¿
Por último, se observa que el índice de plasticidad es relativamente alto, esto nos dice que la
muestra de suelo tiene una plasticidad alta, y que probablemente se trata de una muestra
arcillosa.
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