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CAPTULO 1. INTRODUCCIN

1.1. Presentacin

La tesina a desarrollar es el trabajo final de carrera de la Escuela de Ingenierosde Caminos, Canales y Puertos de Barcelona y tratar sobre el posible efecto de latemperatura en el lmite lquido de los suelos.

Los lmites de Atterberg nos permiten conocer o identificar de forma sencilla

algunas de las propiedades de los suelos. Pero qu pasa con dichas propiedades si elsuelo se encuentra bajo condiciones climticas extremas? Parece lgico pensar que las propiedades del suelo experimentarn algn cambio como consecuencia de latemperatura, y, por tanto, su comportamiento dejar de ser el mismo.

As pues, se nos plante la misma incgnita, respecto al posible efecto de latemperatura en el lmite lquido de los suelos. Este inters se vio acentuado alcomprobar el esfuerzo a lo largo de los aos por relacionar los lmites de Atterberg y, en

particular, el lmite lquido con numerosos factores como el ngulo de friccin, el ndicede compresin, el coeficiente de consolidacin, el contenido en sales,Mientras que elefecto de la temperatura era poco atendido.

En este trabajo no se pretende observar los efectos a temperaturas excesivamenteelevadas, ya que resultara difcil trabajar con ellas en el laboratorio. Pero s se pretendeobservar los efectos con temperaturas tales que se pudieran producir en la naturalezacon mayor frecuencia, sin tratarse de situaciones especialmente singulares. Por estemotivo el intervalo de temperatura objeto del estudio abarca desde los 10 C hasta los40 C aproximadamente, temperaturas accesibles con el material disponible en ellaboratorio del Departamento de Ingeniera del Terreno (DIT).

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1.2. ObjetivosEl objetivo de la tesina ser comprobar si la temperatura, dentro del rango de

estudio establecido, produce cambios en el lmite lquido de los suelos. Para llevar acabo dicha investigacin, se emplearn tres tipos de suelos, dos de ellos de bajaplasticidad y un tercero de alta plasticidad, los cuales se sometern a numerosos ensayoscon el objetivo de dotar de mayor rigor al estudio.

As pues, se podr saber si la consistencia o clasificacin del suelo y, enconsecuencia, su comportamiento varan con la temperatura, si es que esta modificarealmente el lmite lquido del suelo en el rango de temperaturas estudiado.

1.3. Lmites de Atterberg1.3.1. Generalidades

Los lmites de Atterberg o tambin llamados lmites de consistencia se basan enel concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse endiferentes estados, dependiendo de su propia naturaleza y la cantidad de agua quecontengan. As, un suelo se puede encontrar en un estado slido, semislido, plstico ylquido o viscoso (ver Fig.1). La arcilla, por ejemplo, si est seca se encuentra muysuelta o en terrones, aadiendo agua adquiere una consistencia similar a una pasta, yaadiendo ms agua adquiere una consistencia fluida.

L. Retraccin L. Plstico L. Lquido

0 w % 100 w %

Fig.1. Lmites de Atterberg

Semi - Slido PlsticoSlido Lquido

El contenido de agua con que se produce el cambio entre estados vara de unsuelo a otro y en mecnica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango dehumedades para el cual el suelo presenta un comportamiento plstico, es decir, aceptadeformaciones sin romperse (plasticidad). Se trata de la propiedad que presentan lossuelos hasta cierto lmite.

El mtodo usado para medir estos lmites de humedad fue ideado por elcientfico sueco Albert Atterberg en el ao 1911 [1]. Los lmites de Atterberg son

propiedades, valores de humedad de los suelos que se utilizan en la identificacin yclasificacin de un suelo.

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1.3.2. Utilizacin prctica de los Lmites de Atterberg

En la actualidad, los lmites de Atterberg son las determinaciones que con ms

asiduidad se practican en los laboratorios de Mecnica del Suelo. Su utilidad deriva deque, gracias a la experiencia acumulada en miles de determinaciones, es suficienteconocer sus valores para poderse dar una idea bastante clara del tipo de suelo y sus

propiedades. Como, por otra parte, se trata de determinaciones sencillas y rpidas, permiten una pronta identificacin de los suelos y la seleccin adecuada de muestrastpicas para ser sometidas a ensayos ms complicados.

Los lmites de Atterberg pertenecen, junto al anlisis granulomtrico, al tipo deensayos de identificacin. Pero, si el anlisis granulomtrico nos permite conocer lamagnitud cuantitativa de la fraccin fina, los lmites de Atterberg nos indican sucalidad, completando as el conocimiento del suelo. Frecuentemente se utilizan los

lmites directamente en las especificaciones para controlar los suelos a utilizar enterraplenes.

El ndice de plasticidad, que indica la magnitud del intervalo de humedades enel cual el suelo posee consistencia plstica, y el ndice de liquidez, que indica la

proximidad del suelo natural al lmite lquido, son caractersticas especialmente tilesdel suelo.

ndice de plasticidad :

PL wwIP = (1)

ndice de liquidez:

PL

Pn

ww

wwIL

= (2)

donde;

Lw = lmite lquido

Pw = lmite plstico

nw = humedad natural

Debe tenerse en cuenta, no obstante, que todos los lmites e ndices, a excepcindel lmite de retraccin, se determinan en suelos que han sido amasados para formar unamezcla uniforme suelo-agua. Este proceso de amasado conduce al ablandamiento de lamasa como consecuencia de la destruccin del ordenamiento de las molculas bipolaresde agua, a la reorientacin de las lminas de arcilla y a la ruptura de la estructura que elsuelo adquiere durante su formacin por sedimentacin o consolidacin. Al cesar el

proceso de amasado, las lminas de arcilla vuelven a orientarse y las molculas de aguaadquieren ligazn, pero la estructura del suelo no vuelve a ser la misma. Por tanto, habr

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que sealar que los lmites no dan indicacin alguna sobre la estructura del suelo o delos enlaces residuales entre partculas que pudieran haberse desarrollado en el terrenonatural.

1.3.3. Plasticidad y lmites de consistencia

Albert Atterberg defini como plasticidad la capacidad que tena un suelo de serdeformado sin agrietarse, ni producir rebote elstico. A su vez observ que los suelosarcillosos en condiciones hmedas son plsticos y se vuelven muy duros en condicionessecas, que los limos no son necesariamente plsticos y se vuelven menos duros con elsecado, y que las arenas son desmenuzables en condiciones sueltas y secas. Tambinobserv que existan arcillas altamente plsticas y otras de baja plasticidad.

Los lmites establecidos por Atterberg para diferenciar los distintos estados deconsistencia se deben obtener a partir de la fraccin que pasa por el tamiz N 40,descartando la porcin retenida.

Fig.2. Trayectoria humedad-volumen de un suelo amasado

La frontera entre el estado slido y semislido se llama lmite de contraccin ode retraccin y se define como la humedad presente al haber aadido agua suficiente

para llenar todos los huecos de una pastilla de suelo seca. Se trata de la humedadmxima de un suelo para la cual una prdida de humedad no causa disminucin devolumen de suelo. La frontera entre los estados semislido y plstico se llama lmite

plstico, y se obtiene midiendo el contenido de humedad del suelo cuando comienzan aagrietarse pequeos cilindros de suelo de 3 mm de dimetro. A la frontera entre el lmite

plstico y lquido se le llama lmite lquido y se determina midiendo la humedad que

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contiene el suelo cuando con 25 golpes se cierra una ranura de 13 mm de longitudmediante un aparato normalizado (ver Fig.2).

Atterberg encontr que la diferencia entre el lmite lquido y el lmite plstico,denominado ndice de plasticidad (IP), representaba una medida satisfactoria del gradode plasticidad de un suelo. Luego sugiri que estos dos lmites sirvieran de base en laclasificacin de los suelos plsticos. Acorde al valor del ndice de plasticidad, distinguilos siguientes materiales.

Suelos desmenuzables (IP

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Fig.3. Deslizamiento de un suelo en el lmite lquido

LA CURVA DE FLUJO

Casagrande observ que el nmero de golpes necesarios para cerrar la ranuradependa del contenido de agua del suelo y que cuando una serie de resultados de unsuelo se representaba en un grfico donde el eje de la humedad era aritmtico y el ejedel nmero de golpes era logartmico, esos resultados formaban una lnea recta. Esacurva fue llamada curva de flujo.

Fig.4. Curva de flujo

Las ventajas de graficar los resultados de este modo son: la curva puede serdibujada con pocos puntos, se pueden detectar mas fcilmente los errores en una lnearecta (escala semilogartmica) que en una lnea curva (escala aritmtica) y el ndice deflujo puede ser definido por la pendiente de la recta (ver Fig.4).

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Esta curva puede ser representada por la siguiente ecuacin:

CNFw += log (3)

donde: : contenido de humedad en porcentaje de suelo seco.F : constante, llamada ndice de flujo.

N : nmero de golpes.C : constante.

El nmero de golpes Npuede ser considerado como representada por la fuerzaigual a Nveces la fuerza ejercida en la aplicacin de un solo golpe. La resistencia alcorte de un suelo es obviamente proporcional a la fuerza requerida para producir unadeformacin dada (en el caso tratado, el cierre de la ranura). Entonces, el nmero degolpesNde la ecuacin (3), puede ser tomado como proporcional a s, la resistencia alcorte de un suelo, y puede ser escrita como:

1log CsFw += (4)

donde es diferente a Cdebido a ques est expresado un unidades fsicas.1C

La necesidad de ejecutar muchos ensayos de lmites lquidos llevaron adesarrollar un mtodo de determinacin que tuviese conexin con la curva de flujo, yaque los estudios de Casagrande decan que muestras de un mismo suelo deberan tener

curvas de flujo con pendiente constante.

La U.S. Waterways Experiment Station realiz un estudio sobre 767 ensayos delmite lquido correspondientes a suelos de depsitos aluviales y suelos costeros delValle de Mississipi [4]. La frmula general desarrollada como resultado del estudio fue:

tan

25

=

NwwL (5)

donde tan es la pendiente de la curva de flujo en escala doble logartmica y es la

humedad correspondiente al nmero de golpes Nobtenido en la determinacin de un punto mediante la cuchara de Casagrande. Esta curva de flujo se transforma en unarecta.

El valor obtenido de tan para 432 ensayos de suelos aluviales fue de 0.115.Para los 136 ensayos de los suelos del Oeste del Valle fue de 0.125 y para los 135ensayos de los suelos del Este del Valle fue de 0.130. Finalmente se obtuvo que para los767 ensayos realizados en todo el proyecto, el valor promedio obtenido fue de 0.121con una desviacin estndar de 0.032. Lo que significa que todos los suelos no poseenexactamente la misma pendiente pero estn cerca de un valor medio.

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Finalmente se concluy, que este mtodo poda usarse si el nmero de golpesNutilizado en la frmula estaba comprendido entre 15 y 40 golpes.

En la determinacin del lmite lquido por dicho mtodo, W. J. Eden [5] propusoinicialmente multiplicar la humedad obtenida para cierto nmero de golpes Npor unfactor de correccin Cn como se muestra en la Tabla 1, suponiendo que la pendiente dela curva de flujo es constante (0.100) para todos los suelos excepto para suelos con grancontenido de materia orgnica o cuando se requiera una exactitud especial en ladeterminacin.

N Cn N Cn N Cn N Cn15 0,950 20 0,977 26 1,004 31 1,02216 0,955 21 0,983 27 1,008 32 1,025

17 0,962 22 0,987 28 1,012 33 1,02818 0,968 23 0,992 29 1,015 34 1,03119 0,973 24 0,996 30 1,019 35 1,034

Tabla 1. Factor de correccin del lmite lquido. W. J. Eden

Finalmente, Eden obtuvo una recta de pendiente 0,117, obtenida tras numerosasdeterminaciones, de las que se dedujo que, para un mismo suelo, los puntoscorrespondientes a distintos grados de humedad formaban una recta en doble escalalogartmica cuya pendiente ms probable era sta.

Dicha pendiente es la que se especifica en la norma UNE 103-103-94 para ladeterminacin del lmite lquido de los suelos.

1.3.5. Determinacin del lmite lquido

Una vez establecido 0,117 como pendiente ms probable de los distintos gradosde humedad de un mismo suelo, independientemente de su origen geolgico (Eden,1959) [6], la determinacin del lmite lquido se simplific en gran parte.

As pues, para obtener el lmite lquido de un suelo primero se debernrepresentar los resultados en una doble escala logartmica en la que figure en abscisas elnmero de golpes y en ordenadas la humedad. Una vez dibujados, bastar con trazar unarecta de pendiente -0,117 que mejor se adapte a los puntos representados y la humedaddel punto de corte con la ordenada correspondiente a los 25 golpes nos dar el lmitelquido. No obstante, con la intencin de llegar a un equilibrio en la economa, segn lanorma UNE 103-103-94, bastar con obtener una determinacin entre 25 y 15 golpes yotra entre 35 y 25. La recta de pendiente -0,117 se trazar de la forma que mejor seadapte a estos dos puntos.

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Aparte del mtodo expuesto en la norma tambin existe otro mtodo aproximadoconsistente en utilizar un solo punto y, por tanto, slo requiere un solo ensayo degolpeo. Por dicho punto se traza una paralela a la recta de pendiente -0,117 hasta cortar

a la ordenada correspondiente a los 25 golpes. Este mtodo de un solo punto sedemostr, durante la realizacin de una tesis [6] en el Laboratorio del Transporte, queera ms exacto al mtodo de los tres puntos usado previamente al actual. La explicacines que el primer mtodo se apoya en una recta obtenida mediante mtodos estadsticos,y libre, por tanto, de errores accidentales, mientras que en el segundo los tres puntosestn sujetos a estos errores, y adems la recta se traza de forma aproximada.

Naturalmente, lo ms exacto sera trazar la paralela a la recta dada que mejor seadaptara al mximo nmero de puntos, pero hay que llegar a un equilibrio con laeconoma, por lo cual se utilizan ahora dos puntos.

Norman (1958) [6] lleg a la conclusin que el mtodo de un punto era tan

exacto como el de los tres puntos descrito, excepto para suelos con lmite lquidosuperior a 120%.

1.3.6. Propiedades de los minerales de arcilla

En general, cuanto mayor es la cantidad de minerales arcillosos en el suelo,mayor es la plasticidad, as como la compresibilidad y la cohesin, mientras que la

permeabilidad y el ngulo de friccin interno disminuyen. El comportamiento de las partculas de arcilla est fuertemente influido por las fuerzas de superficie, ya que altratarse de granos muy finos la superficie especfica (Se) alcanza valores deconsideracin y las fuerzas electroestticas desarrolladas en la superficie cobranrelevancia. El agua es fuertemente atrada por la superficie de los minerales de arcilladando como resultado la plasticidad, mientras que en las partculas no arcillosas lasuperficie especfica es mucho menor y hay menor afinidad con el agua, con lo cual nose desarrolla una plasticidad significativa.

En la Tabla 2 se muestran rangos de valores de los lmites de plasticidad paradiferentes minerales de arcilla. A partir de estos valores puede afirmarse comoconclusiones generales, acerca de los lmites de Atterberg de los minerales arcillosos,que:

1. Tanto el lmite lquido como el lmite plstico para cualquiera de los mineralesarcillosos pueden variar dentro de un amplio rango.

2. Para cualquier mineral de arcilla, el rango de valores de lmite lquido es mayorque el rango de valores de lmite plstico.

3. La variacin en el lmite lquido entre los diferentes grupos de arcillas es muchomayor que la variacin en los lmites plsticos.

4. El tipo de catin adsorbido tiene mayor influencia en minerales de altaplasticidad (montmorillonita) que en minerales de baja plasticidad (caolinita).

5. El incremento de la valencia del catin hace disminuir el valor del lmite lquidode las arcillas expansivas, pero tiende a aumentar los valores del lmite lquido

de los minerales no expansivos.

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6. La halosyta hidratada tiene un alto lmite plstico poco habitual mientras quetiene un ndice de plasticidad bajo.

MineralaLmite lquido

(%)Lmite plstico

(%)Montmorillonita (1) 100-900 50-100 Nontronita (1)(2) 37-72 19-27

Illita (3) 60-120 35-60Caolinita (3) 30-110 25-40

Halosyta hidratada (1) 50-70 47-60Halosyta deshidratada (3) 35-55 30-45

Atapulgita (4) 160-230 100-120Clorita (5) 44-47 36-40

Tabla 2. Valores de los lmites de Atterberg para minerales de arcilla. J.K. Mitchell [7]

(1) Varias formas inicas. Valores ms altos para monovalentes; ms bajos para di y trivalentes.(2) Todas las muestras contienen un 10% de arcilla y un 90% de arena y limo. (3) Varias formas inicas.Valores ms altos para formas di y trivalentes; ms bajos para monovalentes. (4) Varias formas inicas.(5) Algunas cloritas no son plsticas.

As pues, puede observarse que existe una gran variacin entre los lmites deAtterberg de un mismo mineral arcilloso an con el mismo catin de cambio. Gran partede esa diferencia hay que atribuirla al tamao de las partculas y a la perfeccin de los

cristales: cuanto ms pequeas son las partculas y cuanto ms imperfecta es sucristalizacin, ms plstico es el suelo.

En referencia al tamao de los minerales arcillosos, estos pueden presentarse endiferentes rangos de tamao tal y como puede observarse en la Tabla 3.

Tamao dePartcula

(m)Constituyentespredominantes

Constituyentescomunes

Constituyentesraros

0,1Montmorillonita-

BeidellitaMica intermedia Illita

0,1-0,2 Mica intermedia Caolinita-Montmorillonita

Illita-cuarzo

0,2-2,0 Caolinita

Illita-Mica intermedia

MicasHalosyta

CuarzoMontmorillonita

Feldespato

2,0-11,0MicasIllitas

Feldespatos

CuarzoCaolinita

HalosytaMontmorillonita

Tabla 3. Composicin mineral de partculas de diferentes rangos de tamao. J.K. Mitchell

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Fig.5. (a) Influencia de latemperatura en el lmite lquido

Fig.5. (b) Relacin entre la temperatura yel factor de correccin

Fig.6. Relacin entre la temperatura y la correccin de la viscosidad

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La variacin que se produca en el ndice de plasticidad supona un indicador delcambio de las caractersticas plsticas del suelo. Sin embargo, como consecuencia de lavariacin del ndice de plasticidad con la temperatura se observ que la situacin de

tales suelos en la carta de plasticidad de Casagrande se trasladaba paralelamente a lalnea A (ver Fig.8), dando como resultado que la clasificacin de los suelos nocambiaba con la variacin de temperatura.

Fig.7. Influencia de la temperatura en ellmite plstico para tres tipos de arcillas

Fig.8. Influencia de la temperatura en loslmites de Atterberg, sobre la carta de

plasticidad de Casagrande

Finalmente, se lleg a la conclusin que los lmites de Atterberg varan con laviscosidad del agua que depende de la temperatura y que la lnea A de la carta de

plasticidad de Casagrande est definida de tal forma que la clasificacin de cualquiersuelo no cambia con la variacin de temperatura.

Cabe hacer hincapi en que la informacin aportada por el estudio de Youssef etal. ser de gran utilidad, dada la similitud con la investigacin que se pretende llevar acabo. No obstante, aunque se establece una relacin entre la temperatura y el lmitelquido para tres tipos de arcillas, no se describe la metodologa llevada a cabo para la

obtencin de los lmites ni las caractersticas y composicin de los materialesempleados. Tan solo se sabe que la relacin dada por los autores se obtuvo con tresarcillas de plasticidad elevada, con lmites lquidos a la temperatura de 20 C porencima del 60%; aproximadamente, 60%, 100% y 135%.

Por tanto, la investigacin a realizar servir para comprobar si elcomportamiento descrito por Youssef et al. para arcillas de alta plasticidad secorresponde al obtenido en el laboratorio para suelos de menor plasticidad (suelos delCampus Nord y Sant Sadurn), al mismo tiempo que se verificar dicho comportamientomediante un suelo de alta plasticidad como la arcilla de Boom .

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Otro estudio consultado, que ha tratado el efecto de la temperatura en las propiedades de los suelos, pretende comprobar los cambios en las propiedadesmecnicas del material tras producirse cambios en su estructura como consecuencia de

las altas temperaturas. Lo cual es aceptable, dado que si se produce una alteracin de laestructura mineral se producirn cambios en sus propiedades, puesto que seestar transformando un determinado mineral de arcilla en otro compuesto qumicocon unas propiedades diferentes.

El estudio preliminar del calentamiento de las arcillas [9] observa el efecto delcalentamiento de las arcillas en las propiedades mecnicas de las mismas. Se pretendeexaminar si el calentamiento puede afectar o no a la naturaleza de las arcillas. As pues,la fraccin fina de las arcillas se calent a temperaturas comprendidas entre 60 y 200 Cy a continuacin se realizaron los ensayos, entre otros, de los lmites de Atterberg.

Los lmites de Atterberg se determinaron transcurrido el tiempo necesario paraque la fraccin fina se hubiera enfriado y realizando los ensayos a temperaturaambiente. Estos ensayos revelaron que el comportamiento de la fraccin fina

precalentada era el mismo que sin calentar. Adems la investigacin microscpica nodetect ningn cambio perceptible en la apariencia despus del calentamiento de lasarcillas.

Consecuentemente, se concluy que el rango de temperaturas utilizado,entre 60 C y 200 C, no influa en la naturaleza mecnica del suelo, es decir, lanaturaleza de las arcillas se mantuvo inalterable cuando la fraccin fina de la arcilla secalent.

1.4.2. Factores que influyen en los resultados

Partiendo del ensayo original desarrollado por Atterberg en 1911, donde latcnica del operador influa mucho en los resultados obtenidos, y la mecanizacin delensayo por Casagrande en 1932 donde minimiz los errores del operador, las normas detodo el mundo han adoptado la cuchara de Casagrande como metodologa para laobtencin del lmite lquido.

Sin embargo, a pesar de la normativa, se genera un importante nmero de erroresen la ejecucin del ensayo: la dificultad de realizar la ranura en ciertos suelos arenosos,la tendencia de los suelos de baja plasticidad a deslizar por la cuchara en lugar de fluir,sensibilidad de pequeas diferencias en el aparato (forma del acanalador, dureza de la

base, la forma de la leva, la rugosidad de la cuchara, etc.), la sensibilidad de la tcnicadel operador en realizar el ensayo, etc. La combinacin de todos estos factores hace

pensar en los problemas derivados del uso de este mtodo ya que los ensayos realizadossobre un mismo suelo pueden dar distintos resultados.

Este hecho ha llevado a numerosos autores a estudiar algunos de estos factores,con el objetivo de comprobar realmente su influencia y proponer las posibles medidas

correctoras a adoptar en la metodologa de ensayo.

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A continuacin se exponen algunos de los factores que han sido objeto deestudio.

1) TEMPERINGUno de los primeros factores objeto de estudio fue el denominado Tempering

o efecto de la maceracin. Este concepto corresponde a la maceracin de la pasta desuelo preparada con una humedad cercana a la del lmite lquido, depositndolahermticamente un perodo determinado de tiempo.

De acuerdo a investigaciones realizadas por Raymond F. Dawson [10], seobserv que el efecto del tiempo de maceracin de la muestra modificaba los valoresobtenidos de lmite lquido con respecto a los valores obtenidos si no se dejaba macerar

la muestra.

Los resultados de una serie de ensayos sobre dos suelos diferentes realizados condistintos perodos de maceracin, se graficaron como se muestra en la Fig.9.

Fig.9. Efecto del tiempo de maceracin. Tempering

Para el suelo N 2, el lmite lquido se redujo desde aproximadamente el 70% aalrededor del 63%, donde la mayora del efecto de reduccin se produjo durante la

primera hora de maceracin. Para el suelo N 1, el lmite lquido se redujo desde el

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1. INTRODUCCIN ________________________________________________________________________________________

50% al 45%, donde la mayora del efecto se produjo en las primeras 8 horas demaceracin.

El mayor efecto producido por la maceracin de la pasta de suelo no se produceen un perodo determinado de tiempo para los diferentes tipos de suelo, se trata de unavariable hasta hoy desconocida. Lo que s se puede afirmar, es que a partir de las 12horas de maceracin de la pasta de suelo, los resultados obtenidos por un mismooperador sobre distintos suelos, no varan con el tiempo.

Con estos resultados publicados, resulta importante incorporar el efecto demaceracin a la metodologa de ensayo del lmite lquido en la investigacin adesarrollar (se dejaron macerar las muestras amasadas 24 horas antes de ensayar).

2) SECADOOtro de los factores influyentes en los resultados de los ensayos del lmite

lquido es el secado al que se somete el suelo, previamente al machaqueo y tamizado delmismo en aquellos casos en que el suelo a ensayar se encuentra en tal estado que no es

posible individualizar manualmente las partculas. Se ha observado, a raz de diversosensayos, que el secado en estufa produce una disminucin apreciable del lmite lquidoen suelos orgnicos y algunos inorgnicos, por lo cual no debe usarse este tipo desecado para suelos orgnicos y en los inorgnicos con alto contenido de limo o arcilla.Incluso el secado al aire produce una variacin sensible del lmite lquido de este tipo desuelos. En algunos casos estas diferencias pueden dar valores de lmite lquidoinferiores al 30% de los valores obtenidos sobre suelos en estado natural. En casosextremos dicha variacin puede ser mayor an; tal como sucede con las arcillassulfhdricas, cuyo lmite lquido se puede reducir a menos de la mitad tras la oxidacin

producida por el secado al aire.

En los suelos objeto de la investigacin no fue necesario realizar ningn secadoprevio, ya que era posible individualizar manualmente sus partculas y no se tuvo queproceder de ninguna forma especfica.

3)

ACANALADOREn la norma UNE 103-103-94 se hace referencia a un acanalador normalizado,

el de Casagrande, con la posibilidad de usar otros dos: uno curvo de ASTM y el otrohueco de Hovanyi [3] (ver Fig.10 y Fig.11). Sin embargo, se ha demostrado en diversasinvestigaciones que dependiendo del acanalador usado se obtienen distintos resultados.

El acanalador de Casagrande es, en general, el que debe usarse, pues con l seobtiene siempre la misma profundidad de surco. Mientras que el acanalador de laASTM tiene el inconveniente de no controlar la altura de surco.

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En el estudio desarrollado por A. Torres y A. Tadeo [11] se demuestra que el usodel acanalador especificado por la ASTM da, sistemticamente, valores del lmitelquido inferiores al de Casagrande y con mayor dispersin en los resultados. No

obstante, en suelos turbosos dicho acanalador es preferible al de Casagrande.

Fig.10. Acanalador de la ASTM (izquierda) y acanalador de Casagrande (derecha)

En suelos poco plsticos, el acanalador de Casagrande puede empujar una porcin considerable de suelo fuera de la cuchara. An teniendo el mximo cuidado,este acanalador produce en esos suelos surcos muy irregulares. Como solucin a este

problema Hovanyi ide un acanalador que produca un surco de las mismasdimensiones que el de Casagrande, pero que era hueco interiormente, lo que permitaabrir surcos en suelos poco plsticos.

Fig.11. Acanalador de Hovanyi

Como conclusiones, Torres y Tadeo deducen que si se emplea el acanaladorASTM debe dejarse caer la cuchara 15 veces para obtener un lmite lquidoestadsticamente igual al normalizado que se obtiene empleando el acanalador de

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1. INTRODUCCIN ________________________________________________________________________________________

Casagrande. La energa necesaria para cerrar el surco practicado con el acanaladorASTM es menor que cuando el surco se realiza con el de Casagrande.

No obstante, una vez conocida la problemtica derivada del uso de segn queacanalador y como los suelos estudiados no presentaban ninguna singularidad querequiriera el uso de un acanalador especfico, se realizaron todos los ensayos con elacanalador de Casagrande. Lo cual no comportaba ninguna consideracin especial a lahora de determinar los lmites lquidos.

4) ENSAYOS DE PENETRACINAdems del mtodo de la cuchara de Casagrande adoptado por las normas de

todo el mundo, existe un mtodo alternativo donde se mejoran algunas deficiencias.

Esencialmente el ensayo del lmite lquido es una medida de la resistencia decorte de un suelo blando cuya humedad se acerca al estado lquido. La teora de

plasticidad desarrollada por Prandtl estableci una relacin entre la resistencia de cortey la resistencia a penetracin de un suelo, esta relacin es una constante en materialescomo las arcillas saturadas. Entonces, podemos decir que el ensayo de penetracindebera ser una medida vlida de lmite lquido. Para ello existen distintos tipos deconos para determinar el lmite lquido como se muestran en las Figuras 12, 13 y 14.

El cono ruso: Inicialmente se us la aguja de Vicat y conos estrechos, aparentementeesos ensayos no provean resultados satisfactorios. El primer ensayo estandarizado fueel mencionado por Vasilev en 1949, donde el aparato empleado es el mostrado en laFig.12, donde una penetracin de 10 mm indica el lmite lquido.

El cono hind: El desarrollo de un ensayo simplificado de lmite lquido por el IndianCentral Road Research Institute comenz en 1953 y concluy con el dispositivomostrado en la Fig.13, donde una penetracin de una pulgada indica el lmite lquido.

El cono del Georgia Institute of technology: Experimentos para un ensayo simplificadode lmite lquido condujo en 1951 al Georgia Institute of Technology a encontrar unmtodo de penetracin. El penetrmetro utilizado es el mostrado en la Fig.14, dondeuna penetracin de 10mm indica el lmite lquido. Para ello habr que medir las

penetraciones de muestras con distinta humedad e interpolar para 10 mm.

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_________________________________________________________________________________________1. INTRODUCCIN

Fig.12. Cono ruso Fig.13. Cono hind

Fig.14. Cono de Georgia

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1. INTRODUCCIN ________________________________________________________________________________________

Existe una correlacin entre el mtodo convencional de la cuchara deCasagrande y el cono de Georgia, tal y como se observa en la Fig.15.

Fig.15. Correlacin entre el mtodo de la cuchara y el del cono de Georgiapara la determinacin del lmite lquido [6]

5) OTROS FACTORESCasagrande advirti la importancia que tena en los resultados la naturaleza de la

base sobre la que golpea la cuchara. En Estados Unidos se usa, desde 1945, un plsticollamado Micarta nm. 221, fabricado por Westinghouse.

Como consecuencia de la disparidad de resultados, Casagrande lleg a laconclusin de que era necesario normalizar la resistencia dinmica de las bases. Paraello era preciso que, dejando caer sobre ella una bolita de acero de 7,94 mm de dimetro

desde una altura de 25 cm, la altura de rebote estuviera comprendida entre el 75% y el90%. En Gran Bretaa se usa una base algo ms blanda, por lo cual, en los ensayosrealizados en este pas se obtienen valores ms elevados del lmite lquido.

En el estudio desarrollado por Torres y Tadeo tambin se estudiaron el efecto dela cantidad de muestra depositada en la cuchara y el sentido de humectacin con que seobtenan las sucesivas determinaciones.

Respecto a la cantidad de muestra se concluy que no se trataba de un factorsignificativo. Esto supona un problema menos en la investigacin, pero siempre se

procuraba obtener una superficie lisa evitando la formacin de oquedades y una altura

de 1 cm en su mximo espesor.

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_________________________________________________________________________________________1. INTRODUCCIN

En lo que se refiere al sentido de humectacin, la conclusin final estableca quela forma ms robusta para obtener el lmite lquido consista en amasar la muestra,

previamente al ensayo, con una humedad correspondiente al estado lquido, procediendo

a reducir la humedad, para obtener las distintas determinaciones, mediante amasadossucesivos. As pues, en el amasado de las muestras para los ensayos siempre se procurobtener una humedad superior a la correspondiente del lmite lquido.

1.4.3. Correlaciones a partir del lmite lquido

Tal y como se ha indicado anteriormente, la investigacin llevada a cabopretende constatar si existe o no una relacin entre la temperatura y el lmite lquido deunos suelos. Al margen de esta posible relacin, han sido varias las investigaciones enlas que se ha pretendido relacionar el lmite lquido con otros parmetros.

A continuacin se detallan algunos de estos estudios.

Relacin entre los lmites de Atterberg y la composicin de un suelo [12]: En laliteratura consultada se prueba que los lmites de Atterberg de un suelo estnrelacionados con la capacidad de adsorber agua sobre la superficie de las

partculas de suelo. En general, se estima que esta actividad en la superficie de la partcula individual es fundamental para tamaos menores que dos micras(0,002 mm). Segn este razonamiento, Skempton (1953) defini una magnitudque llam actividad:

2%