Índice
Definición límites Atterberg
Pueden definirse como los límites de los contenidos de humedad que caracterizan los cuatro estados de consistencia de un suelo de grano fino: estado sólido, estado semisólido, estado plástico y estado semilíquido o viscoso.
El límite entre los estados sólido y semisólido se denomina límite de retracción, el límite entre los estados semisólido y plástico se llama límite plástico y el límite entre los estados plástico y semilíquido, límite líquido.
Así de este modo, un suelo de grano fino puede pasar de un estado de consistencia a otro en función del contenido en humedad. En el siguiente cuadro se muestra de forma gráfica como ha medida que aumenta el contenido en agua del suelo se va pasando de un estado a otro y los límites Atterberg que hay entre ellos.
Suelo seco | >>>> Contenido en agua >>>> | Mezcla viscosa | |||
Estado sólido | Estado semisólido | Estado plástico | Estado semilíquido | ||
Límite de retracción | Límite plástico | Límite líquido |
El nombre de los límites de Atterberg proviene de su difusor, el sueco Albert Mauritz Atterberg y hoy en día resulta de los ensayos más habituales, junto con las granulometrías de suelos, para la caracterización de los suelos finos.
Permiten una rápida caracterización del suelo puesto que son ensayos muy rápidos de realizar en laboratorio y no es necesario la toma de muestras inalteradas para su determinación.
Se rigen por la norma UNE 103103 para el límite líquido, por la norma UNE 103104 para el límite plástico y por la norma UNE 103108 para el límite de retracción.
Primeramente, empezaremos describiendo los ensayos para seguidamente analizar e interpretar sus resultados.
Determinación del límite líquido
El límite líquido es un ensayo que se determina de forma estandarizada mediante la cuchara de Casagrande. Para ello se mide la humedad de un suelo en un surco que se cierra una distancia aproximada de 13 mm tras dejar caer la cuchara de Casagrande 25 veces desde una altura de 1 cm. El surco se realiza con un acanalador estandarizado.
Cabe comentar que el ensayo se realiza aproximadamente con 100 g de muestra que previamente han pasado por el tamiz nº40 de la serie ASTM o 0,40 UNE y se mezcla con agua destilada. El límite líquido se suele representar con las letras LL.
A continuación, se presenta una imagen de la cuchara de Casagrande con el acanalador y el surco para un mejor entendimiento del ensayo:
Imagen tomada de http://vainillacolombo.blogspot.com.es/
Determinación del límite plástico
El límite plástico se determina mediante la formación de pequeños cilindros en la palma de la mano sobre una superficie lisa de unos 3 mm de diámetro y 25-30 mm de longitud. En el momento en el que los pequeños elipsoides se cuartean en trozos de aproximadamente 6 mm se ha alcanzado la humedad del límite plástico.
Al igual que en el ensayo del límite líquido, la muestra debe haber pasado por el tamiz nº40 ASTM o 0,4 UNE.
Se suele representar con las siglas LP.
A continuación, se presenta, de forma gráfica, los cilindros formados mediante el ensayo:
Imagen tomada de http://vainillacolombo.blogspot.com.es/
Determinación del límite de retracción
Este límite se presenta cuando la perdida de humedad de un suelo no lleva consigo aparejada la perdida de volumen. Se calcula mediante el secado en estufa a 105-110ºC de una muestra de suelo. Normalmente se representa con las siglas Lc. Este ensayo es menos frecuente y salvo en circunstancias especiales no suele realizarse.
Determinación del índice de plasticidad
Una vez definidos el límite líquido y límite plástico puede determinarse el índice de plasticidad puesto que es la diferencia entre ambos. Se representa con las siglas IP y la fórmula del índice de plasticidad se muestra a continuación:
IP = LL-LP
Representa el intervalo de humedades desde el estado semisólido a semilíquido y al igual que los límites, es frecuentemente utilizado para la caracterización de suelos cohesivos.
Carta de plasticidad de Casagrande
A partir de diversos estudios, Casagrande definió que los suelos con un límite líquido superior a 50 (LL>50) son de alta plasticidad, mientras que los suelos que tienen un límite líquido inferior a 50 se definen como de baja plasticidad.
Igualmente propuso la carta de plasticidad la cual relaciona en una gráfica el límite líquido frente al índice de plasticidad. Dentro de la gráfica, además de la línea que separa los suelos de alta plasticidad de los de baja plasticidad, definió las líneas A y U. La primera línea separa las arcillas inorgánicas de los limos inorgánicos mediante la expresión IP = 0,73 (LL – 20) y la línea U es el límite superior de la relación del índice de plasticidad con el límite líquido. Se define como IP = 0,9 (LL – 8).
De este modo, según la carta de plasticidad pueden distinguirse 7 tipos de suelos tal como se muestra a continuación:
Carta de Plasticidad de Casagrande. Braja M. Das, 2001.
Interpretación límites de Atterberg
En los suelos finos o cohesivos, la humedad es un parámetro muy importante ya que determina numerosas propiedades geotécnicas. Por ello a partir de la humedad natural de los suelos y los límites de Atterberg es posible determinar el índice de consistencia y el índice de fluidez, los cuales nos dan idea de la resistencia de un terreno:
Determinación del índice de fluidez o liquidez
Se denomina a la consistencia relativa de un suelo cohesivo en estado natural. Se denomina con las siglas IL y se calcula con la siguiente fórmula:
IL = (w – LP) / (LL – LP)
Donde w es el contenido de humedad natural del suelo.
A partir del índice de fluidez, la consistencia puede clasificarse como:
Valor del IL | Consistencia |
1,0–0,8 | Muy blando |
0,8-0,65 | Blando |
0,65-0,4 | Consistencia media |
0,4-0,25 | Duros |
<0,25 | Muy duros |
Determinación del índice de consistencia
De forma análoga al índice de liquidez, el índice de consistencia Ic se define a partir de la siguiente expresión:
Ic = (LL – w) / (LL – LP)
El índice de consistencia permite definir el estado del suelo tal y como puede verse en la siguiente tabla:
Valor del Ic | Estado del suelo |
< 0 | estado líquido |
entre 0 y 0,25 | semilíquido |
entre 0,25 y 0,5 | plástico muy blando |
entre 0,50 y 0,75 | plástico blando |
entre 0,75 y 1 | plástico duro |
> 1 | estado sólido |
Estos índices y otras formulaciones pueden calcularse de forma online en la hoja de cálculo caracterización de arcillas como por ejemplo el grado de saturación, densidad aparente y seca e índice de huecos.
Otros ensayos también muy utilizados en la caracterización de suelos son las granulometrías y el universalmente conocido ensayo SPT debido a que es fácilmente correlacionable con multitud de parámetros geotécnicos. Puedes consultarlo en el enlace anterior.
Angie dice
Hola, podrías incluir las referencias de los cuadros de los índices de consistencia y fluidez.
Saludos
sergio dice
muy bueno
sergio dice
si la humedad óptima de Proctor es mayor que LP no es algo razonable?, ya que me presentaron esos resultados en una prueba y según veo debe ser menor la humedad óptima que LP ya que así estaría compactando un suelo en estado solido y no plástico como parece
isaac dice
muy buena información
Carlos Fco. Cabrera dice
excelente pagina es aprendido mucho con sus ensayos
geotecnia dice
Muchas gracias por sus palabras.
Saludos