Consistencia y plasticidad

Consistencia y plasticidad

Capítulo 4

4. CONSISTENCIA Y PLASTICIDAD.
Etimológicamente, consistencia equivale a capacidad de mantener las partes del conjunto integradas, es decir, estabilidad y coherencia. En mecánica de suelos, sólo se utiliza para los suelos finos que, dependiendo del contenido de agua y su mineralogía, fluyen sin romperse. La plasticidad de un suelo se atribuye a ladeformación de la capa de agua adsorbida alrededor de los minerales; desplazándose como sustancia viscosa a lo largo de la superficie mineral, controlada por la atracción iónica. La plasticidad en las arcillas, por su forma aplanada (lentejas) y pequeño tamaño, es alta. La plasticidad del suelo, depende del contenido de arcilla. Skempton (1953) expresó esta relación matemáticamente con la actividad Ade la arcilla, así:

A=

IP % de arcilla

⇒

% de arcilla = % en peso WS de partículas con f < 2µ

[4.3]

• La actividadde la illita es media; Ejemplo,A = 0,90 ∗ • La actividadde la montmorill onitaes alta. Ejemplo,A = 7,20 

• La actividadde la caolinitaes baja; Ejemplo,A = 0.38

 

La plasticidad de la arcilla se atribuye a la deformación de las capas de agua adsorbida,que la liga a ella. Stiction: es la cohesión c entre las pequeñas partículas de arcilla, responsable de su consistencia. Por sus formas aplanadas y pequeños tamaños, la alta relación entre área y volumen de granos, y su proximidad, se generan fuerzas interpartículas que los ligan. Estas fuerzas eléctricas que explican la cohesión tipo stiction son varias: las fuerzas de Van der Waal, sumada a laacción de algunos cationes y a cargas asociadas al efecto borde-cara entre granos. Si un bloque de arcilla seca se pulveriza, desaparece la stiction: se requiere humedecer el polvo para que esta fuerza cohesiva al igual que la plasticidad reaparezcan. La consistencia de la arcilla seca es alta y húmeda es baja. Atterberg (1911) establece arbitrariamente tres límites para los cuatro estados de lamateria, así: Estado líquido ⇒ Crece la ω Estado plástico ⇒ Estado semi – sólido ⇒ Estado sólido Tabla 4.1 Límites para los cuatro estados de los suelos finos Atterberg 1911. Un suelo está en estado líquido (arcilla o limo muy húmedos) cuando se comporta como un fluido viscoso, deformándose por su propio peso y con resistencia a la cizalladura casi nula. Al perder agua, ese suelo pierde su fluidez,pero continúa deformándose plásticamente; dado que pierde su forma, sin agrietarse. Si se continúa con el proceso de secado (de la arcilla o limo), el suelo alcanza el estado semi – sólido, si al intentar el remoldeo se desmorona. Si se saca más agua, a un punto en el cual su volumen ya 33 Límite de retracción WS LR Límite plástico WP LP Límite líquido WL LL

Consistencia y plasticidadCapítulo 4

no se reduce por la pérdida de agua, y el color toma un tono más claro, el estado del suelo se define como sólido. El estado plástico se da en un rango estrecho de humedades, comprendidas entre los límites líquido y plástico. Este rango genera el Indice de Plasticidad IP, definido así:

IP = WL - WP

diferencia de contenido de  humedades en los LL Y LP

[4.1]

Figura 4.1 Aparatode Casagrande para obtener el límite líquido LL.

En consecuencia, los límites de Atterberg son contenidos de humedad del suelo, para suelos finos (limos, arcillas), solamente. 4.1 Indice de liquidez IL. El contenido de humedad natural ω, que presente una arcilla o un limo en el campo, puede compararse con sus límites W p , WL mediante el Indice de Liquidez, IL, así:

IL =

ω − ωP * 100 IP(en %)

[4.2 ]

Si IL à 100%, el suelo en campo está cerca al LL; si IL à 0%, el suelo en campo está cerca al LP. Pueden presentarse arcillas con IL < 0, cuando ω < W P . 4.2 El límite líquido LL. Es el contenido de humedad ωL requerido para que la muestra, en el aparato de Casagrande (Figura 4.1) cierre una ranura de ½’’ de amplitud, a los 25 golpes generados a la cápsula de bronce, con...