Ingeniero Civil

miércoles, 23 de marzo de 2011

Límites de Atterberg: Índice de Plasticidad, Fluidez,

Retracción.
INDICE DE PLASTICIDAD Ip
El Índice de plasticidad se define como la diferencia numérica entre el Limite Liquido y el Limite
Plástico:

1.20

Un Índice de plasticidad bajo, como por ejemplo del 5%, significa que un pequeño incremento
en el con tenido de humedad del suelo, lo transforma de semisólido a la condición de liquido, es
decir resulta muy sensible a los cambios de humedad. Por el contrario, un índice de plasticidad
alto, como por ejemplo del 20%, indica que para que un suelo pase del estado semisólido al
líquido, se le debe agregar gran cantidad de agua.

En suelos no plásticos, no es posible determinar el Índice de plasticidad. El día grama de

plasticidad indicada en la figura 1.7, según los Límites de Atterberg, permite diferenciar - el
índice de plasticidad de limos y arcillas, en función del Limite Liquido LI. y del contenido normal
de humedad WN.

Figura 1.7
Diagrama de Plasticidad según los Límites de Atterberg

El Índice de plasticidad define el campo plástico de un suelo y representa el porcentaje de

humedad que deben tener las arcillas para conservarse en estado plástico. Este valor permite
determinar los parámetros de asentamiento de un suelo y su expansividad potencial.

INDICE DE FLUIDEZ IL
El índice de fluidez, también conocido como índice liquido, define la consistencia de un suelo.
 1.21

La Tabla 1.7 indica la relación existente entre el índice de fluidez y la consistencia de un suelo,
así como su comportamiento al ser manipulado.

En esta Tabla, la consistencia del suelo arcilloso varia desde dura, hasta fluida, dependiendo
del contenido de humedad. Cuando el índice liquido es muy reducido, se incremerita la
consistencia y se hace difícil la penetración del suelo por medio de instrumentos.
Cuando IL <= 0, significa que WN <= LP. Por el contrario, cuando el contenido de humedad
aumenta mucho, e IL < 1 las arcillas s comportan como un liquido viscoso.

Este tipo de suelo no es apto para soportar fundaciones directas, pues son propensos a la
licuefacción por efecto de un impacto, como por ejemplo durante la hinca de pilotes, en
explosiones, bajo la acción dinámica de maquinaria pesada, o cuando ocurre un movimiento
sísmico. En todos los casos, los daños son devastadores e irrecuperables provocando el
colapso de las construcciones que sobre ellos apoyan. Ver la Sección 2.8 para mayor
información sobre este tema.

INDICE DE RETRACCION IR
El índice de retracción 1 es el cambio de volumen, expresado en porcentaje del volumen de la
muestra secada en horno, dividid por la pérdida de humedad en el límite de retracción, y
expresada en porcentaje de la muestra seca.

1.22
De ecs. 1.19 y 1.22 se obtiene:

1.23

El índice de retracción representa el peso específico aparente de la muestra de suelo seco, al

alcanzar el límite de retracción. En los suelos expansivos, sin embargo, se puede producir un
incremento del volumen al reducir el contenido de humedad a partir del límite de retracción, por
la presencia de aire en los poros.

8. CONSISTENCIA DEL SUELO

8.0 Definición de la consistencia del suelo

La consistencia del suelo es la firmeza con que se unen los materiales que lo
componen o la resistencia de los suelos a la deformación y la ruptura. La
consistencia del suelo se mide por muestras de suelo mojado, húmedo y seco. En
los suelos mojados, se expresa como adhesividad y plasticidad, tal como se define
infra. La consistencia del suelo puede estimarse en el campo mediante ensayos
sencillos, o medirse con mayor exactitud en el laboratorio.

Nota: en cada caso se ofrecerán indicaciones respecto del valor relativo del suelo
para la construcción de estanques piscícolas, especialmente al determinar la
consistencia del suelo mojado.
En los ensayos siguientes (Secciones 8.1 y 8.2), los suelos que son partícularmente
buenos para la construcción de estanques están impresos en color pardo

8.1 Determinación de la consistencia del suelo mojado

La prueba se realiza cuando el suelo está saturado de agua, como por ejemplo,
inmediatamente después de una abundante lluvia. En primer lugar, determine
la adhesividad, que es la cualidad que tienen los materiales del suelo de adherirse a
otros objetos. Después, determine la plasticidad, que es la cualidad por la cual el
material edáfico cambia continuamente de forma, pero no de volumen, bajo la acción
de una presión constante, y mantiene dicha forma al desaparecer la presión.

Ensayo de campo para determinar la adhesividad del suelo mojado

Presione una pequeña cantidad de suelo mojado entre el pulgar y el índice para
comprobar si se adhiere a los dedos. Después, separe los dedos lentamente.
Califique la adhesividad de la manera siguiente:
0 No adherente, si el suelo no se adhiere o 1 Ligeramente adherente, si el suelo
prácticamente no queda material adherido a comienza a adherirse a ambos
los dedos; dedos, pero al separarlos uno de
ellos queda limpio y no se aprecia
estiramiento cuando los dedos
comienzan a separarse;

**2 Adherente, si el suelo se adhiere a ambos **3 Muy adherente, si el suelo se

dedos y tiende a estirarse un poco y a adhiere fuertemente a ambos
partirse y a no separarse de los dedos dedos, y cuando ambos se separan
se observa un estiramiento del
material.

Ensayo de campo para

determinar la plasticidad
del suelo mojado

Amase una pequeña cantidad

de suelo mojado entre las
palmas de las manos hasta
formar una tira larga y redonda
parecida a un cordón de unos
3 mm de espesor. Califique la
plasticidad de la manera
siguiente:

0 No plástico, si no se puede
formar un cordón;
1 Ligeramente plástico, si se
puede formar un cordón, pero
se
rompe fácilmente y vuelve a su
estado anterior;

**2 Plástico, si se puede

formar un cordón, pero al
romperse y volver a su estado
anterior, no se puede formar
nuevamente;

**3 Muy plástico, si se puede

formar un cordón que no se
rompe fácilmente y cuando se
rompe, se puede amasar entre
las manos y volver a formarlo
varias

8.2 Determinación de la
consistencia del suelo
húmedo

Ensayo de campo para

determinar la consistencia
del suelo húmedo

El ensayo se realiza cuando el

suelo está húmedo pero no
mojado, como, por ejemplo, 24
horas después de una abundante
lluvia.

Trate de desmenuzar una pequeña

cantidad de suelo húmedo,
presionándolo entre el pulgar y el
índice o apretándolo en la palma
de la mano. Califique la
consistencia del suelo húmedo de
la manera siguiente:
0 Suelto, si el suelo no tiene 1 Muy friable, si el suelo se desmenuza
coherencia (estructura de grano fácilmente bajo muy ligera presión, pero se
suelto); une cuando se le comprime nuevamente;

2 Friable, si el suelo se desmenuza **3 Firme ,si el suelo se desmenuza bajo una
fácilmente bajo una presión de presión moderada, pero se nota resistencia;
ligera a moderada;

**4 Muy firme , si el suelo se 5 Extremadamente firme, si el suelo se

desmenuza bajo fuerte presión, desmenuza solamente bajo una presión muy
pero apenas es desmenuzable fuerte, no se puede desmenuzar entre el
entre el pulgar y el indice; pulgar y el índice, y se debe romper pedazo a
pedazo.

8.3 Determinación de la
consistencia del suelo seco

Ensayo de campo para determinar

la consistencia del suelo seco

El ensayo se realiza cuando el suelo se

ha secado al aire.

Trate de romper una pequeña cantidad

de suelo seco, presionándola entre el
pulgar y el índice o apretándola en la
palma de la mano. Califique la
consistencia del suelo seco de la manera
siguiente:
0 Suelto, si el suelo no tiene coherencia 1 Blando, si el suelo tiene débil
(estructura de grano suelto); coherencia y friabilidad, se deshace en
polvo o granos sueltos bajo muy ligera
presión;

2 Ligeramente duro, si el suelo resiste una 3 Duro, si el suelo resiste una presión
presión ligera, pero se puede romper moderada, apenas se puede romper
fácilmente entre el pulgar y el índice; entre el pulgar y el índice, pero se puede
romper en las manos sin dificultad;

4 Muy duro, si el suelo resiste una gran 5 Extremadamente duro,

si el suelo
presión, no se puede romper entre el resiste una presión extrema y no se
pulgar y el índice, pero se puede romper puede romper en las manos.
en las manos con dificultad;

8.4 Determinación de la consistencia del suelo utilizando los límites de

Atterberg

Como hemos visto en los distintos ensayos para suelos mojado, húmedo y seco en
las Secciones 8.1 a 8.3, la consistencia de una muestra de suelo cambia según la
cantidad de agua presente. Estos cambios en la consistencia del suelo se pueden
medir con exactitud en el laboratorio, utilizando las normás preestablecidas que
determinan los Iímites de Atterberg. Estos Iímites se pueden utilizar para juzgar la
aptitud del suelo para la construcción de diques de estanque y pequeñas presas de
tierra. Para la mejor comprensión del diseño y la construcción de los estanques
piscícolas, y su análisis con los técnicos especializados, debe familiarizarse con la
terminología relacionada con este proceso, así como con su importancia general.

Un límite de Atterberg corresponde al contenido de humedad con que una muestra de

suelo cambia de una consistencia a otra. Dos de los límites de Atterberg resultan de
especial interés para la acuicultura, el límite líquido y el límite plástico, cuya
definición se basa en tres consistencias del suelo:
 Límites de Atterberg -
 Consistencia líquida - barro fluido o consistencia del suelo
líquido;

 Consistencia plástica - se puede amasar y

moldear;

 Consistencia semisólida - ya no se puede

moldear y el volumen disminuye
(contracción) a medida que se seca la
muestra.

Límite líquido (LL)

Porcentaje de contenido de humedad con que un suelo cambia, al disminuir su

humedad, de la consistencia líquida a la plástica, o, al aumentar su humedad, de la
consistencia plástica a la líquida.

Límite plástico (LP)

Porcentaje de contenido de humedad con que un suelo cambia al disminuir su

humedad de la consistencia plástica a la semisólida, o, al aumentar su humedad, de
la consistencia semisólida a la plástica.

El límite plástico es el límite inferior del estado plástico. Un pequeño aumento en la

humedad sobre el límite plástico destruye la cohesión* del suelo.

Nota: estos límites se pueden determinar en el laboratorio de forma fácil y poco

costosa, utilizando muestras alteradas y sin alterar. Proporcionan una información
muy útil para la clasificación de los suelos (véase el Capítulo 11). En los Cuadros
12 y 13 se ofrecen ejemplos de los límites de Atterberg.

Los límites líquido y plástico dependen de la cantidad y el tipo de arcilla presentes en

el suelo:

 Un suelo con un alto contenido de arcilla generalmente posee altos LL y LP;

 Las arcillas coloidales poseen un LL y un LP superiores a los de las arcillas no

coloidales;

 La arena, la grava y la turba no tienen plasticidad.su LP = 0;

 Los limos presentan plasticidad sólo ocasionalmente, su LP es igual o ligeramente

superior a 0.

Ejemplos
Análisis tipicos de laboratorio en que se muestra el LL, LP y el IP medios

Tipo de suelo LL PL IP1

Arenas 20 0 0
 Limos 27 20 7

Arcillas 100 45 55

Arcillas coloidales 399 46

Algunos valores críticos de los Iímites de Atterberg para la acuicultura

Para lograr una mejor compactación* al construir un dique de estanque sin núcleo*
de arcilla, el límite líquido del material edáfico debe ser igual a 35%.

Para construir el núcleo* de arcilla impermeable de un dique de estanque, se debe

utilizar un material edáfico cuyo LL sea infe rior al 60% y el LP inferior al 20%.

Determinación sobre el terreno del límite plástico - el método del rollo

 Tome una maestra de  Anada un poco de agua a la muestra de suelo y

suelo y déjela secar amásela sobre una superficie plana, por ejemplo,
(A); una pequeña placa de vidrio. Trate de formar
un rollo de 3 mm de espesor y 10 cm de
longitudsin romperlo (B);
  Si no lo logra, añada un poco más de agua e
inténtelo nuovamente (C);

 Repita este proceso, añadiendo un poco más de

agua cada vez hasta que pueda formar un rollo.
El contenido de agua corresponderá entonces al
límite plástico y se puede expresar como
porcentaje del peso de la muestra.

8.5 Cálculo del índice de plasticidad y su importancia

Partiendo del límite liquido y el límite plástico, el índice de plasticidad (IP) puede
definirse como la diferencia numérica entre ellos:

IP = LL - LP

El índice de plasticidad se expresa con el porcentaje del peso en seco de la muestra

de suelo, e indica el tamaño del intervalo de variación del contenido de humedad con
el cual el suelo se mantiene plástico . En general, el índice de plasticidad depende
sólo de la cantidad de arcilla existente e indica la finura del suelo y su capacidad
para cambiar de configuración sin alterar su volumen. Un IP elevado indica un
exceso de arcilla o de coloides en el suelo. Siempre que el LP sea superior o igual al
LL, su valor sera cero.

El índice de plasticidad también da una buena indicación de

la compresibilidad (véase la Sección 10.3). Mientras mayor sea el IP, mayor será la
compresibilidad del suelo. En los Cuadros 12 y 13 se dan ejemplos de valores del
índice de plasticidad.

Ejemplos
Plasticidad de diversos suelos arcillosos/limosos

Categor� Grado de
Suelo IP
a plasticidad

Arena o 0-1 No plástico

limo
Ligera plasticid
1-5
ad
I  traz
as 5-
de Baja plasticidad
10
arcil
Franco la 10- Mediana
II
arcilloso 20 plasticidad
 poc
III Arcilloso
a 20-
Alta plasticidad
limoso arcil 35
Arcilla la
>3 Muy alta
5 plasticidad
Algunos valores críticos del índice de plasticidad para la acuicultura

Para construir un dique de estanque sin núcleo* de arcilla, el índice de plasticidad del
material edáfico debe tener un valor entre 8 y 20%. Para lograr una mejor
compactación, el valor del IP debe aproximarse lo más posible a 16% (véase la
Sección 10.3).

Para construir el núcleo* de arcilla impermeable de un dique de estanque, se debe

emplear un material edáfico cuyo índice de plasticidad sea superior a 30%.

CUADRO 12
Resultados seleccionados del análisis mecánico de los suelos (análisis de muestras
de suelos alterados recogidas en calica)1

Porcentajes de Límites
partículas de Textura, suelos
menores de: Atterbe finos
(peso en seco) rg

4.7 0.42 0.07 L L Areno Limo Arcillo Grupo

2 IP
Maest Profundidad 5 5 5 L P so so so de Permeabili
ra (cm) Sue�o dad
mm % s 2

CALIGATA A

10 10 3 1
1 60 100 98 21 4.4 70.0 25.6 CL Poca
0 0 6 5

10 10 3 1
2 120 99 96 24 6.6 69.2 24.2 CL Poca
0 0 7 3

10 10 3
3 180 96 92 21 9 10.0 72.0 18.0 CL Poca
0 0 0

10 10 3 1
4 240 98 94 19 7.8 69.0 23.2 CL Poca
0 0 2 3

CALIGATA B

No
10 10
1 60 100 90 plástic 13.0 82.0 5.0 ML Poca
0 0
o

No
10 10
2 120 98 88 plástic 15.0 80.4 4.6 ML Poca
0 0
o

10 10 3
3 180 99 89 22 8 12.6 70.0 17.4 CL Poca
0 0 0

10 10 3 1
4 240 90 86 23 15.0 58.4 26.6 CL Poca
0 0 8 5
1
Levantamiento de suelos para la construcción del criadero de Soraon Pati
Hatchery (Uttar Pradesh, India).
2
Véase la Sección 11.1.

análisis:
Predominantemente limosos con un buen porcentaje de arcilla;
Clase textural de franco arcilloso limoso a limoso y arcilloso limoso;
Los límites de Atterberg muestran que el suelo es bastante plástico y apto para la
construcción de murallones (buena estabilidad y pocas pérdidas por infiltración).

CUADRO 13
Resultados seleccionados del análisis mecánico de los suelos (análisis de muestras
de suelos alterados recogidas con barrenas de sondeo) 1

Límites de Textura, tierra

Atterberg fina

Barrena LL LP IP Arena LimoArcilla

Grupo
de Profundidad
de
sondeo (cm) % suelo 2
n°

30 41.28 23.70 17.58 66 25 9 CI

60 37.43 19.70 17.73 74 20 6 CI

90 37.49 22.06 15.43 73 22 5 CI

4
120 34.52 22.16 12.36 69 27 4 CL

150 33.62 22.50 11.12 70 26 4 CL

180 29.36 18.61 9.75 73 26 1 CL

30 32.40 18.00 13.60 72 23 5 CL

60 38.29 20.40 17.89 72 22 6 CI

90 39.18 21.76 17.42 70 24 6 CI

5
120 36.66 24.00 12.66 66 29 5 CI

150 29.53 24.00 5.53 71 28 1 CL-ML

180 28.81 21.70 7.11 71 28 1 CL-ML

6 30 34.35 23.56 10.79 75 22 3 CL

60 43.35 24.82 18.53 60 30 10 CI

90 45.08 27.72 17.36 58 30 12 CI

120 37.32 26.84 10.48 72 26 2 CI

150 37.80 25.34 12.46 67 30 3 CI

 180 34.61 25.35 9.26 73 25 2 CL

30 47.42 34.21 13.21 51 37 12 CI

60 52.71 33.96 18.75 52 35 13 MH-OH

90 50.93 35.29 15.64 60 30 10 MH-OH

7
120 38.96 32.89 6.07 64 28 8 MI-Cl

150 62.45 45.57 16.88 58 30 12 MH-OH

180 61.72 38.15 23.57 57 31 12 MH-OH

1
Levantamiento de suelos para la ubicación de una granja piscicola (Majargahi
Gaura, India).
2
Véase la Sección 11.1.

Análisis:
Predominantemente arenoso con buen porcentaje de limo y poca arcilla;
la clase textural es franco arenoso completo;
los llmites de Atterberg muestran que el suelo es bastante plástico y apio para la
construcción de estanques.

8.6 Gráfico de plasticidad para los suelos de grano fino

Muchas propiedades de los suelos arcillosos y limosos (los suelos cohesivos) como
es el caso de su compresibilidad* (reacción al ensayo de sacudimiento y una
consistencia próxima al límite plástico) se pueden correlacionar con el límite liquido y
el índice de plasticidad. Esa correlación se ha expresado en el gráfico de plasticidad
de Casagrande para los suelos de grano fino y se basa en las consideraciones
siguientes:

 A medida que aumenta el límite liquido de los suelos, también aumenta su plasticidad
y compresibilidad;

 Los valores LL = 30% y LL = 50% establecen las diferencias entre los diversos
grados de plasticidad de los suelos inorgánicos;

 A valores iguales de LL, la fuerza en seco de los suelos inorgánicos por lo general
aumenta junto con el índice de plasticidad.

El gráfico de plasticidad para los suelos de grano fino (véase el Cuadro 14) está
dividido en seis secciones por la línea A oblicua trazada de manera que IP = 0,73
(LL � 20) y dos lineas verticales trazadas en LL = 30% y LL = 50%.

Cada sección del gráfico corresponde a un grupo de suelos con características

mecánicas bien definidas. Las tres secciones por encima de la linea A corresponden
a los suelos arcillosos inorgánicos de baja, mediana o alta plasticidad. Las tres
secciones que están por debajo de la linea A corresponden a los limosos inorgánicos
de compresibilidad diversa, los limosos orgánicos y los arcillosos orgánicos. Estas
secciones constituyen la base de un útil sistema de clasificaci�n de suelos (véase el
Capítulo 11).

Nota: los suelos con un índice de plasticidad inferior al 10% y un límite líquido inferior
al 20% son suelos no cohesivos. Estos aparecen en otra sección del gráfico de
plasticidad y en su caso las consideraciones anteriores no proceden.

CUADRO 14
Gráfico de plasticidad de los suelos de grano fino