Se llama liquidez al estado líquido que presenta el suelo cuando el contenido de humedad supera al límite líquido. En este estado la fuerza de atracción que actúa entre las partículas compuestas de minerales de arcilla disminuye, debido a la gruesa capa de agua que se forma en la superficie de estas por la abundante cantidad de moléculas de agua.
Determinación del límite líquido (LL).
El límite líquido es un contenido de humedad específico que divide la consistencia plástica de la líquida del suelo. Casagrande (1932) desarrolló un método en laboratorio para determinar el límite líquido del suelo, con un aparato similar al que se muestra en la Figura 1.29 conocido como la cuchara de Casagrande.
Figura 1.29. Cuchara de Casagrande para determinar el límite líquido del suelo.
(a) Vista lateral. (b) Vista frontal. (c) Espátula.
Figura 1.30. División de la pasta de suelo.
(a) Raspado del suelo (Laboratorio de geotecnia, UMSS). (b) Vista superior. (c) Vista frontal.
Con la cuchara de Casagrande puede determinarse el límite líquido del suelo para un tamaño de partículas que pasan por el tamiz Nro. 40 (0.425 mm). En primer lugar la muestra de suelo debe ser humedecida hasta que se alcance una consistencia líquida, después, está es esparcida uniformemente como una pasta en la cuchara del aparato, entonces se raspa la parte central de la pasta con la espátula que se muestra en la Figura 1.29c, de tal forma que esta queda dividida en dos partes como se observa en la Figura 1.30a y b.
La abertura que se hace en la pasta debe ser recta y uniforme, de tal manera que cumpla con ciertas dimensiones establecidas que se muestran en la Figura 1.30c. Luego se mueve la manivela que acciona un mecanismo que da golpes a la cuchara, estos ocasionan que la abertura se cierre progresivamente. Se dan golpes hasta que la abertura se cierre en ½ pulgada (12.7 mm) del largo total de ésta, como se ve en la Figura 1.31.
Figura 1.31. Cierre de la pasta de suelo.
(a) Vista superior. (b) Vista frontal.
Casagrande, tras realizar varios ensayos con diversos suelos, determinó empíricamente que para un contenido de humedad correspondiente al del límite líquido solo hacen falta 25 golpes para cerrar la abertura en la distancia especificada. Debido a que no es posible humedecer el suelo hasta alcanzar exactamente el límite líquido, se realizan varios ensayos con el mismo suelo y se registran ordenadamente los resultados en una Tabla. La Figura 1.32 muestra la ubicación de los resultados (mediante puntos) de cuatro ensayos para un mismo suelo, con los valores del contenido de humedad ubicados en el eje de las ordenadas y los valores del número de golpes en escala logarítmica en el eje de las abscisas, luego se ha ajustado una curva que relaciona estos puntos. El límite líquido del suelo será el contenido de humedad que corresponde a los 25 golpes.
Figura 1.32. Determinación del límite líquido del suelo.
El U.S. Corps of Engineers y el Waterways Experiment Station, elaboraron una ecuación empírica para determinar el límite líquido del suelo en función al número de golpes y el contenido de humedad del suelo, que será:
[1.50]
Donde:
LL = Límite líquido.
wN = Contenido de humedad natural.
N = Número de golpes.
tan b = Pendiente de la línea de flujo (0.121 es una buena aproximación).
Con la ecuación [1.50] se obtienen buenas aproximaciones del límite líquido realizando un solo ensayo, la norma ASTM D4318 recomienda que esta ecuación deba usarse para un número de golpes comprendidos entre 20 y 30. La Tabla 1.13 muestra valores de la relación (N/25)0.121 de acuerdo al número de golpes.
Tabla 1.13. Valores para la relación (N/25)0.121 (ASTM D4318).
Se llama índice de flujo a la pendiente que tiene la línea de flujo, que será:
[1.51]
Donde:
IF = Índice de flujo.
w1 = Contenido de humedad del suelo correspondiente a N1 golpes.
w2 = Contenido de humedad del suelo correspondiente a N2 golpes.
N1, 2 = Número de golpes correspondientes a cada ensayo.
La ecuación [1.51] esta arreglada de tal forma que el índice de flujo sea un valor positivo, aunque la línea de flujo tiene un valor negativo.
Índice de liquidez (IL).
Este índice evalúa el grado de consistencia líquida o liquidez que presenta el suelo en situ, que será:
[1.52]
Donde:
IL = Índice de liquidez.
w = Contenido de humedad del suelo en situ.
LL = Límite líquido del suelo.
LP = Límite plástico del suelo.
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