Summary
El ensayo normalizado tradicional para la determinación del límite plástico en suelos se realiza a mano, y el resultado varía en función del operador. Un método alternativo basado en las mediciones de flexión se presenta en este estudio. Esto permite que se obtenga el límite de plástico con un criterio claro y objetivo.
Abstract
La prueba de laminado de roscas es el método más comúnmente utilizado para determinar el límite plástico (PL) en los suelos. Ha sido ampliamente criticada, debido a que un considerable juicio subjetivo del operador que lleva a cabo la prueba está involucrado durante su funcionamiento, lo que puede afectar significativamente el resultado final. Diferentes métodos alternativos se han propuesto, pero no pueden competir con la prueba de balance estándar en velocidad, simplicidad y costo.
En un estudio anterior de los autores, un método simple con un dispositivo simple para determinar el PL se presentó (el "hilo ensayo de flexión" o simplemente "ensayo de flexión"); este método permite la PL que se obtiene con una mínima interferencia del operador. En el presente trabajo se muestra una versión de la prueba de flexión originales. La base experimental es el mismo que la prueba de flexión original: hilos del suelo que son de 3 mm de diámetro y 52 mm de largo se doblan hasta que empiezan a romper, por lo que tanto la bending producida y su contenido de humedad relacionada se determina. Sin embargo, esta nueva versión permite el cálculo de PL a partir de una ecuación, por lo que no es necesario trazar cualquier curva o línea recta para obtener este parámetro y, de hecho, la PL se puede lograr con un solo punto experimental (pero dos puntos experimentales se recomiendan).
Los resultados obtenidos PL con esta nueva versión son muy similares a los obtenidos a través de la prueba de flexión original y el ensayo de rodadura estándar por un operador muy experimentado. Sólo en casos particulares de suelos cohesivos de alta plasticidad, existe una mayor diferencia en el resultado. A pesar de esto, el ensayo de flexión funciona muy bien para todo tipo de suelos, tanto en suelos cohesivos plasticidad y muy bajas, donde estos últimos son los más difíciles de prueba por medio del método de laminado de roscas estándar.
Introduction
Límite líquido (LL) y el límite plástico (PL) son los dos más importantes límites de consistencia del suelo de los definidos por Atterberg en 1911 1. LL marca el límite entre los estados líquido y plástico, y PL entre el plástico y los estados semisólidos. LL se obtiene en todo el mundo de acuerdo con varios estándares mediante el método de Casagrande 2,3 o el ensayo de penetración 4. Ambos métodos se llevan a cabo mecánicamente por medio de dispositivos; de ese modo, la interferencia mínima del operador está involucrado. En el caso de PL, la denominada "prueba de laminado de roscas" es el método más popular y estandarizado para su determinación 2,5. Esta prueba se basa en el suelo rodando en hilos 3 mm con la mano hasta que el operador considera que el suelo sea desmorona. Por esta razón, ha sido ampliamente criticado debido a que la habilidad y juicio del operador juegan un papel crítico en el resultado de la prueba. prueba de balance estándar es importante afectada por muchos factores no controlados, talestal como se aplica la presión, la geometría de contacto, la fricción, la velocidad de laminado, el tamaño de la muestra y el tipo de suelo 6,7. La Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM) ha desarrollado el estándar ASTM D 4318, que incluye un dispositivo simple con el fin de minimizar la interferencia del operador de 2,8, sin embargo, diferencias significativas se han reportado en algunos suelos cuando se compara la prueba de balance manual de la prueba en contra realizada por el dispositivo ASTM D4318 9.
PL es un parámetro muy importante para los propósitos geotécnicos, ya que el índice de plasticidad (PI) se obtiene de ella (PI = LL - PL); PI se utiliza para clasificar el suelo de acuerdo con la carta de plasticidad se muestra en la ASTM D 2487 10, con base en la investigación de Casagrande 11,12. Los errores en el PL afectan negativamente a esta clasificación 13, y por esta razón, se requiere una nueva prueba para la determinación de PL.
prueba de Pfefferkorn, penetrome conopruebas Ter, reómetro capilar, reómetro de torsión o de tensión-deformación son algunos ejemplos de métodos alternativos para medir la plasticidad del suelo 14, pero estos no son adecuados para obtener el PL. Con la instancia especial de las pruebas de caída de cono, un gran número de investigadores han tratado de definir una nueva metodología para la determinación PL utilizando diferentes diseños penetrometro 15-20, pero sin llegar a ningún acuerdo real. Por otra parte, todos de la misma se basa en la suposición de que la resistencia al cizallamiento en la PL es 100 veces mayor que en la LL 21, que no es verdad 22.
Barnes 23,24 desarrolló un aparato que emula las condiciones de rodadura de cilindros de suelo en un intento de establecer un criterio claro para la determinación PL. Sin embargo, algunas deficiencias se identifican con este enfoque, tal como su complejidad, duración de la prueba y principalmente los medios cuestionables del cálculo de la PL 25. El éxito de la prueba de balance estándarradica en su simplicidad, rendimiento rápido y de bajo costo, por lo que no existe un método alternativo será capaz de reemplazarlo, a menos que cumpla estos tres requisitos y otros, tales como alta precisión y baja interferencia del operador.
En un estudio previo de los autores, se propuso un nuevo enfoque PL 25: el hilo original ensayo de flexión (o simplemente ensayo de flexión) permitió la PL que se obtiene a partir de un gráfico en el que se representa la relación entre el contenido de agua y deformaciones de flexión. Los autores obtuvieron y se representan varios puntos experimentales para cada suelo (el protocolo seguido para obtener estos puntos fue la misma que la indicada en el presente documento), de modo que la correlación de los puntos se puede definir de dos maneras sin comprometer en modo alguno la correcta definición de la trayectoria del: como una curva parabólica, llamado la curva de flexión (Figura 1A), y como dos rectas distintas con diferente pendiente, el nombre de la línea dura y plásticoy la línea suave y plástico. La línea de dura de plástico es la más empinada uno, y PL se calculó de la misma como el porcentaje de humedad que corresponde al punto de corte de este con el eje (Figura 1B). En este punto de corte la curvatura producida es cero, lo que está de acuerdo con el concepto de límite plástico, es decir., PL es el contenido de humedad en el que el suelo no es capaz de resistir deformaciones por debajo de este umbral (estado semisólido), pero lo hace oso ellos por encima de ella (estado plástico). Aunque en el estudio original, el PL no podría ser obtenida directamente por la curva de la flexión (esto no se cruza con el eje y), esta línea fue muy útil porque teniendo en cuenta que la curva de flexión y las líneas de intersección siguen caminos muy similares, la flexión ecuación de la curva obtenida a partir de los datos experimentales se utilizó para obtener puntos extra para, en primer lugar, corregir cualquier desviación, y, en segundo lugar, para llevar a cabo la prueba con sólo unos pocos puntos, como se muestra en la Figura 1B. < / P>
Figura 1. Representación gráfica de los puntos de BW en un terreno probado por la prueba de flexión inicial. (A) La correlación de los puntos se representa como una curva parabólica, llamado la curva de flexión cuya ecuación está incluido. (B) La correlación de los puntos está definida por dos líneas que se cruzan y otros puntos adicionales se añaden (que se calculan a partir de la ecuación de la curva de flexión). valores B se obtienen como B = 52.0-D (donde D es la distancia media medida entre las puntas en el momento de formación de grietas en mm) y la PL se calcula como el contenido de agua correspondiente al punto de corte de la línea de dura de plástico con el eje y. Esta cifra ha sido modificado a partir de Moreno-Maroto y Alonso-Azcárate 25.k "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Todos los resultados están en excelente acuerdo con los obtenidos por el método tradicional de laminado de roscas por un operador muy experimentado. Sin embargo, la prueba de flexión original, se mantuvo más lento que la prueba de laminado de roscas estandarizado. En un intento por economizar aún más el tiempo de prueba, una versión de un punto fue presentada. Se basa en el promedio de flexión de la pendiente (m) obtenido en los 24 suelos probados, que era 0,108 (m es la pendiente de la curva de flexión cuando se representa en escala logarítmica doble; aparece m en la ecuación de la curva de flexión en la figura 1A) . Por medio de una ecuación en la que se incluyó este factor, las líneas tanto de la rigidez de plástico y de plástico blando se dibujan de forma gráfica, y por lo tanto se estimó la PL. Estos resultados también fueron altamente correlacionados tanto con el ensayo de flexión de múltiples puntos y la prueba de balance estándar. A pesar de ello de un punto version es incluso más rápido que la prueba tradicional, el cálculo PL era más compleja porque el trazado era necesario. Por esta razón, sobre la base de criterios estadísticos una nueva ecuación para el cálculo PL se ha desarrollado en este estudio, por lo que no se requiere que el trazado y los resultados se puede lograr con un solo punto, mientras que el protocolo experimental es el mismo que la curvatura original de prueba. Esta nueva versión cumple con los requisitos necesarios para reemplazar el método de laminado de roscas obsoleta.
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Protocol
1. Recoger, seca y tamiza la muestra de prueba
- Se recoge una muestra de suelo en el campo (use una pala o una paleta) y almacenarlo en una bolsa de polietileno.
Nota: El volumen de la muestra varía en función del tipo de suelo: en suelos finos (arcillas y limos) entre 100 y 1.000 g es generalmente suficiente, pero en suelos arenosos y los que contienen grava y guijarros, se pueden requerir grandes cantidades, desde unos pocos a varios kg. - Reducir la muestra por cuarteo en el laboratorio si esto es demasiado voluminosa (utilizar un divisor de suelo si es necesario).
- Colocar la muestra en una bandeja y se seca el suelo a una temperatura no superior a 60 ° C.
Nota: Tanto el horno de secado y secado al aire son válidos. Incluso la etapa de secado puede ser ignorada en suelos muy finos si contienen humedad natural adecuado para la (contenido de agua por encima del límite plástico sin llegar a ser pegajoso) prueba. - Desagregar el suelo manualmente por un mortero. Tenga cuidado de no romper las partículas de arena,por lo que es mejor usar una mano de mortero cubierto de caucho.
- Pasar la muestra a través de un 0,40 mm (o un 0,425 mm) de tamiz. Mantener sólo las fracciones de bajo 0,40 mm o 0,425 mm (eliminar la fracción de suelo retenido por el tamiz).
2. Preparar dos bolas de suelo húmedo
- Añadir agua destilada con un frasco lavador de aproximadamente 20-40 g de suelo sobre una placa de vidrio lisa no absorbente y amasar con una espátula de metal hasta que se obtenga una mezcla homogénea de agua del suelo.
- Forma una bola del suelo por parte de la mezcla de suelo-agua, que es entre 3 y 5 cm de diámetro aproximadamente (es preferible usar guantes de látex).
- Repita los pasos 2.1 y 2.2 de la misma muestra de suelo para obtener otra bola con diferente contenido de agua.
- Añadir más o menos agua a la tierra en el paso 2.1 para obtener esta diferente contenido de agua, o simplemente dar forma a una bola de tierra más grandes en el paso 2.2 de la indicada en la etapa (por ejemplo, una de 6-7 cm de diámetro), tomar una porción of esto y secar ligeramente con la mano o añadir agua a esto para obtener una bola de suelo de diferentes contenidos de humedad.
Nota: En cuanto a los pasos 2.1 a 2.3, en suelos cohesivos (principalmente suelos arcillosos), la cantidad de agua añadida debe proporcionar una consistencia a la que el suelo podría ser enrollado sin que se pegue a las manos. Esto está más desarrollado en la Discusión.
- Añadir más o menos agua a la tierra en el paso 2.1 para obtener esta diferente contenido de agua, o simplemente dar forma a una bola de tierra más grandes en el paso 2.2 de la indicada en la etapa (por ejemplo, una de 6-7 cm de diámetro), tomar una porción of esto y secar ligeramente con la mano o añadir agua a esto para obtener una bola de suelo de diferentes contenidos de humedad.
- Envuelva cada pelota del suelo con film transparente y ponerlos dentro de una bolsa hermética durante 24 horas en condiciones herméticas.
3. Llevar a cabo la prueba de flexión
- Pesar el envase vacío y registrar el peso con una precisión de al menos 0,01 g.
- Después del periodo de templado, tomar una de las bolas del suelo y aplanar con la mano sobre la placa de vidrio lisa no absorbente (use guantes de látex para evitar la pérdida de humedad) hasta que el espesor es ligeramente superior a 3 mm. En este punto, completar el aplanamiento con el moldeador de rosca (Figura 2A, B, C) con el fin de obtener un espesorde exactamente 3 mm.
Nota: El moldeador de rosca está diseñado de tal manera que hay un espacio de exactamente 3 mm entre la parte que da forma a la rosca del suelo y la placa de vidrio (Figura 2A).
Figura 2. Los dibujos y las dimensiones en mm de la máquina de moldeo por hilo y los empujadores de acero (A) Vista lateral, (B) vista desde arriba, y (C) vista desde abajo de la máquina de moldeo por hilo.; (D) vista frontal y (E) vista desde arriba de los empujadores de acero. Esta cifra ha sido modificado a partir de Moreno-Maroto y Alonso-Azcárate 25. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
- Cortar los bordes dentados de la masa de suelo aplanado con una espátula (el corte debe ser recta).
- Cortar con una espátula una tira de suelo que es al menos 52 mm de largo y una sección cuadrada de aproximadamente 3 × 3 mm.
- Forma una rosca cilíndrica de suelo exactamente 3 mm de diámetro y 52 mm de largo.
- Roll y alrededor de la sección de banda de suelos 3 x 3 mm con el moldeador de rosca: mover la máquina de moldeo por hilo sucesivamente hacia atrás y hacia delante con la mano hasta el momento exacto en el que la sección inicialmente cuadrado de la rosca suelo se vuelve redonda, por lo que ahora debe ser de 3 mm en diámetro.
- Si la tira inicial del suelo es difícil de rodar con el moldeador de rosca (por ejemplo, en suelos cohesivos bajos o incluso en suelos de plástico en el contenido de agua cerca de la PL), al principio, alrededor de la sección cuadrada a mano con mucho cuidado (use guantes) . Justo después, el rollo de hilo de suelo con el moldeador hilo como se describe en el paso 3.5.1 hasta que se obtiene un 3 mm exactamente en hilo de suelo diámetro.
- Coloque el hilo del suelo y la parte frontal de la mol hiloder juntos. Utilice la anchura de la máquina de moldeo por hilo como una plantilla y cortar la punta de la rosca del suelo con una espátula de metal a fin de obtener un cilindro de suelo de exactamente 52 mm de longitud.
Nota: El moldeador de rosca mide 52 mm de ancho como se muestra en la Figura 2 B, C.
- Roll y alrededor de la sección de banda de suelos 3 x 3 mm con el moldeador de rosca: mover la máquina de moldeo por hilo sucesivamente hacia atrás y hacia delante con la mano hasta el momento exacto en el que la sección inicialmente cuadrado de la rosca suelo se vuelve redonda, por lo que ahora debe ser de 3 mm en diámetro.
- Doblar el hilo del suelo hasta el punto de agrietamiento (Figura 3).
- Girar el moldeador de rosca al revés, de modo que ahora es apoyado por su pieza cilíndrica y la parte trasera del dispositivo. Coloque la pieza cilíndrica de la máquina de moldeo por hilo en contacto con la parte central de los 3 mm de diámetro x 52 mm de largo hilo suelo.
- Coloque los empujadores de acero (figura 2D, E) en contacto con el centro de la rosca del suelo (Figura 3A), de manera que el hilo del suelo se encuentra entre los dos empujadores de acero (estos trabajo como puntos de apoyo móviles) y la parte cilíndrica de la moldeador de rosca (esto funciona como un punto de apoyo fijo).
- Mueva cuidadosamente los empujadores de acero desde el centro hasta la punta de la rosca del suelo (Figura 3B) en una trayectoria aproximadamente circular. Repita este movimiento hasta el punto de agrietamiento (Figura 3C); en este punto, dejar de flexión.
- Si la grieta aparece fuera del tercio central de la rosca del suelo (Figura 3D), es decir, cerca de una de las crestas de rosca, mantenga la flexión alrededor de la otra punta hasta que aparezca otra grieta (Figura 3D, E). De esta manera, dos grietas se obtienen a lo largo de la rosca del suelo.
- Acto seguido, retire la máquina de moldeo por hilo y medir la distancia entre las puntas (D) de la rosca con una pinza y grabarlo con una precisión de 0,1 mm. Tomar esta medida desde la parte central de la punta (Figura 3C, E).
- Ponga el hilo del suelo en el recipiente cuyo peso fue registrado previamente (paso 3.1) y cubrirlo para evitar la pérdida de humedad.
- Si flexión deformations son tan grandes que incluso las crestas de rosca entran en contacto, es decir, D = 0 mm (Figura 3F), retire los empujadores y moldeador de rosca y doblar el hilo del suelo con la mano hasta el punto de craqueo como se muestra esquemáticamente en la figura 3G. Medir la distancia entre las crestas de rosca, como se muestra en la Figura 3H y grabarlo con un signo negativo. Por último, repita el paso 3.6.4.1.
Figura 3. Representación esquemática donde flexión y consejos técnicas de medición de distancia, se detallan. (A) Posición inicial de los empujadores de acero, el hilo del suelo y la parte cilíndrica de la máquina de moldeo por hilo sobre la placa de vidrio. (B) Técnica de flexión habitual por medio de un camino aproximadamente circular desde el centro hasta la punta de la que se lleva a cabo muy carefuLLY (ver el camino flechas). (C) técnica habitual de medición de distancia punta de un hilo que se ha agrietado en su parte central. (D) de rosca del suelo que ha agrietado a cabo su tercera técnica y plegado central para ser seguido por el otro extremo (el indicado por las flechas). (E) Técnica de medición de la distancia habitual de la punta de un hilo que se ha roto fuera de su tercio central. (F) de rosca del suelo en el que entran en contacto consejos y pueden formar un anillo cerrado. Técnica (G) Doblado a llevarse a cabo cuando el hilo del suelo es capaz de doblar más allá de un anillo cerrado y técnica de medición (H) Distancia de la punta de este último caso. Esta cifra ha sido modificado a partir de Moreno-Maroto y Alonso-Azcárate 25. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
- Forma distinta thre sueloanuncios de la misma aplanados masa de suelo de acuerdo a los pasos 3.4, 3.5.1, 3.5.1.1. No corte las puntas. Por último, ponerlas en el recipiente y cubrirlo (paso 3.6.4.1).
Nota: La función de estos hilos es simplemente para obtener material suficiente para determinar correctamente el contenido de humedad. Si las superficies de contacto (la placa de vidrio y el moldeador de rosca) estaban sucias después de la conformación de un hilo, limpiarlos con un paño húmedo y secar con un trozo de papel de forma rápida. - Repita los pasos 3.4 a través 3.6.4.2 por lo menos otro hilo del suelo. Forma estos hilos con una cierta alternancia con respecto a los obtenidos en el paso 3.7. Si la segunda medición de la distancia de la punta (D) es la misma o muy similar a la obtenida en la primera rosca del suelo, no doble más hilos. Si no, la forma y curvatura al menos otro hilo del suelo.
Nota: El término "un cierto alternancia" significa que se recomienda que los hilos doblados no tienen la forma de una después de la otra, es decir, que debeNo deben tomarse de la misma área de la masa de suelo aplanado con el fin de obtener mediciones representativas de toda la masa del suelo. Por lo tanto, algunos de esos hilos de suelo que no se cortan y Bent (paso 3.7) debe configurarse entre los doblados. Si había una distribución no homogénea de la humedad en la masa de suelo aplanado (que es poco probable), sería corregido de esta manera. - Pesar el envase con los hilos de suelo con una precisión de al menos 0,01 g. La forma y añadir más hilos de acuerdo a los pasos 3.4, 3.5.1, 3.5.1.1 si el peso de los hilos de rosca del suelo es inferior a 5 g, hasta que se supera este peso (un peso entre 5 y 7 g es adecuado).
- Repita los pasos 3.1 a 3.9 para la otra bola del suelo (la pelota en forma en el paso 2.3).
- En el caso de suelos muy baja plasticidad, omita el paso 3.10 si la plasticidad del suelo es demasiado baja para realizar la prueba correctamente para dos bolas con diferente contenido de agua (de modo que sólo una bola de suelo sería puesta a prueba).
- Coloque los dos recipientes (correspondiente a las dos bolas del suelo ensayados) con sus respectivas roscas del suelo en un horno a 105 ± 5 ° C durante un mínimo de 18 horas (si se aplica el paso 3.10.1, sólo hay un recipiente con tierra Secar). Después de este período, dejar los contenedores con la tierra seca en un desecador y cuando estén frías, registrar su peso con una precisión de al menos 0,01 g.
- Coloque los contenedores con el suelo seco de nuevo en el horno a 105 ± 5 ° C durante un mínimo de 6 horas. A continuación, dejar que se enfríe y registran sus pesos de nuevo como se indica en el paso 4.1. Si el peso es constante, es decir, si el peso es esencialmente el mismo que el obtenido en la etapa 4.1, el suelo está completamente seco, por lo tanto, utilizar estos datos para calcular el contenido de humedad (W) en el paso 5.2.
- Si el peso es diferente, repita el paso 4.2 tantas veces como sea necesario hasta que el pesodel recipiente con el suelo seco es constante.
5. Calcular el doblez en Cracking (B) y el contenido de humedad (W)
- Calcular la flexión en el agrietamiento (B) en mm como sigue:
B = 52.0-D
donde 52.0 se refiere a la longitud en mm de la rosca del suelo, y D es la distancia media medida entre las puntas en el momento de formación de grietas en mm:
D = (D + 1 D 2 D ... + n) / n
donde n es al menos 2 (véase el paso 3.8) - Calcular el contenido de humedad (W) en porcentaje como sigue:
W = (M1-M2) / (M2-M3) x 100
dónde:
M1 es el peso del recipiente con el suelo húmedo (véase el paso 3.9)
M2 es el peso del recipiente con el suelo seco (véase el paso 4.2)
M3 es el peso del recipiente (véase el paso 3.1)
6. Calcular el límite plástico (PL)
- Calcular el límite plástico de la primera bola de suelo como sigue:
PL 1= W × (B / 2.135) -0.108
donde 2.135 se refiere al promedio de B en la curva de flexión en el que se obtuvo en 24 PL suelos según la prueba de flexión original, mientras que -0,108 se refiere a la media de flexión de la pendiente (m) de la curva de flexión de estos 24 suelos (Tabla 1 y la Figura 4). - Repita el paso 6.1 para la segunda bola suelo y obtener PL 2.
- Calcular la PL como el promedio de PL 1 y 2 PL
PL = (PL 1 + PL 2) / 2
Nota: Si se han obtenido más de dos puntos experimentales, la PL es también el promedio de los resultados de PL, es decir, PL = (PL 1 + PL 2 ... + PL n) / n. - Omitir los pasos 6.2 y 6.3 si se ha obtenido un solo punto experimental (ver paso 3.10.1), por lo tanto, en este caso:
PL = 1 PL
Nota: Es importante destacar que en el presente estudio el PL calculada a través del paso 6 tiene abejan llamado PL nb con el fin de diferenciarlo de los resultados obtenidos PL con la prueba de flexión original y la prueba de laminado de roscas estándar, que han sido nombrados PL y PL ob st, respectivamente.
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Representative Results
La ecuación PL se muestra en el paso 6.1 del protocolo se logró a través de un estudio estadístico de los 24 suelos analizados en un estudio previo de los autores 25 (Tabla 1). El objetivo fue conocer la pendiente más probable flexión (el término m en la ecuación de la curva de flexión, que aparece en la Figura 1A) y el valor promedio de B en la curva de flexión en el que se obtuvo PL según la prueba de flexión original (el original se llevó a cabo la prueba con más de 3 puntos experimentales y se necesitaban gráficas para obtener el PL, como se muestra en la Figura 1). El valor de B que corresponde a la PL se calculó mediante la siguiente ecuación, que se deduce de la ecuación de la curva de flexión (Figura 1 A):
B PLob = 10 ((log PL ob - log z) / m)
ob es el PL obtenido con el original de múltiples puntos de prueba de flexión 25; B PLob es el valor de la flexión en el agrietamiento de la curva de flexión correspondiente al contenido de humedad de PL ob; z es la constante de la ecuación de la curva de flexión (véase la Figura 1A) y m es la pendiente de doblado (véase la Figura 1A). El m media es de 0,108 con una desviación estándar de 0,032 y de la PLob media B es 2,135 mm con una desviación estándar de 0,901, como se muestra en la Tabla 1 y de una manera más esquemática en la Figura 4. El PL con el nuevo método de flexión se calculó para cada punto experimental con la ecuación mostrada en el paso 6.1 del protocolo, por lo que el PL final para cada muestra fue el promedio de los resultados (véase la nota en el paso 6.3).
| Asi queIllinois | PL ob (original de múltiples puntos ensayo de flexión) | z | metro | B PLob |
| M1 | 19.1 | 18.375 | 0,113 | 1.408 |
| M2 | 15.9 | 13.900 | 0,139 | 2.630 |
| M3 | 19.7 | 18.136 | 0,097 | 2.346 |
| M4 | 12.4 | 10.772 | 0,129 | 2.977 |
| M5 | 21.8 | 20.985 | 0,061 | 1.868 |
| M6 | 13.6 | 14.125 | 0,093 | 0,665 |
| M7 | 14.9 | 14.846 | 0,124 | 1.030 |
| M8 | 32.8 | 33.759 | 0,193 | 0.861 |
| M9 | 52.9 | 54.097 | 0,072 | 0,733 |
| M10 | 20.9 | 20.851 | 0,057 | 1.042 |
| M11 | 12.9 | 11.279 | 0,133 | 2.745 |
| M12 | 24.3 | 22.481 | 0,130 | 1.819 |
| M13 | 36.2 | 33.906 | 0,072 | 2.482 |
| M14 | 17.5 | 14.990 | 0,129 | 3.321 |
| M15 | 15.0 | 13.337 | 0,101 | 3.201 |
| M16 | 15.4 | 13.952 | 0,101 | 2.658 |
| M17 | 16.8 | 14.727 | 0,099 | 3.782 |
| M18 | 15.6 | 15.448 | 0,079 | 1.132 |
| M19 | 11.6 | 9,932 | 0,145 | 2.917 |
| M20 | 19.2 | 17.617 | 0,085 | 2.752 |
| M21 | 11.5 | 9,901 | 0,140 | 2.914 |
| M22 | 15.9 | 15.020 | 0,087 | 1.924 |
| M23 | 17.4 | 16.111 | 0,095 | 2.248 |
| M24 | 14.3 | 13.343 | 0,120 | 1.781 |
| Promedio | 0,108 | 2.135 | ||
| Std. Dev. | 0,032 | 0,901 |
Tabla 1. Fuente de datos de la que la ecuación para determinar la PL se obtiene M1 a M24 son las 24 muestras de suelo utilizados en este estudio estadístico.; PL ob es el resultado de PL obtenido con el original de múltiples puntos de prueba de flexión 25; z y m son la constante y la pendiente de flexión de la ecuación de la curva de flexión obtenida con la prueba de flexión original, respectivamente 25 y B PLob es el valor de la flexión en el agrietamiento de la curva de flexión correspondiente al contenido de humedad de PL ob. La desviación media y estándar (Std. Dev.) De m y B PLob se indican.
Figura 4. gráfica esquemática de la curvatura normal en el craqueo (B) a la que PL se produce en la curva de flexión. PL se obtiene desde el punto de la línea de dura de plástico con el eje y de corte, yque el valor PL se representa en la curva de flexión con el fin de conocer su correspondiente flexión en craqueo (B) en la curva. Por lo tanto, B = 2.135 se refiere al valor promedio de B obtenido en 24 suelos y m = 0,108 es el promedio pendiente de la curva de flexión en los 24 suelos de flexión. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Los resultados PL obtenidos con la nueva prueba de flexión (PL nb) propuesto en este documento, y los correspondientes a la prueba original de flexión (PL ob) y la prueba de balance estándar por un operador muy experimentado (PL st) se muestran en la Tabla 2. Aparte de los 24 suelos estudiados en la investigación anterior (suelos M1 a M24) 25 otros 6 suelos diferentes (suelos S1 a S6) se ensayaron con el fin de comprobar la viabilidad del método con suelos independientes, es decir Tabla 2 son indicativos de una buena repetibilidad del método, es decir, los resultados obtenidos a partir de PL cada punto experimental son muy similares entre sí con el nuevo método de plegado; de hecho, todos los suelos excepto M8 tienen un valor de CV que es menor que 10 por lo que la dispersión de los resultados puede considerarse como baja. De acuerdo con la Figura 5, los resultados PL obtenidos a través de la nueva prueba de flexión están altamente correlacionados con la prueba original de la flexión (R2 = 0,9648) y la prueba de laminado de roscas estándar (R2 = 0,9531), y la mayoría de los resultados se distribuyen muy cerca la línea 1: 1, lo que indica que los resultados son muy similares, incluso en muy bajas plassuelos ticidad (el más difícil de probar por un operador).
Figura 5. Representación gráfica y R2 de los resultados obtenidos con el PL nueva prueba de flexión contra otros métodos PL. (A) Representación de los resultados logrados a través de la PL nueva prueba de flexión en contra de la prueba de flexión original de 25 en 24 suelos. (B) Representación de los resultados logrados a través de la PL nueva prueba de flexión contra el ensayo de laminado de roscas estándar en 30 suelos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Cuando se comparan los dos ensayos de flexión (Figura 5A) sólo en M8 suelo es una mayor diferencia ob PLsirven, mientras que los suelos M8, M9 y S4 son tres los que presentan mayores variaciones PL cuando la nueva prueba de flexión se compara con la tradicional prueba de laminado de roscas (Figura 5B, Tabla 2). En estas muestras de la nueva prueba de flexión sobreestima los resultados, sobre todo en M8 y S4 que son dos suelos con características particulares: por un lado, M8 se informó en el estudio de los autores anteriores como un suelo inusual porque a pesar del hecho de que tiene alta LL y PI, exhibe una pobre resistencia a la flexión que podría ser causado por su composición (tiene una gran cantidad de calcita se combina con arcilla de esmectita) 25, y por otra parte, S4 es una sepiolita, que es una arcilla muy raro en que muy altos valores de PL y PI son normales 26. Los suelos M8, M9 y S4 tienen en los valores comunes de alta PL (mayor que 30). Este hecho sugiere que la nueva prueba de flexión podría sobrestimar el resultado PL con respecto a la prueba de laminado de roscas estándar o elprueba de flexión original en algunos suelos muy altas PL, a pesar de que no sucede en otros suelos muy plásticos, tales como M12, M13 y S1 en el que los resultados son muy similares o incluso ligeramente inferiores a los obtenidos con las otras pruebas.
Tabla 2. Resultados PL logran con la nueva prueba de flexión y la comparación con otras pruebas. En las tres primeras columnas el nombre de la tierra, su ubicación y una descripción general se indican. La columna "puntos experimentales" indica el número de puntos usados para determinar el PL (para suelos M1 a M24 más que se utilizan 3 puntos debido a que estos puntos son los mismos que los obtenidos en la prueba de flexión original de 25). PL, LL y PI (PI = LL-PL)referirse al límite plástico, Límite Líquido 3 y plasticidad Índice traduce respectivamente, y los subíndices ob, st, nb se refiere a "flexión original de prueba de 25", "rosca estándar de pruebas de rodillos 2,5" y la "nueva prueba de flexión", respectivamente (este último uno, el objeto de este estudio). La desviación estándar y el coeficiente de variación de los resultados obtenidos PL con la nueva prueba de flexión se indican como "Std. Dev. PL nb" y "CV (%) PL nb", respectivamente. También se incluye la diferencia entre los resultados obtenidos PL con la nueva prueba de flexión y los otros dos métodos, así como la Clasificación Casagrande 10 (en negrita esos símbolos en el que la clasificación se diferencia). NA = No aplicable. Haga clic aquí para ver una versión más grande, unificada de esta tabla.
Tabla 3, en donde después de comprobar que ambos suelos de alta plasticidad (suelos M8, M9, M12, M13, S1 y S4) y baja suelos de plasticidad medio (el resto de los suelos) tienen una distribución normal según la prueba de Shapiro-Wilk (p-valores son mayores que 0.05, el nivel alfa), prueba de la t de Student indica que no hay diferencias significativas entre el nuevo método de flexión los resultados y los obtenidos tanto por la otra prueba de flexión original y la prueba de laminado de roscas tradicionales (los p-valores obtenidos son también mayor que el nivel de alfa-0.05). En la Tabla 2 se muestran también los resultados LL obtenidos por el método Casagrande 3, por lo tanto el índice de plasticidad (PI) y la clasificación Casagrande 10 correspondiente a cada valor de PI también se presentan. Sólo en tres suelos (M8, M15 y S4) la clasificación cambia cuando se utiliza la nueva prueba de flexión, pero el PLresultado en M15 es bastante similar con respecto a los otros dos métodos. En los casos de M8 y S4, cambios de clasificación de CH a MH y desde CH / MH a MH, respectivamente, es decir., Con la nueva prueba de flexión M8 y S4 son considerados como limos de alta plasticidad (se consideran arcillas de alta plasticidad si el PL otros resultados se tienen en cuenta), lo que podría estar en línea con la bibliografía 25,26, por lo que también parece ser válida.
| Variable | p-valor |
| Prueba de Shapiro-Wilk para PL ob de los suelos de alta plasticidad | 0.700 |
| Prueba de Shapiro-Wilk para PL st de los suelos de alta plasticidad | 0,753 |
| Prueba de Shapiro-Wilk para PL nb de los suelos de alta plasticidad | 0,703 |
prueba de Shapiro-Wilk para PL | 0,708 | |
| Prueba de Shapiro-Wilk para PL st plasticidad de los suelos bajos, medianamente | 0,563 |
| Prueba de Shapiro-Wilk para PL nb plasticidad de los suelos bajos, medianamente | 0,252 |
| Prueba t de Student bilateral para suelos de alta plasticidad: PL nb vs PL ob | 0,345 |
| Prueba t de Student bilateral para suelos de alta plasticidad: PL nb vs PL st | 0,237 |
| Prueba t de Student bilateral para suelos de baja plasticidad media: PL nb vs PL ob | 0.861 |
| Prueba t de Student bilateral para suelos de baja plasticidad media: PL nb vs PL st | 0,065 |
Tabla 3. Estudio estadístico para comprobar si existen diferencias significativas entre los resultados obtenidos PL con la nueva prueba de flexión y los otros dos métodos para un nivel alfa de 0,05. Los subíndices ob, st, nb se refieren a "flexión original de prueba de 25" , "prueba de laminado de roscas estándar de 2,5" y la "nueva prueba de flexión", respectivamente. Como los suelos son muy heterogéneos, dos poblaciones diferentes se diferencian: suelos plásticos altas (que son las muestras de M8, M9, M12, M13, S1 y S4), y medio y los suelos de plasticidad baja (el resto de los suelos). Los valores de p de la prueba de Shapiro-Wilk se muestran para cada tipo de resultados. prueba estadística de Shapiro-Wilk es necesario saber que los resultados se distribuyen normalmente, lo cual es una condición necesaria para llevar a cabo la prueba t de Student (en este caso, se realizó la prueba de Shapiro-Wilk usando el software de SPSS Estadística). En negrita los resultados de los valores de p obtenidos con la prueba t de Student en el que los resultados obtenidos con el PL nueva prueba de flexión se comparan con los obtenidos con la prueba de flexión originales e hilo de ensayo que rueda con el fin de comprobar si existen diferencias significativas.
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Discussion
El límite plástico Atterberg 1 es un parámetro muy importante en los suelos, principalmente debido a que se utiliza ampliamente para fines geotécnicos 10,11,12. La prueba de laminado de roscas estándar para la determinación PL ha sido ampliamente criticado porque depende de la habilidad y el juicio del operador que está llevando a cabo la prueba y por consiguiente nuevos enfoques para obtener el PL se reivindican altamente 6,7,9,13,15- 20, 23-25. Sin embargo, la simplicidad, bajo coste y rendimiento rápido de la prueba PL estándar dan una ventaja sobre las alternativas sin éxito propuestos hasta la fecha, a pesar de que la subjetividad del operador se reduce en la mayor parte de los métodos alternativos, como los llevados a cabo por los conos de otoño 15-20.
El método presentado en este estudio (el hilo de ensayo de flexión o simplemente ensayo de flexión) se basa en la medición de las deformaciones de flexión, por lo que los juicios subjetivos por parte del operador se minimizan 25. Este es un método muy rápido, ya que sólo un punto experimental es necesario calcular el PL a través de una ecuación (aunque se recomiendan dos puntos de datos con el fin de ser más precisos), y también es barato porque sólo se requiere un dispositivo muy simple de llevar a cabo la prueba.
Con respecto al protocolo, hay algunos pasos críticos que se deben tener en cuenta: En el paso 1.3, el periodo de secado no se puede predeterminar, ya que dependerá del tipo y volumen de suelo y su contenido de humedad, por lo que el suelo debe ser secado hasta que pueda ser desagregado y se tamiza correctamente (que puede tomar desde unas pocas horas hasta varios días), ya que si el suelo está húmedo se puede adherir al mortero durante la desagregación y los agregados pueden ser retenido en el tamiz de seguir los pasos 1.4 y 1.5 . En cualquier caso, el operador de laboratorio puede percibir si el suelo está seco, simplemente tocándola con los dedos. En cuanto a los pasos 2.1 a 2.3, para suelos cohesivos (pppgarcillas y) se recomienda que al menos una de las bolas muestra cierta rigidez, lo que indicaría que el contenido de humedad está cerca de la PL. En el caso de suelos con baja o muy baja cohesión (principalmente limos y suelos arenosos), la consistencia bola de suelo debe ser suave, pero sin un exceso de agua (se requiere esta consistencia blanda porque en baja plasticidad ensucia las roscas del suelo son generalmente demasiado difícil de conformar en el contenido de agua en el que la consistencia del suelo se vuelve rígido). Es importante destacar que la cantidad de agua que se añade a estas medidas varía en función del tipo de suelo, por lo que el operador debe juzgar a su sola discreción, cuando el suelo tiene la consistencia adecuada para realizar la prueba correctamente, debido a las roscas del suelo son difíciles de conformar si el suelo está demasiado seco (que podría derrumbarse) o demasiado húmedo (que podría ser pegajoso), incluso cuando se sigue el paso 3.5.1.1. En la etapa 2.4 el período de templado puede ser prolongado (por ejemplo, en las arcillas de alta plasticidad) o cortoENED (en suelos de baja plasticidad), pero con el fin de unificar los criterios del período hr 24 es una buena opción debido a que la aplicación de pruebas PL y sus resultados pueden verse afectados por este factor (suelos suelen mostrar más plasticidad cuando se prolonga en esta ocasión). En cuanto a la etapa 3.2, se recomienda que la superficie de la masa de suelo aplanado permanece cubierto con film transparente con el fin de minimizar la pérdida de agua por evaporación, especialmente en suelos arenosos que pueden perder agua rápidamente, así que si la masa de suelo no está cubierto , la primera laminados hilos de suelo pueden presentar contenidos de humedad mayores que las obtenidas al final de la etapa 3. por esta razón justo después de un hilo de tierra se forma y se puso en el recipiente, que debe ser cubierto de inmediato (por ejemplo, con un vidrio de reloj ) durante la etapa 3 (véase la etapa 3.6.4.1).
Una de las limitaciones de la prueba es que el movimiento de flexión se realiza de forma manual; ya que no hay ningún dispositivo de hacerlo (el moldeador hilo y el acero de la PUpescadores se utilizan simplemente como puntos de apoyo). El movimiento de flexión debe ser suave y progresiva, como se muestra en la Figura 3B (el hilo de tierra no debe ser doblada a la vez, a menos que el suelo está cerca de la PL, donde apenas se dobla, como suele ocurrir en suelos cohesivos), por lo que este movimiento debe repetirse más de una vez. Por lo tanto, el paso 3.6.3 es crítica en el resultado de la prueba, ya que si la técnica de doblado no es adecuado, el hilo del suelo podría grieta antes de lo que debería, o incluso las grietas podría aparecer de la tercera central de la rosca (este último caso a menudo se produce cuando el suelo tiene una consistencia suave, especialmente en suelos arenosos y limos). Estas deficiencias se resuelven por un lado, doblando dos o más hilos (paso 3,8) con el fin de comprobar que todas las medidas son bastante similares, y por otro lado, doblando el hilo como se indica en la etapa 3.6.3.1 cuando agrietamiento ocurre cerca de las crestas de rosca. Después de doblar, es importante destacar que THcrestas de rosca E puede moverse durante la medición de la distancia de la punta (paso 3.6.4). Hay dos opciones para evitar que: 1) no retire los empujadores de acero durante la medición (sin embargo, los empujadores de acero se colocan a veces de una manera tal que podría dificultar la medición) o 2) presionar ligeramente la punta del hilo contra la placa de vidrio con los dedos y retirar los empujadores de acero para medir la distancia punta correctamente. Con respecto a la etapa 3.6.4.2 la técnica de flexión que este paso indica que es más difícil de implementar que el explicado en el paso 3.6.3. Por esta razón, siempre que sea posible, es preferible preparar el balón del suelo con una cantidad de agua en la que D <0 se evita mm (lo que normalmente ocurre cuando el suelo está muy húmedo y también en suelos de baja cohesión).
Los resultados obtenidos con la nueva prueba de flexión en 30 suelos están en excelente acuerdo con los obtenidos por un operador altamente experiencia a través tanto de la rosca estándar método de laminación 2,5 25). Cabe señalar que la nueva prueba de flexión funciona muy bien no sólo en suelos cohesivos, sino también en suelos de baja y muy baja plasticidad, que son los tipos de suelo más difíciles de probar por los operadores de laboratorio. Sólo en casos particulares de suelos muy alta plasticidad con PL valores superiores a 30 (como suelos M8, M9 y S4), la nueva prueba de flexión podrían sobreestimar los resultados de PL con respecto a la prueba de laminado de roscas estándar o la prueba de flexión originales. Cuando el resultado PL es mayor que 30 y el suelo es claramente coherente (que se puede enrollar fácilmente con la mano), una buena manera de saber si estamos frente a un suelo de este tipo es por: (1) el control de los dos resultados PL obtiene con la ecuación mostrada en el paso 6.1, ya que en estos casos particulares la diferencia entre los dos resultados PL puede ser muy grande (incluso de más de4 puntos porcentuales) que también da lugar a grandes desviaciones y coeficientes de variación estándar (como los indicados para M8 suelo en la Tabla 2) y podría ser indicativo de una pendiente de flexión mucho más pronunciada que m = 0,108 (véase, por ejemplo m para M8 suelo en la Tabla 1) y (2) la comprobación de los valores de B, porque a pesar del hecho de que estos suelos (tales como M8 y S4) son muy cohesionado (que se pueden enrollar fácilmente) las deformaciones de flexión tienden a ser pequeñas (por ejemplo, B <5 mm o incluso B <2 mm, por lo que para los valores B más grandes del suelo se vuelve pegajosa y difícil de manejar), lo que implica que estos suelos podrían exhibir valores de B en el PL mucho menor que el promedio de B = 2.135 mm (ver B PLob de los suelos M8 y M9 en la Tabla 1). En estos casos particulares (que son muy inusual), el uso del original de múltiples puntos de prueba de flexión 25 se podría justificar, aunque desde un punto de vista estadístico, no sería obligatorio desde el Studenla prueba t de t (Tabla 3) indica que las diferencias entre los métodos no son significativas y, por tanto, la nueva prueba de flexión serían válidos para una amplia variedad de suelos, incluso para aquellos con muy alta plasticidad y características especiales.
A pesar de los casos particulares indicadas anteriormente en relación con algunos suelos de alta plasticidad, la nueva prueba de flexión propone en este trabajo (sobre la base de un estudio previo de los autores 25) sea precisa, rápida, barata y sencilla, que le dan una ventaja sobre el prueba de laminado de roscas tradicionales y también sobre otros métodos alternativos para la determinación PL (como los basados en el penetrómetro de cono 15-20). La aplicación de la nueva prueba de flexión en los laboratorios geotécnicos y de suelos implicaría una mejora en el rendimiento de la prueba PL, porque además de las características antes mencionadas, ahora los criterios para obtener y calcular el PL estaría claro, la habilidad o experiencia del operador haría not ser un factor decisivo para la realización de la prueba correctamente y la interpretación subjetiva del operador también se reduce al mínimo. De esta manera, los posibles errores que se cometen con el método de laminado de roscas estándar (por ejemplo, aquellos en los que el resultado PL es mayor que la LL, algo que, en teoría, no es posible) y que afectan negativamente a la clasificación Casagrande 13, pudo evitarse. Aunque sería necesario un estudio entre laboratorios, se espera que los resultados entre los diferentes operadores son bastante similares con la nueva prueba de flexión, algo que en muchas ocasiones no ocurre cuando se lleva a cabo la prueba de laminado de roscas tradicional, especialmente en suelos de baja plasticidad en el que la habilidad y experiencia del operador son decisivos en el resultado final. Por estas razones, la prueba de doblado tiene potencial para ser estandarizados con el fin de convertirse en una alternativa real para reemplazar la prueba de laminado de roscas inexacta en Laboratorie geotécnico y el suelos en todo el mundo.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Shovel | Any | NA | It is preferable a round point metal shovel so that it can penetrate easily in the soil. |
| Trowel | Any | NA | It should be easy to handle both in field and laboratory, so approximately 500 g of soil should be the maximum of soil that could pick up. |
| Polyethylene bags | Any | NA | The size of the bags depends on the collected soil volume. If we were interested in preserving the natural moisture, use sealing tape to close the bag. |
| Soil splitter | PROETISA | S0012 | It is not mandatory, because the quartering can be performed with the shovel, but in case of using it: it must be big enough to split several kg of sample in the cases of soils with large amounts of gravel or pebbles. |
| Oven | SELECTA | 2001254 | The oven must be able to maintain constant temperature and should have some sort of slot or outlet opening to facilitate the release of water vapor. |
| Lab trays | Any | NA | Metal trays are preferred over plastic because the first ones tolerate the oven temperatures better than the second ones. |
| Mortar and pestle | MECACISA | V112-02 | A ceramic mortar is valid. It is recommended to use a rubber covered pestle because if the pestle was of other different materials (like metal or a ceramic), it could break the sand particles. |
| 0.40 mm sieve (or 0.425 mm sieve) | FILTRA | 0,400 (or 0,425) | Make sure that the sieve mesh is in perfect conditions of use (it should not be neither broken or worn). |
| Brush | Any | NA | It is useful for passing the soil during the sieving. |
| Wash-bottle | Any | NA | It should have an approximate capacity of one litre and it should be easy to control the amount of water that it releases. |
| Distilled water | Any | NA | Distilled water can be purchased or obtained by filtering from tap water (in this last case, a filtering system is necessary). |
| Nonabsorbent smooth glass plate | Any | NA | The plate should have a minimum area of approximately 30 × 30 cm. |
| Metal spatula | Any | NA | The metal blade of the spatula must be flexible. Dry it with a paper after water-cleaning to prevent rusting. |
| Latex gloves | Any | NA | Latex, vinyl, nitrile or other impermeable materials are valid. They should be thin enough to sense the soil with the hands. |
| Cling film | Any | NA | Normal cling film is valid. |
| Airtight bags | Any | NA | Remove the air before closing them. |
| Thread molder | Any | NA | It is a tool designed in this experiment (drawings with dimmensions are included in this paper). |
| Steel pushers | Any | NA | It is a tool designed in this experiment (drawings with dimmensions are included in this paper). |
| Damp cloth | Any | NA | A normal damph cloth is valid. |
| Roll of paper | Any | NA | Normall rolls of paper used to dry hands are valid. |
| Caliper | Any | NA | It must have an accuracy of at least 0.1 mm. |
| Paper and pen | Any | NA | Paper and pen are used to write the results. |
| Containers with covers | Any | NA | Small cylindrical glass containers are valid. If they do not have covers, watch glasses can be used as covers. Covers are useful to avoid the loss of water during the test and also to prevent the dry soil absorbs moisture from the air after oven drying. |
| Precision or analytical balance | BOECO | BPS 52 PLUS | It must have an accuracy of at least 0.01 g. |
| Protective gloves | Any | NA | Protective gloves are used to catch the metal trays from the oven. |
| Tongs | Any | NA | Tongs are used to catch the hot containers from the oven. |
| Desiccator | MECACISA | A036-01 | A normal glass desiccator with silica gel is valid to prevent the dry soil absorbs moisture from the air after oven drying. |
References
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