en Geotecnia

¿Por qué se dan 25 golpes en el ensayo del Límite Líquido?

He trabajado para laboratorios de Control de Calidad en varias ocasiones, y cuánto más grande, más áreas técnicas y más personal tenía, más veces se repetía una pregunta:

– Oye… y en el ensayo ese ¿por qué se dan 25 golpes exactamente?

El “ensayo ese” es la determinación del Límite Líquido con la cuchara de Casagrande, y lo curioso es que, pese a ser un ensayo muy habitual, el tema del número de golpes no sale en muchos textos, simplemente dicen que son 25 y ya está.

¿Por qué 25 golpes, entonces?

Como es sabido, la resistencia a esfuerzo cortante, o cohesión, no es un valor intrínseco del suelo, depende de las tensiones soportadas en el pasado y de la humedad.

Al aumentar la humedad disminuye la cohesión, es intuitivo, si se sigue añadiendo agua al final el conjunto deja de ser plástico y pasa a ser líquido.

Pues bien, justo en ese punto, cuando la humedad coincide con el Límite Líquido, “casi todos” los suelos presentan la misma cohesión o resistencia a corte: 2,50 kN/m².

Por esa razón da 25 golpes la cuchara (también llamada cazo o copa) de Casagrande, porque está diseñada para crear un esfuerzo de 0,1 kN/m² en cada golpe, es decir, que si el suelo rompe a 25 golpes es que está en su Límite Líquido. Y no doy más detalles del ensayo porque para eso ya están las normas.




Lo malo del método:

Primero, que ni todos los suelos son iguales ni la resistencia a corte es exactamente de 2,50 kN/m², digamos que oscila entre 1,10 y 3,20 kN/m².

Segundo, que darle golpes al suelo es un ensayo dinámico, algo totalmente desaconsejado para materiales arcillosos en casi todos los textos y normativas.

Tercero, que el propio Arthur Casagrande, el mismo que propuso el “invento” en 1932, planteó en 1958, tras 25 años de pruebas, cambiarlo por algún otro ensayo que presentara menos errores, aunque como dice en las páginas de Géotecnique de aquel año “Desafortunadamente, por ahora ninguno de estos ensayos está lo suficientemente simplificado como para competir, en simplicidad y coste, con el actual”.

Cuarto: La norma British Standard propone un material distinto para la superficie de rebote de la cuchara, obteniendo valores más bajos, algo a tener en cuenta si se usan correlaciones de suelos británicos, como las arcillas de Londres, por ejemplo.

Lo bueno del método:

Que confirma algo muy interesante; Si la cohesión de un suelo natural depende de su humedad y del historial de tensiones, como al molerlo y amasarlo para hacer el ensayo se rompe toda su estructura anterior, la cohesión ya sólo tendría que depender de la humedad.

Y eso es justamente lo que ocurre, si representamos la cohesión remoldeada frente al índice de fluidez (ese que nos indica en qué posición real nos encontramos respecto de los límites), se observa esa dependencia (que todavía se ajusta mucho mejor si se usa el método del cono, con menor dispersión).

Conclusión:

La resistencia al corte de una arcilla amasada depende sólo de su índice de fluidez, y como dice el Tomo I del Geotecnia y Cimientos, “Desgraciadamente, para muestras inalteradas no existe una relación parecida, que pudiera servir al menos para tanteos“.

Claro que, si los índices de plasticidad son algo intrínseco del suelo… ¿sería posible obtener la carga de hundimiento de un suelo a partir de los límites de Atterberg?

La respuesta es SI, se puede hacer y no es complicado.. pero el resultado no compensa.

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Comentario

  1. bueno Enrique tu blog empieza a ser como ese libro de consulta que coges en los ratos de oficina y no curro. Felicidades estoy por imprimir y encuadernar.

  2. Hola, gracias por hacer ver el ensayo de una manera mas amigable…. tengo dos dudas:

    * En algunas paginas he encontrado que se debe golpear la cazuela dos veces por segundo, en realidad la velocidad afecta el resultado del limite de liquido?

    * y la otra es, para que se calcula el limite liquido? que aplicación se le da a este limite?

    Gracias

    • Respecto a utilidades del límite líquido: Clasificaciones descriptivas, usos del suelo para terraplenes, relaciones de expansividad, alterabilidad, susceptibilidad frente a la erosión, etc.
      La frecuencia de golpeo es importe para que los ensayos sean reproducibles, está en la norma de ensayo. Los procesos de rotura dependen de los procesos de carga, de su ritmo, del drenaje de presiones intersticiales, por lo que sí se obtendrán resultados diferentes. ¿Cuánto de diferentes? Desconozco estudios al respecto ni si Casagrande lo consideró. Sería algo parecido a pensar que un corte directo UU dará lo mismo que un corte directo CD
      Por último, parece evidente que si cada golpe transmite un esfuerzo cortante de 0.1 kN/m2, el LL está relacionado con la resistencia del terreno, pero de ahí a determinar la carga de hundimiento del terreno me parece un viaje muy largo. Recordemos que el ensayo implica un proceso de amasado que modifica las condicionales naturales del suelo, hecho que recoge la norma de ensayo. Además, la carga de hundimiento debe referirse a una cimentación…por lo que el viaje me parece aún más largo. De todos modos, es un interesante debate.