Introducción
Los límites de Atterberg son una medida básica de los contenidos críticos de agua de los suelos de grano fino, como el limo y la arcilla, en su transición del estado sólido al líquido.
Los límites de Atterberg constituyen un método económico y bien documentado para predecir las propiedades ingenieriles de los suelos de limo y arcilla.
Los límites de Atterberg son: el límite de contracción, el límite plástico y el límite líquido. Además, existe el denominado «índice de plasticidad»:
- El límite de contracción (SL) es el contenido de agua a partir del cual una mayor pérdida de humedad ya no provoca ninguna reducción adicional del volumen. No se utiliza habitualmente, por lo que no se tratará con más detalle.
- El límite plástico (PL) es el contenido mínimo de agua a partir del cual se considera que un suelo se comporta de manera «plástica», es decir, que es capaz de ser moldeado.
- El límite líquido (LL) es el contenido máximo de agua que puede tener un limo o una arcilla antes de convertirse en líquido, es decir, antes de transformarse en barro.
- El índice de plasticidad (PI) es el rango de contenidos de humedad en el que el limo o la arcilla permanecen plásticos (PI = LL – PL).
Figura 1: Límites de Atterberg de un limo o una arcilla
Factores que influyen en los límites de Atterberg
Los principales factores que influyen en el comportamiento de un limo o una arcilla en función de su contenido de humedad —y que, por lo tanto, afectan a los límites de Atterberg— son el tamaño y la distribución de las partículas sólidas en el suelo. La arcilla pura, por ejemplo, tendrá todas sus partículas sólidas de menos de 0,002 mm, y el limo puro, de entre 0,06 y 0,002 mm (aunque las definiciones exactas varían de un país a otro). Cuanto menor sea el tamaño de las partículas, más humedad retendrá el suelo. Por lo tanto, un suelo arcilloso tendrá un IP más alto que un suelo limoso.
Medición de los límites de Atterberg
Los límites de Atterberg se miden mediante ensayos de laboratorio. En el Reino Unido, esto se realiza de acuerdo con la norma BS 1377-2:1990, y en todo el mundo se utilizan normas equivalentes.
Límite plástico (PL)
El ensayo del límite plástico se realiza enrollando con la mano un suelo arcilloso o limoso húmedo hasta darle la forma de un «gusano» de 3 mm de diámetro; a continuación, se vuelve a moldear la muestra en forma de bola y se repite el proceso. Cada vez que se enrolla el «gusano», el contenido de humedad se reduce debido a la pérdida de agua por evaporación. El límite plástico se alcanza cuando el «gusano» se desmorona por primera vez al alcanzar los 3 mm de diámetro. Una vez que se ha producido este primer desmoronamiento, se mide el contenido de humedad de la muestra tal y como se describe anteriormente en la norma BS 1377-2:1990. El contenido de humedad medido es el límite plástico.
Límite líquido (LL)
El límite líquido se mide mediante el método de la copa de Casagrande o con un penetrómetro de cono.
Método de la copa de Casagrande
Este método implica el uso de equipo normalizado para garantizar la uniformidad de la medición. Básicamente, el ensayo consiste en extender una muestra de suelo en una copa de tamaño estándar y, a continuación, trazar una ranura en el centro. A continuación, se deja caer el vaso repetidamente y se mide el número de golpes necesarios para que la ranura se cierre de nuevo. Una vez cerrada la ranura, se mide el contenido de humedad de la muestra tal y como se ha descrito anteriormente en la norma BS 1377-2:1990. Se repite el procedimiento y se representa en un gráfico la relación entre el número de caídas y el contenido de humedad de cada ensayo. El contenido de agua estimado correspondiente a 25 golpes es el límite líquido.
Método del penetrómetro de cono
El método del penetrómetro de cono se basa en la medición de la penetración en el suelo de un cono normalizado de acero inoxidable con un ángulo de vértice, una longitud y una masa específicos. Se analizan muestras de suelo con diversos contenidos de humedad y los resultados se representan en un gráfico. El contenido de agua estimado correspondiente a una penetración del cono de 20 mm es el límite líquido. Cabe señalar que la norma BS 1377-2 recomienda el método del penetrómetro de cono frente al método de la copa de Casagrande.
Medición del límite líquido con la copa de Casagrande
Definición de los tipos de suelo mediante los límites de Atterberg
Los límites de Atterberg se utilizan habitualmente para definir un suelo de grano fino como limo o arcilla, ya sea de alta o baja plasticidad.
La definición más conocida es el gráfico de plasticidad que se muestra en la figura 2.
Cabe señalar que, por lo general, los suelos que se sitúan por encima de la «línea A» son arcillas (C), y los que están por debajo son limos (M).
Sin embargo, la mineralogía de la arcilla y el contenido orgánico (como la turba) no se ajustan necesariamente a esta definición.
Figura 2: Tabla de plasticidad (BS 5930:2015)
Referencias
British Standards Institution, BS 1377-2:1990 – Métodos de ensayo de suelos para ingeniería civil. Ensayos de clasificación
British Standards Institution, BS 5930:2015 – Código de prácticas para estudios de suelos