clasificacion e identificacion de suelos
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Facultad de Ingeniería yArquitectura 2013-I
TEMA:
CLASIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE SUELOS
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MECANICA DE SUELOSI
6.1 GENERALIDADES
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Dada la complejidad y prácticamente la infinita variedad con que los suelos se presentan en la
naturaleza, cualquier intento de sistematización científica, debe ir precedido por otro de
clasificación completa. Obviamente la Mecánica de Suelos desarrolló estos sistemas de
clasificación desde un principio.
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Es evidente que un sistema de clasificación que pretenda cubrir hoy las necesidades
correspondientes, debe de estar basado en las propiedades mecánicas de los suelos, por ser
estas lo fundamental para las aplicaciones ingenieriles.
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6.2 IDENTIFICACIÓN DE SUELOS
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La identificación de un suelo se realiza en campo mediante observación directa de la textura,
color, y mediante manipuleo para determinar la plasticidad.
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6.3 CLASIFICACIÓN DE SUELOS
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Se realiza mediante ensayos deGranulometríay ensayos deLimites deAtterberg, con los datos
obtenidos y mediante tablas de clasificación se determina la clase o tipo de suelo.
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6.4 PROPIEDADES ÍNDICE
DE LOS SUELOS
GRUESO Y FINOS
PARA SU CLASIFICACIÓN
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Las propiedades índice se utilizan en la identificación y clasificación de un suelo.
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SUELOS GRUESOS: LA GRANULOMETRÍA
Es la propiedad índice con la que se define la distribución de las partículas del suelo.
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SUELOS FINOS: LOS LÍMITES DE ATTERBERG
Son propiedades índice, con los que se definen la plasticidad.
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6.5 ENSAYOS PARA
LA CLASIFICACIÓN
DE SUELOS
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Agrupar suelos por la semejanza en los comportamientos, correlacionar propiedades con los
grupos deun sistemade clasificación, aunque sea un proceso empírico, permite resolver
multitud deproblemas sencillos. Eso ofrece la caracterización del suelo porLA GRANULOMETRÍA
Y LA PLASTICIDAD.Sin embargo,el ingenierodebe ser precavido al utilizar esta valiosa ayuda,
ya que soluciones a problemas de flujos, asentamientoso estabilidad, soportados sólo en la
clasificación, puede llevar a resultados desastrosos.
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Lasrelaciones de fases constituyen una base esencial de la Mecánica de Suelos. El grado
decompacidad relativade una arena es seguro indicador del comportamiento de ese suelo.La
curva granulométrica ylos Límitesde Atterberg, de gran utilidad, implican la alteración del
suelo y los resultados no revelanel comportamientodel suelo in situ.
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ANÁLISIS GRANULOMETRÍCO:
Determina la distribución de las partículas por tamaño de una muestra de suelo.
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SUELOMAL GRADUADO:
Existe una graduación uniforme de tamaños.
SUELO BIEN GRADUADO:
Existe una graduación continua de tamaños.
SUELOCON GRADUACIÓN DISCONTINUA:
Existe unagraduación discontinua de tamaños.
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LOS LÍMITES DE ATTERBERG:
Algunos suelos cambian de consistencia en función al contenido de humedad. Sedefinen cuatro
estados: sólido, semisólido, plástico y líquido. Ellímite entre esos estados se denominan
Límites de Consistencia y son:Límite de Contracción(LC), Límite Plástico (LP) y Límite Líquido
(LL).
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LIMITE LIQUIDO:
Humedad para la cual el numero de golpes en la copa de Casagrande es de 25 para cerrar la
ranura.
LIMITE PLÁSTICO:
Humedad mínima con el cual puede moldearse cilindros de suelo de 3 mm de diámetro sin que
estos se fisuren.
LIMITE DE CONTRACCIÓN:
Humedad a partir de la cual, una perdida de esta, ya no implica disminución de volumen de un
suelo.
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6.6 SISTEMAS PARA
LA CLASIFICACIÓN
DE SUELOS
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AASHTO
Asociación Americana de Funcionarios de Carreteras Estatales y Transporte o por sus siglas en
inglésAASHTO de AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION
OFFICIALS, es un órgano que establece normas que publica especificaciones, hace pruebas de
protocolos y guías usadas en diseños de autopistas y construcción de ellas en todo los Estados
Unidos. A pesar de su nombre, la asociación representa no sólo a las carreteras, sino también
al transporte por aire, ferrocarril, agua y transporte público.
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CLASIFICACIÓN DE SUELOSAASHTO
Ha sido en estados unidos donde se han desarrollado la mayor parte de las clasificaciones
empíricas de suelos. Una de las más populares en carreteras es la empleada por AASHTO, y
que fue originalmente desarrollada por los ilustres geotécnicos TERZAGHI y HOGENTOGLER
para el BUREAU OF PUBLIC ROADS NORTEAMERICANO.
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Inspiradaen el modelo de Casagrande, considera siete grupos básicos de suelos, numerados
desde el A-1 hasta el A-7. A su vez, algunos de estos grupos presentan subdivisiones; así, el
A-1 y el A-7 tienen dos subgrupos el A-2, cuatro.
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Losúnicos ensayos necesarios para encuadrar un suelo dentro de un grupo u otro son el
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO y los LÍMITES DE ATTEBERG. Si queremos determinar su
posición relativa dentro del grupo, es necesario introducir el concepto de ÍNDICE DE GRUPO
(IG), expresado como numero entero con un valor comprendido entre o y 20 en función del
porcentaje de suelo que pasa a través del TAMIZ N° 200 ASTM (0.080 UNE):
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IG = 0.2 x a + 0.005 x a x c + 0.001 x b x d
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Dónde:
a - es el % en exceso sobre 35, de suelo que pasa por dicho tamiz, sin pasar de 75. Se
expresa como un número entero de valor entre 0 y 40
b - es el % en exceso sobre 15, de suelo que atraviesa el tamiz, sin superar un valor de 55.
Es un número entero que oscila entre 0 y40
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c- es el exceso del límite líquido (LL) sobre 40, y nunca superior a 60. Se expresa como
numero entero comprendido entre 0 y 20
d - es el exceso de índice de plasticidad (IP) sobre 10, nunca superior a 30. Es un número
entero positivo comprendido entre 0 y 20
Nota: Si el resultado es negativo, se toma 0. Y si tiene decimales, se redondea al máscercano
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Enel siguiente grafico se muestra la tabla de clasificación de suelos según AASHTO, en las que
se recogen todas las características exigibles a cada grupo y subgrupo, según el tipo de cada
suelo a estudiar.
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GRUPOS DE SUELOSAASHTO
SUELOS A - 1:
• Son mezclas bien graduadas de gruesos a finos con aglutinantes no plásticos o de plasticidad
débil.
• Estos tienen una gran estabilidad a la carga de las ruedas sin afectar las condiciones de
humedad. Se componen satisfactoriamente como bases con superficies bituminosas de
desgaste delgadas.
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SUBGRUPOS
A-1-a:
• Predominantemente fragmentos de roca o grava, con o sin cementante.
A-1-b:
• Predominantemente arena gruesa con o sin cementante.
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SUELOSA - 2:
• Están constituidos por material grueso y fino mezclados con aglutinantes, pero son
inferiores a los suelos A -1 debido a su mala graduación, a un aglutinante inferior o a ambas
cosas. En la superficie de la carretera pueden presentar una gran estabilidad cuando estén
secos, o según la cantidad y características del aglutinante, pueden reblandecerse cuando se
humedecen, o volverse sueltos o polvorientos durante los periodos desequía
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SUBGRUPOS
A-2-4 y A- 2-5:
•Incluyen varios materiales granulares cuyas partículas más finas (de 0.425 mm hacia abajo)
tienen las características de los grupos a-4 y a-5 respectivamente.
A-2-6 y A-2-7:
•Son similares a los descritos anteriormente, pero sus partículas más finas tienen la
característica de los grupos A-6 y A-7, respectivamente.
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SUELOS A - 3:
• Están compuestos por arenas deficientes en aglutinantes. Son típicas en este grupo la arena
fina de desierto y la arena transportada por el viento, así como las mezclas en depósitos
fluviales de arena fina de mala graduación con pequeñas cantidades de arena gruesa y grava.
Tienen una estabilidad deficiente a la carga de las ruedas, excepto cuando están húmedos.
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SUELOSA - 4:
• Están compuestos predominantemente por limo con solo moderadas cantidades de material
grueso y pequeñas cantidades de arcilla pegajosa coloidal. Se encuentran frecuentemente y
proporcionan una superficie firme para circulación cuando están secos, teniendo un escaso
abultamiento después de ser cargados. Cuando absorben agua se dilatan perjudicialmente o
pierden estabilidad.
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•Son difíciles de compactar ya que el intervalo de humedad para una compactación
satisfactoria es muy pequeño.
• Los tipos más plásticos se dilatan con los aumentos del contenido de humedad,
especialmente cuando se han compactado a un contenido de humedad inferior al contenido
óptimo. Las superficies bituminosas requieren bases sustanciales cuando se colocan
sobresubrasantede suelos de este grupo.
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SUELOSA - 5:
• Son similares a los A – 4, con excepción que incluyen suelos de graduación muy mala. Estos
suelos se presentan raramente. Son susceptibles al abultamiento cuando se retira la carga,
aunque estén secos.
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•Las propiedades elásticas dificultan la conveniente compactación de bases de tipo flexible
colocadas durante la construcción y no son aceptables como subrasantes para capas delgadas
de base flexible estabilizada, ni para superficies bituminosas. Están sujetos a la acción de la
congelación. Se ha observado que los pavimentos colocados sobre subrasantes de este tipo de
suelo se agrietan excesivamente.
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SUELOS A - 6:
• Componente predominante de arcilla con contenidos moderados de materiales gruesos. En
los estados de plasticidad blanda o rígida solo absorben agua adicional cuando se les
manipula. Tienen buena capacidad soportante cuando están compactados a la densidad
máxima, pero pierden capacidad soportante cuando absorbenhumedad
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•Los índices de plasticidad altos, por encima de I8, de esos suelos indican una naturaleza
cohesiva del material aglutinante (arcilla y coloides), solamente serán adecuados para rellenos
y subrasantes, cuando se colocan y mantienen con un bajo contenido de humedad.
• No son adecuados para sub-base bajo capas delgadas flexibles o capas superficiales
bituminosas a causa de los grandes cambios de volumen que motivan las variaciones de
humedad, y la pérdida de poder soportante después de la admisión de humedad.
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SUELOSA - 7:
• Están compuestos predominantemente de arcilla como los suelos A – 6, pero debido a las
partículas de limo de tamaño uniforme a la materia orgánica, escamas de mica o carbonato de
cal, son elásticos.
• A un determinado contenido de humedad se deforman y abultan apreciablemente cuando se
retira la carga.
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SUBGRUPOS
A-7-5:
• Materiales que tienen índice de plasticidad moderado en relación con sus límites líquidos y
pueden ser altamente elásticos, así como también experimentan cambios de volumen.
A-7-6:
• Materiales con alto índice de plasticidad en relación con sus límites líquidos y son
susceptibles de experimentar cambios de volumen extremadamente altos.
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TURBA Y ESCOMBROS:
• Los suelos compuestos de turba y escombros muy blandos, contienen grandes cantidades de
materia orgánica y humedad y no pueden ser usados en ningún tipo de construcción.
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SUCS
El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, SUCS(ASTM D 2487 y 2488) es el de uso más
extendido en la práctica geotécnica. Fue inicialmente propuesto por Arthur Casagrande en
1932, tentativamente adoptado por el Departamento de ingeniería de los EEUU en 1942 y
definitivamente presentado a la ASCE en 1948 (Casagrande 1932, 1948). La U.S. Army Corps
of Engineers comenzó a emplearla en 1953 en tanto que la U.S. Bureau of Reclamation lo hizo
en 1974. Está basado en el análisis granulométrico y en los límites de Atterberg (límites
líquido y plástico) de los suelos.
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Laprimera y más importante decisión está dada por el contenido de finos, definido como el
correspondiente a partículas de diámetro equivalente menor a 0,075 mm, pasante del tamiz
#200. Si menos del 50% en peso del suelo pasa el tamiz #200, entonces el suelo es “grueso”
y se sub-clasifica en arena o grava usando el tamiz #4. De otro modo, el suelo es “fino” y se
sub-clasifica en limo o arcilla, usando los límites de plasticidad.
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Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. Está basado en el análisis granulométrico y los límites de
Atterberg. El tamaño de las partículas determina la naturaleza de las fuerzas que gobiernan el comportamiento
de los suelos. Fuerzas de naturaleza eléctrica (fuerzas atractivas y repulsivas de van der Waals) predominan en
partículas menores a 75 mm (Tamiz #200).
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La importancia del tamiz #200 se hace evidente cuando se analizan las fuerzas dominantes
sobre las partículas, incluyendo las de peso propio, las fuerzas debidas a los esfuerzos
efectivos, fuerzas eléctricas, y fuerzas capilares.Figura muestrala correlación existente entre
el tamaño equivalente de las partículas y la naturaleza de las fuerzas gobernantes. Nótese
que los tamices #200 y #4 logran capturar estos límites.
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Desdeel punto de vista del diseño, la velocidad de disipación del exceso de presión de poros
discrimina entre análisis en condiciones “drenadas” o en condiciones “no drenadas”.
Típicamente, las condiciones de carga “drenadas” están asociadas a suelos de grano grueso,
en tanto que las de carga “no drenadas”, a suelos de grano fino. Sin embargo, un suelo de
grano grueso pero con la presencia de sólo ~10% de finos ve afectada grandemente su
permeabilidad, haciendo que su valor cambie en órdenes de magnitud. Consecuentemente, el
SUCS tiene un rango del 5% al 12% de contenido de finos que modifica la clasificación
desuelos
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Enefecto, un suelo granular con relación de vacíos e~0,6 colmata su espacio intersticial con
~5% a 15% de finos. En la ausencia de finos, el empaquetamiento de granos en suelos
gruesos (gravas o arenas) depende del coeficiente de uniformidad Cu = D60/D10 ; este
determina las máximas y mínimas relaciones de vacío que un determinado suelo granular
puede alcanzar.
El coeficiente de curvatura Cc=(D30)^2/(D10*D60) agrega información acerca de la
convexidad de la curva granulométrica, indicando la presencia de diámetros extremos.
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Porotro lado, los límites de Attergerg son escogidos para clasificar los suelos finos. Estos
ensayos cuantifican la superficie específica
Los ensayos de límites de consistencia deben ser realizados con el mismo fluido que estará
involucrado durante la vida útil del proyecto ya que diferentes iones y concentraciones
afectan la capa difusa y las fuerzas de repulsión.
Inicialmente se tienen suelos granulares o finos, según se distribuye el material que pasa el
tamiz de 3’’ =75 mm; el suelo es fino cuando más del 50% pasa el T#200, si no, es granular.
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CLASIFICACIÓN DE SUELOSSUCS
Lossuelos se separan en tres divisiones:
o Suelosde grano grueso.
o Suelosde grano fino.
o Suelosaltamente orgánicos.
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Lossuelos de grano grueso se dividen en gravas (G) y arenas (S).
Las gravas contienen un porcentaje mayor de la fracción gruesa retenida en el tamiz Nº 4
(4,76 mm) y las arenas son aquellos suelos cuya poción pasa el tamiz Nº 4.
Tantolas gravas (G) como las arenas (S), se dividen en cuatro grupos secundarios: GW, GP,
GM, GC, SW, SP, SM, SC respectivamente, según la cantidad y el tipo de los finos y la forma
de la curva granulométrica.
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Lossuelos de grano fino se subdividen en limos (M) y arcillas (C), según su límite líquido y su
índice de plasticidad. Los limos son suelos de grano fino con un límite líquido y un índice de
plasticidad que resulten puntos por debajo de la línea “A”. Y arcillas aquellos que dan puntos
por encima de la línea “A” (esta definición no es válida para las arcillas orgánicas, puesto que
el límite líquido y el índice de plasticidad de estos suelos dan puntos por debajo de la línea
“A”).
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Ellimo (M) y la arcilla (C) se dividen a su vez en dos grupos secundarios basados en el hecho
de que el suelo tiene un límite líquido relativamente bajo (L =low) o alto (H =high).
Los suelos altamente orgánicos son usualmente muy comprensibles y tienen características
inadecuadas para la construcción. Se clasifican dentro del grupo designado por el símbolo Pt:
Turba (Peat). El humus y suelos de pantano son ejemplos típicos de este tipo de suelos.
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G = GRAVA (GRAVEL).
S = ARENA (SAND).
M = LIMO (MJAL, MO), DEPENDE DEL LL Y EL IP.
C = ARCILLA (CLAY). DEPENDE DEL LL Y EL IP.
O = SUELO ORGÁNICO (ORGANIC).
PT = TURBA (PEAT).
W = BIEN GRADUADO (WELL GRADED), DEPENDE DEL CU Y CC.
P = MAL GRADUADO (POOR GRADED), DEPENDE DEL CU Y CC.
L = PLASTICIDAD BAJA (LOW).
H = PLASTICIDAD ALTA (HIGH).
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GW: Grava bien gradada, mezclas gravosas, poco o ningún fino.
GP: Grava mal gradada, mezclas grava – arena, poco o ningún fino.
GM: Grava limosa, mezclas grava, arena, limo.
GC: Grava arcillosa, mezclas gravo – arena arcillosas.
SW: Arena bien gradada.
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SP : Arena mal gradada, arenas gravosas, poco o ningún fino.
SM : Arenas limosas, mezclas arena – limo.
SC : Arenas arcillosas, mezclas arena – arcilla.
ML : Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de roca, limo arcilloso, poco plástico,
arenas finas limosas, arenas finas arcillosas.
CL : Arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas,
arcillas limosas, arcillas magras (pulpa)
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OL : Limos orgánicos, arcillas limosas orgánicas de baja plasticidad.
MH : Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o diatomáceos (ambiente
marino, naturaleza orgánica silíceo), suelos elásticos.
CH : Arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas gruesas.
OH : Arcillas orgánicas de plasticidad media a alta, limos orgánicos.
Pt : Turba (carbón en formación) y otros suelos altamente orgánicos.
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Los suelos granulares se designan con estos símbolos
*Prefijos
G =Grava El 50% o más es retenido en la malla #4→
S =Arena Sí más del 50% pasa la malla #4→
*Sufijos
W =bien gradado
P =mal gradado Depende del Cu y Cc
M =Limoso
C =Arcilloso Depende deWLy elIP
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Si menos del 5% pasa el T - #200, los sufijos son W o P, según los valores de Cu y Cc. Si más
del 12% pasa el T# 200, los sufijos son M o C, dependiendo de WL e IP. Si el porcentaje de
finos está entre el 5% y el 12%, se utilizan sufijos dobles (clase intermedia).
Lossuelos finos se designan con estos símbolos.
*Prefijos Sufijos
M =Limo
L =Baja plasticidad (WL < 50%)
C =Arcilla
H =Alta plasticidad (WL > 50%)
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En la carta de plasticidad separados por la línea B.
O =Orgánico
Esta clasificación está basada sólo en los límites de Atterberg para la fracción que pasa el
T#40, y se obtiene a partir de la llamada CARTA DE PLASTICIDAD así:
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Sobre la línea A: arcillas inorgánicas.
Debajo de la línea A: limos y arcillas orgánicas.
La línea B: LL = 50 separa H de L
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