MECANICA DE SUELOS I

FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTEESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA SANITARIA

CURSO: Mecnica de Suelos

TEMA: Informe de Laboratorio

DOCENTE: Ing. Vctor VASQUEZ NIO

INTEGRANTES: Arias Tarazona Martha102.0704.058Palacios Cacha Oswaldo 111.0704.056

HUARAZ ANCASH2013

INTRODUCCINLa extraccin de nuestro suelo de laboratorio se obtuvo en Villn cerca al cementerio, en el distrito de Huaraz.En el primer ensayo vamos a identificar las tres fases del suelo, conocer los parmetros de los pesos y volmenes de cada una de sus fases y obtener las relaciones existentes pesos y/o volumen. En el segundo ensayo vamos a determinar el contenido de humedad, hallando el agua presente en una cantidad de suelo en trminos de su peso seco.En un tercer ensayo determinaremos el peso unitario de un suelo cohesivo con este laboratorio podemos obtener el volumen desplazado de cualquier suelo cohesivo que no se destruya por estar dentro del agua.En un cuarto ensayo obtendremos la gravedad especfica de slidos de un suelo, mediante la aplicacin de un mtodo general para suelos de partculas pequeas (suelos y agregados finos), cuya gravedad especfica es mayor que uno.

RELACIONES VOLUMTRICAS GRAVIMTRICASI. OBJETIVOIdentificar los estados del suelo, conocer los parmetros de pesos y volmenes de cada una de las fases del suelo, y obtener las relaciones existentes entre pesos y/o volmenes.II. FUNDAMENTO TERICO2.1. INTRODUCCINEl suelo es un material constituido por el esqueleto de partculas slidas rodeado por espacios libres (vacos), en general ocupados por agua y aire. Como resultado de la actuacin de los factores formadores, se desarrollan unos procesos de formacin que conducen a la aparicin de los suelos, los cuales estn constituidos por tres fases: fase slida, fase lquida y fase gaseosa (Figura 1.1).

Figura 1.1. Fases del suelo

Figura 1.2. Fases del Suelo

Slida:Formada por partculas minerales del suelo, incluyendo la capa slida adsorbida.Lquida:Generalmente agua (especficamente agua libre), aunque pueden existir otros lquidos de menor significacin.Gaseosa:Comprende sobre todo el aire, si bien pueden estar presentes otros gases, por ejemplo: vapores de sulfuro, anhdridos carbnicos, etc.

La capa viscosa del agua adsorbida, que presenta propiedades intermedias entre la fase slida y la lquida, suele incluirse en esta ltima pues es susceptible de desaparecer cuando el suelo es sometido a una fuerte evaporacin (secado).La atmsfera penetra en el suelo a travs de los poros y fisuras. Despus de una lluvia cuando el exceso de agua ha drenado, el volumen de poros lleno de aire se denomina capacidad de aire, y es aproximadamente el 25%.El aire del suelo normalmente est saturado de vapor de agua y tiene mayor concentracin de dixido de carbono (8 veces) y menos oxigeno. Tambin presenta un mayor porcentaje de metano. La concentracin de estos gases vara enormemente segn la actividad de los microorganismos y del drenaje del suelo. Estos porcentajes se presentan en la Tabla.

Tabla 1. Composicin del aire en porcentajes en la atmsfera (Bridges).

Algunos suelos contienen, adems, materia orgnica (residuos vegetales parcialmente descompuestos) en diversas formas y cantidades.Pese a que la capa adsorbida y el contenido de materia orgnica son muy importantes desde el punto de vista de las propiedades mecnicas del suelo, no es preciso considerarlos en la medicin de pesos y volmenes relativos de las tres fases principales.

La fase lquida del suelo est constituida por el agua y las soluciones del suelo. El agua procede de la atmsfera (lluvia, nieve, granizo, humedad atmosfrica) aunque tambin puede provenir de otras fuentes como infiltraciones laterales, capas freticas etc. Las soluciones del suelo proceden de la alteracin de los minerales y de la materia orgnica.El agua ejerce importantes acciones, tanto para la formacin del suelo (interviene decisivamente en la meteorizacin fsica y qumica, y translocacin de sustancias) como desde el punto de la fertilidad. Su importancia es tal que la popular sentencia "donde no hay agua, no hay vida" podemos adaptarla en nuestro caso y decir que "donde no hay agua, no hay suelos".La fase lquida circula a travs del espacio poroso, queda retenida en los huecos del suelo y est en constante competencia con la fase gaseosa. Los cambios climticos estacionales, y concretamente las precipitaciones atmosfricas, hacen variar los porcentajes de cada fase en cada momento.

Figura 1.3. El agua, el aire y las partculas minerales en el suelo

Las fases lquida y gaseosa conforman el Volumen de Vacos, mientras que la fase slida constituye el Volumen de Slidos.

Figura 1.4. Fases del Suelo

MECANICA DE SUELOS I

74LABORATORIO N1

Suelo SecoTodos los vacios de encuentran con aire.No existe agua libre en el suelo.Suelo Parcialmente SaturadoParte de los vacos se encuentran con agua y parte con aire.

Suelo SaturadoTodos los vacos se encuentran con agua.

Un suelo est totalmente saturado, cuando todos sus vacos estn ocupados nicamente por agua; en estas circunstancias consta, como caso particular, de slo dos fases: la slida y la lquida. Muchos suelos bajo la napa, estn saturados.Entre estas fases es preciso definir un conjunto de relaciones que se refieren a sus pesos y volmenes, las cuales sirven para establecer la necesaria nomenclatura y para contar con conceptos mensurables, a travs de cuya variacin puedan seguirse los procesos ingenieriles que afectan a los suelos.En los laboratorios de Geotecnia puede determinarse fcilmente el peso de las muestras hmedas, el peso de las muestras secadas al horno, y el peso especfico de los suelos.

Como consecuencia de estas tres fases el suelo presenta unas determinadas propiedades que dependen de la composicin y constitucin de sus componentes. La fase lquida constituye el medio ideal que facilita la reaccin entre las tres fases, pero tambin se producen reacciones dentro de cada fase.Los minerales constituyen la base del armazn slido que soporta al suelo (Figura 1.5.)

Figura 1.5. Representacin de las fases del suelo

La fase slida representa la fase ms estable del suelo y por tanto es la ms representativa y la ms ampliamente estudiada. Es una fase muy heterognea, formada por constituyentes inorgnico y orgnico.Cuantitativamente en un suelo normal la fraccin mineral representa de un 45-49% del volumen del suelo. Dentro de la fase slida constituye, para un suelo representativo, del orden del 90-99% (el 10-1% restante corresponde a la materia orgnica).En la figura aparece un esquema de una muestra de suelo separada en sus tres fases, y en ella se acotan los pesos y volmenes cuyo uso es de gran inters.

:Volumen total de la muestra del suelo (volumen da la masa)

:Volumen de la fase slida de la muestra (volumen de slidos)

:Volumen de la fase lquida (volumen de agua)

:Volumen de la fase gaseosa (volumen de aire)

:Volumen de vacos de la muestra de suelo (volumen de vacos).

:Peso Total de la muestra de suelo. (Peso de la Masa).

:Peso de la fase slida de la muestra.

:Peso de la fase lquida (peso del agua).

:Peso de la fase gaseosa, convencionalmente considerado como nulo.

En el modelo de fases, se separan volmenes V y pesos W as: Volumen total , volumen de vacos (espacio no ocupado por slidos), volumen de slidos , volumen de aire y volumen de agua . Luego:

En pesos (que es diferente a masas), el del aire se desprecia, por lo que . El peso total del espcimen o muestra es igual a la suma del peso de los slidos ms el peso del agua ; esto es:

2.2. PROPIEDADES NDICESPermiten definir cuantitativamente las propiedades de un suelo, sus condiciones y su comportamiento fsico y mecnico.2.3. RELACIONES FUNDAMENTALES:2.3.1. Relaciones Volumtricas: Relacin de vacos Porosidad Grado de saturacin Densidad relativa Grado de saturacin de aire

2.3.2. Relaciones Gravimtricas: Contenido de Humedad Peso especifico relativo de los slidos o gravedad especfica Peso unitario total hmedo Peso unitario seco Peso unitario saturado Peso unitario sumergido

RELACIONES VOLUMTRICAS: Relacin de vacosEs la relacin entre el volumen de vacos y el de los slidos.Su valor puede ser e > 1 y alcanzar valores muy altos.

En teora

Porosidad

Se define como la probabilidad de encontrar vacos en el volumen total. Por eso (se expresa en %).

En un slido perfecto ; en el suelo y .

El trmino compacidad se refiere al grado de acomodo alcanzado por las partculas del suelo, dejando ms o menos vacos entre ellas. En suelos compactos, las partculas slidas que lo constituyen tienen un alto grado de acomodo y la capacidad de deformacin bajo cargas ser pequea. En suelos poco compactos el volumen de vacos y la capacidad de deformacin sern mayores. Una base de comparacin para tener la idea de la compacidad alcanzada por una estructura simple se tiene estudiando la disposicin de un conjunto de esferas iguales.

Los parmetros adicionales y e (siempre ), se relacionan as: como es la relacin de vacos, entonces:

Con la prctica, para suelos granulares, los valores tpicos son:

Arena bien gradadae = 0,43 0,67 = 30 40%

Arena uniformee = 0,51 0,85 = 34 46%

Grado de Saturacin

Se define como la probabilidad de encontrar agua en los vacos del suelo, por lo que . Fsicamente en la naturaleza , pero admitiendo tal extremo, suelo seco y suelo saturado.

Densidad Relativa

Este parmetro nos informa si un suelo est cerca o lejos de los valores mximo y mnimo de densidad, que se pueden alcanzar. Adems , siendo ms resistente el suelo cuando est compacto y y menor cuando est suelto y .

Algunos textos expresan en funcin del PU seco . Aqu, es para suelo suelto, para suelo compactado y para suelo natural.

Los suelos cohesivos, generalmente tienen mayor proporcin de vacos que los granulares; los valores tpicos de y e son: e = 0,55 5,00 = 35 83%

Nota: En suelos granulares, es flojo, es medio y es denso.

Grado de Saturacin de Aire

Probabilidad de encontrar aire en los vacos del suelo. . En el suelo saturado, los vacos estn ocupados por agua y en el suelo seco, por aire . Naturalmente, .

RELACIONES GRAVIMTRICAS: Contenido de HumedadEs la relacin, en %, del peso del agua del espcimen, al peso de los slidos. El problema es cul es el peso del agua? Para tal efecto debemos sealar que existen varias formas de agua en el suelo, y unas requieren ms temperatura y tiempo de secado que otras para ser eliminadas. En consecuencia, el concepto suelo seco tambin es arbitrario, como lo es el agua que pesemos en el suelo de muestra. Suelo seco es el que se ha secado en estufa, a temperatura de 105C 110C, hasta peso constante durante 24 18 horas (con urgencia).

El valor terico del contenido de humedad vara entre: En la prctica, las humedades varan de 0 (cero) hasta valores del 100%, e incluso de 500% 600%, en el valle de Mxico.

NOTA: En compactacin se habla de ptima, la humedad de mayor rendimiento, con la cual la densidad del terreno alcanza a ser mxima.

Peso especifico relativo de los slidos o gravedad especfica

Dnde:

: Gravedad especfica

: Peso especfico de los slidos

: Peso especfico del agua

Peso unitario total hmedo

Dnde:

: Peso unitario total

: Peso total

: Volumen total

Peso unitario seco

Dnde:

: Peso unitario seco

: Peso de slidos

: Volumen total

Peso unitario saturado

Dnde:

: Peso unitario saturado

: Peso de slidos

: Peso del agua

: Volumen totalCaractersticas:

Sr = 100 % Peso unitario sumergidoHaciendo una sumatoria de fuerzas verticales:

Recordar que:

Por lo tanto:

El Peso especfico sumergido ser =

III. EQUIPO, HERRAMIENTAS Y MATERIALESEn el presente ensayo se utiliz: Balanzas de precisin de 0.1 y 0.01 gr.

Horno.

Probeta graduada de 250 ml a 500 ml.

Vernier de 8.

Brocha de 2.

Regla metlica.

Recipientes de geometra conocida (cilndrica)

Cantidad de grava arenosa seca (de por ejemplo 2 a 20 mm) o arena, 5 Kg.

IV. PROCEDIMIENTO1. Tomar adecuadamente los datos de peso y volumen del recipiente a utilizar. Llenarlo con suelo, dndole una densidad al material que no permita cambios de volumen significativos al manipular el recipiente. Enrasar la superficie con la regla metlica realizando movimientos horizontales. Rellenar las oquedades con el suelo, resultado de nivelar la superficie. Anotar, el peso del recipiente con suelo en el sitio adecuado del formato provisto.

Determinacin del volumen del recipiente

2. Llenar la probeta graduada con agua potable (de preferencia agua destilada) echar agua cuidadosamente en el recipiente por los lados o lentamente, evitar que se atrape demasiado aire en los vacos del suelo. Llenar al recipiente hasta el nivel superior sin permitir que el agua se desborde y se pierda. Tener cuidado al llenar el agua hasta el tope, en no incurrir en el redondeo debido a la accin del menisco. Observar los lados del recipiente a medida que se llene y si aparecen burbuja de aire atrapadas, se debe balancear el recipiente suavemente o golpear ligeramente en el sitio donde se encuentra la burbuja para desalojarla, tener mucho cuidado en no introducir un cambio en el estado del suelo en este punto. Y, registrar el volumen de agua utilizando para llenar el recipiente de suelo.

3. Colocar cuidadosamente el recipiente lleno sobre la balanza (podra colocar el recipiente parcialmente lleno con agua en la balanza) una vez all terminar el llenado, teniendo mucho cuidado en mantener el nivel del recipiente de forma que se encuentre completamente lleno de agua al final de la operacin.Registrar el peso del suelo, ms agua, ms recipiente. Comparar en peso con los milmetros de agua aadidos. La diferencia debe ser del orden de 2 a 5 gr.; si es ms que esto se debe verificar el cilindro graduado y/o las operaciones de peso realizadas.

El llenado se completa en la balanza para luego pesarla

4. Revisar antes de retirarse del laboratorio que todos los datos de los pesos y volmenes de las fases del suelo en sus diferentes estados, se encuentren completos.

V. DATOS OBTENIDOSCARCTERSTICA OBSERVADADATO

Peso del recipiente (Wr)56.9 gr

Volumen del recipiente (Vr)935.33

Peso del suelo seco recipiente (W1)1443 gr

Peso del suelo + agua recipiente (W2)1745 gr

Peso del suelo luego del secado + recipiente (W3)1344.9 gr

Peso del suelo seco (Ws)1386.1gr

Peso del suelo saturado (Wss)1688.1gr

Peso del agua para saturar (Wws)302 gr

Volumen de agua para saturar (Vws)302 ml

Dnde:

ACTIVIDAD DE GABINETE1. Graficar el suelo, en cada uno de sus estados, con sus respectivas fases.El Diagrama de Fases nuestra muestra de suelo, consta de 2 fases por ser saturado, en este caso el volumen de la fase gaseosa es cero.:

Esquema de una muestra de suelo.

Para completar el diagrama necesitaremos hallar cada una de las constantes de peso y volumen para cada fase, para ello usaremos los datos obtenidos y los conocimientos adquiridos.

PARA OBTENER LOS PESOS:

PARA OBTENER LOS VOLMENES:

Finalmente completamos el diagrama de fases de nuestro suelo con los pesos y volmenes obtenidos:

CLCULOS Y RESULTADOS

La relacin de vacos.

La porosidad.

Grado de saturacin.

Grado de saturacin de aire.

Peso especfico seco.

Peso especfico saturado.

Peso especfico efectivo.

Gravedad especfica de slidos.

CUESTIONARIO:

1.Comentar las limitaciones del clculo de Gs de esta forma. Por qu se ha limitado tanto el tamao de la partcula del suelo?

Este ensayo se realiz con la muestra de suelo disgregado y no en estado natural, es por eso que existen errores en el contenido real del peso de los slidos por volumen total de muestra, es por esto que se limit el tamao de las partculas para poder compactar en el recipiente.

2. Comentar sobre las mejoras que pueden hacerse en este primer laboratorio tales como: El uso de agente remojante (unas gotas) en el agua, reduciendo la formacin de burbujas de aire en el suelo o en la superficie interior del recipiente.

El uso de dicho material sera necesario, ya que al eliminar la formacin de las burbujas evitamos el aumento innecesario del volumen de aire en el suelo, dando as resultados ms exactos.

Cunto afecta los resultados el tamao de volumen del recipiente?

Si el recipiente es de mayor tamao, aumenta la posibilidad de que exista mayor cantidad de vacos al llenarlo con el suelo creciendo el contenido de aire y dando resultados errneos.

Cul es el error introducido al no utilizar agua destilada y/o agua desairada a 4 C?

Al no utilizar agua destilada en nuestros ensayos, el peso especfico de lquido ya no se considerara un valor igual a 1000 Kg/m3 o 1 gr/cm3,

Derivar la constante 9,807 utilizada para convertir de gr/cm3 a KN/m3

Qu errores adicionales, pudiese haber cometido? Comentarlos.

Al no tener los equipos ni materiales en buenas condiciones existe errores en la calibracin de los instrumentos. La temperatura y las impurezas pudieron afectar el peso especfico del agua, arrastrando error a los dems valores hallados a partir de este dato.

8 CONCLUSIONES

El diagrama de fase nos representa de manera esquemtica las proporciones en volumen y en masa de las fases que constituyen nuestra muestra, tambin nos da un enfoque sobre el uso que le podramos dar al suelo, en nuestro caso, si sirve para construccin, y si no, para hacerle las mejoras correspondientes.

Al analizar una muestra de suelo, un suelo natural nos dar resultados ms representativos que una muestra suelta.

Los resultados obtenidos son precisos debido a que se us agua destilada.

2 DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE HUMEDADASTM D 2216-71

2.1 OBJETIVOS Este ensayo tiene por finalidad la determinacin del contenido de humedad en una muestra de suelo; humedad cuya formacin est dada por la suma de agua libre, capilar e higroscpica que posee la muestra de suelo. Es la determinacin del contenido de humedad, hallando el agua presente en la cantidad de suelo en trminos de su peso seco.Se define como:

Donde: = peso del agua presente en la masa del suelo.= Peso de los slidos en el suelo.

2.2 MARCO TEORICO

Esta propiedad fsica del suelo es de gran utilidad en la construccin civil y se obtiene de una manera sencilla, pues el comportamiento y la resistencia de los sueles en la construccin estn regidos, por la cantidad de agua que contienen. El contenido de humedad de un suelo es la relacin del cociente del peso de las partculas slidas y el peso del agua que guarda, esto se expresa en trminos de porcentaje.

El proceso de la obtencin del contenido de humedad de una muestra se hace en laboratorios, el equipo de trabajo consiste en un horno donde la temperatura pueda ser controlable. Una vez tomada la muestra del slido en estado natural se introduce al horno. Ah se calienta el espcimen a una temperatura de ms de 100 grados Celsius, para producir la evaporacin del agua y su escape a travs de ventanillas. Se debe ser cuidadoso de no sobrepasar el lmite, para no correr el riesgo de que el suelo quede cremado con la alteracin del cociente de la determinacin del contenido de humedad. El material debe permanecer un periodo de doce horas en el horno, por esta razn se acostumbra a iniciar el calentamiento de la muestra de suelo al final del da.

MECANISMOS DE RETENCIN DEL AGUA

2.3 EQUIPO, HERRAMIENTAS Y MATERIALES

Recipientes para humedad (aluminio o latn), identificados, 04 unidades

Horno con control de temperatura adecuada (Temperatura a 110 +/- 5 C)

Balanza de precisin al 0.01 grs.

Muestra de selo variable de acuerdo a la granulometra que presente.

Elementos de limpieza.

2.4 PROCEDIMEINTO

1

Pesar una cpsula o recipiente de aluminio, incluyendo su tapa, identificar y revisar adecuadamente el recipiente. Las capsulas de humedad normalmente pueden ser de diferentes tamaos, siendo las ms populares las de 5 cm. de dimetro por 3 cm. de altura y las de 6.4 cm. de dimetro por 4.4 cm. de altura.

2

Colocar una muestra representativa del suelo hmedo en la cpsula y determinar el peso del recipiente ms el del suelo hmedo. Si el peso se determina inmediatamente, no es necesario colocar la tapa. Si se presenta una demora de 3 a 5 minutos o ms, coloque la cpsula bajo una toalla de papel hmeda que le permitir mantener la humedad en la vecindad del recipiente.

3

Despus de pesar la muestra hmeda ms el recipiente remueva la tapa - es prctica comn colocar la tapa debajo del recipiente- y coloque la muestra en el horno.

45

Cuando la muestra se haya secado hasta mostrar un peso constante, determine el peso del recipiente ms el suelo seco. Asegrese de usar la misma balanza para todas las mediciones del peso.

5

Calcule el contenido de humedad w. la diferencia entre el peso de suelo hmedo ms el recipiente y el peso del suelo seco ms el del recipiente y el peso del suelo seco ms el del recipiente es el peso del agua que estaba presente en la muestra. La diferencia entre el peso del suelo seco ms el del recipiente y el peso del recipiente solo es el peso del suelo , y :

El suelo debe secarse en el horno a una temperatura de 110 5 C. hasta obtener un peso constante; y, mientras haya agua presente para evaporar, el peso continuar disminuyendo en cada determinacin que hagamos en la balanza. En general, no es muy prctico hacer varias medidas del peso para determinar si se ha obtenido un estado de peso constante en la muestra; lo que se hace comnmente es suponer que despus de un periodo de horneado de 12 a 18 hrs. (a menudo en la noche) la muestra se encuentra en estado de peos constante y dicho peso se registra como el del suelo seco ms el del recipiente. La experiencia indica que este mtodo de secado de muestras es bastante adecuado para trabajo rutinario de laboratorio sobre muestras pequeas.Es prctica comn retirar del horno las muestras para contenido de humedad y pesarlas inmediatamente (se debe utilizar un par de pinzas o guantes de asbesto, pues se encuentran demasiado calientes). Si por alguna razn no es factible pesar las muestras secas inmediatamente, es necesario poner la tapa del recipiente tan pronto se haya enfriado lo suficiente para manipularla y/o colocar el recipiente de suelo seco en desecador elctrico de manera que el suelo no absorba agua de la atmsfera del laboratorio.Para lograr una determinacin confiable del contenido de humedad de un suelo se recomienda utilizar la siguiente cantidad mnima de muestra hmeda (muestra representativa).

T.M D ELAS PARTCULAS DE LA MUESTRAP.M. RECOMENDADO DE LA MUESTRA (grs.)

(95-100 mm para el tamiz dado)

N 4 (4.75 mm.)100

N 40 (0.420 mm.)10 a 50

12.5 mm.300

50.0 mm.1000

La temperatura de 110 C en el horno es demasiado alta para ciertos suelos orgnicos (turabas), para suelos con alto contenido calcreo o de otro mineral, ciertas arcillas, y algunos suelos tropicales. Estos suelos contienen agua de hidratacin levemente adherida, o agua molecular, que poda perderse a estos niveles de temperatura, dando como resultado un cambio en las caractersticas del suelo notable en los lmites de ATTERBERG, lo mismo que en la gradacin y en la gravedad especfica. La ASTM sugiere secar estos suelos a una temperatura de 60 C.

2.5 CALCULOS Y RESULTADOS

DATOS:

DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

N DE RECIPIENTE PARA ENSAYO123

PESO DE LA LATA + SUELO HUMEDO128.1132.6131

PESO DE LA LATA + SUELO SECO115.8120119

PESO DE LA LATA SOLA28.634.930

PESO DEL SUELO SECO87.285.189

PESO DE AGUA EN LA MUESTRA12.312.612

CONTENIDO DE HUMEDAD %w.14.11 %14.81 %13.48 %

PROCESO:MUESTRAw %

114.11

214.81

313.84

14.13

NOTA: las muestras se encuentran en un rango del 5 % del resultado de la muestra promedio, lo cual nos da un resultado confiable para la representacin.

13.4314.1314.84

2.6 CONCLUSIONES:

Existe poca variacin del contenido de humedad en cada muestra. Se puede decir que es un suelo con buena cantidad de agua. No es muy favorable para la construccin.

2.7 RECOMENDACIONES.

Para obtener datos reales del contenido de agua de un suelo se debe tener cuidado en el pesado. Pesar inmediatamente las muestras despus de sacar del horno. Para lograr peso constante.

2.8 BIBLIOGRAFIA. www.arqhys.com/.../suelos-humedad.html. www.uprm.edu/biology/profs/massol/manual/p2-humedad.pdf. Guia laboratorio N1 suelos.

3. PESO UNITARIO DE SUELOS COHESIVOS(ASTM D 2937 71)3.1 MARCO TERICORELACIONES VOLUMETRICAS - GRAVIMETRICASEl problema de la identificacin de los suelos es de importancia fundamental; identificar un suelo es, en rigor, encasillarlo en un sistema previo de clasificacin para ello se deben estudiar sus propiedades y analizar su comportamiento ya que desde esta practica se analizaran las tres faces que comprenden el suelo.Las fases lquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el volumen de vacos (Vv), mientras que la fase slida constituye el volumen de slidos (Vs). Se dice que un suelo es totalmente saturado cuando todos sus vacos estn ocupados por agua. Un suelo en tal circunstancia consta, como caso particular de solo dos fases, la slida y la lquida. Es importante considerar las caractersticas morfolgicas de un conjunto de partculas slidas, en un medio fluido.Eso es el suelo.

Fase slida: Fragmentos de roca, minerales individuales, materiales orgnicos. Fase lquida: Agua, sales, bases y cidos disueltos, incluso hielo. Fase gaseosa: Aire, gases, vapor de agua.Esquema de una muestra de suelo y el modelo de sus 3 fases.Las relaciones entre las diferentes fases constitutivas del suelo (fases slida, lquida y gaseosa), permiten avanzar sobre el anlisis de la distribucin de las partculas por tamaos y sobre el grado de plasticidad del conjunto.En los laboratorios de mecnica de suelos puede determinarse fcilmente el peso de las muestras hmedas, el peso de las muestras secadas al horno y la gravedad especfica de las partculas que conforman el suelo, entre otras.Las relaciones entre las fases del suelo tienen una amplia aplicacin en la Mecnica de Suelos para el clculo de esfuerzos.La relacin entre las fases, la granulometra y los lmites de Atterberg se utilizan para clasificar el suelo y estimar su comportamiento.Modelar el suelo es colocar fronteras que no existen. El suelo es un modelo discreto y eso entra en la modelacin con dos parmetros, e y h (relacin de vacos y porosidad), y con las fases.El agua adherida a la superficie de las partculas, entra en la fase slida. En la lquida, slo el agua libre que podemos sacar a 105 C cuando, despus de 24 o 18 horas, el peso del suelo no baja ms y permanece constante.Fases, volmenes y pesosEn el modelo de fases, se separan volmenes V y pesos W as: Volumen total VT, volumen de vacos VV (espacio no ocupado por slidos), volumen de slidos VS, volumen de aire VA y volumen de agua VW. Luego VT = VV +VS Y VV = VA +VW. En pesos (que es diferente a masas), el del aire se desprecia, por lo que WA = 0. El peso total del espcimen o mu estra WT es igual a la suma del peso de los slidos WS ms el peso del agua WW; esto es WT = WS + WW.

Esquema de una muestra de suelo, en tres faseso hmedo, con la indicacin de los smbolos usados:En los costados, V volumen y W peso. Las letras subnice ydell centro, son: A aire, W agua y S slidosRelaciones de volumen: h, e, DR, S, CAPorosidad h.Se define como la probabilidad de encontrar vacos en el volumen total. Por eso 0 < h < 100% (se expresa en %). En un slido perfecto h = 0; en el suelo h 0 y h 100%.

Relacin de vacos e.Es la relacin entre el volumen de vacos y el de los slidos. Su valor puede ser e > 1 y alcanzar valores muy altos. En teora 0 < e . El trmino compacidad se refiere al grado de acomodo alcanzado por las partculas del suelo, dejando ms o menos vacos entre ellas. En suelos compactos, las partculas slidas que lo constituyen tienen un alto grado de acomodo y la capacidad de deformacin bajo cargas ser pequea. En suelos poco compactos el volumen de vacos y la capacidad de deformacin sern mayores. Una base de comparacin para tener la idea de la compacidad alcanzada por una estructura simple se tiene estudiando la disposicin de un conjunto de esferas iguales. En la figura 2.3 se presentan una seccin de los estados ms suelto y ms compacto posible de tal conjunto. Pero estos arreglos son tericos y los clculos matemticosLos parmetros adicionales h y e (siempre h < e), se relacionan as: como Vv/Vs es la relacin de vacos, entonces:

Con la prctica, para suelos granulares, los valores tpicos son:Arena bien gradada e = 0,43 - 0,67 h = 30 - 40%Arena uniforme e = 0,51 - 0,85 h = 34 - 46%Densidad relativa DR. (o Compacidad relativa)Este parmetro nos informa si un suelo est cerca o lejos de los valores mximo y mnimo de densidad, que se pueden alcanzar. Adems 0 DR 1, siendo ms resistente el suelo cuando el suelo est compacto y DR 1 y menor cuando est suelto y DR 0.Algunos textos expresan DR en funcin del PU seco d.. Aqu, e max es para suelo suelto, e min para suelo compactado y e para suelo natural

Los suelos cohesivos, generalmente tienen mayor proporcin de vacos que los granulares; los valores tpicos de y e son: e = 0,55 - 5,00 = 35 - 83%Grado de saturacin S.Se define como la probabilidad de encontrar agua en los vacos del suelo, por lo que 0 S 100%. Fsicamente en la naturaleza S 0%, pero admitiendo tal extremo, S = 0% suelo seco y S = 100% suelo saturado.

Contenido de aire CA.Probabilidad de encontrar aire en los vacos del suelo. 0 CA 100%. En el suelo saturado, los vacos estn ocupados por agua CA = 0 y en el suelo seco, por aire CA = 100%. Naturalmente, S + CA =100%.Nota: En suelos granulares, DR < 35% es flojo, 35% DR 65% es medio y DR > 65% es denso.

LA CLAVE # 1 ES:

Relaciones Gravimtricas. Una masa de 1 Kg pesa distinto en la luna que en la tierra. El peso es fuerza, la masa no.La densidad relaciona masa y volumen, el peso unitario relaciona peso y volumen y la presin, fuerza y rea.El valor de la gravedad en la tierra es g = 9,81 m/sg2 = 32,2 ft/sg2El peso unitario del agua es 62,5 lb/ft3 = 9,81 KN/m3 = 1 gr/cm3 (si g = 1)En presin 1 lb/ft2 = 47,85 N/m2 = 47,85 Pa.1 lb/m2 = 6,90 KPa y 1 ft de agua 2,99 KPaContenido de humedad: wEs la relacin, en %, del peso del agua del espcimen, al peso de los slidos. El problema es cul es el peso del agua? Para tal efecto debemos sealar que existen varias formas de agua en el suelo, y unas requieren ms temperatura y tiempo de secado que otras para ser eliminadas. En consecuencia, el concepto suelo seco tambin es arbitrario, como lo es el agua que pesemos en el suelo de muestra. Suelo seco es el que se ha secado en estufa, a temperatura de 105C - 110C, hasta peso constante durante 24 18 horas (con urgencia).El valor terico del contenido de humedad vara entre: 0 . En la prctica, las humedades varan de 0 (cero) hasta valores del 100%, e incluso de 500% 600%, en el valle de Mxico.NOTA: En compactacin se habla de w ptima, la humedad de mayor rendimiento, con la cual la densidad del terreno alcanza a ser mxima. dos curvas de compactacin para un mismo material, dependiendo el valor de la humedad ptima de la energa de compactacin utilizada para densificar el suelo.

Peso unitario de referencia 0El peso PU de referencia es g0, que es el valor del PU para el aguadestilada y a 4 C.0 = 9,81 KN/m3 1,00 Ton/m3 = 62,4 lb/ft3 = 1,0 gr/cc (para g = 1m/seg 2). Este es el resultado de multiplicar la densidad del agua por la gravedad, dado que densidad es masa sobre volumen y que peso es el producto de la masa por la gravedad.

Gravedad Especfica de los slidos GS.La gravedad especfica es la relacin del peso unitario de un cuerpo referida a la densidad del agua, en condiciones de laboratorio y por lo tanto a su peso unitario 0 ? . En geotecnia slo interesa la gravedad especfica de la fase slida del suelo, dada porGS = g s / W g pero referida al Peso Unitario de la fase lquida del suelo W g , para efectos prcticos.

Peso unitario del suelo.Es el producto de su densidad por la gravedad. El valor depende, entre otros, del contenido de agua del suelo. Este puede variar del estado seco d hasta el saturado SAT as:

Peso unitario del agua y de los slidos

En el suelo, WS es prcticamente una constante, no as WW ni WT. Adems se asume que siendo GS un invariante, no se trabaja nunca con el PU de los slidos, g s, sino con su equivalente, GS W g, de conformidad con el numeral En general los suelos presentan gravedades especficas GS con valor comprendido entre 2,5 y 3,1 (a dimensional).Como el ms frecuente es 2,65 (a dimensional) se asume como mximo valor de GS terico. Veamos adems algunos valores del peso unitario seco de los suelos, los que resultan de inters dado que no estn afectados por peso del agua contenida, sino por el relativo estado de compacidad, el que se puede valorar con la porosidad.

Los suelos bien compactados presentan pesos unitarios de 2,2 g/cm3 a 2,3 g/cm3, en gd para gravas bien gradadas y gravas limosas. En la zona del viejo Caldas, las cenizas volcnicas presentan pesos unitarios entre 1,30 a 1,70gr/cm.Peso unitario sumergido Esto supone considerar el suelo saturado y sumergido. Al sumergirse, segn Arqumedes, el suelo experimenta un empuje, hacia arriba, igual al peso del agua desalojada.

Gravedad especfica del espcimen.Puedo considerar la muestra total (GT) pero el valor no tiene ninguna utilidad, la fase slida (GS) que es de vital importancia por describir el suelo y la fase lquida (GW) que se asume es 1 por ser W g el mismo del agua en condiciones de laboratorio. En cualquier caso, el valor de referencia es 0 y 0 W.

CLAVE # 2Otra relacin fundamental surge de considerar el PU hmedo, as:

Obsrvese que no se escribi s sino GS W . Ahora, sustituimos GS por Se, y obtenemos estas expresiones para el PU hmedo, seco y saturado:

Diagramas de fases con base unitaria T = f(e) Con VS = 1 en el grfico, necesariamente

T = f(): Con VT = 1, en el grfico, necesariamente Calculados los volmenes, se pasa a los pesos utilizando

la expresin de s (sin escribirla) y luego la de w

NOTA: En diagramas unitarios existen 3 posibilidades: VS, VT, WS = 1. con la tercera se obtienen resultados en funcin de la relacin de vacos como los del caso a).

3.2 OBJETIVO

Determinar el peso unitario de un suelo cohesivo en su estado inalterado.

3.3 EQUIPOS. HERRAMIENTAS Y MATERIALES.

Recipiente de volumen conocido (una lata)

Balanza de precisin de 0.1grs

Probeta graduada de 500ml. O mayor

Capsula de porcelana

Herramientas para moldear el suelo (esptula)

Agua destilada 1.5 lts

Bandeja metlica mediana

Muestra de suelo en bloque 5 Kg

3.4 GENERALIDADES

Este procedimiento puede utilizarse para obtener el volumen desplazado de cualquier suelo cohesivo que no se destruya por estar dentro del agua de 1 a 2 minutos requeridos para hacer el ensayo. No es aplicable a material poroso o suelo seco, a menos que se encuentre en un alto estado de densidad, ya que una absorcin apreciable de agua por capilaridad o por cualquier otra forma pueda afectar los resultados. Para un gran nmero de suelos este procedimiento es adecuado, rpido y econmico. Es aplicable para suelos localizados a ciertas profundidades dentro del terreno; en el caso de suelos muy superficiales puede utilizarse el mtodo de determinacin de la densidad en el campo

3.5 PROCEDIMIENTO

1. Determinar el volumen del recipiente volumtrico como V

2. Obtener una muestra de tubo (de ser posible) de suelo cohesivo. Obtener una muestra que no contenga agujeros evidentes o tallarla, de tamao suficiente para que la aproximacin en la lectura de la probeta graduada no afecte materialmente los resultados.

3. Pesar cuidadosamente la muestra para obtener Wt para mejores resultados las muestras deben pesar entre 400 a 700 grs. Colocar la muestra en el recipiente volumtrico si romperlo.

4. Llenar el cilindro graduado con agua destilada a temperatura estabilizada (aprox. 20C). Continuacin llenar rpidamente el rasco volumtrico que contiene la muestra de suelo y registrar el volumen de agua utilizado como Vw vaciar rpidamente el recipiente volumtrico, retirar la muestra de suelo y secar superficialmente con toalla de papel y volver a pesar. Si los pesos inciales finales se encuentran dentro de una aproximacin de 1 a 2 g, el ensayo es bastante satisfactorio una aproximacin mayor requiere juicio de aceptacin del ensayo Calcular el volumen de la muestra como:

5. Colocar el suelo hmedo en un recipiente y secarlo al horno durante 18 a 24 horas para obtener Ws (a menos que se conozca el contenido de humedad del suelo).

6. Calcular el peso especfico del hmedo y seco del suelo como sigue.

DETERMINACIN DEL PESO VOLUMTRICO SECO EN MUESTRAS INALTERADAS

El peso volumtrico seco (tambin, es aplicable a suelos que fcilmente se pueden disgregar al colocarlo en agua), determinado en una muestra inalterada, es el peso del suelo obtenido, en el estado que se encuentre, correspondiente a una unidad de volumen considerando los huecos o poros que dejan las partculas entre si. Esta prueba se aplica nicamente a suelos finos y plsticos, de los que se pueden labrar especmenes.

3.6 EQUIPO, HERRAMIENTAS Y MATERIALES

Balanza con sensibilidad de 0.01g y 0.1g. Horno Cera 0.5 Kg Hilo de cocer 1.5 m Cuchillo para labrar el espcimen Vaso de vidrio de 500 CC Brocha de cerdas de 1 Recipiente para disolver la cera Muestra de 3Kg

3.7 PROCEDIMIENTO La prueba se realiza con el siguiente procedimiento

Labrar la muestra de suelo de forma sensiblemente cbica o cilndrica de unos cinco centmetros de lado.

Sacando la muestra de un bloque de suelo

Tallando el suelo inalterado.

Dndole una forma cbica aproximada a la muestra

Registrar su peso natural (o hmedo) en gramos

Cubrir la muestra con cera liquida

Sumergiendo la muestra en la parafina.

Pesar el suelo con cera (Pt)

Pesando la muestra con cera. Sujetar la muestra con un extremo con un extremo del hilo y el otro extremo amarrar a la balanza.

Amarrando la Muestra Colocar el vaso con una cantidad necesaria de agua en el aditamento especial que tiene la balanza para este objeto

Ensamblando el Vaso a la Balanza

Sumergir completamente el espcimen suspendido de la balanza, sin que toque el fondo o las paredes del recipiente

Muestra sumergida en el vaso. Registrar el peso de la muestra en estas condiciones (Pa).

Pesando la muestra Sumergida.

Calcular el volumen de la cera Vc dividiendo el peso de esta entre su Gs

Donde: Ph: peso de la muestra de suelo hmedoGs cera: gravedad especifica de la cera

Calcule el volumen de la muestra sin cera V

Siendo V el volumen del espcimen en centmetros cbicos. La diferencia de Pt-Pa representa el peso en gramos de agua desalojada por la muestra cubierta con cera, que para fines prcticos representa el volumen en centmetros cbicos.

Calclese el peso volumtrico hmedo por la formula

Determinar la humedad (W) en la muestra inalterada, y calcular el peso volumtrico seco por la formula.

3.8 CLCULOS Y RESULTADOSNDESCRIPCINUNIDADCANTIDAD

1Peso natural del suelo(gr)560.00

2Peso del suelo ms la cera en el aire(gr)618.00

3Peso de la varilla(gr)230.00

4Peso del suelo ms la cera sumergidos y ms la varilla(gr)650.00

5Peso del suelo ms la cera sumergidos(gr)420.00

6Volumen del agua desalojado(cm3)360.00

7Peso especfico relativo de la ceraAdimensional0.92

8Peso especfico del agua(gr/cm3)1.00

9Peso de la cera(gr)58.00

Volumen de la cera

Volumen de la muestra sin cera V

Peso volumtrico hmedo

Peso volumtrico seco.

3.9 COMENTARIOS.

1. Cunto no es aplicable:El ensayo no es aplicable cuando el suelo es completamente poroso y su volumen desmenuce rpidamente, es decir no tiene una buena compactacin.

1. Si es factible utilizar otro lquido diferente del agua:Para este ensayo se utiliz el agua destilada, debido a que esta tiene una densidad conocida que es la de 1 g/cm3. Tambin se pudo realizar con Mercurio para obtener resultados ms precisos, pero debido a su costo y su toxicidad solo se utiliz el agua.

1. Tamao de la muestra y/o preparacin alternativa de la muestra (cubrir con grasa o cualquier otro tipo de cubrimiento).En este ensayo se us a la cera como recubrimiento impermeable de la muestra para as evitar la absorcin del agua por parte del suelo, puesto que el suelo natural es casi siempre parcialmente saturado y absorbera una cierta cantidad de agua y as alterar la muestra de suelo.

1. Comentar posibles errores cometidos y como evitarlos

Por ejemplo si el suelo es poco cohesivo hay riesgo de perder algunas partculas del suelo al momento de recubrir con cera, para evitar esto se aria los respectivos trabajos con mucho cuidado.

Error al momento de hacer el pesado del bloque sumergido en agua, para evitar se debe hacer lo posible de que no est en contacto el bloque con las paredes del recipiente y tambin el bloque sumergido debe estar esttico para no generar momentos en la balanza.

1. Indicar: Cual es la aplicacin del ensayo.Este ensayo se aplica para saber qu tan compacto es el suelo ensayado y cunto podra resistir si es que se construyera una edificacin en este tipo de suelos.

3.10 CONCLUSINSe obtuvo como resultado a los siguientes pesos especficos:Peso especifico natural del suelo:

Peso especfico seco del suelo o peso especfico de slidos del suelo

Tambin se concluye lo siguiente: Para obtener mayor precisin en la determinacin del peso unitario, se debe de repetir el procedimiento, por lo menos 2 veces ms. La obtencin del peso unitario saturado y el peso unitario seco del suelo son parmetros que se utilizarn dentro de la determinacin de la estabilidad de suelos y taludes.

3.11. RECOMENDACIONES: Al momento de realizar el pesado del suelo en el recipiente con agua, evitar el contacto con la base y las paredes del recipiente; de esta manera se evita alterar los resultados. Cubrir completamente con cera el suelo para evitar que se destruya al introducirlo al agua.

GRAVEDAD ESPECIFICA DE SOLIDOSASTM D 854- 584.1 OBJETIVOEs obtener la gravedad especfica de slidos de un suelo, mediante la aplicacin de un mtodo general, para suelos de partculas pequeas (suelos y agregados finos), cuya gravedad especfica es mayor de uno.4.2 EQUIPO, HERRAMIENTAS Y MATERIALES Frascos volumtricos, limpios y secos de 250 o 500 ml

Bomba de vaco o aspirador para producir vaco.

Mortero y mango.

Balanza de precisin 0.1 g.

Una batidora o mezclador mecnico.

Termmetro, aproximacin 0.1 C, graduado hasta 50 C.

Horno de secado

Recipientes para evaporacin

Cuenta gotas o pipeta.

Embudo de conducto largo.

Dispositivo para calentar agua, con temperatura graduable

Agua destilada.

Muestra de suelos seco, 120 g.

4.3 FUNDAMENTO TERICO

GRAVEDAD ESPECFICA La gravedad especifica Gs de un suelo sin ninguna calificacin, se toma como el valor promedio para los granos del suelo. La gravedad especfica de los granos de suelo es siempre bastante mayor que la gravedad especifica volumtrica determinada incluyendo los vacos de los suelos en el clculo. El valor de la gravedad especfica es necesario para calcular la relacin de vacos de un suelo, se utiliza tambin en el anlisis de hidrmetro y es til para predecir el peso unitario del suelo. La gravedad especfica de cualquier sustancia se define como el peso unitario del material en cuestin dividido por el peso unitario del agua destilada a 4 0C. As si se consideran solamente los granos del suelo se obtiene Gs como:

, a 4 CLa gravedad especfica de slidos de un suelo vara entre los lmites estrechos de 2.60 a 2.90, as segn: JUREZ BADILLO, tenemos lo siguientes resultados:Tipo de materialGsCuarzo 2.67Feldespato 2.60Suelos con bastante hierro pueden llegar a 3.00Minerales de arcilla que constituyen la fraccin coloidal promedio 2.80 a 2.90Algunas arcillas volcnicas del valle de Mxico 2.2 a 2.60Turba 1.50 BERRY, Peter, RED David, tenemos:Tipo de sueloGsGrava, arena y limo2.65Arcilla inorgnica2.70Arcilla orgnica2.60Turba amorfa2.00Turba fibrosa1.50

BOWLES, Joseph E tenemos:Tipo de sueloGsArena2.65 a 2.67Arena limosa2.67 a 2.70Arcilla inorgnica2.70 a 2.80Suelos con mica o hierros2.75 a 2.80Suelos orgnicos variables puede ser inferior a 2.00

La gravedad especfica de los granos del suelo, es siempre bastante mayor que la gravedad especfica volumtrica determinada, incluyendo los vacos en el clculo (bien llenos de aire secos o llenos de agua, parcial o totalmente). As pues, es normal que en suelo real, los minerales de la fraccin muy fina y coloidal su gravedad especfica mayor que los minerales de la fraccin ms gruesa.Si la temperatura del agua es la misma que la de la suspensin puede obtenerse una frmula para Gs, utilizando las siguientes expresiones:Sea:Wbw=Peso del matraz lleno de agua.Wbws=Peso del matraz con suelo y agua.Entonces, se tiene:Wbws Wbw = Ws Peso del agua desplazada por los slidos.El peso del agua desplazada por los slidos del suelo vale:

Segn . Por lo tanto:

Luego:El peso del frasco lleno de agua hasta el enrase es funcin de la temperatura de prueba; ello es debido al cambio de volumen del matraz por la dilatacin del vidrio y a la variacin del peso especfico del agua. No resulta prctico ejecutar la prueba a una misma temperatura, por lo que es conveniente medir el peso del matraz lleno de agua (Wbw) para varias temperaturas y trazar una grfica de la variacin de esos pesos. De esta curva de calibracin puede obtenerse Wbw en cada caso especfico.

4.4 PROCEDIMIENTO1. Limpieza del frasco volumtrico o matraz.a. Lavar el frasco con agua y detergente; ya que no se cuenta con una mezcla crmica. b. Enjuagar con agua, y dejarse escurrir poniendo boca abajo por un tiempo de 10 minutosc. Por ltimo enjuagarlo con alcohol para eliminar los residuos de agua, si es que lo hubiera.

Matraz despus de haber sido lavado.

2. Calibracin del frasco volumtrico.a. Determinar el peso del matraz seco y limpio, con una aproximacin de 0.01 gramos, obteniendo Wb.

Pesando el matraz lavado.

b. Llnese el matraz con agua destilada a la temperatura ambiente, hasta 0.5 cm debajo de la marca de enrase, djese reposar durante unos minutos.

Matraz con agua destilada reposando.

c. Medir la temperatura del agua contenida en el matraz, con una aproximacin de 0.1 C, colocando el bulbo del termmetro en el centro del matraz.

Tomando la temperatura a la matraz calibrada.

d. Con una gotero o cuenta gotas, completar el volumen del frasco con agua destilada, haciendo coincidir la parte inferior del menisco con la marca de enrase.

Llenando agua destilada hasta la marca de enrase.

e. Secar cuidadosamente el interior del cuello del frasco volumtrico con un papel absorbente enrollado, sin llegar al menisco.

Secando el cuello con papel, sin llegar a la marca de enrase.

f. Pesar el matraz lleno de agua, con una aproximacin de 0.01 g, obteniendo Wbw.

Pesando la matraz ya calibrada.

g. Repetir las etapas de b) a f) en otros dos ambientes, a una temperatura mayor y menor en un rango de 5 C 10 C, que la temperatura inicial de trabajo.h. Dibujar los resultados de los pesos obtenidos en funcin de las respectivas temperaturas.Mtodo de prueba en suelos arcillosos3. Pesar entre 100 a 120 g (el peso exacto no es importante en esta etapa)de suelos secado al aire.

Muestra de suelo siendo pesada respectivamente.

4. Colocar el suelo en un recipiente evaporador y aadir agua destilada, mezclando hasta obtener un apasta suave. Si no se utiliza un mezclador elctrico, remojar entre 20 y 30 minutos (la ASTM sugiere 12 horas para muestras secadas al horno).

Las cuatro muestras con agua destilada para su respectivo reposo.

5. Transferir la pasta al vaso del mezclador y aadir agua destilada hasta formar una mezcla de suspensin uniforma de aproximadamente 250 ml. Batir esta por 5 a 10 minutos. Si realiza este paso, es necesario utilizar un frasco volumtrico de 500 ml.

Muestra reposada transferida al vaso del mezclador.

6. Registrar la temperatura que la mezcla de agua suelo, se encuentre a la misma temperatura aproximadamente de 1 C, esta operacin puede hacerse mientras el suelo se encuentra en saturacin o despus del mezclado en la batidora.

Midiendo la temperatura de la mezcla agua suelo.

7. Luego de 15 a 30 minutos transferir el suelo saturado del vaso mezclador al frasco volumtrico, cuidando que no queden partculas en el vaso y aadir suficiente agua con temperatura establecida para completar 2/3 a de la capacidad del matraz. No se debe llenar por completo, debido a que la eficiencia del trabajo de vaco en la des-aireacin se puede reducir marcadamente.

Transferencia de la mezcla del vaso del mezclador al frasco volumtrico.

8. Conectar el frasco a un conducto de vaco por un tiempo de por lo menos de 10 minutos. Durante este tiempo girar el frasco suavemente. Observar que la reduccin en la presin del are dentro del frasco produce la ebullicin del agua. Verificar la eficiencia del vaco. Si al final del perodo no se ha extrado totalmente el aire, se debe dejar sedimentar la solucin por espacio de unos pocos minutos de forma que se aclare el agua superficial y se pueda extraer suficiente aire permitir que el vaco trabaja eficientemente. Este paso puede tomar varias horas.

9. Cuando el proceso de des-aireamiento se haya completado (o terminado), se debe aadir cuidadosamente agua hasta que la base del menisco coincida exactamente con la marca de enrase del frasco volumtrico. Esta operacin se debe realizar con mucho cuidado para no re-introducir aire en el frasco. A continuacin, secar el cuello del frasco por encima de la marca de calibracin con un papel enrollado absorbente o por algn mtodo similar.

Agregando agua hasta la marca de enrase.

10. Pesar la botella y su contenido con una aproximacin de 0.01 g (estimado para obtener Wbws).

Pesando el matraz con la suspensin incluida.

11. Determinar la temperatura de suspensin con aproximacin de 0.01 C, introduciendo el bulbo del termmetro hasta el centro del matraz. Y, se encentre en una rango 1 C de la temperatura utilizada para obtener Wbws (a menos que se utilice una curva de calibracin).

Midiendo la temperatura de la suspensin.12. Transferir toda la suspensin a un recipiente evaporador. Usando agua para hacer la transferencia y secarla a 110 C 5 C, por lo menos durante 12 horas, a fin de obtener Ws. Tener cuidado de no perder el suelo en este proceso.

Vaciando la suspensin para luego llevarlo al horno

Despus de sacarlo del horno observndose completamente seco.13.

Calcular: , donde es un factor de correccin de la temperatura. T se calcula como:

14. Calcular Gs utilizando la ecuacin . Comparar el peso especfico del agua utilizada con la del agua destilada.15. Repetir la secuencia (pasos 3 a 13) para valores adicionales de Gs hasta tener valores dentro de un rango de 2%, definido de la siguiente forma:

16. Obtenidos los valores de Gs, calcular su promedio, redondear a 0.01 ms cercana y registrar este valor como la Gs del suelo.

17. Indicar en este informe observaciones, conclusiones y recomendaciones referentes al ensayo.

CLCULOS Y RESULTADOS

Formamos el siguiente cuadro:

Prueba N123

Tamao mximo de la muestra120120120

Mtodo de remocin de aireVacoVacoVaco

Peso de frasco =Wb (A)169.30161.40180.30

Peso de frasco + agua=Wbw (B)666.00658.00679.00

Peso de agua496.70496.60498.70

Temperatura18.2019.0018.54

Peso frasco + agua + suelo seco=Wbws (C)740.50739.20754.80

Recipiente evaporador N123

Recipiente evaporador + suelo seco (D)192.30209.90191.50

Peso recipiente evaporador (E)75.2083.2072.90

Peso suelo seco=Ws, (D)-(E)=(F)117.10126.70118.60

2.7492.7852.771

0.99880.99880.9988

Gs(corregido)2.7462.7812.768

Clculo de

,

Los valores de lo obtenemos de la Tabla 3-b.1 del libro de Mecnica de Suelos de Jurez Badillo-Rico Rodrguez de acuerdo a las temperatura tomadas en el laboratorio.

Para T=18.20 C:

Para T=19.00 C:

Para T=18.54 C:

Comprobacin de resultados: ..OK!

Entonces Gs es el promedio:

4.5 CONCLUSIONES El resultado que se obtuvo es de Gs=2.765, el suelo es del tipo Arena Limosa.

Como las partculas del suelo son casi finas es por eso que el valor de Gs es un tanto grande pero aceptable.

El peso del frasco lleno de agua hasta el enrase es funcin de la temperatura de prueba; ellos es debido al cambio de volumen del matraz por la dilatacin del vidrio y a la variacin del peso especfico del agua. El peso especfico del agua disminuye a medida que la temperatura aumenta.

Una de las fuentes de error son las lecturas que se realizan en las balanzas que se utilizo para dichos ensayos ya que al estar casi obsoletas ya no sirven calibrarlas bien y generan pesos errneos y lecturas equivocadas que ocasionan un mal clculo.

Otro error muy comn proviene de que el menisco no resulte perfectamente a nivel de la marca de enrase; es de notar que una sola gota de agua puede dar un error en el peso.

Al momento de pesar el matraz con agua, se tuvo que quitar el material flotante (orgnico), ya que segn la Mecnica de suelos no es preciso considerarlos en la medicin de pesos y volmenes relativos de las tres fases principales; su influencias se toma en cuenta en atapas posteriores del estudio de ciertas propiedades de los suelos.

RECOMENDACIONES1. Una revisin previa de los equipos e instrumentos antes de realizar los ensayos.

2. Tomar en cuenta la temperatura en la calibracin del matraz, esto influye mucho en al volumen del matraz y tambin en el peso especfico del agua.

3. Secar el cuello del matraz, encima de la marca de enrase. De preferencia hacerlo con un pedazo de tela absorbente, ya que el papel podra desprenderse un poco y dejarlo adherido en el cuello del matraz.

4. Al momento de usar la bomba de vaco, tener cuidado que la suspensin no sea absorbido e ir girando el matraz para que as se elimine ms rpido las burbujas de aire.

5. Leer la gua antes de realizar cualquier ensayo y preguntar al tcnico sobre el correcto uso de los instrumentos de laboratorio.

6. Manipular el mezclador mecnico en presencia del tcnico o del ingeniero encargado.