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Universidad Nacional de Ingeniería

Facultad de ingeniería Civil

ÍNDICE Página INTRODUCCIÓN

02

I. OBJETIVOS

03

II. MATERIALES

03

III. FUNDAMENTO TEÓRICO

04

3.1 Porosidad y relación de vacios

04

3.2 Humedad

05

3.3 Grado de saturación

05

3.4 Peso volumétrico

06

3.5 Gravedad especifica

06

IV. PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES

06

V. ESQUEMAS DE APARATOS UTILIZADOS

10

VI. DATOS OBTENIDOS

12

VII. ANÁLISIS DE RESULTADOS

13

VIII. CONCLUSIONES

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BIBLIOGRAFÍA

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INTRODUCCIÓN Toda obra que se quiere construir tiene que ver con su ubicación y sea donde sea siempre está presente el suelo, el cual soportara toda nuestra estructura, pero la primera pregunta que surge es ¿este suelo será capaz de soportar nuestra estructura?, es así que se ven las propiedades y características del suelo como la cohesión, saturación, compacidad, etc. Que se pueden dar a conocer con la simple observación y manipulación, pero hace falta más herramientas para saber el grado de superlatividad de dichas propiedades y es por eso que se pasa a cuantificar estas propiedades con definiciones como lo son gravedad específica, relación de vacios, grado de saturación, contenido de humedad etc. Dichas relaciones son básicas para saber el estado del suelo estudiando. En este informe se redacta de manera práctica como ejecutar los ensayos para obtener los valores de las relaciones volumétricas y gravimétricas de los suelos en el laboratorio, así mismo, se da a conocer el procedimiento para que de manera general uno lo pueda ejecutar en cualquier ámbito.

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TÍTULO:

1er LABORATORIO

Fecha de realización: 16 de abril del 2010

1. OBJETIVOS La presente práctica de laboratorio tiene los siguientes objetivos:



Estudiar las principales características de los suelos, tales como contenido de humedad, peso volumétrico y peso especifico



Llevar a la práctica lo aprendido en clases acerca del tema relaciones volumétricas de los suelos.

2. MATERIALES  Balanza electrónica.  Probeta graduada  Bomba de vacios  Parafina  Picnómetro  Recipientes para las muestras  Horno  Pipeta

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3. FUNDAMENTO TEORICO Los términos porosidad, relación de vacíos, y el peso específico relativo de los sólidos se usan comúnmente para definir las propiedades y características del suelo. La figura 1 es un diagrama de una muestra de suelo en un recipiente sellado, con el aspecto que presentaría si fuera posible separar las fases sólida, líquida y gaseosa. El volumen de sólidos se designa por el símbolo V s, el volumen de agua por Vw, y el volumen de gas por Vg. Como la relación entre Vg

y

Vw cambia

usualmente con las condiciones del agua en el subsuelo, así como bajo el efecto de las cargas aplicadas, es conveniente designar todo el volumen que no está ocupado por material sólido como volumen de vacíos, Vv.

Figura 1

3.1 Porosidad y Relación de vacíos Si se designa el volumen total de la muestra por Vm, entonces la porosidad se define con la ecuación:

n=

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x100%

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Cuando un suelo se comprime, cambian los valores de la ecuación anterior tanto del numerador como del denominador, por lo que es conveniente en muchos de los cálculos que es necesario efectuar para determinar los asentamientos, referir el espacio vacío a un denominador invariable. Por esta razón se usa la cantidad conocida como relación de vacíos u oquedad. Se define como:

e= 3.2 Humedad Una de las propiedades índice más importantes de los suelos finos es el contenido de agua o humedad, w. Se define como:

W (%) =

x100

En esta ecuación, W w es el peso del agua y W s es el peso de la material sólida secada en el horno. El peso del agua se refiere a la cantidad invariable W s en vez de al peso total de la muestra. Al aumentar la temperatura de una mezcla de suelo y agua que se está secando, la mezcla continua perdiendo humedad, hasta que a una temperatura relativamente elevada, los minerales que constituyen el suelo se descomponen y pierden el agua de constitución. Por esta razón, las comparaciones de humedades no tienen significado, a menos que la temperatura a la que se seca el suelo se estandarice. La temperatura estándar del horno es de 100° a 110°C.

3.3 Grado se saturación Muchos suelos que se encuentran abajo del nivel del agua freática y algunos suelos finos que están arriba del mismo, se encuentran saturados. Sin embargo, los vacíos de la mayor parte de los suelos que están arriba del nivel del agua freática están llenos en parte de agua y en parte de aire. Incluso algunos suelos sumergidos tienen una proporción importante de aire o de gas. El grado de saturación se define como:

Sg (%) =

x100

Por lo tanto, cuando el grado de saturación es de 100 por ciento todo el espacio vacío está lleno de agua.

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3.4 Peso volumétrico El peso por unidad de volumen o peso volumétrico g es una de las propiedades físicas más importantes de un suelo. Por ejemplo, deberá conocerse para poder calcular la presión de tierra o la producida por sobrecargas. Por definición:

g= 3.5 Gravedad especifica Relación de peso del solido entre el peso del agua por unidad de volumen

Gs =

4. PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES PRIMER EXPERIMENTO (Ensayo de contenido de humedad) 1) Se elige una muestra representativa del suelo a analizar para este ensayo es necesario que la muestra no se haya alterado (no haya tomado agua de la atmosfera o mezclarse con agua accidentalmente) hasta antes de pesarla en la balanza. Fig.2

Figura 2

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2) Si la balanza no se puede tarar primero pesar el recipiente libre y luego con la muestra por diferencia se halla el peso de la muestra. 3) Una vez pesada la muestra es puesta en un horno a una temperatura de 100-110 ºC por 24 horas para que el agua retenida (agua libre) de la muestra se evapore y solo quede el materia solido, se hace hincapié que no se suba mas la temperatura por el hecho de que pueda ocurrir fenómenos térmicos, como las arcillas (se quema).

Figura 3

4) Al cabo de las 24 horas se saca la muestra del horno y se pesa, por diferencias de peso se encuentra el peso del agua contenida en el suelo. 5) Utilizar la formula y hallamos el contenido de humedad

SEGUNDO EXPERIMENTO (Ensayo de peso volumétrico de suelos cohesivos)

1) Como lo dice el nombre eso es aplicable a suelos cohesivos, por lo tanto es aplicable mas para las arcillas. 2) La muestra debe estar inalterada, tal como está en el campo, debe de traerse al laboratorio en una membrana de plástico para que no se altere. 3) Teniendo la muestra del suelo se la pesa en la balanza, la muestra no tiene porque ser tan grande basta con unos 100 a 200 gramos y una forma tal que entre sin problemas en la probeta graduada (cálculo de volumen).

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4) En un recipiente se coloca la parafina. 5) La muestra se sumerge en el recipiente tratando que la parafina se adhiera e toda la superficie, sumergirlo lentamente para que no se quede atrapado el aire del medio ambiente. 6) Se pesa una vez más la muestra con la parafina y por diferencia se calcula la masa de la parafina.

Figuras 4 y 5

7) En la probeta poner agua hasta cierta medida (500 ml), se sumerge la muestra lentamente, el desplazamiento será el volumen de la muestra y la parafina y anotar el valor.

Figuras 6 y 7

8)

La densidad de la parafina es conocida, con la masa hallada se calcula el volumen de parafina adherida.

9) Del volumen desplazado se le resta el volumen de la parafina para saber el volumen de nuestra muestra. 10) Utilizar la formula y hallamos peso volumétrico.

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TERCER EXPERIMENTO (Ensayo gravedad específica de sólidos) 1) Se escoge una muestra representativa, la hacemos pasar por la malla nº 4, el contenido que pasa será usado para determinar la gravedad especifica. 2) La muestra debe de estar totalmente seco por lo que previamente estuvo en el horno 24 horas, y ahora está fuera de humedad, se pesa la muestra

Figura 8 3) Se pesa el Picnómetro + el contenido de agua hasta un cierto nivel(marcado) 4) Mediante un embudo se introduce la muestra en un picnómetro vacio y posteriormente se usa la pipeta para sumergir la muestra al ras.

Figura 9 5) Colocamos el Picnómetro en la bomba de vacios para retirar todo el aire que tiene incorporado la muestra, se la coloca de unos 10 a 15 minutos; después se lo retira.

Figura 10 y 11

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6) Se llena de agua lentamente de nuevo al nivel marcado en el Picnómetro y se vuelve a pesar.

Figura 12

7) Calcular el peso de agua por diferencia y hallar la gravedad especifica.

Ss=

W(f.s.a)=peso de frasco + agua + solido W(f a)=peso de frasco + agua

5. ESQUEMA DE APARATOS UTILZADOS

Balanza electrónica

Probetas graduadas

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Bomba de vacios

Parafina

Picnómetro

Recipientes para las muestra

Horno

Pipeta

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6. DATOS OBTENIDOS Experimento Nº 1:

CONTENIDO DE HUMEDAD Peso del frasco (gr)

183.1

Peso del frasco + Suelo húmedo (gr)

435.8

Peso del frasco + Suelo seco (gr)

378.3

Peso del agua contenida (gr)

57.5

Peso del suelo seco (gr)

195.2

Contenido de humedad (%)

29.46

Experimento Nº 2:

PESO VOLUMÉTRICO DE MASA Peso del suelo + Parafina (gr)

138.8

Peso del suelo (gr)

135.9

Peso de la parafina (gr)

2.9 3

Densidad de la parafina (gr/cm )

0.87 3

Volumen del suelo + Parafina (cm ) 3

Volumen de la parafina (cm )

3.3

3

Volumen del suelo (cm )

71.7 3

Peso Especifico de masa (gr/cm )

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75

1.90

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Experimento Nº 3:

PESO ESPECIFICO RELATIVO DE SÓLIDOS Peso del frasco + Suelo seco (gr)

328.7

Peso del frasco volumétrico (gr)

147.1

Peso del suelo seco (gr)

181.6

Peso del frasco + Suelo seco + Peso agua (gr)

760

Peso del frasco + Peso agua (gr)

644.9

Peso especifico relativo de sólidos (Ss)

2.73

7. ANALISIS DE RESULTADOS El contenido de humedad resultó 29.46 % lo cual nos demuestra que se trata de un tipo de suelo que contiene arenas y arcillas, ya que las arenas suelen tener entre un 12% y un 36% de humedad, mientras que las arcillas pueden variar entre un 12% y un 325%. Al analizar los resultados del peso volumétrico de la muestra nos damos cuenta que se trata de una arena de grano de tamaño uniforme (salió 1.90 g/cm3) ya que su valor esta en el 3

intervalo de [1.85 a 2.10] gr/cm . La gravedad específica de la muestra analizada resulto 2.73, esto nos demuestra que se trata de un tipo de suelo orgánico el cual varía entre 2.6y 2.8.

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8. CONCLUSIONES Se concluye que la gravedad específica de los sólidos (Ss) depende también de la temperatura (sierra, costa y selva) y presión del medio del cual se extrajo la muestra en análisis. El análisis de peso volumétrico con la parafina solo es posible para suelos cohesivos ya que mediante una espátula se puede obtener un volumen no cambiante. Se recomienda que siempre las muestras deben de llegar inalteradas al laboratorio, un transporte adecuando, cerrado en una membrada de plástico libre de humedad y

si es

posible mantener su temperatura. La norma que específica el modelo de cómo realizar un ensayo de contenido de humedad de suelos es la ASTM D 2216. El peso específico relativo de los sólidos depende también de la presión y temperatura del medio del cual se extrajo la muestra en análisis. Es de suma importancia analizar y anotar los cálculos después de cada proceso que se ejecutan en unos ensayos de relaciones volumétricas y gravimétricas de los suelos y para otros tipos de ensayos.

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BIBLIOGRAFÍA 

Fundamentos de ingeniería geotécnica. Autor: Braja M. Das.



http://es.wikipedia.org/wiki/Tipos_de_suelo



http://www.caboconstructor.com/Pesos%20de%20materiales.pdf

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