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ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO/PROVINCIA/DISTRITO Lambayeque/Chiclayo/Chiclayo

CURSO: Construcción de carreteras

DOCENTE: Ing. OBLITAS GASTELO, Boris Enrique

ESTUDIANTE: GONZALES CIEZA, Cristhian Omar GUTIERREZ NUÑEZ, Alexa Cristina LOPEZ PASCO, Bladimir PERALES ÑIQUEN, Gabriela Sofía RÍOS HUAMÁN, Brayan Esmith TEMA: Ensayo de contenido de humedad y granulometría.

FECHA DE ENTREGA: 18-09-2019

INTRODUCCIÓN

La mecánica de suelos es una importante asignatura en la carrera de la ingeniería civil, ya que se encarga de estudiar el comportamiento, fuerzas o cargas que se establecen en la superficie terrestre. Siendo a su vez, este uno de los primeros pasos antes de levantar cualquier edificación, conocer sus propiedades y la forma más conveniente de tratarla puede traer buenos futuros resultados, en toda obra de carreteras es importante que el ingeniero civil conozca los tipos de ensayos que se realizan a los suelos de dicho lugar para saber qué tipo y tamaño de materiales forman parte de ellos. En el presente trabajo se realizará el procedimiento teórico de la práctica de laboratorio de contenido de humedad y granulometría, en la cuál en el primer ensayo se podrá determinar el contenido de humedad que es la relación que existe entre el peso y el agua contenida en la muestra de un estado natural y el peso de la muestra después de ser secada al horno por una temperatura de 110° C en un tiempo de 24h, en el segundo ensayo se podrá concluir si los agregados utilizados son resistentes para llegar a ser usados, clasificándolos en varias fracciones según el tamaño de sus partículas. Así, en el presente informe se dará a conocer el análisis de laboratorio de los dos distintos ensayos de la mecánica de suelos.

ÍNDICE I.

OBJETIVOS: .................................................................................................................................. 1

II.

ENSAYOS:..................................................................................................................................... 1 2.1.

CONTENIDO DE HUMEDAD: ................................................................................................ 1

2.1.1.

EQUIPOS: ..................................................................................................................... 2

2.1.2.

PROCEDIMIENTO: ........................................................................................................ 3

2.1.3.

DATOS:......................................................................................................................... 7

2.1.4.

FÓRMULA: ................................................................................................................... 7

2.1.5.

CÁLCULOS: ................................................................................................................... 8

2.1.6.

RESULTADOS: .............................................................................................................. 9

2.2.

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO:........................................................................................... 10

2.2.1.

EQUIPOS: ................................................................................................................... 11

2.2.2.

PROCEDIMIENTO: ...................................................................................................... 13

2.2.3.

DATOS:....................................................................................................................... 17

2.2.3.1.

AGREGADO FINO: .............................................................................................. 18

2.2.3.2.

AGREGADO GRUESO: ........................................................................................ 18

2.2.4.

RESULTADOS: ............................................................................................................ 18

2.2.4.1.

AGREGADO FINO ............................................................................................... 18

A.

CÁLCULO DE PORCENTAJES RETENIDOS Y QUE PASAN LAS MALLAS........................ 18

B.

CURVA GRANULOMÉTRICA: ...................................................................................... 19

C. CÁLCULO PARA LA OBTENCIÓN DEL COEFICIENTE DE CURVATURA Y DE UNIFORMIDAD .................................................................................................................. 19 D.

MÓDULO DE FINEZA .................................................................................................. 20

E.

HUSO GRANULOMÉTRICO ......................................................................................... 20

F.

TAMAÑO MÁXIMO Y MÁXIMO NOMINAL ................................................................ 21

2.2.4.2.

AGREGADO GRUESO ......................................................................................... 21

A.

CÁLCULO DE PORCENTAJES RETENIDOS Y QUE PASAN LAS MALLAS........................ 21

B.

CURVA GRANULOMÉTRICA: ...................................................................................... 22

C. CÁLCULO PARA LA OBTENCIÓN DEL COEFICIENTE DE CURVATURA Y DE UNIFORMIDAD .................................................................................................................. 22

III. 3.1.

D.

MÓDULO DE FINEZA .................................................................................................. 23

F.

TAMAÑO MÁXIMO Y MÁXIMO NOMINAL ................................................................ 23

CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 24 CONTENIDO DE HUMEDAD: .............................................................................................. 24

3.2. IV.

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO:........................................................................................... 24 ANEXOS: ................................................................................................................................ 25

I.

OBJETIVOS: -

Determinar el contenido de humedad en un suelo (afirmado).

-

Determinar la humedad de un suelo, teniendo en cuenta la cantidad de agua de una muestra de suelo en términos de su peso en seco.

-

Aplicar el método de análisis granulométrico para una mezcla (afirmado).

-

Determinar cuantitativamente la distribución de los tamaños de las partículas de un material, por medio de tamices de abertura cuadrada progresivamente decreciente.

-

Graficar la curva granulométrica, mediante los datos obtenidos en laboratorio con el fin de analizar el comportamiento y características del suelo (afirmado).

-

Determinar los coeficientes de curvatura y uniformidad, para determinar las condiciones de gradación de un suelo (afirmado).

II.

ENSAYOS: 2.1.

CONTENIDO DE HUMEDAD: La humedad o contenido de humedad de un suelo es la relación, expresada como porcentaje, del peso de agua en una masa dada de suelo, al peso de las partículas sólida. Se expresa en forma de porcentaje puede variar desde cero cuando está perfectamente seco hasta un máximo determinado que no necesariamente es 100%. La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa, una de las características más importantes para explicar el comportamiento de este, por ejemplo: cambios de volumen, cohesión, estabilidad mecánica. PRINCIPIO DEL MÉTODO: Se determina el peso de agua eliminada, secando el suelo húmedo hasta un peso constante en un horno controlado a 110 ± 5 °C*. El peso del suelo que permanece del secado en horno es usado como el peso de las partículas sólidas. La pérdida de peso debido al secado es considerada como el peso del agua. 1

2.1.1. EQUIPOS: a) Horno de secado: Termostáticamente controlado, capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5 °C.

b) Balanza: De capacidad conveniente y con las siguientes aproximaciones: de 0.1 g para muestras de menos de 200 g de 0. 1 g para muestras de más de 200 g.

c) Taras: Se recomienda tenerlas debidamente enumeradas, son recipientes resistentes al calentamiento continuo.

2

d) Muestra de afirmado: Se tomó en cuenta la muestra de afirmado traída de la cantera de “Pátapo”, de acuerdo a las indicaciones brindadas por el docente del curso.

Afirmado extraído de la cantera de Pátapo – Chiclayo.

2.1.2. PROCEDIMIENTO: 1. Se esparce el afirmado de la cantera encima de un saco y luego se extrae una pequeña muestra para realizar el ensayo.

3

2. Pesar el recipiente (tara) para obtener su peso, este debe estar limpio y seco. Anotar el peso de tara (Wt). a. Muestra 1: El peso de la tara1 es de 28.1 g

b. Muestra 2: El peso de la tara2 es de 28.5 g

3. Colocar la muestra en el recipiente pesar y anotar (Wt + W suelo húmedo). a. Muestra 1: Peso de tara1 + muestra de suelo húmedo es de 89.2 g

4

b. Muestra 2: Peso de tara2 + muestra de suelo húmedo es de 85.8 g

4. Colocar la tara con el contenido de suelo húmedo (afirmado) al horno a temperatura de 110° C durante 24h.

5. Se retira la tara del horno y esperamos a que alcance la temperatura de ambiente.

5

6. Se procede a tomar el suelo seco una vez que se ha retirado del horno con su tara y se vuelve a pesar, para obtener de esta forma el contenido total del suelo seco (Wt + W suelo seco).

a) Muestra 1: Peso de tara1 + muestra de suelo seco es de 87.6 g

b) Muestra 2: Peso de tara2 + muestra de suelo húmedo es de 84.6 g

6

2.1.3. DATOS: Peso de tara (g)

Peso de suelo Peso de suelo húmedo + tara seco + tara (g) (g)

Muestra 1

28.1

89.2

87.6

Muestra 2

28.5

85.8

84.6

2.1.4. FÓRMULA:

𝑤=

𝑊1 − 𝑊2 𝑊𝑤 ∗ 100 = ∗ 100 𝑊2 − 𝑊𝑡 𝑊𝑠

Donde: -

W: Es el conjunto de humedad (%).

-

Ww: Peso del agua.

-

Ws: Peso seco del material.

-

W1: Es el peso de tara más el suelo húmedo, en gramos.

-

W2: Es el peso de tara más el suelo secado en horno, en gramos.

-

Wt: Es el peso de tara, en gramos.

7

2.1.5. CÁLCULOS: ✓ Para hallar el Peso del suelo seco (Ws) de cada muestra procedemos a calcular de la siguiente manera: ▪

Muestra 1 𝑊𝑠 = 87.6 (𝑔) − 28.1 (𝑔) 𝑊𝑠 = 59.5 (𝑔)

▪

Muestra 2 𝑊𝑠 = 84.6 (𝑔) − 28.5 (𝑔) 𝑊𝑠 = 56.1 (𝑔)

✓ Determinamos el peso del agua (Ww) para muestra 𝑊𝑤 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜) − (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜)

▪

Muestra 1 𝑊𝑤 = 89.2 (𝑔) − 87.6 (𝑔) 𝑊𝑤 = 1.6 (𝑔)

▪

Muestra 2 𝑊𝑤 = 85.8(𝑔) − 84.6 (𝑔) 𝑊𝑤 = 1.2 (𝑔)

✓ Determinamos el porcentaje de humedad %

𝑤=

Donde: 𝑤 = 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑊𝑤 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑊𝑤 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 8

𝑊𝑤 ∗ 100 𝑊𝑠

▪

Muestra 1 𝑤=

1.6 ∗ 100 59.5

𝑤 = 2.689 %

▪

Muestra 2 𝑤=

1.2 ∗ 100 56.1

𝑤 = 2.139 %

✓ Calculamos el contenido de humedad del suelo seco

𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =

2.689 + 2.139 2

𝑤 = 2.414

2.1.6. RESULTADOS:

CONTENIDO DE HUMEDAD Muestra 1 2 N° de tara N° 12 N° 16 Peso de la tara + suelo húmedo (g) 89.2 85.8 Peso de la tara + suelo seco (g) 87.6 84.6 Peso de la tara (g) 28.1 28.5 Peso de suelo seco (g) 59.5 56.1 Peso de agua (g) 1.6 1.2 Contenido de humedad % 2.689 2.139 Contenido de humedad del suelo % 2.414

9

2.2.

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO: La granulometría es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica con fines de análisis tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas. La granulometría y el tamaño máximo de agregado afectan las proporciones relativas de los agregados, así como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad, capacidad de bombeo, economía, porosidad, contracción y durabilidad del concreto. El método de determinación granulométrico más sencillo es obtener las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado, que actúen como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices. -

MÓDULO DE FINURA: Es el indicador del grosor predominante de las partículas de un agregado. Puede considerarse como un tamaño promedio ponderado, pero que no representa la distribución de las partículas. El módulo de finura está en relación inversa a las áreas superficiales; por lo que la cantidad de agua por área superficial será menor, mientras mayor sea el módulo de finura.

-

CURVAS GRANULOMÉTRICAS: La curva granulométrica de un suelo es una representación gráfica de los resultados obtenidos en un laboratorio cuando se analiza la estructura del suelo desde el punto de vista del tamaño de las partículas que lo forman.

-

EL COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (CU): Parámetro de la distribución granulométrica de un suelo conocido también como factor de extensión; es un indicador del intervalo en el que se encuentran los tamaños de las partículas de un suelo.

-

COEFICIENTE DE CURVATURA (CC): Elemento de la calificación de la gradación de un suelo, conocido también como factor de forma. El coeficiente de curvatura es un indicador del equilibrio relativo que existe entre los diferentes rangos de tamaño de partículas del suelo.

10

2.2.1. EQUIPOS: a) Tamizadora mecánica: La cual se programará con una duración de 10 m para obtener resultados óptimos.

b) Balanza: De capacidad conveniente y con las siguientes aproximaciones: de 0.1 g para muestras de menos de 200 g de 0. 1 g para muestras de más de 200 g.

11

c) Juego de tamices: Estos deben estar en orden y completos para una mejor trabajabilidad.

d) Recipiente: Este debe tener un tamaño grande para poder pesar el afirmado sin complejidad.

e) Muestra de afirmado: Se tomó en cuenta la muestra de afirmado traída de la cantera de “Pátapo”, de acuerdo a las indicaciones brindadas por el docente del curso.

12

2.2.2. PROCEDIMIENTO: 1. Se esparce el afirmado de la cantera encima de un saco, y se cuartea para luego escoger con la que se trabajará.

2. Se pesa el recipiente (1597.1 g).

3. Pesar la muestra de afirmado escogida + recipiente (6364.5 g).

13

4. Separar el agregado grueso del agregado fino a través de la malla Nº4. Las que pasen dicha malla serán finos y las retenidas grueso.

5. Una vez separadas pesamos tanto el fino como el grueso. a. Peso de fino + recipiente (2577.4 g)

14

b. Peso de grueso + recipiente (2538.6 g)

6. Ordenamos los tamices de mayor a menor diámetro o abertura, tanto para el agregado fino como para el agregado grueso.

7. Se procede a verter el agregado tanto fino como grueso a los tamices.

15

8. Terminado el zarandeo, se procede a retirar los tamices y a pesar el agregado tanto fino como grueso retenido en cada tamiz, se toman los datos de las muestras retenidas con su respectivo diámetro.

Agregado Fino:

Nº8

Nº30

Nº140

Nº50

16

Agregado Grueso:

Nº4

1"

3/8"

3/4"

2.2.3. DATOS:

TODO EL AGREGADO(g) TAZÓN GRANDE(g) MATERIAL(g)

6364,5 1597,1 4767,4

SE PASÓ POR EL TAMIZ Nº4 PARA PODER SEPARAR EL FINO DEL GRUESO. TAZÓN 2(g) TOTAL DE AGRAGDO GRUESO(g) TOTAL DE AGRAGDO FINO(g)

17

184,3 2538,6 2577,4

2354,3 2393,1

2.2.3.1.

AGREGADO FINO:

PARTE SELECCIONADA(g) TAZÓN Nº8 Nº16 Nº30 Nº50 Nº140 Nº200 Sobrante

2.2.3.2.

1604 182,7 562,8 495,6 505,2 448 290,3 200,1 199,6

1421,3 380,1 312,9 322,5 265,3 107,6 17,4 16,9 1422,7

AGREGADO GRUESO: TOTAL SELECCIONADO(g) TAZÓN 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" Nº4 Sobrante

2362,2 0 50,1 634 399,4 620,2 265,3 380,1 5,4 2354,5

2.2.4. RESULTADOS: 2.2.4.1.

AGREGADO FINO

A. CÁLCULO DE PORCENTAJES RETENIDOS Y QUE PASAN LAS MALLAS MUESTRA

M - 001

PESO MUESTRA (gr)

2567.9

PESO DE TARA (gr)

182.7

PARTE SELECCIONADA (gr)

2385.2

18

TAMICES

ABERTURA MM

PESO RETENIDO gr

PORCENTAJE PARCIAL RETENIDO (%)

PORCENTAJE ACUMULADO RETENIDO

PASA

(%)

(%)

3/8"

9.5

0

0%

0%

100%

N° 4

4.75

0

0%

0%

100%

N° 8

2.36

637.38

27%

27%

73%

N° 16

1.18

524.10

22%

49%

51%

N° 30

0.6

541.14

23%

72%

28%

N° 50

0.3

445.10

19%

90%

10%

N° 140

0.1

180.25

8%

98%

2%

N° 200

0.074

29.07

1%

99%

1%

Platillo

28.16

1%

100%

0%

TOTAL

2385.20

100%

336%

B. CURVA GRANULOMÉTRICA:

CURVA GRANULOMETRICA 120%

PORCENTAJE

100% 80% 60% 40% 20% 0% 10

1

0.1

0.01

ABERTURA GRANULOMETRICO

C. CÁLCULO PARA LA OBTENCIÓN DEL COEFICIENTE DE CURVATURA Y DE UNIFORMIDAD D10 = D30 = D60 =

0.283940862 1.051337646 2.093124839

Cu= Cc= 19

7.37169291 1.85977927

Cu>4 1