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REPÙBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA M.P.P PARA LA EDUCACIÒN SUPERIOR I.U.T “Dr. FEDERICO RIVERO PALACIO”

MECÀNICA DE LOS SUELOS ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN DE SUELOS

BARROSO, Jonathan. Br. CARDIER, Luis. Br. FERRANTE, Bárbara. Br. FIGUEIRA, Gabriel. Br. ZAMORA, Mariana. Br.

Caracas, julio de 2013

RESÚMEN

La caracterización de los suelos es relevante en el área de ingeniería civil ya que con esta información y otras más, se logra determinar si se puede ejecutar una determinada obra y si han de hacerse algunas modificaciones en el suelo. El grupo de ensayos de clasificación y determinación de las propiedades índice de los suelos tiene como finalidad obtener todas las características físicas de una determinada muestra contribuyendo a la interpretación acertada en futuras evaluaciones para su uso en ingeniería. En el ensayo de clasificación visual-manual y granulometría, el objetivo es especificar de manera aproximada una muestra de suelo, aplicando examinación visual y pruebas táctiles así como determinar la distribución por tamaño de las partículas de una muestra de suelo, en función de su peso. En caso de límites de Consistencia, la finalidad es determinar el contenido de humedad de una muestra de suelo fino, para el cual, este cambia su estado de consistencia. La práctica de gravedad específica tiene como propósito hallar la relación que existe entre el peso unitario de la fase sólida de una muestra de suelo y el peso unitario del agua, a una misma temperatura de referencia. Por lo general, esta temperatura es referida a los 20ºC. Y en el ensayo de peso unitario de suelos, determinar la relación entre el peso y el volumen de una muestra de suelo imperturbada. El objetivo para los ensayos de análisis de partículas por método de sedimentación y permeabilidad en suelos es determinar la distribución por tamaños de las partículas finas de una muestra de suelo y el de determinar el coeficiente K, el cual representa la velocidad de escurrimiento con la que el agua pasa a través de un medio poroso teóricamente isótropo y bajo régimen de flujo laminar. Luego de la realización de los ensayos de Clasificación Visual-Manual, Granulometría, Límites de Atterberg, Peso Específico y Peso Unitario, se obtuvo que la muestra de suelo ensayada es una arcilla de baja plasticidad (CL). No obstante, en el ensayo de Análisis de Partículas por el Método de Sedimentación, dio como resultado que la mayoría de las partículas sementadas tenían un diámetro entre 0,06 a 0,02 mm; lo cual demuestra que la porción de suelo fino ensayado era mayormente limos (M). Esta diferencia entre los ensayos, puede ser atribuida entre otras razones al hecho que no se utilizó el agente dispersante (Hexametafosfato de sodio) o que el hidrómetro no estuvo calibrado como lo explican en la norma ASTM D 422. Otra razón que pudo influir en los resultados del ensayo, es que el laboratorio donde se ejecutan los ensayos no es estandarizado.

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ÍNDICE RESÚMEN ..................................................................................................................................2 MARCO REFERENCIAL ...........................................................................................................5 Clasificación Visual Manual ....................................................................................................5 Dilatancia: ............................................................................................................................5 Resistencia a compresión o resistencia al quebramiento en Estado Seco: ............................5 Tenacidad: ............................................................................................................................5 Plasticidad: ...........................................................................................................................6 Gradación: ............................................................................................................................6 Brillo: ...................................................................................................................................6 Materia coloidal o carbonato de calcio. ................................................................................6 Estructura: ............................................................................................................................6 Cristalizada: .........................................................................................................................6 Suelos de grano grueso: ........................................................................................................6 Suelo de grano fino: .............................................................................................................6 Suelos orgánicos: .................................................................................................................6 Suelos de grano mezclado: ...................................................................................................6 Angular: ...............................................................................................................................6 Subangular: ..........................................................................................................................6 Redondeada: .........................................................................................................................7 Subredondeadas: ..................................................................................................................7 Granulometría: .........................................................................................................................7 Fracción Gruesa ...................................................................................................................7 Fracción Fina:.......................................................................................................................7 Límites de consistencia ............................................................................................................9 Limite Liquido: ....................................................................................................................9 Limite plástico:.....................................................................................................................9 GRAVEDAD ESPECÎFICA Y PESO UNITARIO ..................................................................9 Peso específico (G): ............................................................................................................9 Peso unitario de los Solidos ................................................................................................10 Peso unitario seco ...............................................................................................................10 Peso unitario sumergido .....................................................................................................10 GRANULOMETRÍA DE SUELOS POR SEDIMENTACIÓN: HIDROMETRÍA ...............12 Corrección del menisco (Cm): ............................................................................................12 3

Corrección por temperatura (Ct):........................................................................................12 Corrección por defloculante: ( Cd) y por desplazamiento del punto cero ( Co): .................12 Diámetro de las partículas ..................................................................................................13 Permeabilidad.........................................................................................................................13 Determinación de la permeabilidad: ...................................................................................14 Ensayo de carga constante: .................................................................................................14 Ensayo de carga variable ....................................................................................................15 MARCO METODOLÓGICO ....................................................................................................16 Clasificación Visual-Manual ..................................................................................................16 Granulometría ........................................................................................................................17 Límite Líquido .......................................................................................................................18 Gravedad Específica de suelos ...............................................................................................19 Peso Unitario de suelos ..........................................................................................................20 Hidrometría ............................................................................................................................21 Carga Variable .......................................................................................................................22 Carga Constante .....................................................................................................................22 RESULTADOS ..........................................................................................................................24 Clasificacion Visual Manual ..................................................................................................24 Ensayo de Granulometria .......................................................................................................25 ENSAYO DE LIMITES DE CONSISTENCIA .....................................................................26 ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO UNITARIO ...................................................................28 ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA EN SUELOS .....................................................29 ENSAYO DE HIDRÓMETRO ..............................................................................................30 ENSAYO DE PERMEABILIDAD (CARGA VARIABLE) ..................................................30 ENSAYO DE PERMEABILIDAD (CARGA CONSTANTE) ..............................................31 DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS .....................................................................................32 Jonathan Barroso ....................................................................................................................32 Luis Cardier............................................................................................................................32 Bárbara Ferrante .....................................................................................................................34 Gabriel Figueira .....................................................................................................................36 Mariana Zamora .....................................................................................................................37 CONCLUSIONES .....................................................................................................................39 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................................41 ANEXOS ...................................................................................................................................42 4

MARCO REFERENCIAL

Clasificación Visual Manual El objetivo de esta norma consiste en determinar una muestra de suelo en la cual podremos identificar el tamaño de las partículas, variedad de tamaño y las características del suelo a estudiar. Se puede identificar un tipo de suelo a través del tacto, vista y olfato. Los suelos dependen de sus tamaños y sus propiedades se distinguen así principalmente en 4 componentes: Grava, Arcilla, Limo, Arena. Grava y Arena: “Son suelos de grano grueso identificados visualmente como partículas mayores de 5 a 6 mm. (¼”) y menores de 70 a 80 mm (3”) para las gravas, y para las arenas se considera menos de 5 a 6 mm. (¼”) Hasta las que pueden distinguir e individualmente a simple vista”. Limo y Arcilla: “Son suelos de grano fino y sus partículas no se identifican visualmente sino mediante pruebas ejecutadas manualmente; para ello se quitan a mano las partículas gruesas (2mm) que interfieren con las pruebas”. Estas son fundamentalmente las siguientes: Dilatancia: “también se le denomina: reacción al agitado, ensayo de sacudida, deformabilidad y movilidad del agua. La dilatancia es la propiedad de cambiar de volumen al cambiar de forma. Resistencia a compresión o resistencia al quebramiento en Estado Seco: Consiste en tomar la muestra de suelo ya ensayada y apretar con los dedos hasta que esta rompa, de no ser así podemos decir que la muestra ensayada tiene alta resistencia al quiebre en estado seco. La resistencia al esfuerzo cortante en estado seco aumenta al aumentar la plasticidad del suelo: “En las arcillas esa resistencia es alta, en un limo inorgánico típico es muy baja al igual que en las arenas finas limosas, estos dos últimos suelos puedes distinguirse por la sensación táctil si se pulveriza el material, la arena fina se siente granular mientras que el limo típico da la sensación suave de harina. Tenacidad: Es la resistencia que el suelo opone a la deformación o rotura de los aglomerados de partículas. Esta se realiza con objeto de determinar la consistencia de un suelo en el límite plástico. Ing. Ugas (1985) define “Si un suelo tiene tenacidad o consistencia se clasifica en baja, media y alta, de acuerdo a la presión ejercida”.

5

Plasticidad: “Es la propiedad del suelo de cambiar su forma si se le aplica una fuerza sin recuperación elástica, sin cambio sensible de volumen y conservando la nueva forma adquirida”. Gradación: “Depende de la cantidad de los diferentes tamaños de granos presentes en un suelo. En el campo se estima visualmente si un suelo esta bien o mal gradado”. Bien gradado: (símbolo W) “cuando todos los tamaños de partículas, desde las más pequeñas hasta la más grandes, se encuentran presentes en proporciones semejantes. Mal gradado: (símbolo P) 1- Uniforme. “la mayoría de sus partículas son aproximadas de igual tamaño. 2- Des uniforme o salteada. Ausencia de uno o más tamaños intermedios. Brillo: “Es una prueba complementaria para reconocer la presencia de arcilla. Co un cuchillo o una espátula seccione una muestra ligeramente húmeda de arcilla; si parece una superficie brillante el material de arcilla de alta plasticidad. Materia coloidal o carbonato de calcio.La efervescencia que produce sobre un suelo el ácido clorhídrico diluido (20 % HCI) evidencia la presencia del carbonato de calcio, que es un agente cementante muy común, el cual ocasiona la resistencia será descrita de acuerdo a su intensidad como: fuerte, débil o ninguna. Estructura: La característica estructural de muestras del suelo intacto suministra una guía importante en su composición como material de fundación. Cristalizada: se conoce por la inclusión de pequeñas cavidades con textura diferente, tal como pequeños cristales de arena esparcidos en una masa de arcilla. Suelos de grano grueso: son aquellos en los cuales más de la mitad (en peso) de las partículas son visibles a simple vista, excluyéndose los granos de diámetro mayor que 3” (76 mm). Suelo de grano fino: son aquellos en los cuales más de la mitad ( en peso) de las partículas son tan finos que no pueden ser distinguidas a simple vista. Suelos orgánicos: son aquellos que contienen cantidad significante de materia orgánica. Es conveniente señalar aquí, que los suelos de grano grueso o de grano fino pueden contener materia orgánica. Suelos de grano mezclado: son aquellos suelos inorgánicos o parcialmente orgánicos los cuales contienen materiales representativos de ambas fracciones del suelo: la gruesa y la fina. Un alto porcentaje de suelos naturales son de grano mezclado. Formas de porciones de arena y grava como: angular, sub angular, redondeada o subredondeada. Angular: partículas de bordes afilados y lados relativamente planos con superficie áspera. Subangular: partículas similares a las angulares pero tiene los bordes algo redondeados. 6

Redondeada: partículas con lados curvados parejamente y sin filos. Subredondeadas: partículas que exhiben lados casi planos pero tienen esquinas y bordes bien redondeados.

Granulometría: “Este método consiste en separar y clasificar por tamaños las partículas que lo componen determinando en porcentaje, del peso total, la cantidad de granos de distintos tamaños que contiene dicho suelo”. El análisis granulométrico para las dos fracciones se realiza así: 1) Fracción Gruesa 2) Fracción Fina

(retenido en N·10)-----Tamizado en seco (Pasa N·10) --------------Tamizado en seco Lavado y tamizado.

Fracción Gruesa: es todo lo retenido en la tamiz N·10. Fracción Fina: es toda la muestra pasante por el tamiz N·10. Cálculos: Con los pesos obtenidos se realiza la gráfica de granulometría % Pasante vs Abertura del Tamiz

% retenido 

Wretenido x100 Wmuestra,total

ECUACIÒN 1

%acumulado  %retenido  Σ%retenido

ECUACIÓN 1.1

%pasante  100  %acumulado ECUACIÓN 1.2

%grava  %pasante3"%retenido N4 ECUACIÓN 1.3

7

%arena  %pasante N4  %retenido N200 ECUACIÓN 1.4

%fino  %pasante N200 ECUACIÓN 1.5

El porcentaje más fino se obtiene restando de 100% el porcentaje retenido en el primer tamiz. % Más fino i

= 100% - % 𝑅𝑒𝑡 𝑖

ECUACIÒN 2

Tamizado en seco: Se emplea para materiales arenosos que contengan muy poco limo y arcilla y cuyos terrones en estado seco se desintegren con facilidad. Calculo: El porcentaje retenido sobre un tamiz i se calculara de la siguiente forma: %𝑅𝑒𝑡𝑖 =

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑡. 𝑒𝑛 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 𝑖 ∗ (%𝑝𝑎𝑠𝑎 𝑛°10) 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 ECUACIÒN 3

Lavado y tamizado: “se requiere en caso de materiales limosos y arcillosos con poca arena, cuyos terrones en estado seco no se rompen con facilidad”. Cálculo El % Ret. i y el % más fino i se calculara igual al 3 %𝑅𝑒𝑡𝑖 =

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑡. 𝑒𝑛 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 𝑖 ∗ (%𝑝𝑎𝑠𝑎 𝑛°10 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

8

Límites de consistencia “Se entiende por consistencia el grado de cohesión de las partículas de un suelo y su resistencia a aquellas fuerzas exteriores que tienden a deformar o destruir su estructura.” Limite Liquido: “el limite liquido de un suelo da una idea de su resistencia al esfuerzo cortante cuando

el

material

tiene

un

determinado

contenido

d

humedad”.

El límite líquido se calculó con el método un punto:

  N  LL%  W  # Golpes  

0.12

n

ECUACIÓN 4 Dónde:

W n : Humedad N: Número de golpes de la muestra

Limite plástico: es el contenido de humedad que puede ser amasado y darle formas de cilindros de 3 mm. (1/8”) de diámetro sin que estos rompan. Este tiene importancia práctica, ya que la manipulación del suelo y la ejecución de obras de tierra son más fáciles en ese estado. La plasticidad es una característica de los suelos cohesivos que les permite sufrir deformaciones considerables de corte sin romperse, sin presentar agrietamiento en su superficie, sin rebote elástico y sin sufrir cambios de volumen apreciables. El límite plástico corresponde al contenido de humedad para el cual los rollitos realizados con la muestra fina, se resquebrajan a los 3 mm. (Para Clasificar el suelo VER TABLA 2 y 7)

GRAVEDAD ESPECÎFICA Y PESO UNITARIO Peso específico (G): el peso específico de un suelo (G) es la relación entre el peso unitario de las partículas del suelo ( Ɣ𝑠 ) y el peso unitario del agua destilada a una temperatura de referencia. “El peso específico (G) es un factor auxiliar que se emplea para determinar otras propiedades del suelo como son: porosidad, relación de vacíos, la velocidad de caída de una partícula en el seno de un fluido viscoso (método del hidrómetro basado en la ley de stockes.) También se 9

utiliza en: estudios de consolidación del suelo, cálculo del grado de saturación, estudios del gradiente hidráulico crítico, y en otros cálculos. Calculo: G=

Ɣ𝑠 Ɣ𝑤 4°

=

𝑤𝑠 𝑣𝑠 Ɣ𝑤

(adimensional)

ECUACIÓN 5

Peso unitario de los SolidosƔ𝒔 : es el peso de las partículas sólidas de un suelo por una unidad de volumen de esa masa solida (excluyendo los vacíos: aire y agua). Ɣ𝑠 =

𝑤𝑠 𝑣𝑠

= 𝐺Ɣ𝑤 (gr/ 𝑐𝑚3 , ton/𝑚3 ) ECUACIÓN 6

Peso unitario: es el peso del suelo (salidos + agua) por unidad de volumen total (solidos +agua +aire). 𝑤 𝑣

Ɣ= =

𝑤 𝑠 +𝑤 𝑤 𝑣𝑠 +𝑣𝑤 +𝑣𝑎

ECUACIÓN 7 Peso unitario seco ( Ɣ𝒅 ) Se entiende como el procedimiento anterior pero sin agua. Ɣ𝑑 =

𝑤𝑠 𝑣

=

Ɣ 1+𝑤

ECUACIÓN 8 Peso unitario saturado Ɣ𝒔𝒂𝒕 1 𝑔

Ɣ𝑠𝑎𝑡 = Ɣ𝑤 + Ɣ𝑑 (1- )=

1+𝑤 1+𝑤𝑔

𝑔Ɣ𝑤

ECUACIÓN 9

Peso unitario sumergido(Ɣ´) Teniendo en cuenta el empuje del agua sobre las partículas, considerado por Arquímedes, el peso unitario sumergido será: Calculo Ɣ ´=Ɣ𝑠𝑎𝑡 -Ɣ𝑤 =Ɣ𝑑

10

𝐺−1 𝐺

Ɣ

ECUACIÓN 10

Fundamento del ensayo: El peso específico del suelo se determina generalmente por la medida del volumen de agua desplazado por sus partículas sólidas (principio de Arquímedes) consideramos: La fórmula de volumen de agua desalojada:

𝑣𝑠 =

𝑤 𝑠 𝑎𝑖𝑟𝑒 −𝑤 𝑠 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑤 𝑠 − 𝑤 1 −𝑤 2 = Ɣ𝑤 𝑡 Ɣ𝑤 𝑡

ECUACIÓN 11 𝑤𝑠 = Peso de las partículas sólidas del suelo (peso del suelo seco). 𝑤1 =peso del frasco con agua destilada y suelo a T°C. 𝑤2 = Peso del frasco con agua destilada a T°C.

El peso unitario de los sólidos: 𝑤 𝑤 𝑠 Ɣ𝑤𝑡 𝑣𝑠 𝑤 𝑠 −(𝑤 1 −𝑤 2 )

Ɣ𝑠 = 𝑠 =

(gr/𝑐𝑚3 )

ECUACIÓN 12 Se determinara el peso específico de los sólidos: G=

𝑤𝑠 𝐺𝑤𝑡 𝑤 𝑠 +𝑤 2 −𝑤 1

(adimensional)

ECUACIÓN 13 Ws= peso de suelo seco 𝑔𝑤𝑡 = Peso específico del agua, o del líquido empleado, a la temperatura T. W1= Peso del picnómetro con suelo y agua. W2= Peso del picnómetro con agua, se obtiene de la curva de calibración.

11

GRANULOMETRÍA DE SUELOS POR SEDIMENTACIÓN: HIDROMETRÍA Este método es el más usado para hacer la determinación indirecta de los diámetros (d) y las fracciones (s) de las partículas a través de la malla N°200 (0,074mm). “Por medio del hidrómetro o decímetro de cristal es posible conocer la variación de la densidad que experimenta la suspensión (partículas de suelo y agua), a medida que las partículas sedimentan la densidad decrece y el decímetro se hunde cada vez más.” Determinación del diámetro: si la partícula baja a una profundidad de Zr por debajo de la superficie de la suspensión es un tiempo t, la velocidad con que esta descienda será: V=

𝑧𝑟 𝑡

ECUACIÓN 14 Corrección del menisco (Cm): “Esta corrección se debe a que las suspensiones de suelo no son transparentes, por lo que al formarse el menisco alrededor del vástago la lectura no puede hacerse”. Corrección por temperatura (Ct):“La viscosidad (u) y el peso específico del agua destilada (Gw), así como el volumen del hidrómetro varían con la temperatura. Los efectos de u y Gw fueron ya considerados en los valores de coeficiente K para calcular el diámetro de las partículas. Ahora bien, el cambio de volumen del hidrómetro, por la dilatación del vidrio, en función de la temperatura de la suspensión, es tomado en cuenta por el factor de corrección (Ct). (VER ANEXO) Corrección por defloculante: ( Cd) y por desplazamiento del punto cero ( Co): El defloculante es un agente de dispersión para evitar la atracción entre partículas, las cuales tienden a formar grumos o floculo entre si durante la sedimentación de las partículas de suelo es suspensión. Algunos de los agentes de dispersión utilizados con frecuencia son: Hexametafosfato de sodio (125 ml/lt de suspensión), silicato de sodio ( o.5 a 2.0 ml/ lt) y oxalato de sodio, goma arábiga e hidróxido de sodio a una concentración conveniente. La corrección por punto cero y defloculante será: Co+Cd= 𝑟´𝑐 + 𝑐𝑚 + 𝑐𝑡 ECUACIÓN 15 La corrección total: C= 𝑐𝑚 ± 𝐶𝑡 − 𝐶𝑑 − 𝐶𝑜 ECUACIÓN 16 Lectura correcta del hidrómetro:

12

r = r´ ± c (gr/lt) ECUACIÓN 17

Hidrómetro tipo 151H % Más fino =

𝐺 𝐺−𝐺𝑤 20°

∗

𝑟 −Ɣ𝑤 𝑊𝑠

∗ 100( % pasa tamiz limite)

ECUACIÓN 18 Hidrómetro tipo 152H: %Más fino =

𝑟.𝑎 *100 𝑊𝑠

* % pasa tamiz limite

ECUACIÓN 19 Donde :Ws= Peso seco del suelo en suspensión R = Lectura corregida del hidrómetro a= Coeficiente que depende del peso especifico

Diámetro de las partículas: se calcula mediante:

𝐾 𝐷=√ 𝐿 ECUACIÓN 20 K: constante Tabulada según la temperatura y el Peso Especìfico de la muestra (ANEXO 6) L: Profundidad Efectiva Tabulada (ANEXO 5)

Permeabilidad Se puede decir que la permeabilidad es el permitir el paso de los fluidos a través de sus poros. En algunos casos, para facilitar el drenaje, es conveniente tener un suelo permeable, especialmente en la construcción de las bases y sub-bases de pavimento. En los suelos permeables, los asentamientos no son peligrosos, pues su consolidación es rápida debido al escape fácil del agua a través de sus poros. Otros problemas que requieren tal conocimiento de la permeabilidad son: la capacidad de retención de aguas de las presas de tierra, el descenso del nivel freático por bombeo durante las excavaciones y la velocidad de asentamiento de las construcciones. 13

Determinación de la permeabilidad: La permeabilidad de un suelo puede ser determinada directamente en el terreno o mediante pruebas de laboratorio. En el terreno muchos suelos tienen diferencias notables en el valor de permeabilidad a lo largo de la estratificación (de 5 a 30 veces mayor) perpendicular a ella. Por ello los resultados obtenidos sobre muestras perturbadas pueden ser de poca significación real. La permeabilidad de una muestra no perturbada de arcilla puede ser determinada directamente a varias relaciones de vacíos diferentes durante un ensayo de consolidación. En el laboratorio se disponen de 2 ensayos diferentes para determinar la permeabilidad de un suelo: Carga Variable y Carga Constante. Los aparatos especiales para ejecutar las pruebas de laboratorio se determinan permeámetros que pueden ser se carga constante o variable. El aparato que funciona con una presión constante es el permeámetro de carga constante y se utiliza para suelos relativamente permeables, tales como gravas, arenas y mezclas de arena y grava; con coeficiente de permeabilidad entre 102 𝑦 10−3 cm/seg. El permeámetro de carga variable se utiliza para determinar el coeficiente de permeabilidad de suelos relativamente impermeables, tales como, mezclas de arena, limo y arcilla; limos con arcillas simplemente; con coeficiente de permeabilidad comprendido entre 10−4 𝑦 10−9 cm/seg.

Ensayo de carga constante:Coeficiente de permeabilidad. Según ley de Darcy k = v/i Pero:

v = q/a , i= h/L

Luego

k=

Siendo

q= volumen de agua escurrido en un tiempo t: Q=v/t

𝑄𝐿 𝐴𝐻

H= carga hidráulica constante L y A= Longitud y área de la muestra La permeabilidad obtenida a la temperatura T, Kt, puede ser corregida a la temperatura 20∙C ,𝐾20 𝐾20∙𝐶 mediante esta ecuación: 𝐾20∘𝐶 = 𝑘𝑡

𝑢𝑡 𝑢20∘𝐶

ECUACIÓN 21

14

La relación de vacíos e , de la muestra, se calculara con la expresión: e=

𝑉𝑣 𝑉𝑠

=

𝑉Ɣ𝑠 −𝑊𝑆 𝑊𝑠

ECUACIÓN 22 Siendo: V: volumen total de la muestra Ws= peso de las partículas sólidas o peso seco Ɣ𝑠 =peso unitario de los sólidos.

El valor de la constante K se obtiene:

𝐾=

𝑉. ∆𝐿 ∆𝐻. 𝐴. 𝑡

ECUACIÓN 23 Ensayo de carga variable Se calculara de la siguiente manera: En el instante 𝑇2 𝑒𝑠 𝑕2 luego durante un tiempo elemental dt la altura del agua en la bureta disminuye dh y el volumen de agua correspondiente es a dh, siendo a la sección de la bureta, ese volumen es igual al volumen dV que pasa a través de la muestra de suelo. Teniendo en cuenta la ley de Darcy resulta así: 𝑕 𝑙

33) v = k i = k (a) según la explicación anterior es: dV = adh y v= -

𝑑𝑕 𝑕

=

-ln

𝑕2 𝑕1

𝐴 𝑎𝐿

𝑄 𝐴

1 𝑑𝑉 𝐴 𝑑𝑇

= .

=−

𝑎 𝑑𝐻 𝐴 𝑑𝑡

(b), igualando (a) y (b), y separando variables se tiene:

𝑑𝑡 - si integramos será así:

=k

𝐴 𝑎𝐿

𝑡

𝑡2 𝑡1

dónde: K=

𝑎𝐿 𝑕 𝑙𝑜𝑔. 1 𝐴(𝑇2 −𝑇1 ) 𝑕2

(

𝑐𝑚 ) 𝑠𝑒𝑔

ECUACIÓN 24

(Para la comparación de valores de K, ver ANEXO 1)

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MARCO METODOLÓGICO

Clasificación Visual-Manual

Herramientas: -

ÁcidoClorhídrico

Procedimiento: -

Método del olfato: Se basa en oler el material para determinar si el suelo es orgánico o inorgánico.

-

Método Visual: Consiste en clasificar el suelo según sus características: color, tamaño, y forma de los granos. La muestra estudiada presento un color bastante estándar, el tamaño de los granos fue variable, se observó mayor cantidad de gruesos (aprox. 20%), y poca cantidad de finos (aprox. 7%). La forma de los granos de las porciones de arena y grava pueden ser: angulares, sub-angulares, redondeados, sub-redondeados. Además observar si se trata de un suelo bien gradado (Amplio rango en el tamaño de las partículas), o mal gradado (donde predomina un tamaño uniforme de los granos). Posteriormente, se le aplicó ácido clorhídrico a la muestra y la reacción fue débil, lo que demostró que en su composición había poca o nula presencia de carbonato de calcio. Al frotar una pequeña cantidad de suelo entre los dedos produce una sensación que permite determinar la textura, bien sea harinosa, suave, áspera, granular, talcosa, esponjosa, etc.

-

Prueba de Resistencia en estado seco: Se tomó una muestra de material al cual se le añadió previamente una humedad y se hicieron bolitas, las cuales se pesaron, y luego secadas al horno. luego se le aplicó compresión con los dedos para conocer su dureza. Se dedujo que la resistencia a la compresión en estado seco de la muestra fue alta, ya que al aplicar dicho esfuerzo no se fracturar muestra.

-

Prueba de Dilatancia: Se elaboró una pastilla con suficiente contenido de humedad hasta lograr una mezcla suficientemente compacta la cual se colocó en la palma de la mano y se golpeó contra las otras varias veces.Se observó que sobre la superficie de la muestra se volvió brillante en un tiempo considerable, esto indica que su dilatancia es lenta.

- Prueba de Tenacidad: Se amasaron fibras con un diámetro aproximado a 3 mm., sobre una superficie lisa y plana. Se formaron las fibras varias veces, de esta manera la mezcla 16

va perdiendo humedad y plasticidad. Se repitió el mismo procedimiento hasta que las fibras se resquebrajaran a los 3 mm de espesor. Se pesan los rollos en estado húmedo y se colocaron al horno, para después tomar su peso nuevamente en estado seco. Para finalmente determinar el límite plástico.

Granulometría Herramientas y Equipos: Tamizadora mecánica Horno 110°C Balanza con apreciación de 0,1gr Tamices 3/8”, Nº 4, N°10, N°40, Nº 100, Nº 200. Taras Cepillo para limpiar los tamices

Procedimiento: El método consiste en lavar el material en el tamiz No. 200 para eliminar el contenido de finos de la muestra. Luego se pesa la muestra húmeda, y se lleva al horno. Se tamiza, y se recupera y se pesa todo el material retenido. Luego se tomaron sus pesos. Se seleccionaron los siguientes tamices, 3/8”, Nº 4, N°10, N°40, Nº 100, Nº 200. Correspondiendo a los tamaños limites que comprenden las fracciones gruesas y finas. Posteriormente se agregó la muestra sobre los tamices apilados, y se coloca en la tamizadora para agitar durante dos minutos, luego se separaron los tamices y se pesa el material retenido en cada uno de ellos.

17

Límite Líquido Herramientas y Equipos: -

Aparato de Casagrande para determinar el Limite Liquido.

-

Ranurador tipo ASTM.

-

Espátula para enrasar la superficie de la muestra.

-

Recipiente para mezclar la muestra con el agua.

-

Balanza.

-

Rociador.

-

Recipiente pequeño con tapa para secar el suelo en el horno.

-

Tamiz Nº 40.

-

Horno para secar el suelo.

-

Secador (Si el contenido de humedad es muy alto).

Procedimiento: Con una porción del material, se realizó el ensayo de límite líquido, especificado en la (Norma ASTM D 4318-00): utilizando la Copa de Casa Grande.

-

Muestreo: Se tamiza el materialy solo se toma el pasante al tamiz Nº 40. Se coloca la muestra en un recipiente. Se agrega suficiente agua y se unieron ambos materiales con movimientos circulares, hasta lograr una masa bastante pastosa.

-

Determinación del Límite Líquido. Se coloca la muestra preparada en la taza del aparato de A. Casagrande, comprimiendo mediante la espátula Y rasando de manera que se obtuviera una superficie plana. Se nivela y alisa horizontalmente la superficie con la espátula procurando obtener un 1cm de profundidad en el punto de espesor máximo. Se separa la muestra por el centro con el ranurador, desde el interior hasta el borde del platillo (El canal debe estar limpio). Se coloca el contador de golpes en “0” (cero). Se activa el aparato de A. Casagrande hasta que los bordes de la ranura se unieron. Se toma nota de la cantidad de golpes necesarios para unir la ranura, además se toma una muestra del suelo próximo a los bordes del corte en la parte donde se unió, se toma su peso y se lleva al horno para determinar su contenido de humedad.

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Se repitieron los pasos anteriores hasta obtener tres ensayos con un numero de golpes comprendido en los rangos de 10 - 20, 20 - 30, y 30 - 40, necesarios para que cierre la ranura. Se colocó una porción de la muestra, (tomada cerca del punto donde se unió la ranura) en una tara de peso conocido, y esta se pesa nuevamente, Luego se lleva al horno para que después de 24 horas se volviera a tomar el peso determinando el contenido de humedad y el límite líquido.

Gravedad Específica de suelos

Herramientas y Equipos:

Balanza con apreciación de 0,01 gr. Horno 110°C+5°C Sistema de vacío con bomba capaz de generar 100 mm Hg. de presión de vacío absoluta Picnómetro con apreciación mínima de 250 ml Termómetro con apreciación de 0,1°C Tamiz Nº 10

Procedimiento Se empleó una muestra representativa del material que pasa por el tamiz Nº 4. Se toma el peso del picnómetro vacío, igualmente con agua a capacidad total, cuyo resultado arrojo. Simultáneamente la temperatura de calibración con el fin de determinar el volumen del picnómetro.

Vp 

Mpw, t  Ms

w, c

Volumen del picnómetro

Se coloca la muestra en el picnómetro, además se le agrego agua hasta dos tercios de su altura. Fue extraído el aire atrapado en el suelo por el método de ebullición o de vacío.

19

Una vez eliminado todo el contenido de aire en la muestra, se llena con agua el picnómetro hasta la marca, conjuntamente del peso del conjunto y la temperatura de ensayo. Seguidamente fue recuperada toda la muestra en una tara de peso conocido, consecutivamente del peso del conjunto y para finalizar se lleva al horno durante 24 horas, con fin de conocer el peso seco de la muestra.

Peso Unitario de suelos

Herramientas y Equipos:

-

Balanza con apreciación de 0,01 gr

-

Hornilla Eléctrica

-

Brocha

Procedimiento: Se coloca la muestra en la balanza para obtener su peso seco, el resultado arrojo: 81.04gr. Se calentó la parafina en un recipiente sobre la hornilla eléctrica. Una vez que la parafina se encontró en estado líquido, se cubrió poco a poco la muestra por completo, procurando que quedara lo suficientemente cubierto, por ello se le colocaron varias capas. Una vez que la parafina solidifico a temperatura ambiente, se toma el peso de la muestra nuevamente, el cual fue: 90.42gr. Finalmente la muestra fue sumergida en agua, y con la balanza hidrostática se toma su peso: 24.35gr. Esto con la finalidad de hallar su peso unitario, utilizando la siguiente ecuación:

γ

A (B  C) 

(B  A) γ parafina

20

Hidrometría Herramientas y Equipos:

-

Agente defloculante (Hexametafosfato de Sodio 125 ml)

-

Balanza con apreciación de 0,01 gr.

-

Horno 110°C+5°C

-

Agitador eléctrico y vaso Beaker

-

Tamiz Nº 200

-

Cilindro de sedimentación

-

Termómetro con apreciación de 0,5°C

-

Cronómetro

Procedimiento: Se utiliza un material pasante al tamiz Nº10, el cual fue: 65gr, por ser una arcilla; cabe destacar que cuando se está en presencia de suelo fino (arcilla) el peso de la muestra a tratar debe ser 65gr, en caso de que la muestra en estudio sea suelo granular (arena) se toman: 115gr. Se agrega el suelo en el vaso de agitación añadiéndole 125 ml de agente defloculante. Se coloca el vaso en el agitador eléctrico, durante un minuto para que estuviera homogénea. A continuación se vertió la mezcla en el cilindro graduado de 1000 ml, sin dejar residuos en el vaso de agitación. Se agrega agua en el cilindro graduado hasta completar los 1000 ml, se tapó la boca del cilindro y se procedió a agitar en suspensión, y en posición horizontal durante un minuto. Luego se coloca el cilindro rápida y cuidadosamente sobre una superficie horizontal, se introdujo el hidrómetro esperando que este se nivelara. Una vez nivelado se puso en marcha el cronometro y se comenzó a tomar las lecturas a los 2, 4, 8 y así sucesivamente el doble del tiempo anterior, cada una con su respectiva temperatura. Finalmente se corrigieron las lecturas del hidrómetro sumergiéndolo en defloculante.

21

Carga Variable Herramientas y Equipos -

Permeámetro de carga variable

-

Cronometro

-

Escuadra

-

Cilindro Graduado

Procedimiento: Para este ensayo se compactó la muestra en el interior de una de las probetas, a 25 golpes por tres capas con el pisón metálico, posteriormente se le colocaron los filtros y mallas en la parte inferior y superior del permeámetro, para evitar que la perdida de material, después se tapó el permeámetro y fue introducido dentro de un tanque lleno de agua. Para que la muestra se saturara, consecutivamente se abrió la válvula de escape superior para dejar salir el aire inmediatamente se abren las llaves para dejar pasar el agua en los piezómetros, una vez que se estabilice fueron tomadas las alturas. Luego se toman los tiempos de las velocidades de descenso del agua, a través de los piezómetros en determinadas alturas, en cada bureta.

K

logh i 2,3.a.L x A.(t j  t i ) hj

Carga Constante Herramientas y Equipos: -

Permeámetro de carga constante

-

Cronómetro

-

Escuadra

-

Cilindro Graduado

Después de pesada e introducida la muestra dentro del permeámetro (procedimiento descrito en el ensayo de medida lineal), se le colocaron los filtros y mallas en la parte inferior y superior del permeámetro, para evitar que se perdiera el material o se lavara.

22

Se le colocó la tapa al permeámetro, y se le conectaron las mangueras a las alturas correspondientes (alta, media y baja), las cuales estaban conectadas al piezómetro. Se abrió la llave del tanque para que alimentara por la parte superior del permeámetro de forma constante, dejándola saturar por completo. Se abrieron las llaves correspondientes para permitir el paso del agua a los piezómetros hasta que permanecieran constantes las alturas, luego se tomaron las diferencias de alturas entre los piezómetros. Para después tomar el tiempo de descenso del agua en los piezómetros a ciertas alturas, y compararlos entre ellas. Además se toma el tiempo que tardo llenar el cilindro graduado a 300ml.

23

RESULTADOS Clasificacion Visual Manual

COLOR

Amarillo Ocre

OLOR

presencia de materia organica % aprox.

presencia de otros materiales

tipo: Restos vegetales

% aprox. 0,1

0,1

Reaccion al acidoclorhidrico

tipo: Trazas y escombros

Considere fraccion gruesa aquellos granos cuyo

Fuerte Debil

Inoloro

tamaño son mayores a 0,1mm. Grava (76-5mm) Fraccion gruesa 20%

√

Ninguna

(% aprox.) Gradacion aproximada bien gradada

mal gradada

Grava (% aprox.)

18%

√

Arena (% aprox.)

2%

√

forma de los granos composicionmineralogica (% aprox.)

(aproximada)

bien redondeado

Cuarzo

redondeado subredondeado 2%

Feldepasto Plagioclasa

subangular angular

2%

Micas 18%

9%

Carbonatos Otros

Fraccion fina (% aprox.) Resistencia en estado seco

7%

Dilatacion (reaccion a

Tenacidad (consistencia cerca del limiteplastico)

la agitacion) Nula Ligera

Nula Muy lenta

Media

Lenta

Alta

Rapida

Muy alta

9%

Nula Media √

Ligera Alta

√

24

√

Ensayo de Granulometría

Para la elaboración de los cálculos en la gráfica de granulometría se utilizaron las ecuaciones nº 1, 1.1, 1.2 ,1.3, 1.4, 1.5, 2 y 3

Laboratorio Nº 1 Paso total muestra (P.T.M) (g)

PIEDRA O CANTOS

PESO A RETENIDO (g)

%B RETENIDO

% MAS GRUESO

% MAS FINO

0

100

4" 3"

G R A V A

GRUESA

2 ¹/₂ " 2" 1¹/₂ " 1" ³/₄" 7,78

8,55

8,55

91,45

¹/₄"

8,30

9,12

17,67

82,33

Nº4

4,49

4,93

22,60

77,40

Nº8

6,34

6,97

29,57

70,43

3,44

3,78

33,35

66,65

3,24

3,56

36,91

63,09

N º 100

3,75

4,12

41,03

58,97

N º 200

5,09

5,59

46,62

53,38

53,38

100,00

0,00

100,00

0,00

GRUES O

FINA

¹/₂ " ⅜"

N º 10

A R E N A

MEDIA

N º 16 N º 20 N º 30 N º 40

F I N A

N º 50

FINOS

TAMIZADO CON FRACCION MENOR QUE P.T.M

TAMIZADO USANDO EL P.T.M

NUMERO TAMIZ

91,01

N º 60 N º 80

LIMO 48,58 ARCILLA

25

Ensayo de Límites de Consistencia

PROFUND. EN m. Nº DE LABORATOR.

Para la realización de ensayo se utilizó la formula Nº 4

PESO EN GRAMOS (N) Nº DE TARA TARA+ GOLPES ENVAS TARA + SUEL SUELO AGU E Nº DEL ENVAS SUEL O HUMED A PLATILL E O SECO O O SECO

W HUMED AD %

(LL) LIMITE LIQUID O%

10 A 20 20 A 30

_

19

107

26,54

37,24

34,16

3,08

7,62

40,41

39,09

_

25

10

27,57

44,5

39,68

4,82

12,11

39,8

39,8

RESULTADOS FINALES 1 LL% = 39,1 2 LL% =

39,8

26

GRÁFICA SEMILOGARITMICA. METODO DE LOS TRES PUNTOS

y = 47,573x-0,055 R² = 1

Metodo de los tres puntos

41

Humendad (%)

40,5 40

39,5 39

38,5 38 10

20

Nº de golpes

Humedad

19 25

40,41 39,8

Nº golpes 40

Limite Liquido 39,85

27

80

Ensayo de Peso Específico Unitario Se utilizó la ecuación nº 7,10

POZO Nº

MUESTR A

_

1

PESO SUELO PROFUND HUMEDA D (g) _

18,12

28

PESO SUELO + PARAFIN A (g)

PESO SUMERGID O (g)

ɣu (g/m³)

20,13

5,02

1,409

Ensayo de Gravedad Específica en Suelos Se utilizó la ecuación nº 5

Nº DE LABORATORIO

2

PESO EN GRAMOS

PICNOMETRO Nº CAPACIDAD DEL PICNOMETRO cm³ TARA DEL PICNOMETRO PICNOMETRO + SUELO SECO

A4 250ml 95,42 g 156,19 g

SUELO SECO (Wo) 60,77 g PICNOMETRO + AGUA + SUELO (Wi) 380,97 g PICNOMETRO + AGUA A CAPACIDAD TOTAL (W₂)

TEMPERATURA DE ENSAYO ⁰C

344,29 g 22⁰

GRAVEDAD ESPECIFICA REFERIDA A TEMPERATURA DE ENSAYO (Gs) GRAVEDAD ESPECIFICA REFERIDA A TEMPERATURA DE 20⁰C

2,528 2,526

DENSIDAD RELATIVA DEL AGUA Y FACTOR DE CONVERSION "K" PARA VARIAS TEMPERATURAS

TEMP DENSIDAD TEMP DENSIDAD FACTOR K ⁰C RELATIVA ⁰C RELATIVA

FACTOR K

19

0,9984347

1,0002

25

0,997077

0,9989

20

0,9982343

1,0000

26

0,9968156

0,9986

21

0,9980233

0,9998

27

0.99652

0,9983

22

0,9978019

0,9996

28

0,9969652

0,998

23

0.9975402

0,9993

29

0.99595

0,9977

24

0,9973286

0,9991

30

0.99585

0,9974

29

Ensayo de Hidrómetro Se utilización las ecuaciones nº 19 y 20

CAPSULA:

CAPSULA + SUELO = CAPSULA = SUELO SECO (Wo) = 65,01

Gs = 2,582

CORRECION POR.

PESO (Gramos)

MUESTR 1 A: AGENTE DEFLOCULANTE:

CILINDRO: HIDROMETRO: CANTIDAD: DEFLOCULANTE Y PUNTO Cd = 0 CERO MENISCO

Cm = 1

PESO ESPECIFICO

ɑ = 1,01

TIEMPO TRANSC U-RRIDO (min)

TEM P. (⁰C)

LECTURA DEL HIDROMETR O Rᶦ

LECTURA CORREGID O R=Rᶦ+Cm

PROFUN- DIAMETRO DIDAD DE LAS EFECTIV PARTICULA AL S D (m:m)

15

24

24

25

12,2 cm

0,06

0,8

1

24

23

24

12,4 cm

0,04

2

24

20

21

12,9 cm

5

24

16

17

15

25

1

30

25

0

Ct

RCd ± Ct

152H

PORCENTAJE MAS FINO PARCIA L

TOTAL

25,8

40,08

59,92

0,8

24,8

38,52

61,48

0,03

0,8

21,8

33,86

66,14

13,5 cm

0,02

0,8

17,8

27,65

72,35

2

16,0 cm

0,01

1,04

3,04

4,72

95,28

1

16,1 cm

0,009

1,04

2,04

3,16

96,84

Ensayo de Permeabilidad (Carga Variable) Se utilizó la ecuación nº 24 MUESTRA: Arena VALORES CONSTANTES : MOLDE:

D:10,09 cm

A = 79,96 cm² Nº 1

TUBOS PIEZOMETRICOS:

D = 0,4 cm

L = 14,15 cm Nº 2 D = 0,5 cm

Nº 3 D = 1,25 cm

ɑ = 0,13 cm² ɑ = 0,20cm² ɑ = 1,23 cm²

ENSAYO Nº

DIAMETRO (cm)

hi (cm)

hj (cm)

ti (s)

tj(s)

K (cm/s)

1

0,4

1,55

1,45

0

9,37

1,64x10¯⁴

2

0,5

1,55

1,36

0

11,76

3,93x10¯⁴

3

1,25

1,56

1,28

0

12,34

3,48x10¯³

30

Ensayo de Permeabilidad (Carga Constante) Se utilizó la ecuación nº 23

MUESTRA: Arena VALORES CONSTANTES :

AREA A = 42,20 cm²

∆L = 5 cm

DIAMETRO:

D = 7,33 cm

ENSAYO Nº

∆H = (cm)

V (cm³)

t (s)

ti (s)

K (cm/s)

1

0,4

1,55

1,45

0

9,37

2

0,5

1,55

1,36

0

11,76

3

1,25

1,56

1,28

0

12,34

31

DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS Jonathan Barroso A través del ensayo Visual-Manual, se observaron algunas características de suelo como su color amarillo ocre, la presencia de materia orgánica, ausencia de olor, consistencia dura, porcentajes de granos subredondeados y angulares, entre otras. Al agregarle ácido clorhídrico a la muestra, se pudo observar que la formación de burbujas no fue inmediata, lo que quiere decir que hay poca presencia de carbonato de calcio en el suelo. Además, también se determinó por medio de criterios detallados en la norma ASTM D 2488 (tablas 8, 9 y 10), que dicho suelo tiene una alta resistencia al seco, alta tenacidad y una dilatancia lenta, lo que nos lleva a concluir que es un suelo arcilloso de alta plasticidad (CL, tabla 12). Para el ensayo de granulometría se lavó la muestra por el tamiz Nº 200 como lo explica la norma ASTM 1140-00. Luego se realizó el tamizado y se obtuvo un peso de 5,98 g pasante del tamiz Nº 200, lo cual nos quiere decir que el material no fue lavado adecuadamente; esto puede atribuirse a que la muestra de suelo no se dejó remojando un tiempo prudencial. Con los datos obtenidos del tamizado se evidenció que más del 50% de la muestra estudiada está representada por finos y como consecuencia no fue necesario calcular el coeficiente de curvatura y de uniformidad. En vista de esto, se procedió a realizar el ensayo de Límites de Atterberg y así ubicar la muestra estudiada en la carta de plasticidad. Al realizar el ensayo de límites de consistencia según la norma ASTM D 4318, usando el método de los tres puntos, alcanzamos en segundo punto el porcentaje de humedad a los 25 golpes, por lo que no se realizó el tercer punto. Según la carta de plasticidad (ASTM D 2487), el material estudiado está por encima de la línea A, lo cual nos revela que es una arcilla de baja plasticidad (CL). Según la norma ASTM D 2487, si el limite liquido es menor al 50%, el índice de plasticidad es mayor al 7% por encima de la línea A, el porcentaje de retenido en el tamiz Nº 200 es menor al 30% (24,02%), el porcentaje de retenido esta entre 15 y 29% y el porcentaje de arena es mayor al de grava, entonces estamos en presencia de una arcilla de baja plasticidad con arena. Luego de elaborar el ensayo de peso unitario por el método de Inmersión en Agua descrito la norma BS (británicas) 1377, Parte 2: 1990. Se obtuvo que el peso unitario fue de 1,409 g/cm3, según la norma, los valores estándar están entre 1,3 y 2,3 g/cm 3; siendo 1,3 g/ cm3 estado muy suelto y 2,3 g/ cm3 estado muy compacto. Esto indica que la muestra ensayada estaba en estado muy suelto. En el caso del ensayo de gravedad específica, se realizó el procedimiento establecido en la norma ASTM D 854. El factor “K” fue calculado a través la tabla 2 de la norma antes mencionada. La magnitud de la gravedad especifica oscila entre 2,5 y 2,8 (adimensional). Los resultados arrojados en la práctica fueron de 2,528 para temperatura de ensayo y de 2,526 a 20ºC

Luis Cardier Se realizaron unos ensayos de laboratorio para determinar el tipo de suelo a través del estudio de clasificación visual manual. Se tomó una muestra de suelo arcilloso el cual tuvo un 32

color amarillento, sin olor ( no tenía agentes químicos) pero este suelo poseía materia orgánica como hojas, tallos, escombros, etc. Una vez tomada la muestra a estudiar, le agregamos ácido clorhídrico, su reacción fue baja y lenta, lo que se puede afirmar que carecía de carbonato de calcio. Este suelo tenia aproximadamente de 2 a 3 cm de diámetro y poco presencia de finos con todos estos datos se pudo determinar que el suelo estaba mal gradado. Cuando se realizó el estudio manual se tomaron algunas muestras de rocas algo grandes como de 4 cm de diámetro, se le aplicó una fuerza con los dedos hasta que este quebrara, se observó luego de este proceso que eran resistentes en cuanto a calidad, con esto se concluyó que el suelo era grava y arena. Se pasó a hacer posteriormente el estudio granulométrico ensayando una muestra por el pasante Nº200, que no era necesario ya que la muestra se había lavado posterior al tamizado. Con esto se obtuvo 5,18 gr de muestra retenida en el Nº200, esto indicó que fue mal lavada, dio errores debido a que la muestra ensayada no se dejó remojar lo suficiente por ausencia de tiempo en el laboratorio, por este motivo también las partículas cementadas no se granularon lo suficiente. En el ensayo de peso específico unitario tomamos una muestra y la pesamos suelta, luego pesamos mediante una inmersión en agua durante aproximadamente 5 minutos max. ( para que calibrara el peso) , primero limpiamos la muestra con un cepillo, posteriormente le agregamos parafina hasta tapar todos los poros de la muestra, se pesó finalmente se pesó y se hizo la inmersión. Todo esto realizado bajo los parámetros de la norma británica 1933. Usando la formula ɣ=

𝐴 𝑏−𝑐 −(𝑏−𝑎 ) ɣ𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎

. La muestra dio dentro de los parámetros establecidos que son entre 1,3

y 2,3 gr/cm3. Con respecto a la Gravedad Especifica se realizó mediante el tamizado de una muestra pasante Nº4 se tomó un picnómetro, se pesó y se agregó la muestra pasante Nº4 dentro del picnómetro. Se colocó agua filtrada o destilada, se pasó a retirar todo tipo de aire de aire atrapado dentro del picnómetro. El resultado arrojado fue 2,52. Según la norma ASTM D84 debe estar entre (2,5 y 2,8) , por lo que se pudo demostrar que la gravedad especifica cumple con la norma. En el ensayo del hidrómetro, la velocidad con la que las partículas descendieron fueron de 30 min. Por lo que el hidrómetro marco 0 en el tiempo de los 30 min. Aun así quedó una gran cantidad de partículas dispersadas en el cilindro, esto se debe también a que no se utilizó defloculante. Los valores resultaron algo alterados debido a que no se trabajó con Hexametafosfato de sodio, tampoco se dejó el tiempo establecido según norma de 16 horas. En el proceso de permeabilidad se obtienen 2 ensayos de carga variable y constante: la carga constante se caracteriza por tener Grava fina , grava gruesa, media y fina con un grado de permeabilidad media debido a que este estuvo en el rango 102 − 10−3 𝑐𝑚/𝑠𝑒𝑔, este procedimiento se realizo por medio de el permeámetro y se utiliza para suelos permeables como yo antes nombrados según la norma Celso Ugas. 102

La carga variable en cuanto a (K) para el suelo estudiado corresponde en el rango − 10−3 𝑐𝑚/𝑠𝑒𝑔 por lo que es el mismo ensayo de especificación.

33

Luego se pasó a realizar el ensayo de casa grande con 2 muestreos, se pudo obtener el valor de humedad querido justo a los 25 golpes, con esto no se necesitó una 3era muestra, se obtuvo el limite liquido esperado a través de este cálculo : 𝑙𝑙𝑛 = 𝑤 𝑛

𝑛 ·𝑔𝑜𝑙𝑝𝑒𝑠

˄0,12.

Se obtuvieron estas condiciones de muestreo. LL=˂50% Índice de plasticidad ˂7 por encima de la línea A %ret. Tamiz Nº200 ˂30 (24,02) Arena ˃% grava Se puede concluir que es una arcilla de baja plasticidad con arena.

Bárbara Ferrante 

ENSAYO DE CLASIFICACIÓN VISUAL MANUAL

Mediante este ensayo se pudo evaluar de forma manual y visual las características físicas y mecánicas de una muestra de suelo, obteniendo valores cualitativos de sus características como observación de un color amarillo ocre, carencia de olor, presencia casi despreciable de materia orgánica entre otros. Su reacción al ácido clorhídrico fue débil indicando poca existencia de carbonato de calcio en la muestra. Visualmente se evidencio una fracción gruesa del 20% claramente mal gradada. La forma de sus granos era angular en su mayoría. Una composición mineralógica de 9% tanto en micas como en otros materiales y una fracción fina del 7% aproximadamente. Manualmente se evaluaron características como la de resistencia en estado seco la cual dio muy alta al igual que la tenacidad y una dilatación lenta, permitiendo de esta manera clasificar el suelo como una arcilla de alta plasticidad (CH) según la descripción visual-manual de suelos de la norma ASTM D-2488 

ENSAYO DE GRANULOMETRÍA

En la realización de la granulometría se colocó un tamiz #200 el cual no era necesario ya que la muestra había sido lavada previamente. Sin embargo luego de tamizar se obtuvo una cantidad retenida en el tamiz #200 de 5,98g ; esto nos indica que la muestra no fue bien lavada o no estuvo el tiempo necesario sumergida en agua como para que las partículas cementadas se pudieran separar totalmente . La distribución granulométrica obtenida porcentualmente fue la siquiente: Grava 22,61%, Arena 24,02% y Finos 53,37%. Encontrándonos en presencia de un suelo mayormente compuesto de fino. 

PESO ESPECIFICO UNITARIO

El peso obtenido de la muestra ensayada fue de 1,409g. Según la norma de los pesos unitarios BS (británica) 1377, parte 2:1990 los valores se oscilan entre 1,3 y 2,3 s/cm ³ pudiendo evaluar así que dicha muestra era un suelo posiblemente muy suelto. 34



GRAVEDAD ESPECIFICA

Este ensayo se realizó con material pasante #4 con el cual se obtuvo un resultado de 2,528 para una temperatura de ensayo y 2,526 para una temperatura de 20°C. Comparando estos con los parámetros establecidos por la norma de gravedad especifica ASTM D854 que nos indica que los parámetros de las gravedades se encuentran entre valores de 2,5 y 2,8 s/cm³. Podemos decir que está entre los valores de aceptación.



ENSAYO DE LIMITE LÍQUIDO

Al realizar el ensayo de Copa Casa Grande en un segundo muestreo pudimos obtener un valor de humedad justo a los 25 golpes por lo que no se consideró la realización de una tercera muestra. Ubicando este resultado en la gráfica de plasticidad con el valor del límite líquido y el índice plástico se ubicó el tipo de suelo fino por encima de la línea A Condiciones: LL= % grava Clasificación: CLs arcilla de baja plasticidad con arena. Valores aceptables según la tabla de Sistema Unificado de Clasificación para suelos de grano fino. (Norma ASTM D2487)



ENSAYO DE HIDROMETRÍA

En el ensayo de hidrometría para la muestra la velocidad a la que las partículas fueron sedimentando fue muy rápida, viéndose reflejado en valores de una lectura del hidrómetro en 0 a los 30min transcurridos. De igual manera se pudo evidenciar el agua de la superficie muy turbia por motivo de las partículas aun dispersas sin descender, esto se genera por falta de l defloculante en el ensayo impidiendo la separación completa de algunas partículas cementadas posiblemente existentes en la muestra original. Para el cálculo del diámetro de las partículas la mayoría de estas oscila entre valores de 0,06 a 0,02mm, comparando estos valores con los de la norma ASTM D422 podemos decir que estos valores no son aceptables al demostrar que las partículas de nuestra muestra fina está compuesta mayormente de limos.



ENSAYO DE PERMEABILIDAD (CARGA CONSTANTE)

Para este ensayo los resultados del valor de K corresponden al rango de 10¹ - 10³ correspondiente a la tabla. Por lo que quiere decir que dicho suelo presenta características de una grava, arena gruesa, media y fina con un grado de permeabilidad medio.

35



ENSAYO DE PERMEABILIDAD (CARGA VARIABLE)

El valor de K para la carga variable también arrojo valores entre 10¹ - 10³.siendo no aceptables para dicho ensayo ya que esta metodología está estipulada solo para agregados finos. Esto pudo ser consecuencia de una falla por parte del equipo de ensayo.

Gabriel Figueira Con el ensayo de clasificación visual manual obtuvimos rápidamente la clasificación del suelo. Observando el material nos dimos cuenta de muchas de sus propiedades y características. Se llegó a la conclusión de que este era una arcilla de alta plasticidad (CH) La muestra no tenía olor por no tener presencia de materia orgánica, su reacción al ácido clorhídrico fue baja lo que podemos decir que la muestra presentaba poco carbonato de calcio. La muestra presento gran cantidades de partículas de más de 2cm, lo que es una señal de que puede ser un suelo granular mal gradado. En el estudio manual se observó que las partículas son de consistencia muy dura, pero dependiendo la fuerza ejercida a la partícula se fragmenta o granula, a consecuencia de esto se toma una cantidad de muestra tamizada, con la finalidad de ver el comportamiento del mismo. Hecho esto se observó dilatancia lenta, alta tenacidad y una alta resistencia al seco. En la granulometría se utilizó un tamiz que no era necesario (#200) ya que la muestra había sido lavada anteriormente, arrojando un peso de 5.98 gr lo que indica que la muestra fue mal lavada Para el ensayo de peso unitario, se seleccionó el método de inmersión en agua. El peso obtenido al ensayar la muestra fue de 1,409 g/cm³. Lo que nos da dentro de los valores variables de la norma que están entre 1,3 g/cm³ y 2,3 g/cm³. Esto demuestra que el suelo ensayado era posiblemente muy suelto. En el ensayo del hidrómetro como no utilizamos defloculante la velocidad en que las partículas fueron sedimentando fue muy rápida, ya que antes de los 30 min la lectura era 0, el tamaño del diámetro de la partícula fue de 0.06 a 0.02mm demostrando así que la distribución por tamaño de las partículas muestra fina era mayormente de limos. En la permeabilidad de los suelos estudiados el valor de K corresponde al rango 10¹-10³, esto indica que la muestra presenta características de una grava fina, arena gruesa, media y fina con un grado de permeabilidad media.

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Mariana Zamora Clasificación Visual-Manual. Es posible identificar una muestra de suelo de acuerdo a sus características relevantes. El suelo en estudio resulta ser de color amarillo ocre en estado seco, con porcentajes despreciables de materia orgánica, trazas o escombros. Su reacción al HCL es débil, lo que indica poca o nula presencia de carbonato de calcio. Visualmente, la muestra presenta una distribución poco uniforme, con una fracción considerable de granos gruesos, algunos de ellos de 2cm de diámetro aproximadamente, incluyendo pequeños minerales angulares y subredondeados, como cuarzo y micas, y también una pequeña fracción de granos finos. De forma aparente se podría clasificar el suelo como un suelo granular mal gradado. Es por ello que se procede a hacer un estudio a fondo de las características del material, donde se observa que los granos más grandes tienen consistencia muy dura, pero que al ser sometidos a un esfuerzo con los dedos se desmoronan, granulándose en partículas de menor tamaño, lo que es indicio de que dichos granos corresponden a partículas finas cementadas. Se hace necesario tomar una muestra de suelo y tamizarla, para evaluar el comportamiento de esos finos en relación con el agua. Se realizan pruebas de carácter cualitativo, donde se manifiesta dilatancia lenta, tenacidad alta y una considerable resistencia al seco, lo que permite clasificar el suelo con la simbología “CL”: Arcilla de Baja plasticidad.

Granulometría: De acuerdo al ensayo de distribución de partículas granulares, se realiza el tamizado por vía húmeda, ya que la fracción de finos es considerable (>5%). Es importante recalcar que al realizar la granulometría, se colocó por error un tamiz 200, que generó un pasante de 5,98 gr retenido en el fondo. Con esto se evidencia que la muestra de suelo no se lavó adecuadamente. Este error no generó inconvenientes para la realización de los cálculos de fracciones de material. Se obtiene entonces un porcentaje de fracción gruesa (Grava: 22.6%, Arena: 24.02%) menor al de fracción fina (53.37%). Basándose en las especificaciones de la norma ASTM D-2487, si el 50% o más, del material, pasa el tamiz #200, se hace necesario el cálculo de los límites de consistencia, para determinar el tipo de fino.

Límites de Consistencia: Al realizar un segundo muestreo en el ensayo de casa grande, se obtuvo un valor de humedad para el cual la muestra se unió media pulgada a los 25 golpes, así que no fue necesario un tercer muestreo. Por lo tanto se determinó el límite líquido de la muestra por el método de un punto, obteniendo como resultado un límite líquido de 39.85%. Al calcular el índice de plasticidad se obtiene 22.9%, y evaluando dichos valores en la carta de plasticidad se identifica el tipo de suelo fino CL ARCILLA DE PLASTICIDAD MEDIA por encima de la línea A. Ahora bien, como lo establece la Norma ASTM D-2487: LL7, %Ret#200