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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIA

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

HORARIO: H707

GRUPO: 73

PRÁCTICA DE LABORATORIO: N°1 -

Contenido de humedad Peso específico relativo de sólidos Peso específico

FECHA DE REALIZACIÓN: 08/09/2018

FECHA DE ENTREGA: 15/09/2018

Código 20154341

Nombre Susana Vanessa del Pilar Huarcaya Soto

EPE

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IL

CEI

CVM

Nota final

INDICE

1.

INTRODUCCIÓN .....................................................................................................................3

2.

DISCUSION DE TRABAJO ...................................................................................................3

3.

2.1.

CONTENIDO DE HUMEDAD ........................................................................................3

2.2.

PESO ESPECIFICO RELATIVO DE SOLIDOS .........................................................4

2.3.

PESO ESPECIFICO ........................................................................................................4

CÁLCULOS .............................................................................................................................5 3.1.

CONTENIDO DE HUMEDAD ........................................................................................5

3.2.

PESO ESPECIFICO RELATIVO DE SOLIDOS .........................................................6

3.3.

PESO ESPECIFICO ........................................................................................................7

4.

FORMATOS DE CÁLCULO ..................................................................................................8

5.

CONCLUSIONES....................................................................................................................9

6.

BIBLIOGRAFIA .....................................................................................................................10

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1. INTRODUCCIÓN En el curso de Mecánica de suelos se busca que cada uno logre identificar, clasificar y aprender a realizar los diversos ensayos de suelos granulares y cohesivos. En esta primera practica de laboratorio se realizaron tres ensayos para encontrar tres propiedades índices de los suelos. En el primer ensayo, el objetivo fue calcular la cantidad de humedad de una muestra de arcilla mediante el secado del suelo con el horno. En el segundo ensayo, se buscó calcular el peso especifico relativo de los solidos con ayuda de un picnómetro, en este caso la muestra fue de arena. El ensayo final consistió en calcular el peso especifico de una muestra de arcilla, la cual se nos proporciono y solo tuvimos que tomar sus dimensiones cuidadosamente con el vernier. El objetivo de este laboratorio también consistió en completar el diagrama de fases de la arcilla con los cálculos obtenidos de peso específico y humedad, ya que con estos tres datos se puede llenar todo el diagrama. Es necesario tener en cuenta las precauciones para cada ensayo, debido a que pueden perjudicar en el resultado final de las propiedades. Los errores de los ensayos se explicarán en las conclusiones del informe.

2. DISCUSION DE TRABAJO 2.1.

CONTENIDO DE HUMEDAD

Primero identificamos el número de nuestra cápsula de secado, anotamos su número y lo pesamos. En este caso la muestra que utilizamos fue la del ensayo del peso específico, la cual partimos en 3 partes y solo nos quedamos con la parte central. Colocamos la muestra en la cápsula de secado y pesamos todo junto, todo esto nos permitió hallar el peso del suelo. Luego dejamos la cápsula de secado con la muestra en el horno y se quedó ahí hasta el día lunes. El día lunes una compañera del grupo saco la muestra del horno con mucho cuidado y dejo que se enfriara unos segundos para luego pesarla, así se obtuvo el peso del suelo seco más la cápsula de secado.

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2.2.

PESO ESPECIFICO RELATIVO DE SOLIDOS

Lo primero que hicimos en este ensayo fue identificar el número de nuestro picnómetro para luego pesarlo y obtener el peso vacío de este instrumento. Luego, el jefe del laboratorio otorgo a cada grupo una muestra de arena de 65 gr, la cual vaciamos cuidadosamente en el picnómetro con ayuda de un embudo. Cuando ya teníamos todo el suelo en el picnómetro procedimos a pesar todo el conjunto para luego colocarle agua destilada hasta la mitad de altura de la parte ancha del picnómetro, solo lo dejamos remojar unos 15 minutos para continuar con lo que faltaba. Siguiendo el ensayo, colocamos el picnómetro con agua y suelo en la bomba de vacíos para quitarle el aire atrapado, esto se realizó durante 20 minutos, además cada 3 minutos en la bomba de vacíos teníamos que mover el picnómetro hasta que completara el tiempo necesario. Luego, retiramos el picnómetro de la bomba de vacíos y lo llenamos de agua destilada hasta la marca superior, siempre revisando que no queden partículas de suelo en las paredes del picnómetro. Finalmente, limpiamos el agua que se quedó en las paredes del picnómetro y lo pesamos todo junto, esto nos dio el peso del picnómetro más agua y suelo.

2.3.

PESO ESPECIFICO

Se nos entregó una muestra tallada de forma cilíndrica de suelo cohesivo para tomar sus medidas tanto de altura como su diámetro. Las medidas las tomamos con ayuda del vernier, estas se realizaron 3 veces. Luego, pesamos la muestra y con todos los datos procedimos a hacer los cálculos. Con los cálculos de áreas y altura hallamos un volumen promedio de la muestra. Por último, con el valor del peso dividido con el valor del volumen promedio se obtuvo el peso especifico de la muestra de arcilla.

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3. CÁLCULOS 3.1.

CONTENIDO DE HUMEDAD 𝑊𝐶𝐴𝑃𝑆𝑈𝐿𝐴 𝑊𝐶𝐴𝑃𝑆𝑈𝐿𝐴+𝑆𝑈𝐸𝐿𝑂 𝐻𝑈𝑀𝐸𝐷𝑂 𝑊𝐶𝐴𝑃𝑆𝑈𝐿𝐴+𝑆𝑈𝐸𝐿𝑂 𝑆𝐸𝐶𝑂 (gr) (gr) (gr) 28.19

76.28

71.92

a) Pesos de suelo seco, húmedo y agua: 𝑊𝑆𝑈𝐸𝐿𝑂 𝐻𝑈𝑀𝐸𝐷𝑂 = 𝑊𝐶𝐴𝑃𝑆𝑈𝐿𝐴+𝑆𝑈𝐸𝐿𝑂 𝐻𝑈𝑀𝐸𝐷𝑂 − 𝑊𝐶𝐴𝑃𝑆𝑈𝐿𝐴 = 76.28 − 28.19 = 48.09 𝑔𝑟

𝑊𝐴𝐺𝑈𝐴 = 𝑊𝐶𝐴𝑃𝑆𝑈𝐿𝐴+𝑆𝑈𝐸𝐿𝑂 𝐻𝑈𝑀𝐸𝐷𝑂 − 𝑊𝐶𝐴𝑃𝑆𝑈𝐿𝐴+𝑆𝑈𝐸𝐿𝑂 𝑆𝐸𝐶𝑂 = 76.28 − 71.92 = 4.36 𝑔𝑟

𝑊𝑆𝑈𝐸𝐿𝑂 𝑆𝐸𝐶𝑂 = 𝑊𝐶𝐴𝑃𝑆𝑈𝐿𝐴+𝑆𝑈𝐸𝐿𝑂 𝑆𝐸𝐶𝑂 − 𝑊𝐶𝐴𝑃𝑆𝑈𝐿𝐴 = 71.92 − 28.19 = 43.73 𝑔𝑟

𝑊𝐴𝐺𝑈𝐴 (gr) 4.36

𝑊𝑆𝑈𝐸𝐿𝑂 𝐻𝑈𝑀𝐸𝐷𝑂 𝑊𝑆𝑈𝐸𝐿𝑂 𝑆𝐸𝐶𝑂 (gr) (gr) 48.09

43.73

b) Contenido de humedad:

𝜔=

𝑊𝑤 𝑊𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜

𝑥100% =

4.36 𝑥100%% = 9.97 43.73

HUMEDAD (%)

9.97

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3.2. -

PESO ESPECIFICO RELATIVO DE SOLIDOS

MUESTRA DE ARENA

a) Peso del espécimen seco 𝑊𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 = 𝑊𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜+𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 − 𝑊𝑝𝑖𝑐𝑚ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑊𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 = 157.06 − 92.01 = 65.05 𝑔𝑟 b) Volumen del suelo seco sin ninguna corrección 𝑉𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 = 𝑊𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 + 𝑊𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜+𝑎𝑔𝑢𝑎 − 𝑊𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜+𝑎𝑔𝑢𝑎+𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑉𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 = 65.05 + 340.88 − 382.5 = 23.433 𝑐𝑚3

c) Corrección por temperatura 𝛼=

𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎21°𝐶 + 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎20°𝐶 2 𝛼=

1.0000 + 0.9998 = 0.9999 2

d) Peso específico relativo de los sólidos 𝐺𝑠 = 𝛼

𝐺𝑠 = 0.999 ∗

𝑊𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑉𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜

65.05 = 2.78 23.433

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3.3.

PESO ESPECIFICO

a) Volumen del suelo: 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 = Á𝑟𝑒𝑎𝑏𝑎𝑠𝑒 ∗ 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 = (𝜋

𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 2 ) ∗ 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 4

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 = (𝜋

3.552 ) ∗ 6.40 4

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 = 63.36 𝑐𝑚3 MEDICIONES Diámetro (cm) Altura (cm) Área (𝑐𝑚2 ) Volumen (𝑐𝑚3 )

Medición 1 Medición 2 Medición 3 3.55 3.56 3.55 6.40 6.35 6.39 9.90 9.95 9.90 63.36 63.18 63.26

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 (cm3)

63.27

b) Peso de la muestra de suelo: Peso de la muestra (gr) 131.68

131.68

131.68

c) Peso específico del suelo: Muestra de arcilla 𝛾= 𝛾=

𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜

131.68 𝑔𝑟 = 2.081 ⁄ 3 𝑐𝑚 63.27

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4. FORMATOS DE CÁLCULO

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5. CONCLUSIONES a) El peso específico relativo que calculamos en el primer laboratorio fue de una muestra de arena, este valor nos salió un 𝐺𝑆 = 2.78 , el cual no encaja en el rango de valores típicos. Según los apuntes de clase el rango típico de valores de la arena es de 2.65 a 2.67 (Zegarra 2016, Lima). Por lo tanto, se puede concluir que el 𝐺𝑆 no llega al rango típico por el tiempo que lo dejamos reposar, en este laboratorio solo se dejo reposar la arena unos minutos cuando deberían ser horas para tener un valor mucho más exacto. Solo el grupo con el picnómetro N°21 llego a un 𝐺𝑆 = 2.683 , que es muy aproximado al rango de valores típicos. b) Otra razón por la cual el valor del 𝐺𝑆 pudo ser alto es por la formación de burbujas, ya que el picnómetro lo dejamos poco tiempo en la bomba de vacíos, en el laboratorio se debía quedar 20 minutos como mínimo, pero el jefe de laboratorio lo saco a los 15minutos. Además, esta muestra de arcilla podría tener mas minerales que hagan que pese un poco más y los valores no salgan tan exactos. c) El valor obtenido del 𝐺𝑆 de la arena no se utilizo para el diagrama de fases, por otro lado, no se realizaron las 3 mediciones que implicaban usar 3 picnómetros diferentes. Sin embargo, con los otros grupos se pudo intercambiar resultados para tener una comparación de sus valores del 𝐺𝑆 , los cuales salieron cercanos a los que nuestro grupo calculo. d) Con los otros dos ensayos realizados en el laboratorio (contenido de humedad y peso específico) y el dato del 𝐺𝑆 de la arcilla, se pudo completar el diagrama de fases. El cual, comparándolo con los parámetros típicos de suelos se puede decir que la porosidad y relación de vacíos se aproximan a los rangos. Del texto Propiedades Índice de los Suelos – Jorge Zegarra Pellanne (Lima 2016), se puede extraer la información de rangos típicos de arcillas, los cuales son: ➢ Porosidad (n): 0.30 - 0.60 ➢ Relación de vacíos (e): 0.43 - 1.5 La porosidad hallada en nuestro diagrama de fases fue 0.304, la cual se aproxima mucho y la relación de vacíos fue de 0.437. Esto quiere decir que nuestros valores obtenidos fueron los correctos.

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6. BIBLIOGRAFIA ZEGARRA, Jorge 2016

“Propiedades índices de los suelos “. Material del curso de Mecánica de Suelos. Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). Consulta: 10 de septiembre del 2018. https://eros.pucp.edu.pe/pucp/document/dowdocum/dowdocum;jsessionid=0000nf Czx4Uv87iNmV2x53bNApU:1beeujvk7?accion=VerDocumento&documento=0418 7094

ZEGARRA, Jorge ZAVALA, Guillermo (Modificación) 2010

“Guía de ensayos”. Material del laboratorio de Mecánica de suelos. Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). Consulta: 6 de septiembre del 2018.

“Certifico que este informe ha sido completamente trabajado por mí, que no he tomado trabajo de los demás, copiado y pegado párrafos de informes de ciclos anteriores o del presente ciclo, que no he utilizado hoja de cálculo anteriores ni archivos de otras personas. Comprendo y acepto que la violación a cualquiera de las reglas antiplagio tanto de la universidad o contenidas en el documento adjunto al sílabo serán causales de aplicación de todas las sanciones aplicables, incluyendo anulación del laboratorio (notas N), reducción de 2 puntos en el promedio, y apertura de proceso disciplinario en la Facultad de Ciencias e Ingeniería.”

Susana Huarcaya Soto Código: 20154341 Firma:

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