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MECÁNICA DE SUELOS PRÁCTICA DE LABORATORIO No.3

CÁLCULO DE HUMEDAD NATURAL, LIMITES DE ATTERBERG Y GRAVEDAD ESPECÍFICA. (D2216-05; D4318-10; D854-06).

INTEGRANTES: BRANDON BRAVO, DAVID CAICEDO, JULIO CÓRDOBA, ALEJANDRA LARA, DANIELA RIAÑO

PROFESORA: ALEJANDRA GÓMEZ INGENIERA CIVIL, MSc.

SANTIAGO DE CALI, 11 DE AGOSTO DE 2014 FACULTAD DE INGENIERIA, INENIERÍA CIVIL

 

TABLA DE CONTENIDO

1. Objetivos del informe de laboratorio. 2. Materiales y equipos. 3. Descripción del procedimiento. • • •

Cálculo de humedad natural. Cálculo de gravedad específica. Cálculo de los límites de Atterberg.

4. Datos obtenidos en el laboratorio. • Soporte fotográfico. 5. Cálculos y resultados. • • •

Humedad natural. Gravedad específica. Límites de Atterberg.

6. Conclusiones.

 

1. OBJETIVOS ! Determinar el contenido de humedad de la muestra de suelo obtenida en la exploración de campo. Calcular el contenido de agua presente un una muestra de suelo es importante para saber el comportamiento de la misma frente a cambios de volumen, cohesión y estabilidad mecánica. ! Determinar la gravedad específica por medio de un picnómetro. La gravedad específica es la relación existente entre una cantidad de volumen de un sólido a una temperatura dada y la masa del mismo volumen de agua destilada, a la misma temperatura. ! Determinar el límite líquido y el límite plástico y el índice de plasticidad de la muestra de suelo, analizar la relación que existe entre los dos límites y el índice de plasticidad; con el fin de conocer la consistencia del suelo y así poder identificarlos y clasificarlos. 2. MATERIALES Y EQUIPOS. 2.1 Humedad natural. ! ! ! !

Muestra de suelo. Tara. Balanza electrónica. Horno.

2.2 Gravedad específica. ! ! ! ! ! ! ! !

Muestra de suelo. Balanza electrónica. Picnómetro con tapa. Termómetro. Agua destilada. Glicerina. Estufa. Embudo.

2.3 Límites de atterberg. ! Tamiz N°40 ! Vidrio para revolver ! Taza metálica

! ! ! ! ! !

Aparato de límite líquido (máquina de Casagrande) Agua destilada Muestra de suelos tamizada (suelo fino) Espátula Balanza Recipiente

 

3. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO 3.1 Humedad natural. ! ! ! ! !

Se toma cierta cantidad de la muestra recuperada del apique. Se pesa el recipiente donde se va a poner la muestra extraída. Se pesa nuevamente el recipiente pero ya con la muestra en él. Se lleva la muestra al horno y se deja allí durante 16 horas. Se retira la muestra del horno y se pesa nuevamente, después se procede a realizar los cálculos pertinentes para calcular el porcentaje de humedad de la muestra.

3.2 Gravedad específica. ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

Se toma una cantidad determinada de la muestra de suelo. Se lleva a la balanza y se pesa junto con la tara. Se escogen dos picnómetros (5 y 8), se pesan. Se introduce la muestra en los picnómetros por medio de un embudo. Se pesan los picnómetros con la muestra adentro. Se procede a verter agua destilada en los picnómetros, hasta la marca de los 500ml. Se pesan nuevamente los picnómetros ahora con agua y material dentro de ellos. Se llevan los dos picnómetros a la estufa y se ponen en un recipiente que contiene glicerina. Se espera a que empiece a hervir el agua dentro de los picnómetros. Una vez empiece a hervir el agua dentro de los picnómetros, se agitan y se cuentan 15 minutos. Cuando pasen los 15 minutos se retiran de la estufa y se dejan reposar en un recipiente de madera hasta que alcancen una temperatura similar a la del ambiente. Después de que se alcance dicha temperatura se le agrega agua destilada hasta la marca en el cuello de los picnómetros. Se dejan allí durante 24 horas y después se toma la temperatura. Una vez tomada la temperatura, se procede a realizar los cálculos pertinentes y se lavan los picnómetros.

 

3.3 límites de aterberg ! Se tamiza el suelo para obtener una muestra de 300 g del suelo retenido en el tamiz Nº 40. ! Se toman 100 g de la muestra para humedecerse con agua destilada hasta que tenga una consistencia adecuada. ! Se procede a esparcir una porción de la muestra humedecida en el aparato de Casagrande, una vez esparcida la muestra se hace una línea recta con el ranurador en la mitad de la muestra. ! Se procede a dar vueltas (golpes) al aparato de casa grande hasta que las dos orillas en la línea del medio se unan. ! Se toma una fracción de la muestra para tomarle la humedad. ! Se repiten los anteriores pasos para dos muestras más de 100 g variándole la cantidad de agua agregada.

4. DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO. ! Soporte fotográfico.

Foto No1.curva y ecuación de calibración picnómetro 8

 

+ Foto No2.curva y ecuación de calibración picnómetro 5

Foto No3.Tamizado del suelo

 

Foto No4.Picnometros con muestras de suelo y agua.

Foto No5.Picnometros con muestras de suelo en la balanza.

 

Foto No 6.muestra de suelo del material retenidoen el tamiz No. 40.

Foto No7.Muestras para el límite de plasticidad.

 

Foto No8. Aparato de Casagrande con muestra.

5. CÁLCULOS Y RESULTADOS. ! Humedad natural. No. De la tara 20

Peso de la tara (g) 10,56

Peso húmedo de la muestra (g) 60

Peso seco de la muestra (g) 19,5

16

11,17

60

20,1

48

10,98

60

19,7

35

9,51

60

18,7

Tabla No 1. Pesos de las taras y las muestras obtenidos en el laboratorio.

•

Para el cálculo de la humedad se va a trabajar con el promedio de los pesos de la muestra. 𝑊% =  

𝑤𝑤 ×100 𝑤𝑠

𝑾% = 𝟑𝟐. 𝟓%    

 

Dónde: W%: porcentaje de humedad. Ww: peso húmedo de la muestra. Ws: peso seco de la muestra. ! Gravedad específica. 𝐺𝑠 =  

𝛾𝑠   𝛾𝑤

Dónde: Gs: Gravedad específica. 𝛾𝑠: Peso unitario seco. 𝛾𝑤: Peso unitario húmedo. PIGNOMETRO

PIGNOMETRO

+MATERIAL+

+ AGUA

PIGNOMETRO PIGNOMETRO PIGNOMETRO

+MATERIAL+

+MATERIAL (g)

AGUA (g)

AGUA DESPUES DE ENSAYO (g)

(g)

SOLO (g) PIGNOMETRO 5

157.58

217.49

414.33

691.81

652.81

PIGNOMETRO 8

162.24

222.23

425.51

645.42

606.42

Tabla2. Datos de los pesos de los pignometros Calibración del picnómetro Donde : Wa = Masa del picnómetro mas agua a la temperatura de calibración,g Wf = Masa promedio del picnómetro seco,g δw= Densidad del agua a la temperatura de calibración,g/ml(tabla) Ti= Temperatura de calibración,Cº Vp= Wa

- Wf__ Ti

 

Luego: Wa Tx

= δw ___Tx_ *(Wa - Wf) + Wf δw Ti Ti

Donde: Wa = Masa del picnómetro mas el agua a una temperatura x dada,g Tx δw = Densidad del agua a una temperatura tx dada (g/ml).Tabla 1 Tx

Gs = Ws * K_ 25,4ºC Wfw + Ws – Wfsw donde: K= coeficiente correccion agua a 25,4ºC Ws peso suelo seco Wfw peso agua y matraz Wfsw peso agua+matraz+ suelo

Gs5 = 60 * 0,99874 25,4ºC 652,81 + 60 – 691,81 Gs5= 2,85

Gs8 = 60 * 0,99874 25,4ºC 606,42 + 60 – 645,42 Gs8= 2,85

 

! Límites de atterberg. Cálculos índice liquido:

MUESTRA # 1.a Tara # 9 peso (g)

11.9

Peso muestra suelo húmedo (g)

12.2

Peso trara+suelo húmedo (g)

24.1

Peso tara+suelo seco (g)

19.5

Peso muestra suelo seco (g)

7.6

Porcentaje de humedad %

37.7

Numero de golpes

32

Tabla No 3. Pesos de las taras y las muestras obtenidos en el laboratorio.

MUESTRA # 1.b Tara # 13 peso (g)

10.5

Peso muestra suelo húmedo (g)

12.3

Peso trara+suelo húmedo (g)

22.8

Peso tara+suelo seco (g)

18.2

Peso muestra

7.7

 

suelo seco (g) Porcentaje de humedad %

37.39

Numero de golpes

32

Tabla No 4. Pesos de las taras y las muestras obtenidos en el laboratorio.

MUESTRA # 1.c Tara # 103 peso (g)

11.5

Peso muestra suelo húmedo (g)

13

Peso trara+suelo húmedo (g)

24.5

Peso tara+suelo seco (g)

19.7

Peso muestra suelo seco (g)

8.2

Porcentaje de humedad %

36.92

Numero de golpes

32

Tabla No 5. Pesos de las taras y las muestras obtenidos en el laboratorio.

Promedio humedad muestra #1 % Tabla No 6. Promedio de humedad muestra #1

37.336

 

MUESTRA # 2.a Tara # 27 peso (g)

10.6

Peso muestra suelo húmedo (g)

13.6

Peso trara+suelo húmedo (g)

24.2

Peso tara+suelo seco (g)

19.1

Peso muestra suelo seco (g)

8.1

Porcentaje de humedad %

40.44

Numero de golpes

26

Tabla No 7. Pesos de las taras y las muestras obtenidos en el laboratorio.

MUESTRA # 2.b Tara # 15 peso (g)

11.5

Peso muestra suelo húmedo (g)

16.5

Peso trara+suelo húmedo (g)

28

Peso tara+suelo seco (g)

21.8

Peso muestra suelo seco (g)

9.8

Porcentaje de humedad %

40.6

Numero de golpes

 

26

Tabla No 8. Pesos de las taras y las muestras obtenidos en el laboratorio.

MUESTRA # 2.c Tara # 100 peso (g)

11.6

Peso muestra suelo húmedo (g)

13.4

Peso trara+suelo húmedo (g)

25

Peso tara+suelo seco (g)

20

Peso muestra suelo seco (g)

8

Porcentaje de humedad %

40.29

Numero de golpes

26

Tabla No 9. Pesos de las taras y las muestras obtenidos en el laboratorio.

Promedio humedad muestra # 2%

40.443

Tabla No 10. Promedio de humedad muestra #2

MUESTRA # 3.a Tara # 16 peso (g)

34.5

Peso muestra suelo húmedo (g)

15.9

Peso trara+suelo húmedo (g)

50.4

Peso tara+suelo seco (g)

43.7

Peso muestra suelo seco (g)

9.2

Porcentaje de humedad %

42.13

Numero de golpes

19

MUESTRA # 3.b Tara # 2 peso (g)

35.8

Peso muestra suelo húmedo (g)

16.5

Peso trara+suelo húmedo (g)

52.3

Peso tara+suelo seco (g)

45.8

Peso muestra suelo seco (g)

9.3

Porcentaje de humedad %

43.63

Numero de golpes

19

Tabla No 11. Pesos de las taras y las muestras obtenidos en el laboratorio.

MUESTRA # 3.c Tara # 34.3 peso

34.1

 

 

(g) Peso muestra suelo húmedo (g)

14.7

Peso trara+suelo húmedo (g)

48.8

Peso tara+suelo seco (g)

19.1

Peso muestra suelo seco (g)

8.5

Porcentaje de humedad %

42.17

Numero de golpes

19

Tabla No 12. Pesos de las taras y las muestras obtenidos en el laboratorio.

Promedio humedad muestra # 3% Tabla No 13. Promedio de humedad muestra #13

Grafica No.1. Limite liquido.

42.643

 

Cálculos índice plástico: Muestras

Peso húmedo

Peso seco

1

5.7

4.2

2

6.1

4.4

3

7.5

5.5

Tabla No 14. Datos peso humedo y seco de las muestras.

! Formula de humedad: ! 𝑊=

!!!"#$%!!"#$% !"#

%$∗ 100

! Humedad muestra #1: ! 𝑊=

!.!!!.! !.!

∗ 100= 35.71%

! Humedad muestra #2: ! 𝑊=

!.!!!.! !.!

∗ 100= 38.63%

! Humedad muestra #3: ! 𝑊=

!.!!!.! !.!

∗ 100= 36.36%

! Humedad necesaria para índice plástico=((38.63+35.71+36.36)/3)%= 36.9%

6. CONCLUSIONES:

 

Se puede concluir que la humedad del suelo es directamente proporcional a la profundidad es decir a mayor profundidad mayor humedad del suelo. ademas que si la humedad del suelo se encuentra cerca del 36.9% de su peso total este suelo se encontrara o se acercara a la humedad necesaria para pasar a su estado plástico. Para que nuestro suelo de estudio llegue a su estado líquido, el cual puede ser peligroso dado que el suelo pasaría de un estado plástico a un estado fluido, es necesario que tenga una humedad de 40.412% A más humedad en el suelo es más propenso a deslizamientos, aunque influye mucho el tipo de suelo. Según la densidad especifica encontrada se puede decir que el suelo pertenece al grupo de arcillas expansivas. La correcta utilización del aparato de Casagrande influye en los resultados dado que es necesario hacer correctamente el talud a pequeña escala con la espátula, y la velocidad de los golpes también afecta los resultados dado q debe hacerse dos golpes por segundo.

BIBLIOGRAFÍA ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Geotecnia/profesor_lucio_cruz/Curso%20Mec %E1nica%20de%20Suelos%20I/Mecanica%20de%20Suelos%20I%20ESLAGE%20(15_16).pdf http://www.astm.org/Standards/D2216.htm http://es.scribd.com/doc/111975150/Lab-2-Limites-de-Atterberg