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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA

Sede Quito Campus Sur Carrera de Ingeniería Civil Mecánica de Suelos Básica Informe Nº 1 Tema: Relaciones Fundamentales Integrantes: 

Machay Tocte William Santiago (Grupo 2)



Reinoso Casa Jefferson Roberto(Grupo 3)



Coyago Simbaña Kevin Mauricio (Grupo 3 )

Semestre: Cuarto Fecha de Práctica: 30/04/2019

Fecha de Entrega: 15/05/2019

Docente: Ing. Freddy Rodríguez

D.M.Q 14 de Mayo de 2019

Índice 1.

Introducción......................................................................................................................... 3

2.

Objetivos .............................................................................................................................. 4

3.

4.

5.

6.

7.

2.1.

General: ........................................................................................................................ 4

2.2.

Específicos:................................................................................................................... 4

Normas ................................................................................................................................. 4 3.1.

ASTM D 2216-19. ........................................................................................................ 4

3.2.

ASTM D2488-09a. ...................................................................................................... 4

3.3.

ASTM D854-02. ........................................................................................................... 4

3.4.

ASTM D7262-09. ........................................................................................................ 4

3.5.

ASTM D653-14. .......................................................................................................... 5

3.6.

ASTM D4643-17. ........................................................................................................ 5

Equipos (Materiales utilizados).......................................................................................... 5 4.1.

Contenido de humedad ............................................................................................... 5

4.2.

Gravedad Específica ................................................................................................... 5

4.3.

Densidad de las muestras de suelo. ............................................................................ 5

Marco teórico ....................................................................................................................... 6 5.1.

Gravedad Específica ................................................................................................... 6

5.2.

Contenido de humedad ............................................................................................... 6

5.3.

Densidad ....................................................................................................................... 6

5.4.

Picnómetro ................................................................................................................... 7

5.5.

Parafina ........................................................................................................................ 7

Procedimiento del Ensayo .................................................................................................. 7 6.1.

Contenido de agua ....................................................................................................... 7

6.2.

Gravedad especifica .................................................................................................... 7

6.3.

Densidad natural ......................................................................................................... 8

Cálculos y Resultados......................................................................................................... 8 7.1.

Contenido de humedad ............................................................................................... 8

a.)

Masa de agua ........................................................................................................... 8

b.)

Masa de suelo seco ................................................................................................... 9

c.)

Contenido de humedad ........................................................................................... 9

d.)

Contenido de humedad promedio ........................................................................ 10

7.2.

Gravedad Específica ................................................................................................. 11

a.)

Masa del picnómetro + agua ................................................................................ 11

b.)

Masa de solidos después del ensayo ..................................................................... 11 i

c.)

Gravedad especifica .............................................................................................. 12

d.)

Gravedad específica a 20℃ ................................................................................... 13 Densidad natural ....................................................................................................... 13

7.3. a.)

Masa de la parafina ............................................................................................... 13

b.)

Volumen de la muestra más parafina .................................................................. 14

c.)

Volumen de la parafina......................................................................................... 14 Relaciones Fundamentales ....................................................................................... 16

7.4. a.)

Densidad Seca ........................................................................................................ 16

b.)

Relación de vacíos.................................................................................................. 17

c.)

Porosidad................................................................................................................ 17

d.)

Grado de saturación .............................................................................................. 18

e.)

Densidad Natural................................................................................................... 18 Resultados .................................................................................................................. 20

7.5.

Conclusiones y recomendaciones ..................................................................................... 21

8.

8.1.

Conclusiones .............................................................................................................. 21

8.2.

Recomendaciones ...................................................................................................... 21

Bibliografía ........................................................................................................................ 22

9. 10.

Anexos ............................................................................................................................ 22

10.1.

Anexo 1. Densidad del agua y coeficiente de temperatura ................................ 22

10.2.

Anexos 2. Fotográficos de la práctica ................................................................. 23

ii

1. Introducción Las propiedades estudiadas y analizadas en la práctica realizada y descrita en el presente informe, tales como lo son el contenido de agua, la determinación de la densidad natural y la determinación de la gravedad específica del suelo, son de vital importancia ya que cada aspecto o característica mencionada, tiene repercusiones tanto en la mecánica de suelos y geotectónica, además, debemos recordar que en toda obra de construcción de ingeniería, el suelo en el cual se va a llevar acabo su realización, juega un papel de alta importancia ya que las características y propiedades del mismo, determinaran si la obra es viable o no. Tenemos así que, el contenido de agua, está relacionada directamente a la compactación que presenta el suelo en el que se va a realizar el estudio o a posterior se realizara una determinada obra. El trabajar con un suelo que mantiene una baja cantidad o poco contenido de agua, es difícil, debido a que las particulas que forman parte de este suelo, carecen de la cohesión suficiente para permanecer en una forma estable, es decir, no se puede reorganizar las particulas de una forma más densa. En el caso contrario, el elevado contenido de agua, provoca una saturacion del suelo, lo que provoca que los vacios del suelo se llenen de agua, perdiendo así, la capacidad de resistencia a las cargas que se le coloquen, ya que las particulas se desplazan con mayor facilidad. La gravedad especifica de un suelo, nos da un valor que es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo, se utiliza también en el análisis del hidrómetra y es útil para predecir el peso unitario del suelo. Ocasionalmente el valor de la gravedad específica puede utilizarse en la clasificación de los minerales del suelo, algunos minerales de hierro tienen un valor de gravedad específica mayor que los provenientes de sílica. La gravedad específica de cualquier sustancia se define como el peso unitario del material en cuestión dividido por el peso unitario del agua destilada a 4°C. Como nos podemos dar cuenta, las propiedades que fueron estudiadas en esta practica de laboratorio, son de suma importancia para determinar el éxito o fracaso de cualquier obra civil, por lo que es necesario realizar ensayos en el laboratorio para tener una idea clara del comportamiento del suelo.

3

2.

Objetivos 2.1.General:  Determinar la densidad, gravedad específica y el contenido de humedad, de una muestra de suelo extraída del sector de Santos Pamba, utilizando las normas ASTM correspondientes para cada ensayo de laboratorio mencionado.  Determinación de la Gravedad específica de sólidos que son retenidos por, Tamiz, (No. 200) mediante picnómetro se utilizará para esto suelo de Santospamba extraídos a 1.50 m. 2.2.Específicos:  Clasificar visualmente el suelo con el que se procederá a realizar los distintos ensayos.  Determinar la masa húmeda de una muestra representativa del suelo ensayado.  Determinar la masa seca de la muestra representativa del suelo ensayado.  Calibrar los instrumentos de acuerdo a la normativa ASTM para cada ensayo.  Determinar la temperatura a la que la muestra de suelo se encuentra dentro del picnómetro.  Preparar los materiales utilizados para la determinación de densidad (parafina) conforme lo indicado en la norma correspondiente.  Aplicar los conocimientos adquiridos en clase sobre relaciones fundamentales.

3. Normas 3.1.ASTM D 2216-19. Determinación del contenido de agua (humedad) del suelo y rock por masa 3.2. ASTM D2488-09a. Práctica estándar para la descripción e identificación de suelos (Manual de Procedimiento de Visual) 3.3.ASTM D854-02. Métodos de prueba estándar para la gravedad especifica de los sólidos del suelo por el picnómetro de agua 3.4. ASTM D7262-09. Determinación del laboratorio de la densidad (Peso de la unidad) de las muestras del suelo 4

3.5. ASTM D653-14. Terminología estándar relacionada con suelos, rocas y fluidos contenidos 3.6. ASTM D4643-17. Determinación del contenido de agua (humedad) del suelo por calefacción por microondas

4. Equipos (Materiales utilizados) 4.1. Contenido de humedad  Muestra homogeneisada representativa de la masa suelo ensayado.  Horno secador: temperatura de 110+-5°C.  Balanza: precisión de 0.01 g.  Contenedores de especimenes.  Equipos de manipulación. 4.2.Gravedad Específica 

60g de suelo homogeneizado representativa a la masa del suelo ensayado.



Picnómetro.



Balanza: precisión de 0.01g



Horno de secado: temperatura de 110+-5°C



Termómetro: con una lectura de 0.1° C y un error máximo permisible de 5°C



Aparato de extracción de aire atrapado.



Embudo.



Agua destilada a 20°C.

4.3.Densidad de las muestras de suelo.  Muestras de suelo: Cubos de aproximadamente 5cmx5cmx5cm.  Parafina  Balanza: precisión de 0.01g  Cesta de alambre.  Contenedor de agua.

5

5. Marco teórico 5.1.Gravedad Específica Se define como la relación que existe entre la densidad de los sólidos entre la densidad del agua a 4°C. Esta relación se puede expresar en función de pesos específicos, de la sigueinte manera: 𝐺𝑠 =

𝜌𝑠 ; 𝜌𝑤

𝐺𝑠 =

𝛾𝑠 ; 𝛾𝑤

𝐺𝑠 =

𝑊𝑠 ; 𝑉𝑠. 𝛾𝑤

𝐺𝑠 =

𝑀𝑠 𝑉𝑠. 𝛾𝑤

5.2.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 sólidas. La humedad del suelo mide el contenido en agua de un volumen de tierra. La capacidad máxima de humedad del suelo depende del tipo de suelo, su desarrollo, la vegetación presente y los usos del suelo. La humedad del suelo en un momento determinado, dependerá, entre otros factores, de la precipitación y la evapotranspiración que se hayan producido. 𝑤% =

𝑊𝑤 𝑥100%; 𝑊𝑠

5.3.Densidad Es la relación entre la masa del suelo respecto al volúmen de la misma muestra. Mediante la determinación de la densidad se puede obtener la porosidad total del suelo. Se refiere al peso por volumen del suelo. Existen dos tipos de densidad, real y aparente. La densidad real, de las partículas densas del suelo, varía con la proporción de elementos constituyendo el suelo y en general está alrededor de 2,65. Una densidad aparente alta indica un suelo compacto o tenor elevado de partículas granulares como la arena. Una densidad aparente baja no indica necesariamente un ambiente favorecido para el crecimiento de las plantas 𝜌=

𝑀 𝑉

6

5.4.Picnómetro El picnómetro es un utensilio empleado en los laboratorios que se emplea para medir el volumen o la densidad de un elemento, bien sea sólido o líquido. A su vez, permite saber la temperatura de dicho elemento. 5.5.Parafina La parafina es una sustancia blanca, de aspecto untuoso, en forma de cera, que se obtiene de la destilación del petróleo, por tanto es un hidrocarburo. Por sus características físicas: maleabilidad, conductividad térmica y punto de fusión, es ampliamente usada como un medio de generación de calor por conducción. La parafina tiene un punto de fusión, a nivel del mar, de 53ºC, temperatura a la cual se la emplea con fines terapéuticos. En este punto de temperatura la parafina, originalmente sólida, se vuelve líquida y tiene acción térmica al ceder calor por conducción. La parafina en el laboratorio se la utiliza para poder conocer el volumen de una muestra de suelos, ya que permite conseguir una masa más uniforme de la misma. 6. Procedimiento del Ensayo 6.1.Contenido de agua  La muestra para realizar este ensayo la obtendremos en el bloque de suelo de Santos Pamba que nos facilita el laboratorio, cogeremos dos capsulas con sus respectivas numeraciones en las cuales colocaremos una muestra significativa.  De la muestra en su estado natural, las cuales con ayuda de una balanza tendremos su peso y las anotaremos.  Para concluir este ensayo llevaremos las capsulas con las muestras al horno a 110°C por 24 horas, transcurrido ese tiempo dejaremos enfriar en temperatura ambiente para que las muestras se encuentren en estado seco.  El cual pesaremos y con ayuda de esos datos obtendremos su contenido de agua de cada muestra. 6.2.Gravedad especifica  Este ensayo tiene dos métodos el cual usaremos será el método A, donde describe que estos ensayos se realizaran para suelos orgánicos húmedos con la que podremos determinar el contenido de humedad de una posición de muestra significativa. 7

 La cual colocaremos en el picnómetro con agua destilada sin gas a 20 °C, con este contenido de agua calcularemos el rango de masa húmeda para la muestra de gravedad especifica.  Con ayuda de una maquina sacaremos todo el aire del suelo que contiene para así después colocar en una capsula numerada previamente lavado el picnómetro que no quede alguna muestra mínima en él.  Una vez colocado en la capsula la muestra llevaremos al horno a 110°C por 24 horas para así pesarlo al siguiente día y pesar la muestra obtenida y poder obtener la gravedad especifica del suelo que hemos trabajado. 6.3.Densidad natural  La muestra dada por el laboratorio para la realización del ensayo con una muestra de suele de Santos Pamba; para obtener la densidad natural de un suelo.  Se puede realizar mediante dos métodos los cuales están descritas en la norma ASTM D7263-09.  Nosotros usaremos el método A, con la cual será realizada con un recubrimiento de material llamado parafina.  Lo primero será tener una muestra de suelo de 5 x 5 cm, la cual tallaremos de la muestra que nos brinda el laboratorio, teniendo las tres muestras representativas.  Pesaremos primero para obtener su peso natural, después con ayuda de la parafina calentada colocaremos en cada cara de la muestra un poco de parafina para sellar los vacíos y así obtener una vez enfriado su densidad natural.  Luego pesaremos esas muestras sumergidas y así obtendremos datos de nuestra parafina sumergida. 7. Cálculos y Resultados 7.1.Contenido de humedad a.)

Masa de agua Fórmula 𝑀𝑤 = 𝑀𝑐𝑎𝑝+𝑚.ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 − 𝑀𝑐𝑎𝑝+𝑚.𝑠𝑒𝑐𝑎

Donde: 𝑀𝑐𝑎𝑝+𝑚.ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 (𝑔) 8

𝑀𝑐𝑎𝑝+𝑚.𝑠𝑒𝑐𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑎 (𝑔)

Cálculo 𝑀𝑐𝑎𝑝+𝑚.ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 = 82,76 (𝑔) 𝑀𝑐𝑎𝑝+𝑚.𝑠𝑒𝑐𝑎 = 72,6 (𝑔) 𝑀𝑤 = 𝑀𝑐𝑎𝑝+𝑚.ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 − 𝑀𝑐𝑎𝑝+𝑚.𝑠𝑒𝑐𝑎 𝑀𝑤 = 82,76 (𝑔) − 76,2 (𝑔) 𝑀𝑤 = 10, 16(𝑔) b.) Masa de suelo seco Fórmula

𝑀𝑠.𝑠𝑒𝑐𝑜 = 𝑀𝑐𝑎𝑝+𝑚.𝑠𝑒𝑐𝑎 − 𝑀𝑐𝑎𝑝 Donde: 𝑀𝑐𝑎𝑝+𝑚.𝑠𝑒𝑐𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑎 (𝑔) 𝑀𝑐𝑎𝑝 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 (𝑔)

Cálculo 𝑀𝑐𝑎𝑝+𝑚.𝑠𝑒𝑐𝑎 = 72,6 (𝑔) 𝑀𝑐𝑎𝑝 = 28,43 (𝑔) 𝑀𝑠.𝑠𝑒𝑐𝑜 = 𝑀𝑐𝑎𝑝+𝑚.𝑠𝑒𝑐𝑎 − 𝑀𝑐𝑎𝑝 𝑀𝑠.𝑠𝑒𝑐𝑜 = 72,6 (𝑔) − 28,43 (𝑔) 𝑀𝑠.𝑠𝑒𝑐𝑜 = 44,17 (𝑔) c.) Contenido de humedad Formula %𝑊 =

𝑀𝑤 ∗ 100 𝑀𝑠.𝑠𝑒𝑐𝑜 9

Donde: 𝑀𝑤 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑔) 𝑀𝑠.𝑠𝑒𝑐𝑜 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 (𝑔) Cálculo 𝑀𝑤 = 10,16 (𝑔) 𝑀𝑠.𝑠𝑒𝑐𝑜 = 44,17 (𝑔) %𝑊 =

%𝑊 =

𝑀𝑤 ∗ 100 𝑀𝑠.𝑠𝑒𝑐𝑜

10,16 (𝑔) ∗ 100 44,17 (𝑔)

%𝑊 = 23,00% d.) Contenido de humedad promedio Fórmula %𝑊𝑃 =

%𝑊1 + %𝑊2 2

Donde: %𝑊1 = 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 1, (%) %𝑊2 = 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 2, (%)

Cálculo %𝑊1 = 23,00% %𝑊2 = 22,59% %𝑊𝑃 = %𝑊𝑃 =

%𝑊1 + %𝑊2 2

23,00% + 22,59% 2

%𝑊𝑃 = 22,79% 10

7.2.Gravedad Específica a.) Masa del picnómetro + agua Fórmula 𝑀𝑃𝑖𝑐+𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑀𝑝𝑖𝑐 + 𝐷𝑒𝑛 ∗ 𝑉𝑜𝑙. 𝑐𝑎𝑙 Donde 𝑀𝑝𝑖𝑐 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 (𝑔) 𝐷𝑒𝑛 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢 𝑎𝑎 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 𝑉𝑜𝑙. 𝑐𝑎𝑙 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

Cálculo 𝑀𝑝𝑖𝑐 = 158,36 (𝑔) 𝐷𝑒𝑛 = 0,99821

𝑔 ( 𝑇 = 20℃); 𝑉𝑒𝑟 𝐴𝑁𝐸𝑋𝑂 1. 𝑚𝑙

𝑉𝑜𝑙. 𝑐𝑎𝑙 = 499,689𝑚𝑙 𝑀𝑃𝑖𝑐+𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑀𝑝𝑖𝑐 + 𝐷𝑒𝑛 ∗ 𝑉𝑜𝑙. 𝑐𝑎𝑙 𝑀𝑃𝑖𝑐+𝐴𝑔𝑢𝑎 = 158,36 (𝑔) + 0,99821

𝑔 ∗ 499,689𝑚𝑙 𝑚𝑙

𝑀𝑃𝑖𝑐+𝐴𝑔𝑢𝑎 = 657,15 𝑔 b.) Masa de solidos después del ensayo Fórmula 𝑀𝑆.𝐷.𝐸 = 𝑀𝐵𝑎𝑛+𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 − 𝑀𝐵𝑎𝑛 Donde: 𝑀𝐵𝑎𝑛+𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑒𝑗𝑎 + 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠(𝑔) 𝑀𝐵𝑎𝑛 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑒𝑗𝑎 (𝑔)

11

Cálculo 𝑀𝐵𝑎𝑛+𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 = 227,35(𝑔) 𝑀𝐵𝑎𝑛 = 177,57(𝑔)

𝑀𝑆.𝐷.𝐸 = 𝑀𝐵𝑎𝑛+𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 − 𝑀𝐵𝑎𝑛 𝑀𝑆.𝐷.𝐸 = 227,35(𝑔) − 177,57(𝑔) 𝑀𝑆.𝐷.𝐸 = 49,78 (𝑔)

c.) Gravedad especifica Fórmula 𝐺𝑆 =

𝑀𝑠 𝑀𝑃𝑖𝑐+𝐴𝑔𝑢𝑎 − 𝑀𝑃𝑖𝑐+𝐴𝑔𝑢𝑎+𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 + 𝑀𝑠

Donde 𝑀𝑠 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 (𝑔) 𝑀𝑃𝑖𝑐+𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 + 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑔) 𝑀𝑃𝑖𝑐+𝐴𝑔𝑢𝑎+𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 + 𝑎𝑔𝑢𝑎 + 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠(𝑔)

Cálculo 𝑀𝑠 = 49,78 (𝑔) 𝑀𝑃𝑖𝑐+𝐴𝑔𝑢𝑎 = 657,15 (𝑔) 𝑀𝑃𝑖𝑐+𝐴𝑔𝑢𝑎+𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 = 684,49 (𝑔)

𝐺𝑆 =

𝑀𝑠 𝑀𝑃𝑖𝑐+𝐴𝑔𝑢𝑎 − 𝑀𝑃𝑖𝑐+𝐴𝑔𝑢𝑎+𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 + 𝑀𝑠 12

𝐺𝑆 =

49,78 (𝑔) 657,15 (𝑔) − 684,49 (𝑔) + 49,78 (𝑔) 𝐺𝑆 = 2,21791

d.) Gravedad específica a 20℃ Fórmula 𝐺𝑠(20 ℃) = 𝐺𝑠 ∗ 𝐾

Donde: 𝐺𝑆 = 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑎 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 𝐾 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎

Cálculo 𝐺𝑆 = 2,21791 𝐾 = 1,00000 (𝑇 = 20 ℃); 𝑉𝑒𝑟 𝐴𝑁𝐸𝑋𝑂 1 𝐺𝑠(20 ℃) = 𝐺𝑠 ∗ 𝐾 𝐺𝑠(20 ℃) = 2,21791 ∗ 1,00000 𝐺𝑠(20 ℃) = 2,21791 7.3.Densidad natural a.) Masa de la parafina Fórmula 𝑀𝑃𝑎𝑟𝑓 = 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑎𝑖𝑟𝑒+𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 − 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑎𝑖𝑟𝑒 Donde 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑎𝑖𝑟𝑒+𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎(𝑔) 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑎𝑖𝑟𝑒 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 (𝑔)

Cálculo

13

𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑎𝑖𝑟𝑒+𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 = 234,48(𝑔) 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑎𝑖𝑟𝑒 = 204,81 (𝑔) 𝑀𝑃𝑎𝑟𝑓 = 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑎𝑖𝑟𝑒+𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 − 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑀𝑃𝑎𝑟𝑓 = 234,48(𝑔) − 204,81 (𝑔) 𝑀𝑃𝑎𝑟𝑓 = 29,67(𝑔)

b.) Volumen de la muestra más parafina

Fórmula 𝑉𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎+𝑃𝑎𝑟𝑓 = 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑎𝑖𝑟𝑒+𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 − 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔.+𝑝𝑎𝑟𝑓

Donde: 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑎𝑖𝑟𝑒+𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎(𝑔) 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔.+𝑝𝑎𝑟𝑓 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 (𝑔)

Cálculo 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑎𝑖𝑟𝑒+𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 = 234,48(𝑔) 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔.+𝑝𝑎𝑟𝑓 = 77,62 (𝑔) 𝑉𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎+ 𝑃𝑎𝑟𝑓 = 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑎𝑖𝑟𝑒+𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 − 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡.𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔.+𝑝𝑎𝑟𝑓 𝑉𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎+𝑃𝑎𝑟𝑓 = 234,48(𝑔) − 77,62 (𝑔) 𝑉𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎+ 𝑃𝑎𝑟𝑓 = 156,86 𝑔 = 156,86 𝑐𝑚3

c.) Volumen de la parafina Fórmula

14

𝑉 𝑃𝑎𝑟𝑓 =

𝑀𝑃𝑎𝑟𝑎𝑓 𝜌𝑃𝑎𝑟𝑓

𝑀𝑃𝑎𝑟𝑎𝑓 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 (𝑔) 𝜌𝑃𝑎𝑟𝑓 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎,

𝑔 𝑐𝑚3

Cálculo 𝑀𝑃𝑎𝑟𝑎𝑓 = 29,67 (𝑔) 𝜌𝑃𝑎𝑟𝑓 = 0,8

𝑔 𝑐𝑚3

𝑉 𝑃𝑎𝑟𝑓 =

𝑀𝑃𝑎𝑟𝑎𝑓 𝜌𝑃𝑎𝑟𝑓

29,67 (𝑔) 𝑔 0,8 3 𝑐𝑚 𝑔 = 37,088 𝑐𝑚3

𝑉 𝑃𝑎𝑟𝑓 = 𝑉 𝑃𝑎𝑟𝑓

Fórmula 𝑉𝑅.𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 = 𝑉 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎+𝑃𝑎𝑟𝑓 − 𝑉 𝑃𝑎𝑟𝑓

Donde: 𝑉𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎+𝑃𝑎𝑟𝑓 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 + 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 (𝑐𝑚3 ) 𝑉𝑃𝑎𝑟𝑓 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 (𝑐𝑚3 )

Cálculo 𝑉𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎+𝑃𝑎𝑟𝑓 = 156,86 (𝑐𝑚3 ) 𝑉𝑃𝑎𝑟𝑓 = 37,088(𝑐𝑚3 ) 𝑉𝑅.𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 = 𝑉𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎+𝑃𝑎𝑟𝑓 − 𝑉 𝑃𝑎𝑟𝑓 15

𝑉𝑅.𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 = 156,86 (𝑐𝑚3 ) − 37,088(𝑐𝑚3 ) 𝑉𝑅.𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 = 119,773(𝑐𝑚3 )

a) Densidad Natural Fórmula 𝐷𝑒𝑛𝑠. 𝑁𝑎𝑡. =

𝑀𝑠 𝑉𝑅.𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎

Donde: 𝑀𝑠 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑡𝑟𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 (𝑔) 𝑉𝑅.𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑡𝑠𝑟𝑎 (𝑐𝑚3 ) Cálculo 𝑀𝑠 = 204,81 (𝑔) 𝑉𝑅.𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 = 119,773 (𝑐𝑚3 ) 𝐷𝑒𝑛𝑠. 𝑁𝑎𝑡. =

𝑀𝑠 𝑉𝑅.𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎

204,81(𝑔) 119,773 (𝑐𝑚3 ) 𝑔 𝐷𝑒𝑛𝑠. 𝑁𝑎𝑡. = 1,710 3 𝑐𝑚

𝐷𝑒𝑛𝑠. 𝑁𝑎𝑡. =

7.4.Relaciones Fundamentales a.) Densidad Seca Fórmula 𝛾𝑑 =

𝛾𝑤 %𝑊 1+ 100 Donde:

𝛾𝑤 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 (

𝑔 ) 𝑐𝑚3

%𝑊 = 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑. % Cálculo

16

𝛾𝑤 = 1

𝑔 𝑐𝑚3

%𝑊 = 22,79 % 𝛾𝑑 =

𝛾𝑤 %𝑊 1 + 100

𝑔 𝑐𝑚3 𝛾𝑑 = 22,79 1 + 100 1

𝛾𝑑 = 0,8144

𝑔 𝑐𝑚3

b.) Relación de vacíos Fórmula 𝑒=

𝐺𝑠 − 𝛾𝑑 𝛾𝑑

Donde: 𝐺𝑠 = 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 𝛾𝑑 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑠𝑒𝑐𝑎 (

𝑔 ) 𝑐𝑚3

Cálculo 𝐺𝑠 = 2,21791 𝛾𝑑 = 0,8144 (

𝑔 ) 𝑐𝑚3 𝑒=

2,21791 − 0,8144 0,8144 𝑒 = 1,723

c.) Porosidad Fórmula 𝑒 𝑛= 1+𝑒

17

Donde: 𝑒 = 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑐í𝑜𝑠

Cálculo 𝑒 = 1,723 𝑒 1+𝑒 1,723 𝑛= 1 + 1,723 𝑛=

𝑛 = 0,633

d.) Grado de saturación Fórmula 𝑆=

%𝑤 ∗ 𝐺𝑠 𝑒

Donde: %𝑤 = 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (%) 𝐺𝑠 = 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑒 = 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑐í𝑜𝑠

Cálculo %𝑤 = 22,79 (%) 𝐺𝑠 = 2,21791 𝑒 = 1,723 %𝑤 ∗ 𝐺𝑠 𝑒 22,79 ∗ 2,21791 𝑆= 1,723 𝑆=

𝑆 = 29,333% e.) Densidad Natural Fórmula

18

𝜌𝑛𝑎𝑡 =

𝜌𝑛𝑎𝑡 1 + 𝜌𝑛𝑎𝑡 2 2

Donde 𝑔 𝜌𝑛𝑎𝑡 1 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 1, ( 3 ) 𝑐𝑚 𝑔 𝜌𝑛𝑎𝑡 2 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 2, ( 3 ) 𝑐𝑚 Cálculo 𝑔 ) 𝑐𝑚3

𝜌𝑛𝑎𝑡 1 = 1,710 (

𝜌𝑛𝑎𝑡 2 = 1,718 (

𝑔 ) 𝑐𝑚3 𝜌𝑛𝑎𝑡 =

𝜌𝑛𝑎𝑡 1 + 𝜌𝑛𝑎𝑡 2 2

𝜌𝑛𝑎𝑡 =

1,710 + 1,718 2

𝜌𝑛𝑎𝑡 = 1,714 (

𝑔 ) 𝑐𝑚3

19

7.5.Resultados

Proyecto Contratista Fecha Ingreso Fecha Ensayo Norma

Caps.Nº 14 306

2019/04/30 2019/04/30 ASTM D 854 - 2216

Masa de los sólidos ante s (g) (2) Masa de l pic + agua + sólidos, Tt (g) (3) Coe ficie nte de Te mpe ratura (K) (4) Masa Bande ja (g) Masa Sólidos + Bande ja

1 2 Ide nt.

Pueblo Unido Nº 1. Subrasante 1,50m

Clasificación Visual Limo arenoso de color café amarillento, con bajo grado arcilloso, presencia de materia orgànica ( raices y pomes de color blanco ) Conte nido de agua Masa de la Masa caps. + mue stra Masa caps. + mue stra se ca Masa de l agua (g) Masa se ca (g) %Agua capsula (g) hume da (g) (g) 28,43 82,76 72,6 10,16 44,17 23,00 27,73 82,06 72,05 10,01 44,32 22,59 Grave dad Espe cífica

Masa de l pic. + agua(g)= (Mpic + de n(t)*Vol. Cal ) (1)

Nº

Universidad Politécnica Salesiana Laboratorio de Ensayos de Materiales Práctica Nº1 Relaciones Fundamentales Localización Muestra Abscisa Prof: L.E.M:

M. Mue stra e n e l Aire (g) 204,81 241,98 1

M. Mue stra e n e l aire con parafina (g) 234,48 300,17 2

Grav. Espe cífica (Gs)

Re lación de vacíos ( e )

2,218

1,723

657,15

Prome dio (%) 22,79

Vol. Cal. Pic.( ml) 20 7 158,36 499,689 Gs De n (g/ml) Gs(20 ◦ C)= Gs*K 2,21791 2,21791 0,99821 Masa de sólidos de spue s de l e nsayo 49,78

Te mp ( ◦ C )

60 684,49 1,0000 177,57 227,35 De nsidad Natural Masa M. mue stra Volume n de de la sume rgida con mue stra +parafina parafina parafina (g) (g) (g) 77,62 29,67 156,86 86,6 58,19 213,57 3 4=2-1 5=2-3 Re lacione s Fundame ntale s Grado de sat Porosidad (n) %hume dad sue lo (%) 0,633 29,333 22,794 De ns. Parf. 0,8 ( )

Picnóme tro Nº

Volume n de la parafina ( ) 37,088 72,738 6=4/de ns parf

M. Pic (g)

Volume n re al de la mue stra (

(

)

119,773 140,833 7= 5-6

)

1,710 1,718 8=1/7

De nsidad Natural ( )

De nsidad Se ca

1,714

0,814

(

De nsidad Natural

)

20

8. Conclusiones y recomendaciones 8.1.Conclusiones  De acuerdo con el tipo de suelo proveniente de Pueblo Unido para la práctica de contenido de agua, de dos muestras representativas obtuvimos un 22,79% de contenido de agua lo cual nos da por entendido que es un suelo parcialmente seco.  La muestra de suelo ensayada de procedencia de Pueblo Unido tiene un contenido de humedad promedio de 22,79%, valor con el cual se presenta un grado de saturación de 29,33%, esto indica que el suelo no contiene cantidades considerables de agua.  El suelo ensayado con las características antes mencionadas presenta una densidad 𝑔

𝑔

natural de 1.714 𝑐𝑚3 , y densidad seca de 0.814 𝑐𝑚3 .  La gravedad especifica del suelo a la temperatura del ensayo 20°C, con un coeficiente de temperatura de 1,0000 tiene un valor de 2,21791, sin embargo el rango de gravedad especifica se encuentra entre 2,4 y 2,7 para suelos orgánicos; lo cual indicaría que el valor encontrado en práctica no sería correcto esto se debe a la presencia de materia orgánica como raíces en el suelo u errores de medición durante la práctica.  La relación de vacíos tiene un valor de 1,723, valor que india que existe un alto volumen de vacío, la porosidad tiene un valor de 0,633. 8.2.Recomendaciones  Cubrir en su totalidad con parafina la muestra utilizada para el ensayo de densidad natural, para evitar alguna alteración en los resultados.  Encerar la balanza antes de tomar las masas de cada elemento.  No manipular directamente las muestras con las manos, se debe usar guantes o fundas para que aíslen la muestra de la superficie de las manos.  Para eliminar las burbujas de aire presentes en la muestra de gravedad específica será necesario alternar movimientos suaves y continuos sosteniendo el matraz con la mano y la utilización de la bomba de succión.  Calibrar correctamente el picnómetro para obtener su volumen real, y también valores con menor porcentaje de error.  Tener precaución y considerable cuidado al realizar las mediciones para evitar errores en los resultados. 21

9. Bibliografía ASTM. (2010). ASTM D854 -02. Estados Unidos: AST International. ASTM. (2010).ASTM D2216-10.Estados Unidos: AST International. ASTM. (2010).ASTM 7262-09.Estados Unidos: AST International. DAS, B. M. (2013). Fundamentos de Ingenieria Geotecnica. Mexico: Claudia C. Garay Castro.

10. Anexos 10.1.

Anexo 1. Densidad del agua y coeficiente de temperatura

Tabla 1. Densidad del agua y coeficiente de temperatura (K) para varias temperaturas

Fuente: (ASTM, 2010)

22

10.2. Anexos 2. Fotográficos de la práctica

Figura 1: Reconocimiento descripción del suelo.

Figura 3: Verificación mediciones de la muestra.

y

Figura 2: Tallado de un cubo de 5x5cm, dos muestras.

de

Figura 4: Tallado del suelo para obtener las muestras. 23

Figura 5: Muestras representativas procedentes de Pueblo Unido.

Figura 7: Cubrir todas sus caras del cubo con parafina.

Figura 6: Recubrimiento del cubo con varias capas de parafina.

Figura 8: Peso de la muestras más parafina.

24

Figura 9: Peso de muestra sumergida mas parafina.

Figura 11: Capsula más contenido de suelo.

Figura 13: Muestras en el horno a cercarse a temperatura de 110+-5°C.

Figura 10: Peso de capsulas para contenido de agua.

Figura 12: Peso de la capsula más mas muestra húmeda.

Figura 14: Pesaje de la muestra de 60 g para Gravedad Especifica. 25

Figura 15: Picnómetro más muestra.

Figura 16: Pesaje del picnómetro más muestra.

Figura 17: Picnómetro más muestra y agua destila.

26

Figura 18: Extracción de vacíos de la muestra.

Figura 20: Medición de temperatura de la muestra.

Figura 19: Muestra al ser ensayada.

Figura 21: Vaciado de la muestra.

27

Figura 22: limpieza del picnómetro.

Figura 23: Secado de la muestra.

Figura 24: Pesaje de muestra seca.

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