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• Javier Vargas Gallegos

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa” Introducción Calidad completa es una práctica dedicada a un análisis completo de un suelo de manera que se posea toda la información indispensable disponible para tener un concepto más general de un suelo de tal manera que se puede aplicar cualquier uso a un suelo conociendo los efectos que podría tener este. La práctica de Calidad completa consiste en la realización de gran parte de las prácticas anteriormente ya hechas de manera que podamos conocer una gran cantidad de datos respecto al suelo que son indispensables para poder realizar alguna obra civil o de ingeniería. Comúnmente cuando se pide alguna información a un laboratorio respecto a una obra, es muy demandada la práctica de Calidad completa, ya que es la que les proporciona una visión más general de dicho suelo. El conjunto de prácticas a realizar son las siguientes: Cuarteo Tiene por objeto obtener de una muestra porciones representativas de tamaño adecuado para efectuar las pruebas de laboratorio que se requieran. El procedimiento realizado fue la siguiente: Formamos un cono con la muestra para seccionarlo por cuadrantes; para esto se revuelve primero todo el material hasta que presente un aspecto homogéneo, girando y vaciando el material sobre un punto. Una vez hecho esto realizamos el cuarteado y de las cuatro partes elegimos la que se vio más homogénea y de ahí elegimos la muestra que se colocó en un vaso. Peso volumétrico seco suelto (PVSS) Consiste en determinar el peso por unidad de volumne de una árena cuando el acomodo de sus partículas es en forma libre o natural. Primero se realiza un muestreo que consiste en obtener una muestra representativa del materail que se va a emplar por medio del cuarteo.Posteriormente se esparce la tierra en el suelo plano y realizado el cuarteo de la muestra se toma un cilindro en el cual se va introduciendo la tierra de manera alternada de dos de las secciones del cuarteo cuidando siempre que el cilindro este siempre completamente apoyado horizontalmente sin posibilidad de que se mueva ya que podrían irse acentando las perticulas del suelo causando que se obtengan valores del peso volumetrico diferentes a los reales. Cuadrilla #4

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa” Separación grava-arena Esta prueba consiste en separar un suelo en sus componentes de grava y arena, es bien conocido que las gravas son el suelo que se retiene a través de la malla No. 4, por lo tanto lo que pase la malla No. 4 se le considerara arena con finos y lo que se retenga será considerado gravas. Granulometría completa La granulometría será definida como la medición y graduación haciendo pasar por una serie de mallas o tamices una muestra representativa de arena para conocer la distribución de los diámetros de las partículas y el módulo de finura, con fines de análisis, tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas, y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica. Se le considera granulometría completa a la que se le realiza a las gravas y a las arenas, debido a que esta puede realizarse únicamente a las gravas o a las arenas. La granulometría de la grava va a realizarse a través de las mallas: 2”,

1

1 2 ”, 1”, 3/4”,

3/8”, 4. La granulometría de las arenas va a realizarse a través de las mallas: 10, 20, 40, 60, 100, 200. Lo que pase por la malla 4 que será la arena con finos obtenidos por las mallas, será necesario aplicar un lavado a través de la malla 200 para eliminar los rastros que hayan quedado de finos. A partir de lo que haya quedado se le hará la granulometría pasando las arenas por cada una de las mallas. Densidades y absorción La densidad es una propiedad física de los agregados y está definida por la relación entre el peso y el volumen de una masa determinada, lo que significa que depende directamente de las características del grano de agregado. Se aplicará a una porción de suelo que se retenga en las mallas 3/4", 3/8”, 4. La grava colocaba en agua por un lapso de 24 hrs o más con el objetivo de que quede húmeda o dicho de otra manera la grava se encuentre saturada. Días después tomamos la grava y la sacamos del vaso. Se desea dejar sin excedente de agua la grava, por lo tanto, se tomó una franela y se expande. Se coloca la grava sobre la franela y tomamos la franela y tapamos la grava y empezamos a revolver la grava quitando el exceso de agua sobre ésta. Cuadrilla #4

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa”

Para saber cuándo ya quitamos el exceso de agua en la grava, tenemos que observar la muestra y ver que se le haya quitado todo lo brilloso sobre la superficie de las piedras. Se sabe que Wsss es eso saturado y superficialmente seco. A través de los pesos y aplicando la fórmula de

Densidad=

Ws Vdesalojado−(Wsss−Ws) .

La absorción a absorción de los agregados se obtiene generalmente después de haber sometido al material a una saturación durante 24 horas, cuando ésta termina se procede a secar superficialmente el material, y por diferencias de masa se logra obtener el porcentaje de absorción con relación a la masa seca del material. La fórmula para el cálculo de la absorción es la siguiente: |¿|

Wsss−Ws Ws

Equivalente de arena El ensayo de equivalente de arena indica la proporción entre los elementos granulares y arcillosos de un árido. Consiste en determinar las proporciones volumétricas relativas de las partículas gruesas de un suelo respecto a los finos plásticos que contiene empelando un procedimiento que amplifica el volumen de los materiales finos plásticos. Es un procedimiento rápido para conocer la calidad de los materiales que se empleen como sub base, base, carpeta asfáltica y arena para concreto. Contenido de humedad Consiste en determinar el contenido de agua en porcentaje del suelo en el momento en que se encuentra o a utilizar y poder realizar las correcciones por humedad en las arenas. Esta corrección se hace solamente a las arenas ya que las gravas no son muy dadas a retener el agua como las arenas y finos. w=

Wm−Ws x 100 Ws

Warena seca=

Warena 1+w

Cuadrilla #4

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Valores índice (límite líquido, límite plástico, índice plástico y contracción lineal) Límite líquido: La frontera convencional entre los estados semilíquido y plástico fue llamada estado líquido; Se definió en términos de ciertas técnicas de laboratorio que consistía en colocar el suelo remoldeado en una capsula, formando en el suelo una ranura de espesor de dos milímetros en toda la parte profunda, y en cerrar la ranura golpeando secamente la capsula contra una superficie dura; el suelo tenía el contenido de agua correspondiente al límite liquido cuando los bordes inferiores de la ranura se juntan sin mezclarse al cabo de cierto número de golpes. Dado que no siempre es posible que el surco se cierre en la longitud de 12 mm exactamente con 25 golpes, existen dos métodos para determinar el límite líquido: - trazar una gráfica con el número de golpes en coordenadas logarítmicas, contra el contenido de humedad correspondiente, en coordenadas normales, e interpolar para la humedad correspondiente a 25 golpes. La humedad obtenida es el límite líquido. Límite plástico: Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado pero sencillo consistente en medir el contenido de humedad para el cual no es posible moldear un cilindro de suelo, con un diámetro de 3 mm. Para esto, se realiza una mezcla de agua y suelo, la cual se amasa entre los dedos o entre el dedo índice y una superficie inerte vidrio, hasta conseguir un cilindro de 3 mm de diámetro. Al llegar a este diámetro, se desarma el cilindro, y vuelve a amasarse hasta lograr nuevamente un cilindro de 3 mm. Esto se realiza consecutivamente hasta que no es posible obtener el cilindro de la dimensión deseada. Con ese contenido de humedad, el suelo se vuelve quebradizo (por pérdida de humedad) o se vuelve pulverulento. Se mide el contenido de humedad, el cual corresponde al límite plástico. Índice plástico: se define simplemente como la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico. Ip=¿−LP Contracción lineal: Esta propiedad se manifiesta cuando una pérdida de humedad no trae aparejado un cambio de volumen. Es el contenido de humedad entre los estados de consistencia semisólido y sólido. Para su obtención en laboratorio se seca una porción de suelo (con longitud inicial conocida).

Cuadrilla #4

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CL=

Li−Lf x 100 . Lf

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Prueba Porter Una de estas es la prueba de compactación estática, que introdujo O. J. Porter y que alcanzó su forma definitiva alrededor de 1935. En ella se compacta al suelo colocándolo dentro de un molde cilíndrico de unas 6" de diámetro, el suelo se dispone en tres capas y se acomoda con 25 golpes de una varilla con punta de bala, lo que no significa una compactación intensa, pues la varilla es ligera y la altura de caída, que no está especificada es la mínima utilizable por el operador para la manipulación cómoda. La compactación propiamente dicha se logra al aplicar al conjunto de tres capas una presión de 140.6 Kg/cm², la cual se mantiene durante un minuto. Este método de prueba sirve para determinar el peso volumétrico seco máximo y la humedad óptima en suelos con partículas gruesas que se emplean en la construcción. V.R.S estándar o corregido Esta es una prueba para determinar las características de resistencia de un suelo que se utiliza principalmente para el diseño de pavimentos. Los métodos para la determinación del VRS consisten en preparar especímenes de suelo compactado y someterlos a la penetración de un cilindro o pisón de dimensiones estandarizadas, para medir su resistencia. La carga requerida para efectuar una penetración, de dos punto cincuenta y cuatro milímetros (2.54 mm.) referida a una carga estándar de mil trescientos sesenta Kilogramos (1,360 Kg.), se denomina Valor Relativo de Soporte yse expresa en por ciento. En el caso de los métodos basados en pruebas Porter, los especímenes se elaboran compactando el suelo mediante cargas estáticas y se saturan. El Valor Relativo de Soporte determinado con la prueba Porter estándar se utiliza como un dato complementario de la calidad de los suelos y los que se obtienen a través del Método del Cuerpo de Ingenieros y pruebas de VRS en el lugar, se emplean para el diseño de espesores de pavimentos.

Cuadrilla #4

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SUCS El método del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, requiere obtener la información pertinente sobre algunas las características esenciales del suelo a estudiar. Esta información se obtiene a partir de dos pruebas de laboratorio normadas por la ASTM International, las pruebas necesarias para obtener los datos para poner clasificar el suelo son el contenido de humedad, el análisis granulométrico y los límites líquidos y plástico y el índice de plasticidad. Los cuales permiten obtener la distribución de tamaños de partícula del suelo y los contenidos de humedad de frontera entre diferentes estados de consistencia.

Objetivo: Obtener todas las características principales de un suelo para garantizar que se conozcan los futuros comportamientos de un suelo al cual se le vaya a aplicar una obra, a través de una realización general de todas las prácticas vistas anteriormente en Mecánica de Suelos I y II que también se busca que nos sirvan de repaso de prácticas pasadas. Material y Equipo 1. Copa de Casagrande 2. Ranurador laminar y espátula 3. Bascula 4. Vidrios de reloj y Clip 5. Cápsulas de porcelana 6. Bolsas 7. Pala 8. Hilo 9. Agitador 10. Molde rectangular (Contracción Lineal) 11. Horno 12. Mallas: Gravas: 2”, 1 1⁄2”, 1”, 3/4”, 3/8”, 4. Arenas: 10, 20, 40, 60, 100, 200. 13. Charolas 14. Vasos de Aluminio 15. Horno 16. Vaso de aluminio 17. Vernier 18. Molde con base y extensión de 12cm de diámetro y 16cm de altura aproximadamente.

Cuadrilla #4

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa” 19. 20. 21. 22. 23. 24.

Varilla con punta de bala. Probeta de 500 ml. Cápsula de aluminio. Charola cuadrada. Balanza con capacidad de 20 kg y otros con aproximación de 1gr. Máquina para aplicar carga o presión con capacidad de 30 toneladas

Datos Obtenidos de Laboratorio:

Procedimientos: Cuarteo Cuadrilla #4

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa” I.- Objetivo: Establecer los métodos que el Laboratorio Experimental de Ingeniería utiliza para reducir las muestras de agregados obtenidas en campo hasta el tamaño apropiado para la prueba requerida. II.- Alcance: Este documento aplica para la reducción de muestras de agregados pétreos gruesos y finos obtenidas en el campo y trasladados al laboratorio, de tal forma que el material reducido siga teniendo las característica de "muestras representativas". III.- Herramientas usadas: 1. Método A: Cuarteador de muestras. El cuarteador de muestras debe contar con un numero igual de conductos, todos del mismo ancho y que descarguen alternamente a ambos lados del cuarteador; el numero de conductos no debe ser menor de ocho para agregado grueso y no menor de 12 para agregado fino. El ancho mínimo para los conductos individuales, debe ser mayor en aproximadamente un 50 % del tamaño máximo de las partículas de la muestra que se pretende cuartear.

El cuarteador debe estar equipado con dos receptáculos para recibir las dos mitades de la muestra al cuartearse. 2. Método B: Una pala Un cucharón de punta recta o cuchara de albañil Una escoba o cepillo Una lona de aproximadamente 2.0m x 2.5m. V.- Descripción: Método A: Cuarteo mecánico Cuando el procedimiento a utilizar consista en un cuarteo mecánico, se procede como sigue:

Cuadrilla #4

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa” Se coloca la muestra de campo en la tolva o en el cucharón alimentador, distribuyéndola uniformemente en toda su longitud para que al verter sobre los conductos, fluyan por cada uno de ellos cantidades aproximadamente iguales de material. La velocidad a la que se alimenta la muestra debe ser tal que permita un flujo continuo por los conductos hacia los receptáculos inferiores. Se vuelve a introducir la porción de la muestra de uno de los receptáculos al cuarteador cuantas veces sea necesario, hasta reducir la muestra al tamaño requerido para la prueba programada. La porción de muestra que se recolecto puede ser conservada para reducción de tamaño para otras pruebas.

Método B: Cuarteo manual Cuando el procedimiento a utilizar consista en un cuarteo en forma manual, se procede como sigue: *Coloca la muestra de campo sobre una superficie plana, dura y limpia, donde no pueda haber perdida de material ni contaminación con materias extrañas.

Cuadrilla #4

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa” * Homogeneiza el material traspapelando toda la muestra y acomodándolo en una pila cónica, depositando cada paleada sobre la anterior. * Por medio de la pala, ejerce presión sobre el vértice, aplanando con cuidado la pila hasta que obtener un espesor y un diámetro uniformes. El diámetro obtenido deberá ser aproximadamente de cuatro a ocho veces el espesor del material Seguidamente divide la pila aplanada en cuatro partes iguales con la pala o la cuchara de albañil. * Eliminan dos de las partes diagonalmente opuestas, incluyendo todo el material fino. Utiliza una brocha o cepillo para incorporar el material fino a la muestra respectiva. * Mezcla y homogeneiza el material restante y cuartéalo sucesivamente hasta reducir la muestra al tamaño requerido para las pruebas. Selección del Método Nosostros en el laboratorio debido a la falta de equipo siempre realizamos el método B, al igual en practica profesional debido a que es más práctico Para esta práctica pusimos el suelo a secar y una vez seco realizamos el muestro

Peso Volumétrico Seco Suelto Introducción El peso unitario o peso volumétrico seco suelto del agregado fino, al igual que para el agregado grueso, es el peso de agregado necesario para llenar un recipiente de volumen conocido; volumen ocupado por el agregado y los vacíos entre sus partículas. El valor del peso unitario o peso volumétrico suelto se utiliza: a Para el diseño de mezclas de concreto. b Para Cuadrilla #4convertir pesos a volumen y viceversa

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa” El peso volumétrico seco suelto se calcula con la misma fórmula que el agregado grueso: PESO UNITARIO SUELTO = FACTOR DE CALIBRACION X PESO DE MATERIAL. (Kg/m3). 1.- EQUIPO a)Recipiente metálico cilíndrico con capacidad aproximada de 3 litros, debidamente calibrado. b)Balanza de 20 Kg. De capacidad. c)Enrasador. d)Partidor de muestras. e)Pala de punta cuadrada. f)Cucharón metálico PROCEDIMIENTO DE PRUEBA a)Una vez que el material ya este seco y enfriado al ambiente, mézclese debidamente y cuartearlo con una pala de punta cuadrada o con una regla metálica de 1 m. de longitud. b)De dos cuartos opuestos bien mezclados, tomar en forma alternada la cantidad suficiente con un cucharón. c)Depositar el material en el molde dejándolo caer desde una altura no mayor de 5 cm., proporcionándole como compactación única al agregado, la que alcanza con la caída libre desde el cucharón; procurando que el molde rebose.

d)Nivelar la superficie del agregado con un enrasador y limpiar los lados del recipiente con una brocha. e)Pesar el molde con todo y material en una balanza de 20 Kg. f)Repetir todo lo anterior las veces que sea necesario ( tres veces como minimo ) y efectuar los calculos correspondientes, igual que el agregado grueso. Cálculos: Cilindro W=4166gr Cuadrilla D (cm) #4 20.6

H (cm) 30.5

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa” 20.5 20.6 20.6 Dprom=20.5 75

30.4 30.4 30.6 Hprom= 30.475

1ra muestra + suelo = 19296.5gr 2da muestra + suelo = 19284.5 gr 19284.5 x 100 −100=0.062 19296.5 20.575 ¿2 ¿ π¿ π D2 V= x h=¿ 4 Wss=

Wmr−Wr 19284.5−4166 x 1000= x 1000=1492.092 g/ cm3 V 10132.422

Granulometría: Humedad Wi 300 Wf 274 W(%) 9.4891 Cuadrilla #4

Total W bot+mat W bot W mat W arenas

12

Corrección por humedad 19284.5 Corrección 11131.159 4166 W total 14062.259 15118.5 12187.4

Lavado Wi Wf Arcilla

274 176.4 97.6

Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa”

Malla 2" 1.5" 1" 3/4" 3/8"

Abertura (mm) 53 37.5 25.4 19 9.5

Gravas Retenido 0 0 266.9000 163.6000 1018.4000

N°4

4.75

1482.2000

10.5403

79.1563

2931.1000 11131.1587

20.8437 79.1563

% %

Total Pasa N°4

mall a

Abertura (mm)

10 20 40 60 100 200 Fino s

2 0.85 0.425 0.25 0.15 0.075 charola Suma

Ret parcial Ret que pasa 0 100 0 100 1.8980 98.1020 1.1634 96.9386 7.2421 89.6965

Arenas Retenido de Retenido Retenido Retenido la muestra Parcial parcial total total 51.5 18.7956204 2,092.17 14.88 42.8 15.620438 1,738.74 12.36 40.5 14.7810219 1,645.30 11.70 12.5 4.5620438 507.81 3.61 11.4 4.16058394 463.12 3.29 17.7 6.45985401 719.06 5.11 97.6

35.620438

3,964.97

28.20

274

100

11,131.16

79.16

Curva Granulométrica:

Cuadrilla #4

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Ret que pasa 64.28 51.91 40.21 36.60 33.31 28.20 -

Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa” 100.00 90.00 80.00 70.00 60.00 Porcentaje quepasa

50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 100

10

1

0.1

0.01

Abertura de la malla

Densidad y Absorción: Densidad y Absorción de la Grava y Arena OBJETIVO GENERAL.Determinar la densidad y la absorción de los agregados (finos y gruesos) a partir del humedecimiento de los agregados en un tiempo determinado. INTRODUCCIÓN La densidad es una propiedad física de los agregados y está definida por la relación entre el peso y el volumen de una masa determinada, lo que significa que depende directamente de las características del grano de agregado. La absorción en los agregados, es el incremento en la masa del agregado debido al agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, expresado como un porcentaje de la masa seca. El agregado se considera como "seco" cuando se ha mantenido a una temperatura de 110°C ± 5°C por suficiente tiempo para remover toda el agua no combinada.

-PROCEDIMIENTO Cuadrilla #4

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa” Se llevaron a cabo dos procedimientos, uno para el agregado grueso y el otro para el agregado fino. PARA EL AGREGADO GRUESO Se escogió una muestra representativa del agregado, la cual se redujo desechando el material que pasara por el tamiz # 4, luego se procedió a lavarla y sumergirla en el balde durante 24 horas. Al día siguiente, se tomo la muestra secándola parcialmente con una toalla hasta eliminar películas visibles de agua en la superficie. Se tuvo en cuenta que las partículas más grandes se secaron por separado. Cuando las partículas tienen un color mate es porque ya esta en la condición saturada y superficialmente seca. Con la balanza debidamente calibrada se pesa la muestra para averiguar su masa en esta condición. Luego se introdujo en la canastilla y se sumergió, y se cuantifico la masa sumergida en agua a una temperatura ambiente. Luego fue llevada al horno a una temperatura de 110°C durante 24 horas, al día siguiente se cuantifico su peso y se tomaron apuntes. PARA EL AGREGADO FINO Se toma una muestra representativa de agregado fino la cual se sumerge durante 24 horas. Al día siguiente se expande la muestra sobre la superficie de un recipiente o bandeja la cual no es absorbente. Con el secador se le inyecta una corriente de aire hasta conseguir un secado uniforme, la operación es terminada cuando los granos del agregado están sueltos. Luego se introduce la muestra en un molde cónico, se apisona unas 25 veces dejando caer el pisón desde una altura aproximada de 1 cm, posteriormente se nivela y si al quitar el molde la muestra se deja caer es porque no existe humedad libre, si es lo contrario se sigue secando y se repite el proceso hasta que cumpla con la condición. Cuando se cae el agregado al quitar el molde cónico es porque se ha alcanzado una condición saturada con superficie seca. Se procede a tomar una muestra de 500 gramos del agregado para envasarla en el picnómetro llenándolo con agua a 20°C hasta más o menos 250 cms³, luego se hace girar el picnómetro para eliminar todas las burbujas de aire posibles. Se procede a cuantificar el peso del picnómetro en la balanza anotando su respectivo valor.

Cuadrilla #4

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa” Al término de este paso, se embaza la muestra en tazas para ser dejadas en el horno por espacio de 24 horas. Y por último, al día siguiente se llevaron las muestras a la balanza y su cuantifico su valor. Se tomaron apuntes. Datos y Cálculos: Wo =281g (Peso saturado y superficialemente seco) Vdesalojado = 101 ml Ws = 276 gr (Peso seco) Densidad=

Ws 276 = =0.5465 Vdesalojado (Wo−Ws ) 101 ( 281−276 )

Absorción=

Wo−Ws ¨ 281−276 x 100= x 100=1.8116 Ws 276

Equivalente De Arena: Material y Equipo. 

Hilo



Arena



Agua



Solución (anhídridos, aguas destiladas y alcoholes)



Horno



Probeta



Vaso de aluminio



Agitador



Vástago

Cuadrilla #4 de aluminio  Cápsula

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa”

Procedimiento 1. Se toma una muestra de suelo para colocarla en un vaso y dejarla en el horno por 24 horas para poder trabajar con la muestra seca. 2. Una vez seca la muestra se coloca el suelo en una charola y se realiza un cuarteo con este. 3. Se toma una parte de la muestra cuarteada para llenar un molde hasta y se enraza. 4. Colocar solución en la probeta de la prueba posteriormente se le agregar la muestra que se enraso en el molde y dejar reposar por 10 minutos. 5. Colocar la probeta en el agitador por un minuto y después de esto se agregar más solución para separar bien los finos. 6. Se deja reposar la probeta durante veinte minutos. 7. Finalmente se toman las medidas de arcilla y de arena. La lectura de arcilla se toma de manera visual. La lectura de arena se tomó con el vástago.

Cálculos. Arcilla 10.1 Arena 2.8 % de equivalente de arena. %EA=

arena 2.8 x 100= x 100=27.72 arcilla 10.1

Conclusión y resultado. Cuadrilla #4

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa” Debido al resultado obtenido podemos concluir que en la muestra de suelo utilizada existe una cantidad importante de suelo fino, es decir, que existe en gran cantidad limo y arcilla respecto a la cantidad de arena que contiene. Esta es una prueba determinante para saber si se puede usar un material en un pavimento, esta es una prueba sencilla y que no representa mayor problema en cuanto a equipo, ya que inclusive se puede realizar en campo puesto que no requiere de máquinas o accesorios muy complicados. Únicamente se requiere de equipo o herramienta menor, y se puede realizar en menos de una hora.

Contenido De Humedad: La humedad será encontrada con la fórmula siguiente: w=

Wm−Ws x 100 Ws

w=

300 gr −274 gr x 100 = 9.489 % 274 gr

Donde nuestro Wm o peso húmedo era igual a 300 gr y después de 24 horas de estar en el horno peso Ws=274 gr. Límites: Capsula

N°

Wcap

Wcap+ mat

100

16

21.88

44.55

Wmat hum 22.67

105

25

22.13

46.99

104

29

21.82

46.23

103

33

21.83

37.62

Wcap+mat

Wcap

Wmat

Wcap+seco

Wseco Curva

W%

47.61

43.77

3.84

47.4

#Golp 3.63

5.78512397

IP

37.417641

Wseco+cap

wseco

37.6

15.72

44.2111959 41.8870755

24.86

39.49

17.36

43.202765

24.41

39.21

17.39

40.3680276 41.0995386

Curva Golpes15.79 - Humedad33.12

11.29

39.8582817 41.2200029

40 30

es vs W(%)

20 10 0

Cuadrilla #4

40 35 45

18

W(%)

LL 43.202765

Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa” Contracción Lineal Longitud 100.45 100.77 100.76 Promedio 100.66 Final 93.6 Limite 7.54273504

Cuadrilla #4

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Laboratorio de Mecánica de Suelos II – Práctica “Calidad Completa”

Prueba Porter: Material y Equipo.       

Charola Probeta Bascula Horno Varilla punta de bala Prensa para pruebas Porter Molde Porter con su extensión

Cuadrilla #4

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    

Vaso de aluminio Calibrador con Vernier Agua Cronómetro Papel filtro con el diámetro del molde

 

Procedimiento

1

Pesar 5 kilogramos de muestra de suelo cuya granulometría sea menor que la malla de 1” y mayor que la malla No. 4 y se vacían a una charola rectangular. Agregar la cantidad de agua que se considere que es la óptima y se mezcla hasta quedar uniformemente. Se pesan 300 gr. (Wm) de suelo húmedo y se ingresan al horno para la determinación del contenido de humedad. En seguida se realizan distintas mediciones al molde Porter para determinar un diámetro y una altura promedios, así como su peso. Se toma la muestra de suelo restante en la charola y se coloca dentro del molde Porter con su collarín. Lo anterior se hace en tres capas dando 25 golpes a cada una con la varilla punta de bala. Se le agrega un papel filtro sobre el suelo y se lleva el molde a la prensa para aplicar la carga; la manera de aplicar la carga será la siguiente: el primer minuto de aplicación de carga se le dará un aumento de carga constante y rápido; al segundo minuto de aplicación se le dará un momento de reposo en el cual el aumento de carga será igual de constante pero más lento; al tercer minuto se aplicara de nuevo una carga constante y rápida. Finalmente se le da un minuto para la descarga del elemento.

2 3 4

5

6

  7

8

Al aplicar ésta carga, se observa si la placa que sirve de base del molde se humedeció ligeramente, si así ocurrió, esto indica que el suelo tiene la humedad óptima y la prueba se da por terminada, por lo que se procede a hacer mediciones de volumen compactado. Si la placa base permanece seca se repite el procedimiento agregando un poco más de agua. Si sucede lo contrario, es decir, se expulsa agua por los lados también se repite la prueba pero ahora con un poco menos de agua. Una vez que la prueba se realiza correctamente se quita el collarín del molde Porter y se procede a realizar mediciones de alturas diferenciales de la altura del molde y la del espécimen, haciendo 4

lecturas diferentes y se vuelve a pesar para poder determinar la cantidad de suelo en el molde.  

Datos y Cálculos:



Datos del molde Porter empleado: 

Alturas (cm)



Diámetros (cm)





12.6



15.6



  

12.6 12.7 hprom 12.63

  

15.7 15.6 Dprom 15.63

  

   

Peso (kg) 5.05 28

Volumen (cm3) 2424.356

 

Peso volumétrico húmedo (γm):      

   

Alturas faltantes (cm) 3.008 2.909 2.984  Peso volumétrico 2.992 húmedo, ϒm hprom 2.973 Wm (kg) 



Vcompactado (cm3)



  que es    



ϒm (T/m3)

Humedad de la muestra Whumedo(gr) Wseco (gr) %W



4. 7 5 0 1 8 5 3. 9 2 2. 5 6

Humedad de la muestra de suelo (w%), el porcentaje de humedad optima:   

300 274.4 9.33

 

Peso volumétrico seco máximo (γdmax) de la siguiente manera:

 

Peso volumétrico seco máximo γdmax (T/m3) γ dmax=



2.34

  

γm 1+w

 

Conclusiones:



Nos resulta un Peso Volumétrico Seco Máximo (PVSM) de 2.34 T/m3 el cual se podrá obtener cuando el suelo tenga una humedad del 9.33% que es la óptima en relación a que si le agregamos o sustraemos agua a partir de ese punto, nuestro peso volumétrico seco disminuirá. El bajo contenido de humedad óptimo, nos indica que no se necesitará agregar demasiada agua al suelo para obtener nuestro PVSM.



De acuerdo a la normativa para la infraestructura del transporte, para la capa subrasante, para la sub-base y para la base hidráulica, el grado de compactación mínimo es de 100%, por lo que si utilizamos este suelo nuestro peso volumétrico seco de campo no deberá ser menor a 2.34 T/m3.



En lo que a la prueba respecta, la carga estática funciona mucho mejor que la carga dinámica para suelos granulares y friccionantes como el estudiado, debido a que en este tipo de suelos es muy común que las pruebas dinámicas produzcan una curva de compactación con una forma inadecuada para la determinación del peso volumétrico seco máximo y una humedad óptima. Es por esto que la prueba Porter arrojará mejores resultados que la prueba Proctor.

    

Prueba de VRS- Estándar:



Datos Obtenidos



Cálculos:



W molde + material= 9,802 kg



H faltante= (3.008+2.909+2.984+2.992)/4



H faltante= 2.973 cm



Peso del material



W molde= 5052.8 gr



W material= W molde + material – W molde



W material= (9,802 gr – 5052.8 gr) = 4,749.3 gr



Contenido de humedad



ω%= 9.33%



Volumen del cilindro



V cilindro= 2424.356 cm3



Volumen del material



H= Altura cilindro – H faltante = 12.63 cm – 2.973 cm= 9.657 cm



V material = (3.1416*(D^2)*H)/4= (3.1416* (15.63^2)*9.657)/4



V material = 1852.892 cm3



Peso específico del material



Ɣ m= W material/V material = 4749.3gr/ 1852.892 cm3 = 0.00238 kg/ cm3 = 2.563 gr/ cm3



Peso específico seco



Ɣ d= Ɣ m/ (1+ ω%)= (2.563 gr/ cm3) / (1+ 0.0933)= 2.344 gr/cm3

 

RESULTADOS



W mold e+ mate rial



H falta nte



W mate rial



ω%





9.802 kg



2.973 cm



4.749 kg



9.33 %







Peso espec ífico de la mues tra 2.563 gr/ cm3

  

Lectura inicial=10



Lectura Final=104

 



Δ=( Lec . final−Lec .inicial)(0.01 mm) Δ=( 104−10 ) ( 0.01mm )=0.94 mm Expansión=





Δ H prom .

∗100

Expansión=

0.94 ∗100=0.973mm 96.57 mm

−1.40260+3.12913 ( Lc )−0.000133556( Lc )2

 

LE CT UR A

0.5



27

1



110

1.5



245



2



355



3



475

   

     

CA RG A 82. 99 341 .19 757 .22 109 2.6 1 145 4.8

= 10.0755%



Volu men del mate rial



Peso espec ífico seco



1852. 892 cm3



2.344 gr/cm 3



4



505



5



535

 

0 154 4.7 5 163 4.4 5

   

VRS=

Carga ( kg ) a 1.0 deformacion × 100 1360

VRS=

341.19 ×100=25.09 1360

    

S.U.C.S:



En base a los resultados obtenidos en las pruebas de granulometría y límites, anteriormente mostradas y con ayuda de la carta de plasticidad, se puede observar que el suelo al que se le realizaron las pruebas es una “Arena Arcillosa, donde su porción arcillosa es de Baja Compresibilidad”



Ab ert ura  53  37. 5  25. 4  19  9.5  4.7 5  2  0.8 5  0.4



Porcentaje que pasa 

100.00



100.00



98.10

 

96.94 89.70



79.16



64.28



51.91



40.21

  

25 0.2 5 0.1 5 0.0 75



LL





43 36.60 .2 02 33.31 76



28.20



 

IP 37 .4 17 64 1

  

Carta de plasticidad con el punto de interés.   CH

37.41 %

 O

IP

 

CL



O MH

ML 43.2 50 % 0

LL

 

   

Conclusiones Generales:



En base a los resultados obtenidos y con relación a las normas de la SCT- Para Terracerías, que se anexan, se considera las siguientes propiedades del suelo.



Para Terraplén:



 

 

Para Subyacente:



Para Subrasante:



 

En relación a estas fichas, se puede ver que el suelo muestreado, no se cumple del todo con las normas, debido a que cumple con algunos requisitos y con otros no.



Por lo que se aconseja utilizarse en Terraplenes, solo tomando en cuenta que la expansión es más de la establecida por la norma.



También se podría usar en la subyacente, tomando en cuenta el mismo punto. Aunque en esta se vería superado casi en 3.5 veces el valor establecido por la norma.



Para la subrasante, en definitivo no es conveniente, debido a que no cumple con la mitad de los requerimientos.