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Mecanica De Suelos

Relaciones Gravimétrica Y Volumétricas

TÍTULO:

Relaciones Volumétricas Y Gravimétricas En Los Suelos

ENSAYO 1: contenido de huemedad ENSAYO 2: Peso Específico Aparente ENSAYO 3: Peso Específico De Solidos ENSAYO 4: Densidad Seca

ALUMNOS:  CERQUIN HUAMAN, Julio Noel  ESCOBAR ESPINOZA Elvis Nilton  CHAVARRÍA PAREDES, Carlos Alexander

([email protected]) ([email protected]) ([email protected])

DOCENTE:

MCs. Ing. Raúl Valera Guerra

Cajamarca, 20 de mayo de 2014

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Relaciones Gravimétrica Y Volumétricas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA INGENIERIA PRACTICA N°1 EXPLORACION, MUESTREO Y CONTENIDO DE HUEMDAD I.

INTRODUCCION:

SUELO: El suelo es una mezcla de materiales sólidos, líquidos (agua) y gaseosos (aire). La adecuada relación entre estos componentes determina la capacidad de hacer crecer las plantas y la disponibilidad de suficientes nutrientes para ellas. La proporción de los componentes determina una serie de propiedades que se conocen como propiedades físicas o mecánicas del suelo: textura, estructura, consistencia, densidad, aireación, temperatura y color. 1. La textura depende de la proporción de partículas minerales de diverso tamaño presentes en el suelo. Las partículas minerales se clasifican por tamaño en cuatro grupos: · Fragmentos rocosos: diámetro superior a 2 mm, y son piedras, grava y cascajo. · Arena: diámetro entre 0,05 a 2 mm. Puede ser gruesa, fina y muy fina. Los granos de arena son ásperos al tacto y no forman agregados estables, porque conservan su individualidad. · Limo: diámetro entre 0,002 y 0,5 mm. Al tacto es como la harina o el talco, y tiene alta capacidad de retención de agua. · Arcilla: diámetro inferior a 0,002 mm. Al ser humedecida es plástica y pegajosa; cuando seca forma terrones duros. 2. La estructura es la forma en que las partículas del suelo se reúnen para formar agregados. De acuerdo a esta característica se distinguen suelos de estructura esferoidal (agregados redondeados), laminar (agregados en láminas), prismática (en forma de prisma), blocosa (en bloques), y granular (en granos). 3.

La consistencia se refiere a la resistencia para la deformación o ruptura. Según la resistencia el suelo puede ser suelto, suave, duro, muy duro, etc. Esta característica tiene relación con la labranza del suelo y los instrumentos a usarse. A mayor dureza será mayor la energía (animal, humana o de maquinaria) a usarse para la labranza.

4.

La densidad se refiere al peso por volumen del suelo, y está en relación a la porosidad. Un suelo muy poroso será menos denso; un suelo poco poroso será más denso. A mayor contenido de materia orgánica, más poroso y menos denso será el suelo.

5. La aireación se refiere al contenido de aire del suelo y es importante para el abastecimiento de oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono en el suelo. La aireación es crítica en los suelos anegados. Se mejora con la labranza, la rotación de cultivos, el drenaje, y la incorporación de materia orgánica. 2

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6. El color del suelo depende de sus componentes y puede usarse como una medida indirecta de ciertas propiedades. El color varía con el contenido de humedad. El color rojo indica contenido de óxidos de fierro y manganeso; el amarillo indica óxidos de fierro hidratado; el blanco y el gris indican presencia de cuarzo, yeso y caolín; y el negro y marrón indican materia orgánica. Cuanto más negro es un suelo, más productivo será, por los beneficios de la materia orgánica.

II. OBJETIVOS: a. objetivos generales  Determinar las propiedades físicas de la muestra en estudio.  conocer los tipos de suelo que existe en la calicata estudiada.  Que el estudiante adquiera los conocimientos teórico-prácticos en la exploración de los suelos.   Que los estudiantes, efectúen un método de exploración de campo (sondeo manual a través de calicatas).   Que los estudiantes desarrollen habilidades para poder realizar un muestreo adecuado de los suelos, así como la identificación en el campo de los suelos, considerándose su textura, plasticidad, color, etc.   Que los estudiantes observen la variación de la humedad, en las muestras obtenidas en el campo a diferentes profundidades.

b. objetivos específicos  determinar los valores de: 1) Contenido de humedad. 2) Peso específico aparente 3) Peso específico de solidos 4) Densidad seca. III.

MATERIALES:

 Contenido de humedad.  Muestra de suelos de los estratos  Peso específico aparente  Muestra de suelos de los estratos  Agua  Peso específico de solidos  Muestra de suelos de los estratos  Agua  Densidad seca.  Arena 3

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 Muestra de suelo IV.

EQUIPO:  Contenido de humedad.  Taras  Balanza  Horno  Peso específico aparente  Parafina  Hilo  Balanza hidrostática  Cocina  Tara  Peso específico de solidos  Matraz  Balanza  Bomba de vacío  Horno  Mortero  Densidad seca.  Placa base, cono, molde metálico para ensayo de arena  Cincel  Comba  Tamices N° 10 y 30  Balanza

V.

DESCRIPCION DE LA ZONA DE ESTUDIO La zona de estudio está ubicada en la ciudad de Cajamarca, campus universitario UNC

 DESCRIPCION VISUAL DEL SUELO El suelo estudiado es un suelo fino (limo y arcilla) de origen residual que data del cuaternario lagunar y también presenta material de relleno (grava)

 TIPO Y TAMAÑO DEL ESPECIMEN El tipo de espécimen que utilizamos para realizar la práctica fue una CALICATA rectangular de las siguientes dimensiones: Largo: 1.00 m Ancho: 1.00m Profundidad: 1.50 m

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 ESTRATIGRAFIA DE LA CALICATA

CAPA ORGANICA

ESTRATO 1

ESTRATO 2

La calicata presenta tres estratos diferentes excluyendo de estos a la capa orgánica y una capa de relleno, los cuales presentas las siguientes características -

Capa Orgánica: Espesor: 0.10m

-

Capa de rrelleno: Espesor: 0.12m Características: compuesto por agregado de diverso tamaño

ESTRATO 1: Potencia: 0.45m Características: color marrón grisáceo, con presencia de arcilla.

ESTRATO 2: Potencia: 0.82m

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Características: material arcilloso color amarillento VI.

PRESENTACIÓN DE DATOS, CALCULOS: A. CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO: (W%) Se define como humedad al contenido de agua presente en una masa de suelo o de roca, expresado en porcentaje cuando la muestra a ensayar es inalterada se conoce como humedad natural. Procedimiento:

 Se pesa las taras ( 𝑊𝑇 )  Se selecciona una fracción representativa del material a determinar la humedad (alterada o inalterada).  Se pesa tres veces en recipientes (tara). Debe estar limpio y seco.  Se coloca las muestras en los recipientes y se pesa para obtener peso de la tara más muestra húmeda  Luego se lleva a un proceso de secado en un Horno por un tiempo de 24 horas a la temperatura aproximada de 110 Cº aproximadamente.  Luego de las 24 horas se pesa los recipientes con el suelo seco para obtener el peso de las taras más la muestra seca correspondiente  Se realiza los cálculos correspondientes:  Determinar el peso del agua presente en la muestra como la diferencia entre el peso húmedo y seco de la muestra. [

]

 Determinar el peso del suelo seco como la diferencia del peso luego de sacada la muestra del horno y el peso de la tara. [ ]  Calcular el contenido de

humedad del suelo:

W (%) 

Ww *100 Ws

Datos obtenidos en el laboratorio por estrato: ESTRATO 1

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Bloque esquemático:

ESTRATO 2

Bloque esquemático:

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   

 





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B. PESO ESPECIFICO APARENTE (método de la parafina) Primero sacamos tres terrones de cada muestra sacada de los estratos. Atamos con un hilo a cada muestra tomada de los estratos y se toma su peso en la balanza hidrostática [ ] Luego se lo sumerge en cera liquida tres veces por cada muestra con la finalidad de que no penetre el agua a la muestra de suelo. Luego agregamos una tara con agua a la balanza hidrostática con la finalidad de tomar el peso sumergido de las muestras envueltas en parafina [ ] ] Tomamos el peso de la muestra envuelta en parafina en el aire [ Hallamos el volumen de la muestra más la cera que es numéricamente igual a la diferencia que existe entre el peso de la muestra en el aire y el peso de la ] misma muestra sumergida en el agua. [ Hallamos la masa de la cera con la diferencia entre el peso de la masa sumergida en cera y la masa inicial. [ ] ] Hallamos el volumen de la cera que se encuentra en la muestra. [ usando la densidad de la cera.

 Hallamos el volumen de la muestra con la diferencia entre el volumen de la muestramas cera y el volumen de la cera. [ ( ) ]  Calculamos el peso específico aparente hallando la relación que existe entre la masa y el volumen de la muestra.

Datos obtenidos en el laboratorio por estrato: ESTRATO 1

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Bloque esquemático:

ESTRATO 2

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Bloque esquemático:

C. Peso específico de solidos:  Se pesa las taras ( 𝑊𝑇 )  Se selecciona una fracción representativa del material de cada estrato a determinar la humedad (alterada o inalterada).  Se coloca las muestras de cada estrato en los recipientes y se pesa para obtener peso de la tara más muestra húmeda  Luego se lleva a un proceso de secado en un Horno por un tiempo de 24 horas a la temperatura aproximada de 110 Cº aproximadamente.  Luego de las 24 horas se pesa los recipientes con el suelo seco para obtener el peso de las taras más la muestra seca correspondiente.  Hallamos el peso dela muestra seca.  Hallamos el peso del matraz más 500ml de agua.  Agregamos la muestra se suelo al matraz y luego lo llenamos de agua hasta tapar la muestra de suelo previamente triturado en el mortero y agitamos un momento hasta mezclar toda la muestra con el agua,  Llevamos el matraz con la muestra de suelo más agua a la bomba de vacío hasta quitar todo el aire existente en la muestra por un lapso de 5 minutos.

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 Una vez sacado el aire se llena con agua hasta alcanzar los 500ml para luego tomar el peso del matraz más el agua más el suelo [ ]  Hallamos el peso específico de solidos mediante la formula

Datos obtenidos en el laboratorio por estrato: ESTRATO 1

Bloque esquemático:

ESTRATO 2

Bloque esquemático:

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D. Densidad seca ESTRATO 2 o

PASO N°1 NOTA: cada ensayo se realizara tres veces  Tamizamos una muestra seca de arena seca aproximadamente unos 5Kg

 Tomamos el peso del molde metálico y la botella más el cono.  Tomamos el peso inicial de la botella más arena.  Vaciamos la botella de arena en el molde para tomar el peso final de la botella y el peso del molde metálico más la arena.

 Hallamos el peso promedio de la arena en el embudo.

Datos obtenidos en el laboratorio:

o

PASO N°2: 12

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 Determinamos el porcentaje de humedad de la muestra haciendo los kismos paso que en el primer ensayo. Datos obtenidos en el laboratorio:

o PASO N°3  Calculamos las dimensiones del molde radio y altura y con ello hallamos el volumen mediante la fórmula.

 Hallamos el peso del molde vacío  Del mismo modo y en los ensayos anteriores se halla el peso del molde más la arena en los tres ensayos.  Hallamos el peso específico de la arena en los tres ensayos mediante la fórmula:

 Hallamos el peso específico de la arena:

o

PASO N°4: hallamos la densidad seca

 En el laboratorio pesamos la arena mas la arena para realizar un ensayo en la calicata.  Ya el la calicata se coloca el molde en en superficie plana al interior d ela calicata y se procede ha hacer un hoyo casi del mismo tamaño del molde el cual e ese mismo proceso se debe sacar cuidadosamente le muestra de suelo serciorandose de que todo el suelo salido de la excavacion sea recuperado para obtener su peso.  Una vez hecho el hoyo se procede ha hacer ede la botella dejando que la arena caiga cuidadosamente hasta que el hueco y el cono haya sido totalmente llenados con la arena  Luego en el laboratorio se toma el peso de la botella mas la arena sobrante con el fin e obtener el peso de arena que se encuentra en el hoyo realizado.

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 Hallamos el volumen de la arena excavada quellegaria a ser el mismo volumen para la muestra extraida.

 Hallamos el peso especifico aparente d ela muestra mediante la formula de peso especifico

 Hallamos la dencidad seca de la muestar de suelo mediante la fomula

Bloque esquemático generales por estrato: ESTRATO 1

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ESTRATO 2

VII. CONCLUSIONES  Se determinó las propiedades físicas de cada uno de los estratos del suelo mediante los ensayos de laboratorio indicados por el docente.  Se reconoció los tipos de suelo encontradas en la calicata a partir de sus características observables a simple vista.  Se realizó un método de exploración de campo excavando, una calicata.  Los estudiantes adquirimos habilidades de muestreo de suelos así como la identificación en el campo de los suelos.  Observamos cómo se dio el cambio de humedad en diferentes momentos de la excavación y el muestreo dentro de la calicata.  Se determinó los valores de: o Contenido de humedad. o Peso específico aparente o Peso específico de solidos o Densidad seca. VIII. RECOMENDACIONES

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 Los resultados obtenidos no son tan precisos puesto que se cometen errores al momento de realizar la práctica (obtención de la muestra, pesado, etc.) y por ello se recomienda tener mayor cuidado durante la práctica.  Se recomienda que el secado de la muestra sea natural y no colocándolo al horno puesto que si contiene materia orgánica ésta se quema en consecuencia los resultados varían.  Hay que tener en cuenta al meter al horno un suelo, que el material del que este compuesto, no se disgregue con el calor, no se queme, o en fin que no pierda peso el material sólido del que está compuesto, para que los datos del peso del suelo seco, sean los auténticos

IX. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS  http://www.ing.unlp.edu.ar/constr/g1/RELACIONES%20VOLUMETRICAS%20Y %20GRAVIMETRICAS%20Leoni.pdf  http://www.slideshare.net/WaltherCastro/relaciones-volumtricas-y-gravimtricas  http://mecanicadesuelos.wordpress.com/2011/03/23/propiedades-indice/  Juárez Badillo. Mecánica de suelos: Propiedades volumétricas y gravimétricas de los suelos. México: Limusa  BRAJA, M (1999). Fundamentos de la Ingeniería Geotécnica. Editorial Thomson Learning.  TSCHEBOTARIOFF,G (1963). Mecánica del Suelo. Cimientos y Estructuras de Tierra.

X.

ANEXOS:

Toma de datos para peso específico de solidos

Excavación para ensayo de reemplazo de arena. muestras

Secado de

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Tamizado de arena para ensayo de densidad seca.

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