LABORATORIO 1 - SUELOS

8/17/2019 LABORATORIO 1 - SUELOS

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FACULTAD DE INGENIERIA CIVILESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO : Mecánica de Suelos I

TEMA : Informe de Laboratorio

DOCENTE : In! "#ctor "AS$UE% NI&O

INTE'RANTES :

ARANDA LEI"A Rub(n Dar#o )*+!),)-!).+

/A%AN /RANDAN 0edro )1!++,.!+!UC

/ELLO ES0INO%A 'ESSIL )*+!)2)3!

LI&4N SANTO5O 6o7an "#ctor ),!)+23!8!UC

0AC9AS NORA/UENA 6aier )*+!)2)3!-.-

HUARAZ – ANCASH

2010 - I


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MECANICA DE SUELOS I

Em>e=ando la E;caaci


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Botoraf#as del 7oo en e;caaci


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RELACIONES VOLUMÉTRICAS GRAVIMÉTRICAS

I. OBJETIVO

Identicar los estados del suelo conocer los >arámetros de >esos olmenesde cada una de las fases del suelo obtener las relaciones e;istentes entre >esosFo olmenes!

II. FUNDAMENTO TEÓRICOII.1. INTRODUCCIÓN

El suelo es un material constituido >or el es@ueleto de >art#culas sor es>acios libres Gac#osH en eneral ocu>ados >or aua aire!

Como resultado de la actuacirocesos de formaciaricior tres fases: fase s


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Biura +!,! Bases del Suelo

Só!"#$ Bormada >or >art#culas minerales del suelo incluendo la ca>asec#camente aua libreH aun@ue >uedene;istir otros l#@uidos de menor sinicacirende sobre todo el aire si bien >ueden estar >resentesotros ases >or e?em>lo: a>ores de sulfuro an7#dridoscarba iscosa del aua adsorbida @ue >resenta >ro>iedadesintermedias entre la fase sueses susce>tible de desa>arecer cuando el suelo es sometido a una fuerteea>oracioros suras! Des>u(sde una lluia cuando el e;ceso de aua 7a drenado el olumen de >oros llenode aire se denomina ca>acidad de aire es a>ro;imadamente el ,1!

El aire del suelo normalmente está saturado de a>or de aua tienemaor concentraciorcenta?e de metano! La concentraciorcenta?es se >resentan en la Tabla!

* LABORATORIO N°1


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Tabla 1. Composición del aire en porcentajes en la atmósfera (Bridges).

Alunos suelos contienen además materia oránica Gresiduos eetales>arcialmente descom>uestosH en diersas formas cantidades!

0ese a @ue la ca>a adsorbida el contenido de materia oránica son mu

im>ortantes desde el >unto de ista de las >ro>iedades mecánicas del suelono es >reciso considerarlos en la mediciesos olmenes relatios delas tres fases >rinci>ales!

La fase l#@uida del suelo está constituida >or el aua las soluciones delsuelo! El aua >rocede de la atmuede >roenir de otras fuentes comoinltraciones laterales ca>as freáticas etc! Las soluciones del suelo >roceden

de la alteraciortantes acciones tanto >ara la formacio>ular sentencia Jdonde no 7a aua no 7a idaJ >odemos ada>tarla ennuestro caso decir @ue Jdonde no 7a aua no 7a suelosJ!

La fase l#@uida circula a tra(s del es>acio >oroso @ueda retenida en los7uecos del suelo está en constante com>etencia con la fase aseosa! Loscambios climáticos estacionales concretamente las >reci>itacionesatmosf(ricas 7acen ariar los >orcenta?es de cada fase en cada momento!

2 LABORATORIO N°1


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Biura +!-! El aua el aire las >art#culas minerales en el suelo

Las fases l#@uida aseosa conforman el "olumen de "ac#os mientras@ue la fase s


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0arte de los ac#os seencuentran con aua >arte con aire!

S')* S#/',#"* Todos los ac#os seencuentran con aua!

3 LABORATORIO N°1


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Un suelo está totalmente saturado cuando todos sus ac#osestán ocu>ados nicamente >or auaK en estas circunstanciasconsta como caso >articular de sreciso denir un con?unto de relaciones@ue se reeren a sus >esos olmenes las cuales siren >araestablecer la necesaria nomenclatura >ara contar con conce>tosmensurables a tra(s de cua ariaciuedan seuirse los>rocesos inenieriles @ue afectan a los suelos!

En los laboratorios de 'eotecnia >uede determinarse fácilmenteel >eso de las muestras 7medas el >eso de las muestras secadas al

7orno el >eso es>ec#co de los suelos!

Como consecuencia de estas tres fases el suelo >resenta unasdeterminadas >ro>iedades @ue de>enden de la com>osiciroducen reacciones dentro de cada fase!

Los minerales constituen la base del arma=


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Biura +!1! Re>resentaciortanto es la más re>resentatia la más am>liamente estudiada! Esuna fase mu 7etero(nea formada >or constituentes inoránicos oránicos!

Cuantitatiamente en un suelo normal la fracciresenta de un .1.3 del olumen del suelo! Dentro de la fasesara un suelo re>resentatio del orden del 3)33Gel +)+ restante corres>onde a la materia oránicaH!

En la ura a>arece un es@uema de una muestra de suelose>arada en sus tres fases en ella se acotan los >esos olmenes cuo uso es de ran inter(s!


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: "olumen total de la muestra del suelo Golumen da la

masaH

: "olumen de la fase sesos as#:

"olumen total olumen de ac#os Ges>acio no ocu>ado >or


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srecia

>or lo @ue ! El >eso total del es>(cimen o muestra es iual a

la suma del >eso de los seso del aua K esto es:

II.2. PROPIEDADES ÍNDICES0ermiten denir cuantitatiamente las >ro>iedades de un suelo

sus condiciones su com>ortamiento f#sico mecánico!

II.. RELACIONES FUNDAMENTALES$II..1. R)#+!*)( V*'/,!+#($

Relaci


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R)#+!ó ") #+%*(Es la relacirobabilidad de encontrar ac#os en el

olumen total! 0or eso Gse e;>resa en H!

En un serfecto K en el suelo !

El t(rmino com>acidad se reere al rado de acomodoalcan=ado >or las >art#culas del suelo de?ando más o

menos ac#os entre ellas! En suelos com>actos las>art#culas sacidad de deformacie@uea! En suelos >oco com>actos el olumen deac#os la ca>acidad de deformaciaraciara tener la idea de la com>acidadalcan=ada >or una estructura sim>le se tiene estudiando ladis>osiciarámetros adicionales e Gsiem>re H se

relacionan as#: como es la relaci


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Con la >ráctica >arasuelos ranulares los alores t#>icos son:

Arena bien radada e P ).- Q )*2P -) Q .)

Arena uniforme e P )1+ Q )81 P -. Q .*

G,#"* ") S#/',#+!óSe dene como la >robabilidad de encontrar aua en los

ac#os del suelo >or lo @ue ! B#sicamente en la

naturale=a >ero admitiendo tal e;tremo

suelo seco suelo saturado!

D)(!"#" R)#/!#Este >arámetro nos informa si un suelo está cerca o le?os delos alores má;imo m#nimo de densidad @ue se >ueden

alcan=ar! Además siendo más resistente el suelo

cuando está com>acto menor cuando está suelto

!

Alunos te;tos e;>resan en funciara suelo suelto >ara suelo com>actado

>ara suelo natural!


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Los suelos co7esios eneralmente tienen maor>ro>orciicos

de e son: e P )11 Q 1)) P -1 Q 8-

N*/#$ En suelos ranulares es o?o

es medio es denso!

G,#"* ") S#/',#+!ó ") A!,)

0robabilidad de encontrar aire en los ac#os del suelo!

! En el suelo saturado los ac#os están

ocu>ados >or aua en el suelo seco >or aire

! Naturalmente !

RELACIONES GRAVIM3TRICAS$ C*/)!"* ") H')"#"

Es la relacieso del aua del es>(cimen al>eso de los sroblema es cuál es el >eso delaua 0ara tal efecto debemos sealar @ue e;isten ariasformas de aua en el suelo unas re@uieren mástem>eratura tiem>o de secado @ue otras >ara ser

eliminadas! En consecuencia el conce>to suelo secoVtambi(n es arbitrario como lo es el aua @ue >esemos enel suelo de muestra! Suelo seco es el @ue se 7a secado enestufa a tem>eratura de +)1WC Q ++)WC 7asta >esoconstante durante ,. < +8 7oras Gcon urenciaH!


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El alor teráctica las 7umedades ar#an de ) GceroH7asta alores del +)) e incluso de 1)) < *)) en elalle de M(;ico!

NOTA$ En com>actaci


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D


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0or lo tanto:

El 0eso es>ec#co sumerido será P

III. E9UIPO: HERRAMIENTAS ; MATERIALES

En el >resente ensao se utili=recisi


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9orno!

0robeta raduada de ,1) ml a 1)) ml!

"ernier de 8XX!

/roc7a de ,XX!


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Rela metálica!

Reci>ientes de eometr#a conocida Gcil#ndricaH

Cantidad de raa arenosa seca Gde >or e?em>lo , a ,) mmH oarena 1 Y!


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IV. PROCEDIMIENTO1. Tomar adecuadamente los datos de >eso olumen del reci>iente

a utili=ar! Llenarlo con suelo dándole una densidad al material@ue no >ermita cambios de olumen sinicatios al mani>ular el

reci>iente! Enrasar la su>ercie con la rela metálica reali=andomoimientos 7ori=ontales! Rellenar las o@uedades con el sueloresultado de nielar la su>ercie! Anotar el >eso del reci>ientecon suelo en el sitio adecuado del formato >roisto!

Determinaciiente

Llenado del reci>iente con arena lueo se enrasa con la rela metálica


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2. Llenar la >robeta raduada con aua >otable Gde >referencia auadestiladaH ec7ar aua cuidadosamente en el reci>iente >or loslados o lentamente eitar @ue se atra>e demasiado aire en losac#os del suelo! Llenar al reci>iente 7asta el niel su>erior sin

>ermitir @ue el aua se desborde se >ierda! Tener cuidado alllenar el aua 7asta el to>e en no incurrir en el redondeoVdebido a la acciiente amedida @ue se llene si a>arecen burbu?a de aire atra>adas sedebe balancear el reci>iente suaemente o ol>ear lieramenteen el sitio donde se encuentra la burbu?a >ara desalo?arla tenermuc7o cuidado en no introducir un cambio en el estado del sueloen este >unto! 5 reistrar el olumen de aua utili=ando >arallenar el reci>iente de suelo!

Se introduce cuidadosamente aua al reci>iente

. Colocar cuidadosamente el reci>iente lleno sobre la balan=aG>odr#a colocar el reci>iente >arcialmente lleno con aua en labalan=aH una e= all# terminar el llenado teniendo muc7o cuidadoen mantener el niel del reci>iente de forma @ue se encuentrecom>letamente lleno de aua al nal de la o>eracieso del suelo más aua más reci>iente! Com>araren >eso con los mil#metros de aua aadidos! La diferencia debeser del orden de , a 1 r!K si es más @ue esto se debe ericar elcilindro raduado Fo las o>eraciones de >eso reali=adas!


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El llenado se com>leta en la balan=a >ara lueo >esarla

esos olmenes de las fases del suelo en sus diferentes

estados se encuentren com>letos!


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V. DATOS OBTENIDOSaH 0eso del reci>iente P 8.!,+) rs!bH "olumen del reci>iente G"H P +)1,!--1 cm- cH 0eso del suelo seco Z reci>iente P +*3. rs!dH 0eso de suelo Z aua Z reci>iente P ,+-1!. rs!

eH 0eso de suelo seco GsH GcH GaH P +*)3!23 rs!fH 0eso del suelo saturado GH GdH Q GaH P ,)1+!+3 rs!H "ol! De aua >ara saturar G"H GdH Q GcH P ..+!. ml o cm-

VI. ACTIVIDAD DE GABINETE1. 'racar el suelo en cada uno de sus estados con sus res>ectias

fases!El Diarama de Bases nuestra muestra de suelo consta de , fases>or ser saturado en este caso el olumen de la fase aseosa escero!:

Es@uema de una muestra de suelo!

0ara com>letar el diarama necesitaremos 7allar cada una de las

constantes de >eso olumen >ara cada fase >ara ello usaremoslos datos obtenidos los conocimientos ad@uiridos!


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2. Comentar las limitaciones del cálculo de 's de esta forma! 0or@u( se 7a limitado tanto el tamao de la >art#cula del suelo

Este ensao se reali=o con una muestra de arena no con nuestramuestra de suelo debido a @ue no se cuenta con el e@ui>o

necesario tambi(n a @ue el tiem>o necesario >ara reali=ar elensao seria muc7o maor!

. Comentar sobre las me?oras @ue >ueden 7acerse en este >rimerlaboratorio tales como: El uso de agente remojante unas gotas! en el agua"

redu#iendo la $orma#i%n de &ur&ujas de aire en el suelo o enla su'er(#ie interior del re#i'iente)

El uso de dic7o material ser#a necesario a @ue al eliminarla formaci


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Si el reci>iente es de maor tamao aumenta la >osibilidadde @ue e;ista maor cantidad de ac#os al llenarlo con elsuelo creciendo el contenido de aire dando resultadoserresoes>ec#co de l#@uido a no se considerar#a un alor iual a+))) YFm- o + rFcm-!

Deri-ar la #onstante 4"567 utili/ada 'ara #on-ertir de gr#m8a 9Nm8

*:u; errores adi#ionales" 'udiese os ni materiales en buenascondiciones e;iste errores en la calibracieratura las im>ure=as >udieron afectar el>eso es>ec#co del aua arrastrando error a losdemás alores 7allados a >artir de este dato!


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VII. C>LCULOS ; RESULTADOS

Deberá reali=ar >reio análisis e;>licaci


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? P)(* )(4)+%5+* (#/',#"* @ ?

? P)(* )(4)+%5+* ))+/!* @ ?

? G,#)"#" )(4)+%5+# ") (ó!"*( @ ?

CONCLUSIONES

El diarama de fase nos re>resenta de manera es@uemática las>ro>orciones en olumen en masa de las fases @ueconstituen nuestra muestra tambi(n nos da un enfo@ue sobreel uso @ue le >odr#amos dar al suelo en nuestro caso si sire>ara construcciara 7acerle las me?orascorres>ondientes!

Al anali=ar una muestra de suelo un suelo inalterado nos daráresultados más re>resentatios @ue una muestra suelta!


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Los resultados obtenidos fueron satisfactorios!

De los resultados se obtuo @ue nuestro suelo es sueloranular estas están ordenadas en un arrelo cbico con seis

>untos de contacto >or esfera


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2 DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD ASTM D 2216-71

2.1 OBJETIVOS

o Este ensao tiene >or nalidad la determinaciilar e 7iroscica @ue >osee lamuestra de suelo!

o Es la determinaciresente en la cantidad de suelo en t(rminos de su >eso seco!Se dene como:

w=(W w

W s )∗100

Donde: W

w = peso del agua presente en la masa del suelo.

W s = Peso de los sólidos en el suelo.

2.2 MARCO TEORICO

Esta >ro>iedad f#sica del suelo es deran utilidad en la construcciuesel com>ortamiento la resistencia de

los sueles en la construccior la cantidad de aua @uecontienen! El contenido de 7umedad deun suelo es la relacieso de las >art#culas sesodel aua @ue uarda esto se e;>resaen t(rminos de >orcenta?e!


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El >roceso de la obtencio de traba?o consiste en un 7orno donde latem>eratura >ueda ser controlable! Una e= tomada la muestra dels(cimen a una tem>eratura de más de +)) rados Celsius >ara>roducir la ea>oracie a tra(s de entanillas! Sedebe ser cuidadoso de no sobre>asar el l#mite >ara no correr el riesode @ue el suelo @uede cremado con la alteracieriodo de doce 7oras en el 7orno >or esta ra=ientes >ara 7umedadGaluminio o lat


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•

9orno con control detem>eratura adecuadaGTem>eratura a ++) ZF 1 [CH

• /alan=a de >recisiresente!


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Elementos de lim>ie=a!


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2.4 PROCEDIMEINTO

,

0esar una cá>sula o reci>iente de aluminioincluendo su ta>a identicar reisaradecuadamente el reci>iente! Las ca>sulas de7umedad normalmente >ueden ser de diferentestamaos siendo las más >o>ulares las de 1 cm!de diámetro >or - cm! de altura las de *!. cm!de diámetro >or .!. cm! de altura!

Colocar una muestra re>resentatia delsuelo 7medo en la cá>sula determinar el >eso del reci>iente más eldel suelo 7medo! Si el >eso sedetermina inmediatamente no esnecesario colocar la ta>a! Si se >resentauna demora de - a 1 minutos o máscolo@ue la cá>sula ba?o una toalla de>a>el 7meda @ue le >ermitirámantener la 7umedad en la ecindad


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-

Des>u(s de >esar la muestra 7medamás el reci>iente remuea la ta>a es>ráctica comn colocar la ta>a deba?o delreci>iente colo@ue la muestra en el7orno!

.

Cuando la muestra se 7aasecado 7asta mostrar un >esoconstante determine el >eso del

reci>iente más el suelo seco!Aserese de usar la mismabalan=a >ara todas las

1

Calcule el contenido de 7umedad \! ladiferencia entre el >eso de suelo 7medo másel reci>iente el >eso del suelo seco más eldel reci>iente el >eso del suelo seco más el

del reci>iente es el >eso del aua W w @ue

estaba >resente en la muestra! La diferencia

entre el >eso del suelo seco más el delreci>iente el >eso del reci>iente solo es el

w=W

w

W s

∗100 Por ciento


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El suelo debe secarse en el 7orno a una tem>eratura de ++) [ ] 1[ C!7asta obtener un >eso constanteK mientras 7aa aua >resente>ara ea>orar el >eso continuará disminuendo en cadadeterminaciráctico 7acer arias medidas del >eso >ara determinar si se 7aobtenido un estado de >eso constante en la muestraK lo @ue se 7acecomnmente es su>oner @ue des>u(s de un >eriodo de 7orneado de+, a +8 7rs! Ga menudo en la noc7eH la muestra se encuentra en

estado de >eos constante dic7o >eso se reistra como el del sueloseco más el del reci>iente! La e;>eriencia indica @ue este m(todo desecado de muestras es bastante adecuado >ara traba?o rutinario delaboratorio sobre muestras >e@ueas!Es >ráctica comn retirar del 7orno las muestras >ara contenido de7umedad >esarlas inmediatamente Gse debe utili=ar un >ar de>in=as o uantes de asbesto >ues se encuentran demasiadocalientesH! Si >or aluna ra=esar las muestras secasinmediatamente es necesario >oner la ta>a del reci>iente tan >rontose 7aa enfriado lo suciente >ara mani>ularla Fo colocar el

reci>iente de suelo seco en desecador el(ctrico de manera @ue elsuelo no absorba aua de la atm


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La tem>eratura de ++) [C en el 7orno es demasiado alta >ara ciertossuelos oránicos GturabasH >ara suelos con alto contenido calcáreo ode otro mineral ciertas arcillas alunos suelos tro>icales! Estossuelos contienen aua de 7idrataciod#a >erderse a estos nieles de tem>eratura dandocomo resultado un cambio en las caracter#sticas del suelo Q notableen los l#mites de ATTER/ER' lo mismo @ue en la radaciec#ca! La ASTM suiere secar estos suelos a unatem>eratura de *) [C!

2.5 CALCULOS Y RESULTADOS

DATOS$

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDADN DE

RECIPIENTEPARA ENSA;O

RU/EN

0EDRO LI&AN 'ESSIL

0AC9AS

PESO DE LALATA SUELO

HUMEDO

+.2!++3

+.-!+)3

+-.!232

+11!83-

+-8!)-2

PESO DE LALATA SUELO

SECO

+-8!- +-.!1 +,*!1 +.*!, +-)!+

PESO DE LALATA SOLA

,+!)-,

,+!))-

,.!-,+

,)!**-

,.!.*8

PESO DELSUELO SECO

++2!,*8

++-!.32

+),!+23

+,1!1-2

+)1!*-,

PESO DE AGUAEN LA MUESTRA

8!8+3 8!*)3 8!,32 3!*3- 2!3-2

CONTENIDO DEHUMEDAD K.

*!3,-

2!181

8!+,

2!2,

2!1+


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PROCESO$

MUESTRA \

RU/EN *!3,-

0EDRO 2!181

LI&AN 8!+,

'ESSIL 2!2,

0AC9AS 2!1+

ẃ 2!12+*

NOTA: las muestras se encuentran en un rano del 1 del resultadode la muestra >romedio lo cual nos da un resultado conable >ara lare>resentacioca ariaciuede decir @ue es un suelo con buena cantidad de aua!

No es mu faorable >ara la construccirm!eduFbioloF>rofsFmassolFmanualF>,7')"#"!>df !

•

'uia laboratorio N[+ suelos!

ẃ−0.05∗ ẃ ẃ+0.05∗

.21 2!12+* 2!*,+*

http://www.arqhys.com/.../suelos-humedad.htmlhttp://www.arqhys.com/.../suelos-humedad.htmlhttp://www.arqhys.com/.../suelos-humedad.htmlhttp://www.arqhys.com/.../suelos-humedad.htmlhttp://www.arqhys.com/.../suelos-humedad.htmlhttp://www.uprm.edu/biology/profs/massol/manual/p2-humedad.pdfhttp://www.uprm.edu/biology/profs/massol/manual/p2-humedad.pdfhttp://www.uprm.edu/biology/profs/massol/manual/p2-humedad.pdfhttp://www.uprm.edu/biology/profs/massol/manual/p2-humedad.pdfhttp://www.arqhys.com/.../suelos-humedad.html


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3. PESO UNITARIO DE SUELOS COHESIVOS

(AS M D 2937 – 71

3.1 MARCO TEÓRICO

RELACIONES VOLUMETRICAS - GRAVIMETRICAS

El >roblema de la identicaciortancia

fundamentalK identicar un suelo es en rior encasillarlo en un sistema

>reio de clasicaciara ello se deben estudiar sus >ro>iedades

anali=ar su com>ortamiento a @ue desde esta >ractica se anali=aran las

tres faces @ue com>renden el suelo!

Las fases l#@uida aseosa del suelo suelen com>renderse en elolumen de ac#os G"H mientras @ue la fase s


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^ Base aseosa: Aire ases a>or de aua!

Es@uema de una muestra de suelo el modelo de sus - fases!

Las relaciones entre las diferentes fases constitutias del suelo Gfasessermiten aan=ar sobre el análisis de la

distribuciart#culas >or tamaos sobre el rado de >lasticidad

del con?unto!

En los laboratorios de mecánica de suelos >uede determinarse

fácilmente el >eso de las muestras 7medas el >eso de las muestras

secadas al 7orno la raedad es>ec#ca de las >art#culas @ue

conforman el suelo entre otras!

Las relaciones entre las fases del suelo tienen una am>lia a>licaciara el cálculo de esfuer=os!

La relaciara clasicar el suelo estimar su com>ortamiento!

Modelar el suelo es colocar fronteras @ue no e;isten! El suelo es unmodelo discreto eso entra en la modelaciarámetros e 7

GrelaciorosidadH con las fases!

El aua ad7erida a la su>ercie de las >art#culas entra en la fase su(s de ,. o +8 7oras el >eso del

suelo no ba?a más >ermanece constante!

F#()(: *8))( 4)(*(

En el modelo de fases se se>aran olmenes " >esos as#: "olumen

total "T olumen de ac#os "" Ges>acio no ocu>ado >or s


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olumen de seso! Las letras sub#nice

dell centro son: A aire aua S s


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R)#+!ó ") #+%*( ).

Es la relaciacidad se reere al rado de acomodo alcan=ado >or las

>art#culas del suelo de?ando más o menos ac#os entre ellas! En suelos

com>actos las >art#culas

sacidad de deformacie@uea! En suelos >oco

com>actos el olumen de ac#os la ca>acidad de deformaciaraciara tener la idea de la com>acidad

alcan=ada >or una estructura sim>le se tiene estudiando la dis>osiciresentan una

secciacto >osible de tal

con?unto! 0ero estos arrelos son tearámetros adicionales 7 e Gsiem>re 7 _ eH se relacionan as#:

como "F"s es la relaciráctica >ara suelos ranulares los alores t#>icos son:

Arena bien radada e P ).- )*2 7 P -) .)

Arena uniforme e P )1+ )81 7 P -. .*


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D)(!"#" ,)#/!# DR. @* C*4#+!"#" ,)#/!#?

Este >arámetro nos informa si un suelo está cerca o le?os de los alores

má;imo m#nimo de densidad @ue se >ueden alcan=ar! Además ) DR

+ siendo más resistente el suelo cuando el suelo está com>acto DR + menor cuando está suelto DR )!Alunos te;tos e;>resan DR en

funciara suelo suelto e min >ara

suelo com>actado e >ara suelo natural

Los suelos co7esios eneralmente tienen maor >ro>orciicos de e son: e P )11 1)) P

-1 8-

G,#"* ") (#/',#+!ó S.

Se dene como la >robabilidad de encontrar aua en los ac#os del

suelo >or lo @ue ) S +))! B#sicamente en la naturale=a S )

>ero admitiendo tal e;tremo S P ) suelo seco S P +)) suelo

saturado!

C*/)!"* ") #!,) CA.


46/86

0robabilidad de encontrar aire en los ac#os del suelo! ) CA +))! En

el suelo saturado los ac#os están ocu>ados >or aua CA P ) en el

suelo seco >or aire CA P +))! Naturalmente S Z CA P

+))!

N*/#$ En suelos ranulares DR _ -1 es o?o -1 DR *1 es

medio DR *1 es denso!

LA CLAVE 1 ES$

Relaciones 'raim(tricas! Una masa de + Y >esa distinto en la luna @ue

en la tierra! El >eso es fuer=a la masa no!

La densidad relaciona masa olumen el >eso unitario relaciona >eso

olumen la >resieso unitario del aua es *,1 lbFft- P 38+ YNFm- P + rFcm- Gsi P

+H

En >resi


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Es la relacieso del aua del es>(cimen al >eso de los

sroblema es cuál es el >eso del aua 0ara tal efecto

debemos sealar @ue e;isten arias formas de aua en el suelo unas

re@uieren más tem>eratura tiem>o de secado @ue otras >ara ser

eliminadas! En consecuencia el conce>to suelo secoV tambi(n es

arbitrario como lo es el aua @ue >esemos en el suelo de muestra!

Suelo seco es el @ue se 7a secado en estufa a tem>eratura de +)1WC

++)WC 7asta >eso constante durante ,. < +8 7oras Gcon urenciaH!

El alor teráctica las 7umedades ar#an de ) GceroH 7asta alores del +)) e

incluso de 1)) < *)) en el alle de M(;ico!

NOTA= En com>actaciactaciara un mismo material de>endiendo el

alor de la 7umedad tima de la ener#a de com>actaciara densicar el suelo!

P)(* '!/#,!* ") ,)),)+!# 0

El >eso 0U de referencia es ) @ue es el alor del 0U >ara el aua

destilada a . WC!

) P 38+ YNFm- +)) TonFm- P *,. lbFft- P +) rFcc G>ara P

+mFse ,H! Este es el resultado de multi>licar la densidad del aua >or la

raedad dado @ue densidad es masa sobre olumen @ue >eso es el

>roducto de la masa >or la raedad!


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G,#)"#" E(4)+%5+# ") *( (ó!"*( GS.

La raedad es>ec#ca es la relacieso unitario de un cuer>o

referida a la densidad del aua en condiciones de laboratorio >or lo

tanto a su >eso unitario ) ! En eotecnia sec#ca de la fase sor

'S P g s F > g >ero referida al 0eso Unitario de la fase l#@uida del suelo

> g >ara efectos >rácticos!

P)(* '!/#,!* ") (')*.

Es el >roducto de su densidad >or la raedad! El alor de>ende entre

otros del contenido de aua del suelo! Este >uede ariar del estado

seco d 7asta el saturado SAT as#:

P)(* '!/#,!* ") #6'# ") *( (ó!"*(

En el suelo S es >rácticamente una constante no as# ni T!

Además se asume @ue siendo 'S un inariante no se traba?a nunca con


49/86

el 0U de los sresentan raedades

es>ec#cas 'S con alor com>rendido entre ,1 -+ Ga dimensionalH!

Como el más frecuente es ,*1 Ga dimensionalH se asume como má;imoalor de 'S teone considerar el suelo saturado sumerido! Al sumerirse

sen Ar@u#medes el suelo e;>erimenta un em>u?e 7acia arriba iual

al >eso del aua desalo?ada!

G,#)"#" )(4)+%5+# ") )(4+!).


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0uedo considerar la muestra total G'TH >ero el alor no tiene ninuna

utilidad la fase sor ser > g el mismo del

aua en condiciones de laboratorio! En cual@uier caso el alor de

referencia es ) ) !

CLAVE 2

Otra relacior Se obtenemos estas e;>resiones >ara el 0U 7medo seco

saturado:


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D!#6,##( ") #()( +* #() '!/#,!#

T P fGeH Con "S P + en el ráfico necesariamente


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T P fGH: Con "T P + en el ráfico necesariamente

Calculados los olmenes se >asa a los >esos utili=ando

la e;>resi


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NOTA: En diaramas unitarios e;isten - >osibilidades: "S "T S P +!

con la tercera se obtienen resultados en funci


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/alan=a de >recisisula de >orcelana


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9erramientas >ara moldear el suelo Ges>átulaH

Aua destilada +!1 lts

/ande?a metálica mediana


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Muestra de suelo en blo@ue 1 Y

3.% GENERALIDADES

Este >rocedimiento >uede utili=arse >ara obtener el olumen

des>la=ado de cual@uier suelo co7esio @ue no se destrua >or estar

dentro del aua de + a , minutos re@ueridos >ara 7acer el ensao! No es

a>licable a material >oroso o suelo seco a menos @ue se encuentre en

un alto estado de densidad a @ue una absorcireciable de aua

>or ca>ilaridad o >or cual@uier otra forma >ueda afectar los resultados!

0ara un ran nmero de suelos este >rocedimiento es adecuado rá>ido

econlicable >ara suelos locali=ados a ciertas

>rofundidades dentro del terrenoK en el caso de suelos mu su>erciales

>uede utili=arse el m(todo de determinacio

3.& PROCEDIMIENTO

+! Determinar el olumen del reci>iente olum(trico como "

,! Obtener una muestra de tubo Gde ser >osibleH de suelo co7esio!

Obtener una muestra @ue no contena au?eros eidentes o tallarla


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de tamao suciente >ara @ue la a>ro;imacirobeta raduada no afecte materialmente los resultados!

-! 0esar cuidadosamente la muestra >ara obtener t >ara me?ores

resultados las muestras deben >esar entre .)) a 2)) rs! Colocar la

muestra en el reci>iente olum(trico si rom>erlo!

.! Llenar el cilindro raduado con aua destilada a tem>eratura

estabili=ada Ga>ro;! ,)[CH! Continuaciidamente el rasco

olum(trico @ue contiene la muestra de suelo reistrar el olumen

de aua utili=ado como "\ aciar rá>idamente el reci>iente

olum(trico retirar la muestra de suelo secar su>ercialmente con

toalla de >a>el oler a >esar! Si los >esos in#ciales nales se

encuentran dentro de una a>ro;imaciro;imacitaciiente secarlo al 7orno durante

+8 a ,. 7oras >ara obtener s Ga menos @ue se cono=ca el contenido

de 7umedad del sueloH!

*! Calcular el >eso es>ec#co del 7medo seco del suelo como siue!


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DETERMINACIÓN DEL PESO VOLUMÉTRICO SECO EN MUESTRAS

INALTERADAS

El >eso olum(trico seco Gtambi(n es a>licable a suelos @uefácilmente se >ueden disrear al colocarlo en auaH determinado en

una muestra inalterada es el >eso del suelo obtenido en el estado @ue

se encuentre corres>ondiente a una unidad de olumen considerando

los 7uecos o >oros @ue de?an las >art#culas entre si! Esta >rueba se

a>lica nicamente a suelos nos >lásticos de los @ue se >ueden labrar

es>ec#menes!

3.6 E#UIPO' HERRAMIENTAS $ MATERIALES

/alan=a con sensibilidad de )!)+ )!+!

9orno

Cera )!1 Y

9ilo de cocer +!1 m

Cuc7illo >ara labrar el es>(cimen

"aso de idrio de 1)) CC

/roc7a de cerdas de +V

Reci>iente >ara disoler la cera

Muestra de -Y

8)7 PROCEDIMIENTO

La >rueba se reali=a con el siuiente >rocedimiento

Labrar la muestra de suelo de forma sensiblemente cbica o cil#ndrica

de unos cinco cent#metros de lado!


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Sacando la muestra de un blo@ue de suelo

Tallando el suelo inalterado!


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Dándole una forma cbica a>ro;imada

a la muestra

Reistrar su >eso natural Go

7medoH en ramos

Cubrir la muestra con cera li@uida

Sumeriendo la muestra en la >arana!


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0esar el suelo con cera G0tH

0esando la muestra con cera!

Su?etar la muestra con un e;tremo con un e;tremo del 7ilo el otro

e;tremo amarrar a la balan=a!

Amarrando la Muestra

Colocar el aso con una cantidad necesaria de aua en el aditamento

es>ecial @ue tiene la balan=a >ara este ob?eto


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Ensamblando el "aso a la /alan=a

Sumerir com>letamente el es>(cimen sus>endido de la balan=a sin

@ue to@ue el fondo o las >aredes del reci>iente

Muestra sumerida en el aso!

Reistrar el >eso de la muestra en estas condiciones G0aH!

0esando la muestra Sumerida!

Calcular el olumen de la cera "c diidiendo el >eso de esta entre su 's


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Donde:

07: >eso de la muestra de suelo 7medo

's cera: raedad es>ecica de la cera

Calcule el olumen de la muestra sin cera "

Siendo " el olumen del es>(cimen en cent#metros cbicos! La

diferencia de 0t0a re>resenta el >eso en ramos de aua desalo?ada >or

la muestra cubierta con cera @ue >ara nes >rácticos re>resenta el

olumen en cent#metros cbicos!

Calclese el >eso olum(trico 7medo >or la formula

Determinar la 7umedad GH en la muestra inalterada calcular el >eso

olum(trico seco >or la formula!

3. C)LCULOS $ RESULTADOS

N DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTID

AD

+ 0eso natural del suelo GrH +,,!*,,

, 0eso del suelo mas la cera en el aire GrH +-)!-.-


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- 0eso de la arilla GrH ,,+!*

.

0eso del suelo mas la cera sumeridos

mas la arilla GrH ,8,!1.

1 0eso del suelo mas la cera sumeridos GrH *)!3.* "olumen del aua desalo?ado Gcm-H *,!1

2 0eso es>ecico relatio de la cera

Adimensio

nal )!3,

8 0eso es>ecico del aua GrFcm-H +

3 0eso de la cera GrH 2!2,+)

"olumen de la cera

"olumen de la muestra sin cera "

0eso olum(trico 7medo


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0eso olum(trico seco!

3.9 COMENTARIOS.

Este ensao es limitado >uesto @ue a suelos no co7esios no se

>odr#a a>licar >or las caracter#sticas @ue tienen estos ti>os de suelos!

0ara este ensao se utili=< el aua destilada debido a @ue esta tiene

una densidad conocida @ue es la de + Fcm-! Tambi(n se >udo

reali=ar con Mercurio >ara obtener resultados más >recisos >ero

debido a su costo su to;icidad solo se utili=o el aua


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En este ensao se uso a la cera como recubrimiento im>ermeable de

la muestra >ara as# eitar la absorcior >arte del suelo

>uesto @ue el suelo natural es casi siem>re >arcialmente saturado

absorber#a una cierta cantidad de aua as# alterar la muestra de

suelo!

Los >osibles errores @ue se >odr#an cometer en este ensao son:

0or e?em>lo si el suelo es >oco co7esio 7a rieso de >erder

alunas >art#culas del suelo al momento de recubrir con cera

>ara eitar esto se aria los res>ectios traba?os con muc7o

cuidado!

Error al momento de 7acer el >esado del blo@ue sumerido en

aua >ara eitar se debe 7acer lo >osible de @ue no est( en

contacto el blo@ue con las >aredes del reci>iente tambi(n el

blo@ue sumerido debe estar estático >ara no enerar momentos

en la balan=a!

Este ensao se a>lica >ara saber @ue tan com>acto es el suelo

ensaado cuanto >odr#a resistir si es @ue se construera una

edicacio de suelos!

3.1* CONCLUSIÓN

Se obtuo como resultado a los siuientes >esos es>ec#cos:

P+, +,+/0/ 45 8+ ,5+

P+, +,+/0/ ,+/ 8+ ,5+ +, +,+/0/ 8+ ,:08, 8+

,5+


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Tambi(n se conclue lo siuiente:

• 0ara obtener maor >recisietir el >rocedimiento >or lo menos , eces

más!

• La obtencieso unitario saturado el >eso unitario seco del

suelo son >arámetros @ue se utili=arán dentro de la determinaci


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/omba de ac#o o as>irador >ara >roducir ac#o!

Mortero mano!


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/alan=a de >recisi


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Reci>ientes >ara ea>oracii>eta!

Embudo de conducto laro!

Dis>ositio >ara calentar aua con tem>eratura raduable


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Aua destilada!

Muestra de suelos seco +,) !

%.3 ;UNDAMENTO TEÓRICO

GRAVEDAD ESPECÍFICA

La raedad es>ecica 's de un suelo sin ninuna calicaciromedio >ara los ranos del suelo! La raedades>ec#ca de los ranos de suelo es siem>re bastante maor @ue laraedad es>ecica olum(trica determinada incluendo los ac#os delos suelos en el cálculo!


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El alor de la raedad es>ec#ca es necesario >ara calcular larelaciredecir el >eso unitario del suelo!

La raedad es>ec#ca de cual@uier sustancia se dene como el

>eso unitario del material en cuestior el >eso unitario delaua destilada a . )C! As# si se consideran solamente los ranos delsuelo se obtiene 's como:

a . [C

La raedad es>ec#ca de sueden llear a -!))

Minerales de arcilla @ue constituen la fracciromedio,!8) a ,!3)

Alunas arcillas olcánicas del alle de M(;ico ,!, a ,!*)

Turba +!1)

/ERR5 0eter RED Daid tenemos:T0 8+ ,5+ G,

'raa arena limo ,!*1

Arcilla inoránica ,!2)

Arcilla oránica ,!*)

Turba amorfa ,!))

Turba brosa +!1)


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/OLES 6ose>7 E tenemos:T0 8+ ,5+ G,

Arena ,!*1 a ,!*2

Arena limosa ,!*2 a ,!2)

Arcilla inoránica ,!2) a ,!8)

Suelos con mica o 7ierros ,!21 a ,!8)

Suelos oránicos ariables >uede serinferior a ,!))

La raedad es>ec#ca de los ranos del suelo es siem>re bastante

maor @ue la raedad es>ec#ca olum(trica determinada incluendolos ac#os en el cálculo Gbien llenos de aire Q secos Q o llenos de aua>arcial o totalmenteH! As# >ues es normal @ue en suelo real losminerales de la fracciec#camaor @ue los minerales de la fraccieratura del aua es la misma @ue la de la sus>ensiuedeobtenerse una fara 's utili=ando las siuientes e;>resiones:

Sea:> &? P 0eso del matra= lleno de aua!

> &?s P 0eso del matra= con suelo aua!

Entonces se tiene:

> &?s Q > &? P > s Q @eso del agua des'la/ada 'or los s%lidos!

El >eso del aua des>la=ada >or los s


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Lueo:

El >eso del frasco lleno de aua 7asta el enrase es funcieratura de >ruebaK ello es debido al cambio de olumen delmatra= >or la dilataciec#codel aua! No resulta >ráctico e?ecutar la >rueba a una mismatem>eratura >or lo @ue es coneniente medir el >eso del matra= llenode aua G> &?H >ara arias tem>eraturas tra=ar una ráca de laariaciesos! De esta cura de calibraciuede obtenerse> &? en cada caso es>ec#co!

%.% PROCEDIMIENTO+! Lim>ie=a del frasco olum(trico o matra=!

a! Laar el frasco con aua deterenteK a @ue no se cuenta conuna me=cla croniendo boca aba?o >or untiem>o de +) minutos

c! 0or ltimo en?uaarlo con alco7ol >ara eliminar los residuos deaua si es @ue lo 7ubiera!

Matra= des>u(s de 7aber sido laado!

,! Calibracieso del matra= seco lim>io con una

a>ro;imaci!


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0esando el matra= laado!

b! Ll(nese el matra= con aua destilada a la tem>eratura ambiente7asta )!1 cm deba?o de la marca de enrase d(?ese re>osardurante unos minutos!

Matra= con aua destilada re>osando!

c! Medir la tem>eratura del aua contenida en el matra= con unaa>ro;imaciletar el olumen del frascocon aua destilada 7aciendo coincidir la >arte inferior delmenisco con la marca de enrase!


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Llenando aua destilada 7asta la marca de enrase!

e! Secar cuidadosamente el interior del cuello del frasco olum(tricocon un >a>el absorbente enrollado sin llear al menisco!

Secando el cuello con >a>el sin llear a la marca de enrase!

f! 0esar el matra= lleno de aua con una a>ro;imaci?!

0esando la matra= a calibrada!


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! Re>etir las eta>as de bH a fH en otros dos ambientes a unatem>eratura maor menor en un rano de 1 [C +) [C @ue latem>eratura inicial de traba?o!

7! Dibu?ar los resultados de los >esos obtenidos en funciectias tem>eraturas!

M@48 8+ 5+> + ,5+, /0,,-! 0esar entre +)) a +,) Gel >eso e;acto no es im>ortante en

esta eta>aH de suelos secado al aire!

Muestra de suelo siendo >esada res>ectiamente!

.! Colocar el suelo en un reci>iente ea>orador aadir auadestilada me=clando 7asta obtener un a>asta suae! Si no se utili=aun me=clador el(ctrico remo?ar entre ,) -) minutos Gla ASTMsuiere +, 7oras >ara muestras secadas al 7ornoH!

Las cuatro muestras con aua destilada >ara su res>ectio re>oso!

1! Transferir la >asta al aso del me=clador aadir auadestilada 7asta formar una me=cla de sus>ensiro;imadamente ,1) ml! /atir esta >or 1 a +) minutos! Si reali=aeste >aso es necesario utili=ar un frasco olum(trico de 1)) ml!


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Muestra re>osada transferida al aso del me=clador!

*! Reistrar la tem>eratura @ue la me=cla de aua Q suelo seencuentre a la misma tem>eratura a>ro;imadamente de ] + [C estao>eraciuede 7acerse mientras el suelo se encuentra en

saturaciu(s del me=clado en la batidora!

Midiendo la tem>eratura de la me=cla aua Q suelo!

2! Lueo de +1 a -) minutos transferir el suelo saturado del asome=clador al frasco olum(trico cuidando @ue no @ueden >art#culasen el aso aadir suciente aua con tem>eratura establecida >ara

com>letar ,F- a de la ca>acidad del matra=! No se debe llenar >orcom>leto debido a @ue la eciencia del traba?o de ac#o en la desaireaciuede reducir marcadamente!


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Transferencia de la me=cla del aso del me=clador al frasco olum(trico!

8! Conectar el frasco a un conducto de ac#o >or un tiem>o de>or lo menos de +) minutos! Durante este tiem>o irar el frasco

suaemente! Obserar @ue la reducciresiroduce la ebullici


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Areando aua 7asta la marca de enrase!

+)! 0esar la botella su contenido con una a>ro;imaciara obtener = >?,H!

0esando el matra= con la sus>ensieratura de sus>ensiro;imaciara obtener = >?, Ga menos @ue se utilice una cura decalibracieratura de la sus>ensi


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+,! Transferir toda la sus>ensiiente ea>orador!Usando aua >ara 7acer la transferencia secarla a ++) [C ] 1 [C>or lo menos durante +, 7oras a n de obtener = ,! Tener cuidadode no >erder el suelo en este >roceso!

"aciando la sus>ensiara lueo llearlo al 7orno

Des>u(s de sacarlo del 7orno obserándose com>letamente seco!

+-! Calcular: donde es un factor decorreccieratura! T se calcula como:

+.! Calcular G, utili=ando la ecuaciarar el >esoes>ec#co del aua utili=ada con la del aua destilada!

+1! Re>etir la secuencia G>asos - a +-H >ara alores adicionales de's 7asta tener alores dentro de un rano de , denido de lasiuiente forma:


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+*! Obtenidos los alores de 's calcular su >romedio redondeara )!)+ más cercana reistrar este alor como la s del suelo!

+2! Indicar en este informe obseraciones conclusiones recomendaciones referentes al ensao!CÁLCULOS Y RESULTADOS

Bormamos el siuiente cuadro:

P5+> N 1 2 3

Tamao má;imo de la muestra.!21m

m.!21mm

.!2.mm

M(todo de remocieratura 6 1 6

0eso frasco Z aua Z suelosecoPb\s GCH 2--!- 2-1!3 2.2!.

Reci>iente ea>orador N[ + , -

Reci>iente ea>orador Z sueloseco GDH ,83!1 .2)!. +33!83

0eso reci>iente ea>oradorGEH +81 -13!2 8.!,+

0eso suelo secoPsGDHGEHPGBH 162) 116)7 11)5

)742

1

)585

)55

g 6)445 6)445 6)445


84/86

8 6 8

G,(/+B082.79

22.32

% 2.17

Cálculo de V

Los alores de V lo obtenemos de la Ta&la 8&)1 del libro deMe#+ni#a de Suelos de 6uáre= /adilloRico Rodr#ue= de acuerdo a lastem>eratura tomadas en el laboratorio!

0ara TP,) [C:

0ara TP,+ [C:

0ara TP,) [C:

C/0: 8+ +,548,

h!!OY

Entonces G, es el >romedio:

%.& CONCLUSIONES

El resultado @ue se obtuo es de G,2.1 sen /OLES 6ose>7E! el suelo es del ti>o: S5+ /


85/86

Como las >art#culas del suelo son casi nas es >or eso @ue el alor de's es un tanto rande >ero ace>table!

El >eso del frasco lleno de aua 7asta el enrase es funcieratura de >ruebaK ellos es debido al cambio de olumen del

matra= >or la dilataciec#codel aua! El >eso es>ec#co del aua disminue a medida @ue latem>eratura aumenta!

Una de las fuentes de error son las lecturas @ue se reali=an en lasbalan=as @ue se utili=o >ara dic7os ensaos a @ue al estar casiobsoletas a no siren calibrarlas bien eneran >esos errroiene de @ue el menisco no resulte>erfectamente a niel de la marca de enraseK es de notar @ue una

sola ota de aua >uede dar un error en el >eso!

Al momento de >esar el matra= con aua se tuo @ue @uitar elmaterial otante GoránicoH a @ue sen la Mecánica de suelos no es>reciso considerarlos en la mediciesos olmenes relatiosde las tres fases >rinci>alesK su inuencias se toma en cuenta enata>as >osteriores del estudio de ciertas >ro>iedades de los suelos!

RECOMENDACIONES

+! Una reisireia de los e@ui>os e instrumentos antes de reali=ar losensaos!

,! Tomar en cuenta la tem>eratura en la calibraciesoes>ec#co del aua!

-! Secar el cuello del matra= encima de la marca de enrase! De>referencia 7acerlo con un >eda=o de tela absorbente a @ue el >a>el>odr#a des>renderse un >oco de?arlo ad7erido en el cuello delmatra=!

.! Al momento de usar la bomba de ac#o tener cuidado @ue lasus>ensiara @ue as# seelimine más rá>ido las burbu?as de aire!

1! Leer la u#a antes de reali=ar cual@uier ensao >reuntar al t(cnicosobre el correcto uso de los instrumentos de laboratorio!


86/86

*! Mani>ular el me=clador mecánico en >resencia del t(cnico o delineniero encarado!

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LABORATORIO 1 - SUELOS

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