Informe de Laboratorio I- Mecnica de Suelos.

Informe de Laboratorio I- Mecnica de Suelos.

Primer Informe del Laboratorio Mecnica de suelos:CONTENIDO DE HUMEDAD DE UN SUELO(ASTM D4944; AASHTO T217)

METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD DE UN SUELO(Normas ASTM D4944; AASHTO T217; UNE 7804; BS 812)INTRODUCCIN:Para los proyectos de ingeniera, es necesario contar con informacin veraz acerca de las propiedades fsico mecnica de los suelos, dnde se quiere cimentar la obra. Por lo tanto, se deber hacer un plan de exploracin, en el cul se sacarn muestras en el rea dnde se plantea hacer el proyecto. Dicha explotacin debe consistir en examinar e investigar el suelo, pudiendo extraer de ella sus propiedades fsicas y que, mediante ensayos de laboratorio obtendremos la clasificacin del suelo, densidad, humedad, etc. OBJETIVOS: El estudiante contar con conocimientos para poder determinar el contenido de humedad, de cualquier tipo. El estudiante contar con la habilidad de desarrollar o determinar el contenido de humedad usando, de manera controlada, el uso de herramientas en el laboratorio. El estudiante contar con el conocimiento, de la determinacin del contenido de humedad, de aplicar los mtodos de ensayos estandarizados (ASTM D - 2216-8 / NTP 339.127).

Primer ensayo: Mtodo del Speedy. El ensayo consiste en extraer parte del material a ensayar que introduciremos, previamente pesado con la balanza incorporada en el suministro. Posteriormente aadiremos una cantidad de carburo de calcio molido en el interior de la cmara de acero hermtica la cual posee en su base un manmetro que registra la presin originada por el gas acetileno, que entregando indirectamente la humedad del suelo referida al peso hmedo de la muestra.Aparatos: Speedy: Consta de un vaso de Aluminio, con un manmetro de presin incorporada en la base del vaso, horquilla incorporada en la parte superior del mismo vaso. Balanza Instrumento de medicin para el carburo Esferas pulverizadas de una pulgada de dimetro.

Procedimientos:1. Limpiar el Speedy aadiendo dos cucharadas de carburoLaboratorio de Mecnica de Suelos - UPC

2. Se toma una muestra representativa del suelo y se procede a pesarGua del Laboratorio de Mecnica de Suelos - UPC

3. Colocar la muestra dentro del equipo Speedy junto con las dos esferas Gua del Laboratorio de Mecnica de Suelos - UPC

4. Se procede a agitar el equipo previamente tapado hasta que el manmetro deje de variar. (Aguja completamente estable)

Gua del Laboratorio de Mecnica de Suelos - UPC

5. Retiramos la muestra del equipoGua del Laboratorio de Mecnica de Suelos - UPC

Beneficios: Porttil y sin necesidad de alimentacin elctrica. Cumple con un amplio rango de materiales. Nos permite determinar el contenido de humedad de un suelo en pocos minutos Preciso y sencillo.POR EL METODO DE SPEEDY:CONTENIDO DE HUMEDAD: W=36%

Segundo ensayo: Mtodo del HornoObjetivo: Este ensayo, tiene como finalidad determinar el peso de agua eliminada, secando el suelo hmedo hasta un peso constante en un horno controlado a 110 5 C. El peso del suelo que permanece del secado en horno es usado como el peso de las partculas slidas. La prdida de peso debido al secado es considerado como el peso del agua.Aparatos: - Horno de secado; este debe ser capaz de mantener una temperatura de 110 5 C.- Balanzas analticas; de capacidad conveniente de acuerdo al tamao de partcula y con aproximaciones de 0.1g para muestras menos de 200g.

- Capsulas metlicas: De un material resistente a la corrosin y al cambio de peso cuando es sometido a enfriamiento o calentamiento- Esptula- Utensilios de manipulacin de recipientes; uso de guantes, tenazas o un sujetador apropiado para mover y manipular los recipientes calientes despus de que se hayan secado.Procedimiento1. Tomar nota del nmero de cpsulas a usar

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2. Separamos la primera muestra, Muestra pequea, pesar para luego colocar en el hornoLaboratorio Mecnica de Suelos

3. Separar la segunda muestra Muestra mucho ms grande, pesar para luego colocar en el horno, ambos pasos (2, 3) son fundamentales, puesto que sin ellas, es imposible dar un primer paso para la determinacin de la humedad.

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4. Cubrir la muestra con parafina

5. Pesar la muestra con parafina cubierta

6. Sumergir la muestra en agua7. Luego de la determinacin de los pesos del recipiente y la muestra hmeda, la diferencia entre ellos es el verdadero peso de la muestra hmeda que, posteriormente deber introducirse en el horno a la temperatura constante de 110 5 C. El peso hmedo fue proporcionado por la responsable del laboratorio, Jenniefer Gamarra Villafuerte que, por falta de tiempo no se pudo determinar ese dato. Nuestros valores son los que se detallan.Los nmeros sealados hacen referencia al nmero de recipientes utilizados en el grupo.

8. Al momento de conocer el paso sobrante, el peso seco, se hicieron los clculos correspondientes para conocer la humedad de la muestra. A continuacin se detalla los datos obtenidos y calculados en un cuadro de Contenido de Humedad.CONTENIDO DE HUMEDAD

Capsula N 17

P. cpsula(g)38.6835.57

P. cpsula(g) + Suelo hmedo(g)107.72117.67

P. cpsula(g) + Suelo Seco(g)88.8796.13

P. Agua (g)18.8521.54

P. Suelo Seco(g)50.1960.56

Contenido de humedad (%)37.56%35.57%

Promedio Contenido de humedad (%)36.56%

Observaciones:En la mayora de los casos, el tiempo de secado vara dependiendo del tipo de suelo. Para evitar prdidas de humedad, como tambin absorcin de humedad atmosfrica luego de extraer la muestra del horno, se recomienda el empleo de recipientes hermticos con tapaLas muestras ensayadas para determinar la humedad, debern ser descartadas y no se utilizarn en ningn otro ensayo Tercer Ensayo: Peso volumtrico del suelo cohesivoEl peso volumtrico es la relacin del peso de la masa de suelos entre su volumen de masa. Para la derterminacin del peso volumtrico es importante considerar las tres fases que contiene el suelo: estado slido, lquido y gaseoso.

Equipos: Balanza hidrosttica. Canastilla de acero galvanizado. Probeta graduada de 1000 ml Pipeta, esptulas Parafina solida: *Es importante saber el peso especfico de la parafina. Olla pequea Estufa.Procedimientos:1. Tallar la muestra sin grietas de un tamao particular procurando no maltratarla, de tal manera, tenga el tamao adecuado para poder introducirla en la probeta

2. Calentar la parafina en un recipiente de aluminio hasta que se encuentre de forma lquida.

3. Luego de calentar la parafina, se deber introducir, delicadamente, la muestra tallada dentro del recipiente de aluminio, con la parafina lquida, para cubrir la muestra con una capa de esta.

4. Pesar el espcimen en la balanza (espcimen sin sumergir al agua) y anotar los resultados.5. Luego, pesar el espcimen sumergido, en el agua. Es importante que, al momento de colocar la muestra con parafina a la balanza, sumergida en el agua, el individuo tendr que hacerlo de la forma ms delicada posible.

EXTRACCIN DE DATOS:En el procedimiento, ya visto, es necesario sacar apuntes o datos. Luego del tallado de la muestra, esta se pesa, obteniendo: Wm. As, pues, de la misma forma se pesa la muestra, pero esta vez con la parafina, obteniendo: Wm + p.Despus de procede a llenar la probeta, obteniendo: Vinicial. Posteriormente, se introduce la muestra con la parafina a la probeta para conocer su volumen, este anlisis es simple; ya que, conociendo Vnicial se puede deducir el volumen de la muestra con parafina, es decir, el volumen final despus de la introduccin de la muestra con parafina menos la volumen inicial, nos da, como resultado, el volumen de la muestra con parafina: Vm+p.Al ltimo, se hacen los clculos pertinentes para deducir el valor que queriamos al comienzo. Volumen de la muestra:Vmuestra = Vm+p - Vp

Volumen de la parafina utilizada:

Vp = Wp / Yp

Dnde:Wp = Wp + m Wm

Por lo tanto:

El peso volumtrico = Wm / (Vm+p - Vp )TABLA DE DATOS PRINCIPALES:DATOS PRINCIPALES

P. de la muestra hmeda al aire (g)151.06

P. de la muestra + parafina al aire (g)153.08

Lectura final (cm3) o peso de la muestra + parafina sumergida71.24

Densidad de la parafina(g/cm3)0.87

P. de la parafina utilizada(g)2.02

Volumen del Suelo + parafina81.84

Volumen de la parafina (cm3)2.32

Volumen de la muestra de suelo (cm3)79.52

P. volumtrico (g/cm3)1.90

Peso muestra hmeda al aire: 151.06 gPeso muestra con parafina: 153.08 gPeso de parafina: 153.08 151.06 = 2,02 gVolumen de la parafina: Peso sumergido suelo + parafina = 71.24 gVolumen del suelo + parafina = 153.08 71.24 = 81.84 cm3 Volumen de la muestra de suelo = 81.84 2.32 = 79.52 cm3

Vm = 153.08 71.24 2.32 = 78.92 Donde:Vm= Volumen de la muestraVp=Volumen de la parafinaX=Peso muestra sin parafinaY=Peso muestra con parafinaZ=Peso sumergido suelo+ parafina=Peso volumtrico Cuarto Ensayo: Gravedad especifica de los suelos.Este mtodo se utiliza para determinar el peso especfico de los suelos y del relleno mineral (filler) por medio de un picnmetro. Cuando el suelo esta compuesto de partculas mayores que el tamiz de 2.38 mm (N8). Deber seguirse el mtodo de ensayo para determinar el peso especfico y la absorcin del agregado grueso, MTC E 206. Cuando el suelo est compuesta por partculas mayores y menores que el tamiz de 2.38 (N8), se utilizara el mtodo de ensayo correspondiente a cada porcin. El valor del peso especfico para el suelo ser el promedio ponderado de los dos valores as obtenidos. Cuando el valor del peso especfico sea utilizado en clculos relacionados con la porcin hidromtrica del anlisis granulometra de suelos (modo operativo MTC E 109), debe determinarse el peso especfico de la porcin de suelo que pasa el tamiz de 2.00 mm (N10) de acuerdo con el mtodo que se describe en el presente norma.EQUIPOS: Frasco volumtrico (picnmetro) de 100 a 500 cm3 de capacidad. Bomba de vaco, con tuberas y uniones, o en su defecto un mechero o un dispositivo para hervir el contenido del picnmetro. Horno o estufa, capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta 110 5 C Balanzas, una con capacidad de 1200 g y sensibilidad de 0.01g, otro con capacidad de 200g y sensibilidad de 0.001g. Pipeta. Termmetro graduado, con una escala de 0 50 C y precisin de 0.1 C Capsula de evaporacin. Bao de agua (agua Mara) Guantes de asbesto Tamices de 2.36 mm (N8) y de 4.75 mm (N4)PROCEDIMIENTO:1. Debido a que la muestra contiene partculas mayores y menores que la abertura del tamiz N8, la muestra es tamizada por el tamiz y se obtiene la muestra para el ensayo.

2. La cantidad necesaria se escoger de acuerdo con la capacidad del picnmetro.

En el caso del ensayo, la capacidad del picnmetro es de 500 cm3 por lo que la cantidad requerida es de 120 130 g.3. Tomar datos del peso del picnmetro, fiola mas suelo y el peso de agua destilada ms fiola

4. Colocar luego la muestra tamizada dentro del picnmetro y llenar con agua destilada hasta aproximadamente la mitad del frasco.

5. Girar la fiola de forma manual para que las burbujas que se forman dentro se puedan eliminar

6. Ya eliminado el aire atrapado, llenar el picnmetro con agua destilada hasta que el fondo del menisco coincida con la marca de calibracin del cuello de la fiola.

7. Se observa la posible aparicin de restos orgnicos elevndose, adems de cierta acumulacin de burbujas en el cuello de la fiola y usando un papel absorbente se procede a eliminar dichas burbujas debido a que no se contaba con la bomba de vacos.

8. Constatar que el agua destilada llegue a la marca de calibracin sino se agrega ms cantidad de agua.

9. Tomar los datos del peso de la fiola ms el agua y suelo.

10. Dejar reposar la muestra por 24 horas, para que la muestra de suelo se asiente en el fondo del agua y adems se factible la medicin de la temperatura.

11. Determinar la temperatura del agua introduciendo un termmetro hasta la mitad de la profundidad del picnmetro por 2 o 3 minutos.

12. Para poder hallar la densidad de la muestra se utiliz la tabla 1: Densidad de agua y coeficiente de temperatura para varias temperaturas

Peso de muestra del suelo seco: 287.99 161.85 = 126.14Peso especfico relativo:

Gravedad Especfica:

DATO: =2.52

Anlisis de resultados:Diagrma Trifsico:Volumen (Cm3)Volumen(cm3)Peso (g)

Diagrama de Fases79.5235.62-4.88AIRE0151.06

40.44AGUA40.44

43.9SOLIDO110.62

Peso del slido (Ps): 110.62 Peso del agua(Pw): 40.44 Peso del aire(PA): 0.00 VBolmen del slido(VS): 43.9 Volmen de vacos(VV): 35,62 Volmen del agua (VW): 40,44 Volmen del aire(VA): -4,88Determinacin de las propiedades fsicas del suelo:1. Contenido de Humedad(W%): 36.56%2. Porosidad(n%): 44.79%3. Indice de vacios(e): 0.81144. Grado de saturacin(S%): 113.54%5. Peso unitario o volumtrico(: 1.90gr/cm36. Peso especfico de los slidos (: 2,52gr/cm37. Peso ewspecifico seco(: 1,39gr/cm38. : 1,84gr/cm39. : 0.84gr/cm3

caso optimo

Volumen(cm3)Peso (g)

Diagrama de Fases79.5235.620AIRE0151.06

35.62AGUA35.62

43.9SOLIDO110.618043

Grado de saturacionS100.00%

Peso del slido (Ps): 110.62 Peso del agua(Pw): 40.44 Peso del aire(PA): 0.00 VBolmen del slido(VS): 43.9 Volmen de vacos(VV): 35,62 Volmen del agua (VW): 40,44 Volmen del aire(VA): 0.00Determinacin de las propiedades fsicas del suelo:10. Contenido de Humedad(W%): 36.56%11. Porosidad(n%): 44.79%12. Indice de vacios(e): 0.811413. Grado de saturacin(S%): 100%14. Peso unitario o volumtrico(: 1.90gr/cm315. Peso especfico de los slidos (: 2,52gr/cm316. Peso ewspecifico seco(: 1,39gr/cm317. : 1,84gr/cm318. : 0.84gr/cm3OTROS MTODOS PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD: MTODO DEL ALCOHOL METLICOEl mtodo del Alcohol Metlico consiste en llenar una muestra, con peso conocido, con alcohol metlico (saturacin de la muestra). Para despus ser encendida en fuego. De esa forma, obtendremos el secado de la muestra por combustible. El proceso se repite hasta conseguir pesos constantes y as determinar el contenido de humedad.Una limitacin la obtencin de resultados no tan buenos para suelos orgnicos.

MTODO DEL PICNMETRO DE AIRE DIFERENCIALEste mtodo est constituido por un cilindro calibrado; en el cual, la muestra es introducida a esta, para ello es importante conocer el peso de la muestra. Luego, la muestra es colocada en un prensa del equipo; en el cual, esta ejerce presin con la ayuda de una bomba de mercurio. Esto hace que haya una expansin de aire por los vacios del suelo. Con los datos del volumen del aire se calcula la humedad del suelo mediante formulas relacionas a la gravedad especfica del suelo y el agua, el volumen de aire y el peso total de la muestra de suelo. MTODO DE LA AGUAJA PROCTOREl mtodo consiste en introducir una aguja estandarizada y medir la fuerza requerida con la que la aguja ingresa a la muestra. La aguja es introducida en unas probetas denominadas Proctor. En esta probeta se encuentran compactadas las muestras con diferentes humedades. Mediante este ensayo se obtiene una curva de calibracin de humedad v/s esfuerzo.

MTODO NUCLEAR:De la misma forma que el Speedy, este mtodo es til para la determinacin de la humedad de los suelos. Este mtodo se basa en las leyes fsicas de dispersin de los neutrones en el suelo. De esa forma, este mtodo, nos da el valor de la humedad, tomando como base la velocidad de dispersin.

RESULTADOS, SUGERENCIAS, COMENTARIOS Y OBSERVACIONES:OBSERVACIONES: Para el ensayo del contenido de hmedad, la muestra dentro del recipente debe ser equilibrada, no debe tener exceso acomodando la muestra de manera que el material arcilloso no se quede en los bordes del recipiente. Para el ensayo con el SPEEDY, es permitido hacer uso de este ensayo solo a suelos cohesivos, sin grietas conciderables. Para el ensayo con el SPEEDY se debe de contar con una muestra tallada o tallarla en el laboratorio. El resultado del equipo utilizado para la determinacin de la humedad, el Speedy, te entrega resultados falsos en suelos plsticos y adems la muestra empleada es de tamao muy reducida. El mtodo Nuclear para la determinacin de la humedad de los suelos, es muy exacta pero, para el uso de este equipo es necesario contar con un certificado del INSTITUTO PERUANA DE ENERGA NUCLEAR. Sin contar que el uso de este equipo pone en riesgo la salud del portador. Es por eso que, el uso de este equipo es limitado. En el ensayo de peso volumtrico del suelo cohesivo se debe tener las consideraciones de tomar la muestra con mucho cuidado para no deteriorar su estado excesivamente, adems al colocar la muestra ms parafina dentro de la canastilla con agua realizarlo con delicado meticulosidad para no alterar el dato en la balanza. En el ensayo de Gravedad Especifica de los suelos al pasar la muestra tamizada dentro del picnmetro se le agrega agua en la parte tubular para que los restos de suelo bajen hasta el fondo de la fiola con la dems muestra de suelo. En el ensayo de Gravedad Especfica, para remover el aire atrapado debi conectarse al picnmetro una bomba de vacos pero al no contar con la instrumentara se opt por girar el picnmetro de forma manual para eliminar las burbujas de aire. El margen de error en el ensayo de Gravedad Especfica aument debido a que en la extraccin de las burbujas de aire atrapado con el papel absorbente asimila tambin cierta cantidad de suelo ms el agua destilada. Por un tema de tiempo, no se dej reposar la fiola con la muestra ms agua por 24 horas para que el suelo se acumule en la parte inferior y fuese ms conveniente tomar la temperatura del agua. En el ensayo de peso volumtrico, el volumen de aire dio negativo. Esto se debe a que el suelo era una arcilla expansiva, lo que gnero que el volumen del solido y del agua sean muy grandes.

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